第九章氣體成分分析

1、第九章氣體成分分析一氧化碳和二氧化碳的測(cè)量一氧化碳和二氧化碳的測(cè)量二氧化硫的測(cè)量二氧化硫的測(cè)量氧量測(cè)量氧量測(cè)量第九章氣體成分分析以不分光吸收式紅外線氣體分析器以不分光吸收式紅外線氣體分析器l1比爾定律比爾定律klceII0I透射的特征波長(zhǎng)紅外光強(qiáng)度；透射的特征波長(zhǎng)紅外光強(qiáng)度；I0入射的特征波長(zhǎng)紅外光強(qiáng)度；入射的特征波長(zhǎng)紅外光強(qiáng)度；k被測(cè)組分對(duì)特征波長(zhǎng)的吸收系數(shù)；被測(cè)組分對(duì)特征波長(zhǎng)的吸收系數(shù)；l入射光透過(guò)被測(cè)樣品的光程；入射光透過(guò)被測(cè)樣品的光程；c樣品中被測(cè)組分的濃度。樣品中被測(cè)組分的濃度。第九章氣體成分分析（3）氣室：參比氣室，測(cè)量氣室。光路有兩路，）氣室：參比氣室，測(cè)量氣室。光路有兩路，參比

2、氣室內(nèi)充氮?dú)?，不吸收紅外線。測(cè)量氣室內(nèi)參比氣室內(nèi)充氮?dú)?，不吸收紅外線。測(cè)量氣室內(nèi)充測(cè)量氣體，因此射入接收室的光的強(qiáng)度減弱，充測(cè)量氣體，因此射入接收室的光的強(qiáng)度減弱，減弱的大小與被測(cè)組分的濃度有關(guān)，待測(cè)組分含減弱的大小與被測(cè)組分的濃度有關(guān)，待測(cè)組分含量越高，光強(qiáng)減弱越多。量越高，光強(qiáng)減弱越多。（1）紅外光源：為直徑）紅外光源：為直徑0.5mm的鎳鉻絲，的鎳鉻絲，被加熱到被加熱到600-1000，可得到波長(zhǎng)，可得到波長(zhǎng)2-10um2-10um的的紅外線。紅外線。l2組成組成（2）切光器：形成交變光，獲得交變信號(hào)，減少）切光器：形成交變光，獲得交變信號(hào)，減少信號(hào)漂移。信號(hào)漂移。（4）光檢測(cè)器：為薄膜

3、電容微音器，接收室充滿）光檢測(cè)器：為薄膜電容微音器，接收室充滿等濃度的等濃度的CO氣體，被電容的金屬薄膜將接收室分氣體，被電容的金屬薄膜將接收室分成等容積的兩個(gè)接收室，距離薄膜成等容積的兩個(gè)接收室，距離薄膜0.05-0.08mm有有一定片，這樣組成一電容器。電容量的大小與被一定片，這樣組成一電容器。電容量的大小與被測(cè)組分的濃度有關(guān)。測(cè)組分的濃度有關(guān)。第九章氣體成分分析以紫外熒光法為例以紫外熒光法為例1原理原理第九章氣體成分分析klceII0I透射的特征波紫外線光強(qiáng)度；透射的特征波紫外線光強(qiáng)度；I0入射的特征波紫外線光強(qiáng)度；入射的特征波紫外線光強(qiáng)度；k被測(cè)組分對(duì)特征波長(zhǎng)的吸收系數(shù)；被測(cè)組分對(duì)特征

4、波長(zhǎng)的吸收系數(shù)；l入射光透過(guò)被測(cè)樣品的光程；入射光透過(guò)被測(cè)樣品的光程；c樣品中被測(cè)組分的濃度。樣品中被測(cè)組分的濃度。透射光強(qiáng)度的公式透射光強(qiáng)度的公式： 被吸收的光量：被吸收的光量：)1 (00klceIII第九章氣體成分分析當(dāng)熒光物質(zhì)的濃度很稀，被吸收的光不當(dāng)熒光物質(zhì)的濃度很稀，被吸收的光不超過(guò)總量的超過(guò)總量的2%，且，且klc不大于不大于0.05，上式，上式可簡(jiǎn)化為：可簡(jiǎn)化為： )(0klcKIF從上式可看出，熒光的強(qiáng)度與從上式可看出，熒光的強(qiáng)度與SO2濃度成濃度成正比，只要得到熒光的強(qiáng)度，即可得到正比，只要得到熒光的強(qiáng)度，即可得到SO2濃度。濃度。)1 (00klceIIIF熒光強(qiáng)度熒光強(qiáng)

