Курсовая работа: Расчет термокондуктометрического газоанализатора
Учитывая, что 
получаем следующее выражение теплопроводности газовой смеси:
Если l0 =l1 – теплопроводность при нулевой концентрации определяемого компонента, то:
;
Подставляя Dl в DR , получаем искомую функцию преобразования термокондуктометрического детектора:
1.3 Расчет конструктивных параметров чувствительного элемента
Закономерности, связывающие теплопроводность газовой смеси с ее составом, проявляются при условии сведения к минимуму (или поддержания постоянной) доли теплоты, передаваемой от нагретой нити конвекцией и излучением. Этого условия достигают оптимизацией теплового режима нити, выбором конструктивных характеристик нити и измерительной ячейки.
Рассчитаем параметры измерительной ячейки для заданной технологической газовой смеси (воздух+водород). Измерения проводят при температуре 20°С и давлении Ризб. =0 кгс/см2 в диапазоне изменения Сx от 0 % до 70 %.
При следующих исходных данных расчет конструктивных параметров проводится следующим образом.
Температура металлического блока катарометра Tc =40°C;
Предполагаемый ток нити I=400мА;
Материал нити - платина;
Диаметр нити d=0.12 мм, тогда радиус нити r1 =0,06×10-3 м;
1. Расчет минимальной длины нити детектора.
Рассчитаем длину измерительной ячейки. Длина измерительной ячейки должна быть такой, чтобы тепло, отводимое от нити за счет теплопроводности газовой смеси было во много раз больше тепла отводимого по платиновой нити. Это возможно при условии, что отношение длины нити к ее диаметру больше 100:
.
Соблюдая это условие, принимаем длину измерительной ячейки
=12×10-3 м.
2. Расчет электрического сопротивления нити.
Сопротивление нити R0 рассчитываем по зависимости:
,
гдеρ – удельное сопротивление платиновой нити при 20°С, Ом×м;
S – площадь поперечного сечения платиновой нити, м2 ;
ρ=11×10-8 Ом×м;
S=pr1 2 =0,005×10-6 м2 ;
То есть R0 =0,1760 Ом.
4. Расчет радиуса камеры детектора.
Радиус измерительной ячейки принимается из условия отсутствия конвективного теплообмена между нитью и исследуемой газовой смесью.
Конвекции не будет, если критерий Релея Ra будет меньше 700: