Курсовая работа: Расчет термокондуктометрического газоанализатора

Назначение: газоанализатор является автоматическим и непрерывно действующим прибором, предназначенным для определения концентрации одного из компонентов в сложной газовой смеси.

КЕДР может быть использован для:

• технологического контроля различных производств, в т.ч. в производстве аммиака, ацетилена, метанола

• оптимизации процессов горения по данным о составе дымовых газов

• контроля содержания окиси углерода в отходящих газах топливосжигающих установок различных типов, водогрейных котлов, ТЭЦ, асфальтовых заводов

• научных исследований и др.

Принцип работы газоанализатора основан на избирательном поглощении инфракрасного излучения определяемым компонентом анализируемой газовой смеси.

Газоанализатор переносной ТП1123 42 1514

Для измерения объемной доли водорода в воздухе помещений в пределах 1…4%.

Диапазон измерений объемной доли: 0...4%. Цена деления шкалы 0,1%. Основная погрешность при питании: от элементов 373 0,15%; от сети переменного тока 127 В 0,20%. Количество измерений без замены элементов питания 400. Потребляемая мощность 0,5 Вт. Время одного измерения 2 мин. Срок службы 8 лет.

Масса 4,2 кг.

1. Расчёт детектора термокондуктометрического газоанализатора

1.1 Построение физической и математической моделей детектора

Принцип действия детектора основан на зависимости температуры нагреваемой током проволочки 1 (см. рис.1) от теплопроводности омывающей ее газовой смеси. Подобный детектор (датчик) часто называют катарометр.

2

1

??????? 1 ? ?????????? ?????? ????????? ????????????????????????? ???????????????

Проволочка, натянутая по оси трубки, выполняет одновременно роль нагревателя и термометра сопротивления. С этой целью берется проволока из материала с большим температурным коэффициентом электрического сопротивления, например вольфрама или платины. Если газовая смесь бинарная и теплопроводности компонентов различны, то теплопроводность газовой смеси, а, следовательно, температура и сопротивление нагреваемой током металлической нити зависят от концентрации одного из компонентов смеси.

Температура Т_с внутренней поверхности корпуса детектора определяется по результатам измерения температуры ее внешней поверхности с помощью термометра сопротивления или термопар, заделанных в трубку на контролируемом расстоянии.

Метод нагретой нити обычно используется в стационарном варианте. При этом поддерживается постоянной либо мощность, выделяемая в нити, либо температура нити. В нашем случае будем полагать, что электрическая мощность, подводимая к нити, постоянная.

Для того, чтобы получить расчетную формула для температуры нити, примем следующие допущения:

· нить натянута точно по оси трубки;

· перенос тепла излучением и конвекцией отсутствует;

· теплоемкость газа настолько мала, что ею можно пренебречь;

· на внутренней поверхности камеры 2 (см. рисунок 1) поддерживаются граничные условия первого рода.

· торцевые эффекты (т.е. утечка тепла в торцевые части камеры 2 через нить) отсутствуют.

Тогда, математическая модель температурного поля в газовой смеси, омывающей нить запишется в виде:

Граничные условия:

1. Температура стенки корпуса – постоянная, т.е

T(r₂ )=const=T_c .

Такие условия называют граничными условиями первого рода.

2. Тепловой поток на поверхности нити известен и принимается постоянным, т.е.

Q(r₁ )=const.