熱導(dǎo)式氣體分析儀

1、在線分析儀表熱導(dǎo)式氣體分析儀熱導(dǎo)式氣體分析儀的檢測原理 熱導(dǎo)式氣體分析儀是通過測量混合氣體熱導(dǎo)率的變化量來實現(xiàn)被測組分濃度測量的。 什么是熱導(dǎo)率？表示物質(zhì)的導(dǎo)熱能力。 什么是熱傳導(dǎo)？同一物體各部分之間或相互接觸的兩物體之間，如果存在溫差，則熱量就會從高溫部位傳遞到低溫部位，最終使溫度趨向平衡，這種熱量交換現(xiàn)象叫熱傳導(dǎo)。熱導(dǎo)式氣體分析儀的檢測原理 相對熱導(dǎo)率：氣體熱導(dǎo)率的絕對值很小，而且基本在同一數(shù)量級內(nèi)，彼此相差并不懸殊，因此工程上通常用相對熱導(dǎo)率來表示。即：各種氣體的熱導(dǎo)率與相同條件下空氣熱導(dǎo)率的比值。 各種氣體在0時的熱導(dǎo)率和相對熱導(dǎo)率（見下圖） 可以看出：H2的熱導(dǎo)率遠遠大于背景氣中各組

2、分的熱導(dǎo)率。熱導(dǎo)式氣體分析儀的檢測原理氣體名稱熱導(dǎo)率0 相對熱導(dǎo)率0/A0空氣 5.83 1.000 氫H2 41.60 7.150 氦He 34.80 5.910 氮N2 5.81 0.996 氧O2 5.89 1.013 氖Ne 11.10 1.900 氬Ar 3.98 0.684 氪Kr 2.12 0.363 氯Cl2 1.88 0.328 氨NH3 35.20 0.890 一氧化碳CO5.63 0.960 二氧化碳CO23.50 0.605 二氧化硫SO22.40 0.350 硫化氫H2S3.14 0.538 二硫化碳C2S3.70 0.285 甲烷CH47.12 1.250 乙烷C2

3、H64.36 0.750 乙烯C2H64.19 0.720 乙炔C2H24.53 0.777 單位： （cal/cms*10-5）熱導(dǎo)式氣體分析儀的檢測原理 待測混合氣體必須滿足哪些條件，才能用熱導(dǎo)式分析儀進行分析？ 設(shè)各組分的體積分數(shù)分別為C1、C2、C3、Cn，熱導(dǎo)率分別為1、2、3、n，待測組分的含量和熱導(dǎo)率為C1、1。則必須滿足以下兩個條件，才能用熱導(dǎo)式分析儀進行測量。 （1）背景氣各組分的熱導(dǎo)率必須近視相等或十分接近。即123n （2）待測組分的熱導(dǎo)率與背景氣組分的熱導(dǎo)率有明顯差異，且越大越好，即12或12熱導(dǎo)式氣體分析儀的檢測原理ni 1 滿足上述兩個條件時：= （iCi）=1C1

4、+2C2+3C3+nCn 1C1+2(1-C1)可得C1=（-2）/（1-2）上式說明，測得混合氣體的熱導(dǎo)率，就可以求得待測組分的含量C1。熱導(dǎo)式氣體分析儀的檢測原理 熱導(dǎo)式氣體分析儀是通過測量混合氣體熱導(dǎo)率的變化量來實現(xiàn)被測組分濃度測量的。由于氣體的熱導(dǎo)率很小，變化量更小，所以很難用直接方法準確測量出來。工業(yè)上多采用間接的方法，即通過熱導(dǎo)檢測器（又稱熱導(dǎo)池），把混合氣體熱導(dǎo)率的變化轉(zhuǎn)化為熱敏元件電阻的變化，電阻值的變化是比較容易精確測量出來的。熱導(dǎo)式氣體分析儀的檢測原理熱導(dǎo)檢測器測量包括一個電加熱絲，（當有恒定電流流過加熱絲加熱時，在加熱電流、熱導(dǎo)池散熱、采樣氣體流速保持恒定的條件下），該電

5、熱絲的冷卻速度與流過熱導(dǎo)池采樣氣體的種類有關(guān)，（即電加熱絲的平衡溫度取決于流過氣體的導(dǎo)熱系數(shù)）。熱導(dǎo)池工作原理示意圖 把一根電阻率較大的而且溫度系數(shù)也較大的電阻絲，張緊懸吊在一個導(dǎo)熱性能良好的圓筒形金屬殼體的中心，在殼體的兩端有氣體的進出口，圓筒內(nèi)充滿待測氣體，電阻絲上通以恒定的電流加熱。絕 緣 子電阻絲樣 氣熱導(dǎo)式氣體分析儀的檢測原理由于電阻絲通過的電流是恒定的，電阻上單位時間內(nèi)所產(chǎn)生的熱量也是定值。當待測樣品氣體以緩慢的速度通過池室時，電阻絲上的熱量將會由氣體以熱傳導(dǎo)的方式傳給池壁。當熱平衡時，電阻絲的溫度就會穩(wěn)定在某一個數(shù)值上，這個平衡溫度決定了電阻絲的阻值。如果混合氣體中待測組分的濃度

