مبدأ محلل الغاز وأنواع مختلفة

مبدأ محلل الغاز

تحليلات الغاز هي الأدوات التحليلية العملية التي تقيس تكوين الغاز. في العديد من عمليات الإنتاج ، وخاصة في عمليات الإنتاج مع التفاعلات الكيميائية ، والتحكم التلقائي استنادًا إلى المعلمات الفيزيائية مثل درجة الحرارة والضغط والتدفق غالبًا ما لا يكفي. بسبب مجموعة واسعة من الغازات التي تم تحليلها ومجموعة متنوعة من مبادئ التحليل ، هناك العديد من أنواع محلل الغاز. شائع الاستخدام هي تحليلات الغاز الحرارية ، ومحللات الغاز الكهروكيميائية ومحللات امتصاص الأشعة تحت الحمراء.

تستخدم أجهزة استشعار الغاز بشكل أساسي للكشف عن أنواع الغازات الموجودة في البيئة. أجهزة استشعار الغاز هي أجهزة استشعار تستخدم لاكتشاف تكوين ومحتوى الغازات. يُعتقد عمومًا أن تعريف مستشعرات الغاز يعتمد على تصنيف أهداف الكشف ، أي أن أي مستشعر يستخدم للكشف عن تركيبة الغاز وتركيزه يسمى مستشعر الغاز ، بغض النظر عما إذا كان يستخدم الأساليب الفيزيائية أو الطرق الكيميائية. على سبيل المثال ، لا تعتبر أجهزة الاستشعار التي تكتشف تدفق الغاز مستشعرات غاز ، ولكن محلل الغاز الموصلية الحرارية هي مستشعرات غاز مهمة ، على الرغم من أنها تستخدم في بعض الأحيان نفس مبدأ الكشف.

أنواع تحليلات الغاز

1. الموصلية الحرارية

أداة تحليل الغاز المادي. وفقًا لمبدأ أن الغازات المختلفة لها توصيل حراري مختلف ، فإنه يحسب محتوى بعض المكونات عن طريق قياس الموصلية الحرارية للغاز المختلط. هذا النوع من الأدوات التحليلية بسيطة وموثوقة ، واضحة على العديد من أنواع الغازات ، وهو أداة تحليلية أساسية. ومع ذلك ، من الصعب قياس الموصلية الحرارية للغاز مباشرة ، لذلك في الواقع ، يتم تحويل تغيير الموصلية الحرارية للغاز إلى تغيير المقاومة ، ثم يتم قياسه بجسر. تشمل العناصر الحساسة للحرارة لمحلل غاز الموصلية الحرارية بشكل رئيسي عناصر حساسة لأشباه الموصلات وأسلاك مقاومة المعادن. يحتوي العنصر الحساس لأشباه الموصلات على حجم صغير ، وقصور الذكر الحراري الصغير ، ومعامل درجة الحرارة الكبيرة للمقاومة ، لذلك يكون له حساسية عالية وتأخر زمني صغير. يتم تلبيس أكسيد المعادن على شكل حبة على لفائف البلاتين كعنصر حساس ، ثم نفس الملف البلاتيني مع مقاومة داخلية متساوية وقيمة حرارية يتم جرحها بمواد لا تتفاعل مع الغاز كعنصر تعويض. يشكل هذان المكونان دائرة جسر كأذرعين ، وهي دائرة القياس. عندما يمتص العنصر الحساس لأكسيد المعادن شبه الموصلات الغاز المقاس ، ستتغير الموصلية الكهربائية والتوصيل الحراري ، وستتغير حالة تبديد الحرارة للعنصر وفقًا لذلك. يغير التغير في درجة حرارة العنصر مقاومة لفائف البلاتين ، ثم يحتوي الجسر على جهد غير متوازن ، والذي يمكنه اكتشاف تركيز الغاز. المحللون الغازات الموصلية الحرارية لديها مجموعة واسعة من التطبيقات. بالإضافة إلى التحليل المعتاد للهيدروجين والأمونيا وثاني أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكبريت والغازات القابلة للاشتعال منخفضة التركيز ، يمكن أيضًا استخدامها ككاشفات في محللات الكروماتوغرافيا لتحليل المكونات الأخرى.

