Д атчик рН-метра состоит из двух электродов:
измерительного 1 и сравнительного 2. Измерительный электрод представляет собой стеклянную трубку, к нижней части которой приварен шарик из специального стекла, содержащего металл (литий или натрий). Ионы водорода из раствора проникают в стекло шарика, а ионы металла переходят из стекла в раствор, в результате на поверхности шарика возникает потенциал, величина которого зависит от концентрации водородных ионов в растворе. Сравнительный электрод, в отличие от измерительного, не меняет свой потенциал относительно раствора. Поэтому э. д. с. датчика Ех зависит только от потенциала измерительного электрода и, следовательно, рН раствора. Стеклянный электрод датчика имеет очень высокое, сопротивление. Поэтому для измерения э. д. с. датчика применяют специальный потенциометр, имеющий высокоомный вход, или используют промежуточный преобразователь также с высокоомным входом, выходной сигнал которого позволяет применить прибор типа.
Анализаторы газов
В ходе химико-технологических процессов, например, термокаталитической переработки нефти образуются газы и их смеси. Специальные приборы – газоанализаторы позволяют осуществлять их количественный и качественный анализ По назначению газоанализаторы можно разделить на приборы технологического контроля и приборы контроля воздушной среды. Принцип действия газоанализаторов основан на индивидуальных физико-химических свойствах газов, что обуславливает разнообразие их конструкций. Количественный анализ позволяет определить концентрацию отдельных компонентов в газовых смесях, а качественный – их состав. Концентрации измеряют в объемных процентах, если они малые (микро концентрация) то в миллионных долях объемного процента (ppm). Отбираемый для анализа газ очищается от механических примесей, осушают, охлаждают, стабилизируют его расход и давление. При необходимости из газа удаляют вредные примеси, например, сернистые соединения, оксид углерода дожигают до диоксида и т. д. Ниже рассмотрим наиболее популярные газоанализаторы, применяемые в нефтепереработке и химической промышленности.
Термокондуктометрический газоанализатор
Термокондуктометрические газоанализаторы применяют для определения водорода, аргона, гелия, азота, хлороводорода и других газов в технологических смесях различного состава. Однако, термокондуктометрические газоанализаторы (ТКГ) используются в первую очередь для измерения концентрации водорода – его теплопроводность примерно в 7 раз больше чем теплопроводность воздуха.
Д
ействие
термокондуктометрических газоанализаторов
основано на зависимости между
теплопроводностью газовой смеси
и концентрацией в ней анализируемого
компонента.
Схема простейшего ТКГ показана на рис. 1, представляет собой неуравновешенный мост.
Плечами моста служат терморезисторы, выполненные из вольфрамовых или платиновых спиралей, находящиеся в камерах. Камеры R1 и R3 – измерительные, через них непрерывно пропускается анализируемый газ, а R2 и R4 – сравнительные, которые заполнены воздухом или анализируемым газом с начальной концентрацией определенного компонента.
Рис. . Измерительная схема ТКГ
Прибор работает следующим образом, от источника тока спирали нагреваются, и тепло от них передается стенкам камер, имеющим более
низкую температуру, при этом теплопередача зависит от теплопроводности газа в камерах. Перед измерением через измерительные камеры пропускают такой же газ, которым заполнены сравнительные камеры и после стабилизации теплового режима в камерах мост уравновешивается перемещением движка по реохорду RP, таким образом, устанавливается стрелка милливольтметра на начальную отметку шкалы (режим «Контроль»). Затем измерительные камеры подключаются к линии анализируемого газа (режим «Анализ»). Если концентрация больше начального значения, то теплопередача в камерах R1 и R3 возрастает, а температура и сопротивление спиралей уменьшается. Равновесие моста нарушается и на выходе его появится напряжение, величина которого зависит от концентрации анализируемого газа. Использование двух противоположных плеч моста в качестве измерительных обеспечивает высокую чувствительность прибора.
Тепловой режим в камерах может нарушаться также в результате изменения питающего мост напряжения, расхода и температуры газа.
В промышленных ТКГ влияние перечисленных выше факторов значительно ослаблено, что достигается использованием компенсационного метода измерения по схеме двойного моста.