5、度F：熒光效率熒光效率第九章氣體成分分析l2測(cè)量精度的影響因素測(cè)量精度的影響因素l（1）水分水分：一方面：一方面SO2可溶于水，另一可溶于水，另一方面方面SO2遇水產(chǎn)生熒光猝滅，導(dǎo)致負(fù)誤差。遇水產(chǎn)生熒光猝滅，導(dǎo)致負(fù)誤差。l方法：半透膜滲透法或反應(yīng)室加熱法。方法：半透膜滲透法或反應(yīng)室加熱法。l（2）芳香烴化合物芳香烴化合物：芳香烴化合物在：芳香烴化合物在190-230nm紫外光激發(fā)下也能發(fā)射熒光造紫外光激發(fā)下也能發(fā)射熒光造成正誤差。成正誤差。l方法：特殊吸附劑的過(guò)濾器方法：特殊吸附劑的過(guò)濾器第九章氣體成分分析3熒光式分析儀熒光式分析儀氣路、熒光計(jì)氣路、熒光計(jì)第九章氣體成分分析l特點(diǎn)特點(diǎn): l熒光

6、測(cè)量法熒光測(cè)量法,消除了水氣干擾消除了水氣干擾. l碳?xì)涓裟ぬ細(xì)涓裟?消除了消除了HC干擾干擾. l無(wú)可移動(dòng)部件無(wú)可移動(dòng)部件,增加高可靠性增加高可靠性. l有壓力溫度補(bǔ)償有壓力溫度補(bǔ)償 l熒光探測(cè)量熒光探測(cè)量,使測(cè)量靈敏度高使測(cè)量靈敏度高 l結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)堅(jiān)固耐用可以安裝使用于汽車結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)堅(jiān)固耐用可以安裝使用于汽車,貨車上貨車上 l易于安裝和維修易于安裝和維修第九章氣體成分分析1氧化鎬氧化鎬l氧化鎬在常溫下具有單斜晶體結(jié)構(gòu)。當(dāng)溫度升高氧化鎬在常溫下具有單斜晶體結(jié)構(gòu)。當(dāng)溫度升高到到1500變?yōu)榱⒎骄w，同時(shí)有變?yōu)榱⒎骄w，同時(shí)有7%的體積收縮。的體積收縮。因此氧化鎬晶體隨著溫度變化是不穩(wěn)定的。在氧因此

7、氧化鎬晶體隨著溫度變化是不穩(wěn)定的。在氧化鎬晶體加入少量的氧化鈣或氧化釔。在經(jīng)過(guò)高化鎬晶體加入少量的氧化鈣或氧化釔。在經(jīng)過(guò)高溫處理，則其晶體變?yōu)椴浑S溫度變化的螢石型立溫處理，則其晶體變?yōu)椴浑S溫度變化的螢石型立方晶體。方晶體。固體電解質(zhì)固體電解質(zhì)第九章氣體成分分析l2 2氧濃差電勢(shì)氧濃差電勢(shì)空氣側(cè)（正極）：煙氣側(cè)（負(fù)極）：2242OeO2224OeO第九章氣體成分分析 R理想氣體常數(shù)，理想氣體常數(shù)，R=8.314J/（molK）；）； T氣體的熱力學(xué)溫度，氣體的熱力學(xué)溫度，K； n一個(gè)氧分子所得的電子數(shù)。一個(gè)氧分子所得的電子數(shù)。n=4； F法拉第常數(shù)，法拉第常數(shù)，F(xiàn)=96487C/mol PA參比