2. النوع المغناطيسي الحراري

المبدأ هو استخدام الخاصية المادية للحساسية المغناطيسية العالية للأكسجين في مكونات غاز المداخن لقياس محتوى الأكسجين في غاز المداخن. الأكسجين هو غاز مغنطيسي (غاز يمكن أن ينجذب بواسطة مجال مغناطيسي يسمى غاز مغنطيسي) ، ويتم جذبه في مجال مغناطيسي غير متجانس ويتدفق إلى مكان مع مجال مغناطيسي أقوى. يوجد هنا سلك تسخين هنا ، بحيث ترتفع درجة حرارة الأكسجين هنا وتناقص الحساسية المغناطيسية ، وبالتالي تنخفض قوة الجذب المغناطيسي ، وتؤدي جزيئات الأكسجين غير المعجزة مع قابلية مغناطيسية أعلى وراء الدفع وتفريغ المجال المغناطيسي ، مما يؤدي إلى ظاهرة الظاهرة من "الحمل الحراري المغناطيسي " أو "الرياح المغناطيسية ". تحت ضغط عينة غاز معين ، ودرجة الحرارة ومعدل التدفق ، يمكن قياس محتوى الأكسجين في عينة الغاز عن طريق قياس حجم الرياح المغناطيسية. نظرًا لأن العنصر الحساس للحرارة (السلك البلاتيني) يستخدم ليس فقط كقاومة ذراعي الجسر غير المتوازن ، ولكن أيضًا مع سلك مقاومة التدفئة ، يظهر تدرج درجة الحرارة تحت عمل الرياح المغناطيسية ، أي درجة حرارة ذراع الجسر على جانب المدخل أقل من تلك الموجودة على الجسر الجانبي للمخرج. درجة حرارة الذراع. سيقوم الجسر غير المتوازن بإخراج قيمة الجهد المقابلة وفقًا لمحتوى الأكسجين في عينة الغاز.

محلل الأكسجين المغنطيسي المغنطيسي لديه مزايا بنية بسيطة ، وسهولة التصنيع والتعديل.

3. الصيغة الكهروكيميائية

أداة تحليل الغاز الكيميائي. يقيس تكوين الغاز بناءً على التغيرات في كمية الأيونات الناجمة عن التفاعلات الكيميائية أو التغيرات في التيار الكهربائي. من أجل تحسين الانتقائية ، منع سطح القطب القياسي من أن يكون ملطخًا والحفاظ على أداء المنحل بالكهرباء ، يتم استخدام بنية الحجاب الحاجز عمومًا. تشمل التحليلات الكهروكيميائية شائعة الاستخدام التحليل الكهربائي المحتمل والبطارية الجلفانية. يتمثل مبدأ العمل في محلل التحليل الكهربائي الثابت في تطبيق إمكانات محددة على القطب ، وسوف ينتج الغاز المقاس التحليل الكهربائي على سطح القطب. طالما تم قياس الإمكانات المطبقة على القطب ، يمكن تحديد الإمكانات الكهربائية المحددة للغاز المقاس ، بحيث يكون للأداة القدرة على تحديد وتحديد الغاز المراد قياسه. محلل البطارية الجلفاني يتفوق على الغاز المقاس الذي تم نشره في المنحل بالكهرباء من خلال الحجاب الحاجز ، ويقيس تيار التحليل الكهربائي الذي تم تشكيله لتحديد تركيز الغاز المقاس. يتم تحقيق الانتقائية للغازات ذات إمكانات التحليل الكهربائي المختلفة عن طريق تغيير الجهد الداخلي على سطح القطب عن طريق اختيار مواد الإلكترود المختلفة والكهارل.

