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淺析熱導(dǎo)式氣體分析儀中熱導(dǎo)池的結(jié)構(gòu)及分類

來源:北京西林子科技發(fā)展有限公司   2021年03月31日 09:40  

熱導(dǎo)池是熱導(dǎo)式氣體分析儀的核心部件,根據(jù)測量原理可知,熱導(dǎo)池的性能直接決定分析儀表的精度。對熱導(dǎo)池結(jié)構(gòu)尺寸有具體要求外,熱導(dǎo)池的結(jié)構(gòu)形式對轉(zhuǎn)換精度的影響也很大,對儀表動(dòng)態(tài)特性的影響更為突出。

一個(gè)理想的熱導(dǎo)池,在結(jié)構(gòu)形式上要保證對氣體除熱傳導(dǎo)以外的種種散熱途徑都有有效的抑制和穩(wěn)定作用,電阻絲的平衡溫度受外界影響要小,并有良好的動(dòng)態(tài)特性。

目前國內(nèi)外生產(chǎn)的熱導(dǎo)池,就其結(jié)構(gòu)形式而言,歸納起來不外乎有四種,分別是直通式、對流式、擴(kuò)散式和對流擴(kuò)散式四種,它們有其各自的特點(diǎn),適用于不同的場合。

  • 直通式   

測量氣室與主氣路并列,形成氣體分流流過測量氣室,主氣路與分流氣路都設(shè)有恒節(jié)流孔,以保證進(jìn)入測量氣室的氣體流量很小。待測混合氣體從主氣路下部進(jìn)入,其中大部分氣體從主氣路排出,小部分混合氣體經(jīng)節(jié)流孔進(jìn)入測量氣室,最后從主氣路的節(jié)流孔排出。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是,在一定程度上允許樣氣以較大的流速流過主管道,是管道內(nèi)的樣氣有較快的置換速度,所以,反應(yīng)速度快,滯后時(shí)間短,動(dòng)態(tài)特性好。其缺點(diǎn)是,樣氣壓力、流速有較大變化時(shí),會(huì)影響測量精度。適用對象是密度較大的氣體組分,如CO2、SO2等。

  • 對流式

測量氣室與主氣路下端并聯(lián)接通,待測氣體由主氣路下端引入,其中大部分氣體從主氣路排出,小部分氣體分流進(jìn)入測量氣室(循環(huán)管),待測氣體在測量氣室受電阻絲加熱后造成熱對流,由于熱對流的推力作用,使待測氣體沿圖示箭頭方向經(jīng)循環(huán)管,再由下部回到主氣路,經(jīng)主氣路排出。這種結(jié)構(gòu)的有點(diǎn)是,樣氣壓力、流速變化對測量精度的影響不大,所以對樣氣壓力、流速的控制要求不那么嚴(yán)格。其缺點(diǎn)是,反應(yīng)速度慢,滯后大,動(dòng)態(tài)特性差,故應(yīng)用較少。

  • 擴(kuò)散式

在主氣路上部設(shè)置測量氣室,流經(jīng)主氣路的待測氣體通過擴(kuò)散作用進(jìn)入測量氣室,然后測量氣室中的氣體與主氣路中的氣體進(jìn)行熱交換后再經(jīng)主氣路排出。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是,當(dāng)用來測量質(zhì)量較小,擴(kuò)散系數(shù)較大的氣體時(shí),滯后時(shí)間較短,受樣氣壓力、流速波動(dòng)的影響也較小。其缺點(diǎn)是,對擴(kuò)散系數(shù)較小的氣體如CO2,會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的滯后。適用于分析擴(kuò)散能力強(qiáng)的氣體。如H2。

  • 對流擴(kuò)散

在擴(kuò)散的基礎(chǔ)上增加一路支氣管,形成分流,以減少滯后。待測氣體先擴(kuò)散進(jìn)入測量氣室,然后由支氣管排出,從而避免了進(jìn)入測量氣室的氣體發(fā)生倒流,同時(shí)又保證了測量氣室中的氣體有一定的流速,防止出現(xiàn)待測氣體在測量室中囤積的現(xiàn)象。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是,對樣氣的壓力、流速不敏感,滯后時(shí)間較擴(kuò)散式短,動(dòng)態(tài)特性好。適用于所有可以用熱導(dǎo)式氣體分析儀來分析的氣體,多數(shù)熱導(dǎo)式氣體分析儀都采用這種結(jié)構(gòu)的熱導(dǎo)池。

 

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