8、氣體（氧氣）的氧分壓；參比氣體（氧氣）的氧分壓； PC煙氣的氧分壓。煙氣的氧分壓。CAPPnFRTElnmVCACAnFRTPPPPnFRTEln/ln若兩側(cè)氣體的壓力相同，則上式可寫成若兩側(cè)氣體的壓力相同，則上式可寫成第九章氣體成分分析3注意事項(xiàng)注意事項(xiàng)（1）采取溫度補(bǔ)償或恒溫裝置；）采取溫度補(bǔ)償或恒溫裝置；（2）使用中保持被測(cè)氣體與參比氣體壓力相）使用中保持被測(cè)氣體與參比氣體壓力相等；等；（3）保證被測(cè)氣體與參比氣體都有一定的流）保證被測(cè)氣體與參比氣體都有一定的流速。速。（4）氧化鎬材料致密性要好；）氧化鎬材料致密性要好；（5）顯示儀表必須具有很高的輸入阻抗（因）顯示儀表必須具有很高的輸入

9、阻抗（因?yàn)檠趸€材料的阻抗很高）。為氧化鎬材料的阻抗很高）。第九章氣體成分分析第九章氣體成分分析4測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量系統(tǒng) 恒溫法恒溫法溫度補(bǔ)償法溫度補(bǔ)償法工作溫度上工作溫度上抽出式帶有抽氣和凈化系統(tǒng)，對(duì)保護(hù)氧化抽出式帶有抽氣和凈化系統(tǒng)，對(duì)保護(hù)氧化鎬管有利。直插式是將氧化鎬管直接插入鎬管有利。直插式是將氧化鎬管直接插入煙道高溫部分。響應(yīng)時(shí)間較快。煙道高溫部分。響應(yīng)時(shí)間較快。從安裝方式從安裝方式直插式直插式抽出式抽出式第九章氣體成分分析第九章氣體成分分析1230系列氧化鋯測(cè)氧探頭系列氧化鋯測(cè)氧探頭第九章氣體成分分析型號(hào)型號(hào)123112311232123212331233應(yīng)用于應(yīng)用于煙道氣體溫度煙道氣體溫

10、度低于低于900900煙道氣體溫度煙道氣體溫度高于高于700700煙道氣體溫度高于煙道氣體溫度高于700700有大量鋅或有大量鋅或硫含量硫含量溫度范圍溫度范圍0-9000-900700-1400700-1400700-1200700-1200長(zhǎng)度長(zhǎng)度250-2000mm250-2000mm250-1000mm250-1000mm457-1219mm457-1219mm安裝連接安裝連接1 1/2BSP1 1/2BSP或或NPTNPT3/4BSP3/4BSP或或NPT 1NPT 1BSPBSP或或NPTNPT電器連接電器連接全天侯插頭座型或旋轉(zhuǎn)型，電纜帶插頭，全天侯插頭座型或旋轉(zhuǎn)型，電纜帶插頭，加

11、熱器加熱器有有無(wú)無(wú)無(wú)無(wú)煙道溫度計(jì)煙道溫度計(jì)各種類型各種類型R R型型R R型型響應(yīng)時(shí)間響應(yīng)時(shí)間4 4秒秒1 1秒秒1 1秒秒探頭溫度探頭溫度130130130130130130第九章氣體成分分析1000型氧分析儀（變送器）第九章氣體成分分析l按照測(cè)量手段進(jìn)行分類，測(cè)量通常分為哪幾種按照測(cè)量手段進(jìn)行分類，測(cè)量通常分為哪幾種類型？類型？l按照測(cè)量方式進(jìn)行分類，測(cè)量通常分為哪幾種按照測(cè)量方式進(jìn)行分類，測(cè)量通常分為哪幾種類型？類型？l測(cè)量系統(tǒng)由哪幾個(gè)環(huán)節(jié)組成？測(cè)量系統(tǒng)由哪幾個(gè)環(huán)節(jié)組成？l儀表的性能指標(biāo)有哪些？?jī)x表的性能指標(biāo)有哪些？l如何進(jìn)行儀表的正確選擇？如何進(jìn)行儀表的正確選擇？l儀表誤差計(jì)算儀表誤差

