3.6. Будова та принцип роботи кондуктометрів та кондуктометричних комірок

Електроди кондуктометричних комірок виготовляються з хімічно стійких електропровідних матеріалів: платини, нержавіючої сталі, графіту та ін. Кожна комірка характеризується електричними сталими, значення якої залежить від конфігурації електродів, їх площі і відстані між ними. Стала зберігає своє значення тільки в певному діапазоні електричної провідності, усередині якого забезпечується допустима похибка вимірювання, вказана в паспорті кондуктометра. Використання комірки для контролю розчинів, питома електропровідність ПЕП яких виходить за межі її робочого діапазону, приведе до росту похибки вимірювання. Робочий діапазон електричної провідності комірки залежить від матеріалу електроду і характеру їх поверхні, частоти змінного струму і ряду інших чинників. Найбільший діапазон мають комірки з платиновими електродами, покритими платиновою черню.

Для контролю чистих вод з ПЕП менше 5 мксм/см застосовуються кондуктометричні комірки з близько розташованими електродами великої площі (рис. 3-5). Сталі таких комірок складають 5-200 См. На водах підвищеного солевмісту (до 106 мкСм/см) використовуються комірки з електродами меншої площі, що знаходяться на більшій відстані, сталі таких комірок знаходяться в межах від 1 до 0,02 См (рис. 10-12).

1 - корпус; 2 - електроди; 3 - основа; 4 - ручка; 5 - захист; 6 - пробка; 7 - клеми

Рис. 3. Чутливий елемент кондуктометра КЛ-1-2 "Імпульс" з межами вимірювання 1-1000 мкСм/см :

1 - корпус; 2 - коаксіальні електроди; 3, 4 - прокладення; 5 - терморезистор; 6 - штуцер;7 - клемник; 8 - кришка

Рис. 4. Чутливий елемент "А" кондуктометра АК-310 з сталими 10 і 100 См:

1 - корпус; 2 - електроди; 3, 4 - штуцери для підведення і відведення проби; 5 - прокладення; 6 - епоксидний компаунд; 7 – клеми.

Рис. 5. Комірка кондуктометра ПК-67М з межами вимірювання 0,04-10 мкСм/см.

Рис. 6. Чутливий елемент кондуктометра КЛ-1-2 "Імпульс" з межами вимірювання 103-106 мкСм/см.(Позначення – на рис. 3.)

1 - корпус; 2 - електроди; 3 - термочутливий елемент; 4 - коробка затискачів

Рис. 7. Проточна триелектродна кондуктометрична комірка ЦЛЕМ, сталі 1-0,01 См :

1 - корпус; 2 - графітові електроди; 3 - термочутливий елемент; 4 - підвіска з упором; 5 - фіксатор; 6 - прокладка; 7 - гайка; 8 - клемна коробка; 9 - трубопровід з контрольованим середовищем.

Рис. 8. Занурювальна комірка з межами вимірювання 103-105 мкСм/см :

Кількість електродів в комірці може бути різною. У двоелектродній комірці (див. рис. 5) обидва електроди ізольовані від землі, тому підведення проби до неї має бути виконане гумовими або пластиковими шлангами. Ця ж комірка може бути встановлена в трубопровід з контрольованим середовищем, в цьому випадку її зовнішній електрод заземляється і екранує внутрішній від зовнішніх електричних полів. Такий же принцип використаний в трьохелектродній комірці кондуктометра АК-310 (її чутливий елемент "А" показаний на рис. 4). У цій комірці заземлений корпус 1 виконує роль зовнішнього електроду, а внутрішні електроди, що підключаються по вибору, 2 в парі з корпусом утворюють комірки з сталими близько 100 і 10 См. При підключенні верхнього електроду більшої площі діапазон вимірів складає 0-1 мкСм/см (0-0,1 мСм/см), нижнього електроду 0-10 мкСм/см (0-1,0 мСм/см). У трьохелектродній комірці (див. рис. 7) штуцера для приєднання комірки до пробопровідної лінії виконують роль зовнішніх електродів і екранують центральний ізольований електрод. Міняючи відстань між центральним і крайнім електродами, отримують комірки з різними сталими на різні діапазони вимірювань.

Для метрологічних цілей розроблена чотириелектродна комірка з двома струмовими електродами (робочими) і двома потенціальними (вимірювальними), з яких знімають значення спаду напруги на певній ділянці комірки з відомими геометричними розмірами. На основі такої комірки створений Державний спеціальний еталон одиниці ПЕП.

Кондуктометричні комірки можуть бути проточними або занурювальними. Проточна комірка (див. рис. 4, 5, 7) приєднується безпосередньо до точки відбору, або проба заливається в неї. Занурювальна комірка (див. рис. 5, 8) опускається в посудину з аналізованою рідиною або встановлюється в трубопровід з контрольованим середовищем. Повне заповнення комірки є обов'язковою умовою правильного вимірювання, в ній не повинно бути бульбашок повітря, тому потік рідини через комірку або її наповнення повинні робитися від низу до верху. В процесі експлуатації на поверхні електродів і корпусу комірки можуть з'явитися відкладення, що спотворюють результати вимірювання. Комірки необхідно періодично очищати відповідними розчинниками.

Шкали кондуктометрів градуюються в одиницях питомої електричної провідності. У приладах, призначених для контролю концентрацій монорозчинів, застосовується градуювання шкал в одиницях концентрацій - такі прилади називають солемірами або концентратомірами. Результати виміру ПЕП багатокомпонентних розчинів доцільно виражати в одиницях електричної провідності, оскільки цей показник об'єктивніше характеризує якість проби, ніж умовний солевміст. При використанні кондуктометрів для контролю водно-хімічного режиму норми слід також встановлювати в одиницях ПЕП, а перерахунок електричної провідності в солевміст виконувати тільки у разі потреби при налагодженні систем контролю або теплохімічних випробуваннях. У ряді випадків для змінного персоналу встановлюють норми ПЕП для декількох температур проби, щоб уникнути необхідності наведення результатів до однієї температури.

Для, нашого пристрою найкраще підходить проточна триелектродна кондуктометрична комірка ЦЛЕМ.