6、發(fā)生變化，混合氣體中待測組分的濃度發(fā)生變化，混合氣體的熱導(dǎo)率也隨之變化，氣體的導(dǎo)熱速率和電阻絲的平衡溫度也將隨之變化，最終導(dǎo)致電阻絲的阻值產(chǎn)生相應(yīng)變化，從而實現(xiàn)了氣體熱導(dǎo)率與電阻絲阻值之間變化量的轉(zhuǎn)換。熱導(dǎo)式氣體分析儀的檢測原理熱導(dǎo)檢測器還包括內(nèi)、外兩個圓柱形的熱導(dǎo)池。內(nèi)熱導(dǎo)池上有兩個橫向通道，每個通道都裝有兩個熱導(dǎo)檢測裝置。一個通道走采樣氣體，另一個通道走參比氣或者密封。外熱導(dǎo)池上設(shè)有一個可以改變響應(yīng)時間的旁路機構(gòu)，其可以實現(xiàn)響應(yīng)時間與采樣流速的調(diào)節(jié)，即熱導(dǎo)池可以設(shè)置成對氣體流速的最快響應(yīng)，也可以設(shè)置成對氣體流速的最慢響應(yīng)。具體實現(xiàn)是通過調(diào)整旁路機構(gòu)，即調(diào)整內(nèi)、外熱導(dǎo)池的相對位置來實現(xiàn)的。熱

7、導(dǎo)式分析儀調(diào)校注意事項（1）分析儀器必須預(yù)熱至熱穩(wěn)定。（2）標準氣中的背景氣體熱導(dǎo)率要與實際被分析氣體的背景氣體熱導(dǎo)率相一致，否則要修正。（3）標準氣流速要等于工作時被分析氣體的流速。（4）要準確校準時，需多校幾點。熱導(dǎo)式分析儀調(diào)校注意事項零點氣：待測組分濃度等于或略高于量程下限，并且其背景氣組分應(yīng)與工藝氣中背景氣組分性質(zhì)相同或接近。量程氣：待測組分濃度等于滿量程的90%或接近工藝控制指標濃度，而且其背景氣組分應(yīng)與工藝樣氣中背景氣組分性質(zhì)相同或接近。零點與量程的標定零點與量程的標定 切換樣氣閥，通入零點氣。 按 FUNCTION 鍵，出現(xiàn)0- 1 or 0- 2即：通道 1 零點標定或通道 2

8、 零點標定。 按 ENTER 鍵，系統(tǒng)將提示用戶輸入密碼。利用 INPUT-CONTROL 鍵，輸入正確的密碼1，并按 ENTER 鍵。如下的代碼將出現(xiàn)在顯示屏上：0-1。等待一段時間，至少是輸入的吹掃時間和 t90 時間，然后按 ENTER 鍵，屏幕將顯示標定前的測量零點。 如果測量零點與標定零點相同，則不需要進行調(diào)零操作。 可通過 FUNCTION鍵，選擇下一步的操作。 如果測量零點與標定零點不同，按 ENTER 鍵，屏幕將顯示實際零點。要執(zhí)行零點標定，再按一次 ENTER 鍵。在調(diào)零結(jié)束后，屏幕將顯示標定后的實際零點。 要退出標定模式，按 FOUNCTION 鍵。零點與量程的標定量程標定

9、 切換閥，通入量程氣。 按 FUNCTION鍵，出現(xiàn)：S-1 or S-2. (通道 1量程標定或通道 2 量程標定) 如用戶還沒有輸入密碼，按 ENTER 鍵后，輸入正確的密碼。顯示畫面將出現(xiàn)標定前實際量程的上限值。等待一段時間，至少是輸入的吹掃時間和 t90 時間，然后按 ENTER 鍵，屏幕將顯示標定量程氣的數(shù)值)如有必要，利用 INPUT-CONTROL 鍵，輸入鋼瓶上廠商說明測試氣體數(shù)值，然后，按 ENTER 鍵。屏幕將顯示如下畫面：(The actual measuring value)(實際量程上限值) 如果實際值與標定值相吻合，則無需進行量程校正，可通過 FOUNCTION 鍵，直接選定下一項操作。 如果實際值與標稱值不同，按 ENTER 鍵，進行量程標定。在量程標定結(jié)束后，屏幕將顯示如下的畫面：(The actual measuring value)(標定后的量程上限值) 要退出標定模式，按 FUNCTION 鍵。將閥切回測量狀態(tài)。常見故障及處理方