12、計(jì)算第九章氣體成分分析重點(diǎn)掌握測(cè)量誤差的數(shù)據(jù)處理重點(diǎn)掌握測(cè)量誤差的數(shù)據(jù)處理v隨機(jī)誤差計(jì)算隨機(jī)誤差計(jì)算v系統(tǒng)誤差計(jì)算系統(tǒng)誤差計(jì)算v誤差的合成誤差的合成v間接測(cè)量的誤差傳遞間接測(cè)量的誤差傳遞第九章氣體成分分析l溫標(biāo)國(guó)際實(shí)用溫標(biāo)、攝氏溫標(biāo)l熱電偶溫度計(jì)測(cè)量原理、定律、溫度補(bǔ)償、計(jì)算l熱電阻測(cè)量原理、測(cè)量橋路第九章氣體成分分析l相對(duì)濕度定義相對(duì)濕度定義l干濕球法濕度測(cè)量干濕球法濕度測(cè)量普通干濕球溫度計(jì)普通干濕球溫度計(jì)電動(dòng)干濕球溫度計(jì)電動(dòng)干濕球溫度計(jì)l露點(diǎn)法濕度測(cè)量露點(diǎn)法濕度測(cè)量光電式露點(diǎn)濕度計(jì)光電式露點(diǎn)濕度計(jì)為什么測(cè)量露點(diǎn)溫度和干球溫度就可以得到為什么測(cè)量露點(diǎn)溫度和干球溫度就可以得到被測(cè)空氣的相對(duì)濕度

13、？被測(cè)空氣的相對(duì)濕度？l氯化鋰電阻濕度計(jì)氯化鋰電阻濕度計(jì)測(cè)量原理、注意事項(xiàng)測(cè)量原理、注意事項(xiàng)第九章氣體成分分析l液柱式壓力計(jì)液柱式壓力計(jì)三種液柱式壓力計(jì)的測(cè)壓特點(diǎn)、斜管式微壓三種液柱式壓力計(jì)的測(cè)壓特點(diǎn)、斜管式微壓計(jì)是如何實(shí)現(xiàn)微壓測(cè)量提高測(cè)試精度的？計(jì)是如何實(shí)現(xiàn)微壓測(cè)量提高測(cè)試精度的？l彈性式壓力計(jì)彈性式壓力計(jì)彈性元件分類、彈簧管壓力計(jì)是如何產(chǎn)生彈彈性元件分類、彈簧管壓力計(jì)是如何產(chǎn)生彈性形變的？性形變的？l電氣式壓力檢測(cè)電氣式壓力檢測(cè)電容式壓力壓差變送器（差動(dòng)電容結(jié)構(gòu)）電容式壓力壓差變送器（差動(dòng)電容結(jié)構(gòu)）霍爾壓力變送器（霍爾原理、霍爾電勢(shì)產(chǎn)生）霍爾壓力變送器（霍爾原理、霍爾電勢(shì)產(chǎn)生）固體壓阻式壓

14、力壓差傳感器（壓阻效應(yīng)、測(cè)固體壓阻式壓力壓差傳感器（壓阻效應(yīng)、測(cè)量橋路及特點(diǎn)。）量橋路及特點(diǎn)。）第九章氣體成分分析v靜壓式物位檢測(cè)靜壓式物位檢測(cè)v壓力計(jì)式液位計(jì)、差壓式液位計(jì)、零點(diǎn)遷移及計(jì)算壓力計(jì)式液位計(jì)、差壓式液位計(jì)、零點(diǎn)遷移及計(jì)算v浮力式液位檢測(cè)浮力式液位檢測(cè)v恒浮力、變浮力恒浮力、變浮力v電氣式物位檢測(cè)（電容法）電氣式物位檢測(cè)（電容法）v聲學(xué)式物位檢測(cè)（超聲波法）聲學(xué)式物位檢測(cè)（超聲波法）第九章氣體成分分析流速測(cè)量流速測(cè)量1.基本分類基本分類（1）機(jī)械法）機(jī)械法（2）散熱率法（熱線風(fēng)速儀）散熱率法（熱線風(fēng)速儀） -分類（恒電流法、恒溫法）分類（恒電流法、恒溫法）（3） 動(dòng)壓法（畢托管）動(dòng)壓法（畢托管）第九章氣體成分分析基本概念：基本概念：1 1流量流量2 2總流量總流量