4.Измерение состава газов. Основные методы

Объемные химические газоанализаторы, тепловые, магнитные,

оптические, электрические газоанализаторы.

Хроматографический метод.

Метод основан на разделении исследуемой смеси на компоненты за счет различной сорбируемости компонентов при движении смеси через слой сорбента. При этом компоненты смеси газов под действием потока

• 31 –

подвижной фазы перемещаются через сорбент с различными скоростями.

Разделение исследуемой смеси производится в хроматографических колонках, которые заполнены неподвижной фазой с нанесенным сорбентом. Строго определенный объем исследуемой смеси (подвижная фаза) вводится дозатором 1 (см. рис.13 ) вместе с газом-носителем

(обычно это N ₂) в начало колонки. Под действием давления подвижная фаза продвигается через слой сорбента и постепенно разделяется на отдельные компоненты, движующиеся с различными скоростями, в зависимости от степени сорбируемости каждого компонента. Компоненты с большой степенью сорбируемости задерживаются и двигаются с меньшей скоростью. Длина колонки может достигать несколько метров, в

- 32 -

конце колонки подвижная фаза представляет собой последовательность отдельных компонентов, разделенных слоями газа-носителя. После колонки разделенная подвижная фаза поступает в детектор 2, в котором

производится анализ и преобразование каждого разделенного компонента в электрический сигнал, который регистрируется на приборе 3 в виде последовательности кривых - пиков, при этом расположение этих пиков по оси времени определяется типом каждого компонента, а высота пика зависит от количества данного компонента в пробе.

На блок-схеме хроматографа (рис.14):1 –дозатор с газом-носителем, 2 –вентиль, 3 –место ввода пробы в колонку, 4- разделительная (хроматографическая) колонка, 5- детектор, 6 –регистрирующий прибор, 7 –ротаметр, 8 – трехходовой вентиль, 9 – приспособление для улавливания компонентов пробы, 10 – манометр, 11 – термостаты.

5.Измерение вязкости жидкостей. Основные методы.

Размерности вязкости жидкостей.

Динамическая вязкость: μ, Па*с; кинематическая вязкость ν, м²/с.

1 Па*с=10 пз(пуаз), 1ст (стокс)=1*10^-4 м²/с

(57)

Вязкость воды (при Θ=20ºС) 1спз, глицерин: 14 пз.

Зависимость от температуры:

, 1.3 < n < 3 (58)

Закон Ньютона, σ – напряжение сдвига:

, Н/м² (59)

γ =dv/db , 1/c – скорость сдвига.

- 33 -

Ньютоновские и неньютоновские (псевдопластические и дилатантные) жидкости.

Псевдопластические жидкости:

Закон де Вилье-Оствальда:

, (60)

где С, m – реологические константы, m > 1

Отсюда:

, (61)

Основные методы измерения.

Капиллярные (метод истечения) вискозиметры.

Закон Пуазейля –см. рис.15.а:

Па*с (62)

где r, L -[м], ΔР -[Па], V --[м³/с]; L >>r

Поправка на длину капилляра:

, (63)

где l -[м], ρ -[кг/м³], 0.74 ≤ k ≤1.76

Автоматический вискозиметр –см.рис.15,б. Измерение μ до 10 Па*с.

Шариковые вискозиметры (метод падающего тела).

Закон Стокса – см.ри. 16,а:

, Па*с (64)

• 34 –

где ρ₁ , ρ₂ - кг/м³, g – м/с², d- м; Re ≤ 1, d <<D.

С учетом поправки Ладенбурга k:

, (65)

где

при d/D =0.01 k=0.977

Схема автоматического шарикового вискозиметра, см. рис. 16,б .

1-шарик, 2 – сетки, 3 –индукционные катушки, 4 насос, БИ-блок

• 35 –

измерения, БУ – блок управления.

Ротационные вискозиметры (метод крутящего момента).

Система коаксиальных цилиндров (см.рис.17,а)

(внутренний вращается, наружный неподвижен)

, Н*м (66)

где ω = 2*π*N, R, L – м, μ- Па*с, N – об/с.

Скорость сдвига γ:

- 36 -

(67)

Критерий Рейнольдса: Re=ω*R²/ν, Re < 1900.

Система конус-плоскость – см. рис.17,б.

, (68)

Вибрационные (ультразвуковые) вискозиметры – см.рис.18.

, (69)

где , 1/м (формула Стокса) (70)