Курсовая работа: Расчет термокондуктометрического газоанализатора

гдеe – коэффициент теплообмена;

F – площадь излучающей поверхности, м² ;

T_{н max} – максимальная температура платиновой нити, °С;

T_c – температура стенки, °С;

e=0,2 – степень черноты поверхности нити;

С₀ =5,67 Вт/(м² ×K⁴ ) – постоянная Стефана - Больцмана;

Подставив числовые данные, получим =5,186*10^-6 Дж.

Также необходимо рассчитать тепловой поток Q_Т , проходящий через измерительную ячейку за счет теплопроводности газовой смеси:

,

Подставив числовые данные, получим =2*10^-4 Дж.

В соответствии с принятыми выше допущениями теплообмен в измерительной камере должен осуществляться в основном за счет теплопроводности. Это возможно при соблюдении условия: .

Проверим, выполняется ли условие:

Условие выполняется, значит, значение силы тока через нить выбрано правильно.

1.4 Определение статической характеристики по каналу первичный преобразователь - схема включения

Принципиальная схема термокондуктометрического газоанализатора приведена на рисунке 2.

В плечи измерительного неуравновешенного моста включены одинаковые терморезисторы 5; два из них размещены в рабочих камерах 1 и 3, через которые проходит анализируемый газ, и включены в противоположные плечи моста, а два других размещены в сравнительных камерах 2 и 4, заполненных или продуваемых сравнительным газом известного и постоянного состава (например, воздухом).

Если анализируемая газовая смесь отличается по теплопроводности от сравнительного газа, то температура, а следовательно, и сопротивление терморезисторов в рабочих камерах отличаются от температуры и сопротивления терморезисторов в сравнительных камерах. Сила тока в диагонали моста зависит от величины разбаланса моста, т.е. от содержания искомого компонента в газовой смеси. Для неуравновешенного моста сила тока в диагонали

где I₀ — сила тока питания моста; R — сопротивление терморезисторов 5; DR — изменение сопротивлений плеч моста в рабочих камерах 1 и 3; R_мВ — сопротивление милливольтметра.

Из этого уравнения видно, что измерения следует проводить при I₀ = const, так как только в этом случае I однозначно зависит от DR, т.е. от содержания искомого компонента в газовой смеси.

Зависимость силы тока в диагонали моста от температур терморезисторов и стенок измерительных камер выражается уравнением

I = k [(Т_н – Т_ст ) – (Т_н0 – Т_ст0 )],

где k — постоянная прибора; Т_н —абсолютная температура терморезистора в рабочей камере; Т_ст — абсолютная температура стенки внутри рабочей камеры; Т_н0 — абсолютная температура терморезистора в сравнительной камере; Т_ст0 — абсолютная температура стенки внутри сравнительной камеры.

Это уравнение можно представить в виде

I = k [(Т_н – Т_н0 ) – (Т_ст – Т_ст0 )],

Отсюда следует, что измерение содержания анализируемого компонента возможно лишь при условии равенства температур стенок внутри рабочих и сравнительных камер, т.е. при Т_ст – Т_ст0 = 0. в этом случае справедлива однозначная зависимость силы тока в диагонали измерительного моста от температуры терморезистора в рабочей камере I = f (Т_н ).

Для преобразования изменения сопротивления нити в напряжение наиболее часто используется мостовая измерительная схема (схема включения).