4. نوع الامتصاص بالأشعة تحت الحمراء

أداة تحليلية تعمل وفقًا للامتصاص الانتقائي للأشعة الأشعة تحت الحمراء ذات الأطوال الموجية المختلفة بواسطة غازات مكونات مختلفة. يمكن لقياس طيف الامتصاص هذا تحديد نوع الغاز ؛ يمكن أن يحدد قياس كثافة الامتصاص تركيز الغاز الذي يتم قياسه. محلل الأشعة تحت الحمراء لديه مجموعة واسعة من التطبيقات. لا يمكن فقط تحليل مكونات الغاز ، ولكن أيضًا تحليل مكونات الحل. لديها حساسية عالية ، والاستجابة السريعة ، والإشارة المستمرة عبر الإنترنت ، ويمكن أيضا أن تشكل نظام ضبط. يتكون جزء الكشف عن محلل الغاز بالأشعة تحت الحمراء المستخدمة عادة في الصناعة من نظامين بصري متوازيين مع نفس الهيكل.

إحداها هي غرفة القياس والآخر هو غرفة المرجع. تفتح الغرفتان مسارات الضوء وإغلاقها في وقت واحد أو بالتناوب في فترة معينة من خلال لوحة قطع الضوء. بعد إدخال الغاز الذي سيتم قياسه في غرفة القياس ، يتم امتصاص الضوء مع الطول الموجي المحدد للغاز المراد قياس . كلما ارتفع تركيز الغاز ، قل التدفق المضيء الذي يدخل غرفة الغاز الأشعة تحت الحمراء ؛ في حين أن التدفق المضيء الذي يمر عبر الغرفة المرجعية ثابت ، فإن التدفق المضيء الذي يدخل غرفة الغاز المستقبلة بالأشعة تحت الحمراء ثابتة أيضًا. لذلك ، كلما زاد تركيز الغاز المقاس ، زاد الفرق في التدفق المضيء الذي يمر عبر غرفة القياس وغرفة المرجع. من المتوقع أن يكون هذا الاختلاف المضيء للتدفق في غرفة استلام الأشعة تحت الحمراء مع سعة اهتزاز دورية معينة. تنقسم غرفة الغاز المستقبلة إلى نصفين عن طريق فيلم معدني بسمك عدة ميكرون. يتم إغلاق غاز المكون المقاس بتركيز مرتفع نسبيًا في الغرفة ، والذي يمكن أن يمتص جميع الأشعة بالأشعة تحت الحمراء الواردة في نطاق الطول الموجي للامتصاص ، بحيث يصبح التدفق المضيء النابض هو التغير الدوري في درجة الحرارة إلى تغيير في تغيير وفقًا لمعادلة الحالة الغازية ، ثم اكتشفها بواسطة مستشعر تسعية ، مما يشير إلى تركيز الغاز المراد قياسه بعد التضخيم. بالإضافة إلى أجهزة الاستشعار السعة ، يمكن أيضًا استخدام أجهزة استشعار الأشعة تحت الحمراء الكمومية التي تكتشف مباشرة أشعة الأشعة تحت الحمراء ، ويتم استخدام مرشحات التداخل بالأشعة تحت الحمراء لاختيار الطول الموجي ويتم استخدام الليزر القابل للتعديل كمصادر إضاءة لتشكيل محلل غاز الأشعة تحت الحمراء القابل للدولة الجديدة. يمكن لهذا المحلل إكمال قياس تركيز الغاز مع مصدر ضوء واحد فقط ، وغرفة قياس واحدة ومستشعر الأشعة تحت الحمراء. بالإضافة إلى ذلك ، في حالة استخدام قرص مرشح مزود بأطوال موجية مختلفة متعددة ، يمكن قياس تركيز كل غاز في الغاز متعدد المكونات بشكل منفصل في نفس الوقت.

على غرار مبدأ محللات الأشعة تحت الحمراء ، هناك محللون فوق البنفسجي ، ومحللات لونية كهروضوئية ، وما إلى ذلك ، والتي تستخدم أيضًا على نطاق واسع في الصناعة.