第6部分 过程成分分析技术(新)分析.ppt

第6部分 过程成分分析技术 1—半导体致冷器； 2—热电偶； 金属膜3：表面镀铬抛光成镜面； 光源4被镜面反射至光敏元件5； 未结露时反光强烈，结露则反射急剧减小； 放大电路6控制电路7输出；露蒸发，反光增强，使加热丝8电流?，重新结露； 循环反复，热电偶2指示膜片的平均温度—露点温度。若测知气体温度，可求得相对湿度。 6.7 过程物性测量分析技术 1、基本概念 物质的密度 ：单位体积 内的质量 ，即 单位：克/厘米3、磅/英尺3、磅/加仑和千克/米3等。 液体的相对密度：在同一温度和压力下，液体密度和水的密度之比。它常以15.5℃或4℃作为基准温度。 6.7 过程物性测量分析技术 6.7.2 密度测量 气体的相对密度：在标准温度、压力下（15.5℃和0.102MPa），气体的密度和空气密度之比。 流体的性质、温度和压力均会影响流体的密度。 要精确测量，一般要进行温度补偿。 6.7 过程物性测量分析技术 气体的密度受压力和温度的影响，由理想气体方程修正 理想气体方程： 式中：P是气体的绝对压力； V是气体的体积； n是气体的克分子数； R是气体的常数； T是气体的绝对温度。 气体的密度： 式中,m为分子量,其余符号同上。 式（6.37）代入式（6.38）： 6.7 过程物性测量分析技术 真实气体与理想气体有偏差，如仍用理想气体方程，则需引入一修正系数，即气体压缩系数Z： 式（6.40）代入式（6.38）： Z是气体种类、温度和压力的函数。查资料得到。 6.7 过程物性测量分析技术 6.7 过程物性测量分析技术 2、密度测量方法及仪器 1）振动探头式 原理如图12.35。探头：桨状，有一定质量的金属体，由两根金属杆连接，其中一根为驱动通道，另一根为信号通道。 6.7 过程物性测量分析技术 驱动通道线圈接115V和60Hz交流，使产生120Hz的周期振动； 带动传感线圈中的磁铁振动，在传感线圈中产生脉冲信号，幅值与桨状探头振动的幅值成正比例； 液体密度变化，桨状探头振动的幅值增大或减小，输出信号也增大或减小； 测液体温度，进行温度自动补偿。 6.7 过程物性测量分析技术 2）重力平衡钟罩式 用于气体相对密度的测量。原理如图12.37。 6.7 过程物性测量分析技术 一个测量室，其上有一长放空管、室内是一个可上下浮动的油封钟罩，与杠杆和平衡锤连接，构成重力平衡系统。 常压下，被测气体进入钟罩的上部测量室，并从放空管顶端逸出； 常压下，参比干燥空气进入钟罩的下部测量室，多余的空气从排气孔逸出； 上部气柱产生的重力与下部压力差，用杠杆系统进行平衡； 被测气体的密度变化，钟罩产生垂直位移，位移大小代表被测气体密度值； 调整平衡锤，调零。 6.7 过程物性测量分析技术 3）γ射线式 原理如图12.38。 6.7 过程物性测量分析技术 6.7.3 酸度测量 实际是测溶液中[H+]氢离子浓度。用pH值来表示。 水本身具有电离作用： H2O H + + OH - 水的电离常数K: （6.42） 6.7 过程物性测量分析技术 [H+]、[OH-]—氢和氢氧离子浓度，单位mol／L；[H2O]—未电离的水分子浓度，常数：55.5mol／L；K—水的电离常数，22℃时1.8×1016mol／L。 式（6.42）可以进一步变为： 因K和[H2O]为定温常数，故[H+]和[OH-]也是定温常数，其乘积称为水的离子积，写作KH2O。在22℃时: 一定温度下，任何酸、碱、盐的水溶液在电离作用平衡时，溶液中的[H+]和[OH-]离子积为常数。纯水为中性溶液。 当[H+]10-7mol/L时为酸性溶液；[H+]10-7mol/L时为碱性溶液。 溶液的氢离子浓度的绝对值很小，一般用pH值表示： （6.44） 故：pH =7为中性溶液，pH7为碱性溶液，pH7为酸性溶液。用电化学的电位测量法测量。 6.7 过程物性测量分析技术 1、电极电位 如图12.39。 一铜片插入水中，一些铜原子失去电子→铜离子； 电子进入贴近铜片表面的水层中； 铜表面带负电，贴近铜片表面的水层则带正电，两者间有一电位差—铜的电极电位； 随金属片不同、溶液不同以及溶液温度不同而变化。 6.7 过程物性测量分析技术 气体也有电极电位。 例：氢气，如图12.40。容器中装1mol/L[H+]的盐酸溶液，多孔金属铂片2放入溶液中，l为引出线。在铂片下端通1atm的氢气，氢气吸附在铂黑上，产生电离反应： 6.7 过程物性测量分析技术