Giáo trình kiểm nhiệt tự động hóa ( Hoàng Minh Công ) - Chương 5

Phân tích khí5.1. Khái niệm và ph-ơng pháp phân tích 5.1.1. Khái niệm Trong luyện kim, nhiều quá trình công nghệ đ-ợc tiến hành trong môi tr-ờng khí mà thành phần của chúng ảnh h-ởng lớn đến hiệu quả quá trình và chất l-ợng sản phẩm. Phân tích khí nhằm xác định thành phần của một hay một số chất trong hỗn hợp khí tác động lớn tới quá trình, các thành phần khí cần phân tích th-ờng là O2, CO, SO2, CO2, H2, … 5.1.2. Ph-ơng pháp phân tích Để phân tích khí có thể dùng nhiều ph-ơng...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình kiểm nhiệt tự động hóa ( Hoàng Minh Công ) - Chương 5 Ch−¬ng 5 Ph©n tÝch khÝ5.1. Kh¸i niÖm vµ ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch5.1.1. Kh¸i niÖm Trong luyÖn kim, nhiÒu qu¸ tr×nh c«ng nghÖ ®−îc tiÕn hµnh trong m«i tr−êngkhÝ mµ thµnh phÇn cña chóng ¶nh h−ëng lín ®Õn hiÖu qu¶ qu¸ tr×nh vµ chÊt l−îngs¶n phÈm. Ph©n tÝch khÝ nh»m x¸c ®Þnh thµnh phÇn cña mét hay mét sè chÊt tronghçn hîp khÝ t¸c ®éng lín tíi qu¸ tr×nh, c¸c thµnh phÇn khÝ cÇn ph©n tÝch th−êng lµO2, CO, SO2, CO2, H2, …5.1.2. Ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch §Ó ph©n tÝch khÝ cã thÓ dïng nhiÒu ph−¬ng ph¸p kh¸c nhau, cã thÓ ph©n thµnhba nhãm: + Ph©n tÝch hãa häc. + Ph©n tÝch ®iÖn. + Ph©n tÝch quang phæ. Ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch hãa häc cã −u ®iÓm lµ cho kÕt qu¶ chÝnh x¸c nh−ngthêi gian ph©n tÝch l©u, dông cô cång kÒnh vµ dÔ vì, th−êng chØ ¸p dông tr−êng hîp®ßi hái kÕt qu¶ ph©n tÝch chÝnh x¸c cao. Ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch ®iÖn, tuy cho kÕtqu¶ chÝnh x¸c thÊp nh−ng thêi gian ph©n tÝch nhanh ®¸p øng kÞp thêi yªu cÇu c«ngnghÖ. Trong ch−¬ng nµy chñ yÕu tr×nh bµy c¸c ph−¬ng ph¸p øng dông nhiÒu trongc«ng nghiÖp nh− ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch ®iÖn vµ ph©n tÝch quang phæ.5.2. Ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch ®iÖn Ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch ®iÖn bao gåm: ph©n tÝch theo ®é dÉn nhiÖt, theo ®é tõthÈm, theo kh¶ n¨ng hÊp thô bøc x¹ ¸nh s¸ng… cña chÊt khÝ cÇn ph©n tÝch.5.2.1. Ph©n tÝch khÝ theo ®é dÉn nhiÖt cña chÊt khÝ Ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch khÝ theo ®é dÉn nhiÖt cña chÊt khÝ dùa vµo sù kh¸cnhau vÒ ®é dÉn nhiÖt cña c¸c chÊt khÝ. Mét chÊt khÝ ë ®iÒu kiÖn nhÊt ®Þnh cã mét ®édÉn nhiÖt nhÊt ®Þnh vµ ®é dÉn nhiÖt cña hçn hîp phô thuéc vµo ®é dÉn nhiÖt cña c¸ccÊu tö. B¶ng 5.1 cho ®é dÉn nhiÖt t−¬ng ®èi cña mét sè chÊt khÝ so víi kh«ng khÝ. Ph−¬ng ph¸p nµy th−êng dïng ®Ó ph©n tÝch khÝ CO2, ®«i khi dïng ®Ó ph©n tÝchkhÝ SO2. - 78 -B¶ng 5.1. §é dÉn nhiÖt t−¬ng ®èi cña c¸c chÊt khÝ ChÊt Kh«ng H¬i O2 CO2 SO2 CO H2 CH4 khÝ khÝ n−íc λ/λkk 1 1,01 0,6 0,34 0,96 7,0 1,27 1,3 ThiÕt bÞ ph©n tÝch khÝ theo ®é dÉn nhiÖt cña chÊt khÝ cã bé phËn c¬ b¶n lµ métbuång ®o cã d¹ng h×nh trô bªn trong c¨ng mét sîi d©y b¹ch kim (h×nh 5.1). 1 2 D d H×nh 5.1 ThiÕt bÞ ®o khÝ theo ®é dÉn nhiÖt 1) Buång ®o 2) D©y b¹ch kim Khi cho dßng kh«ng khÝ chuyÓn ®éng chËm ®i qua buång ®o, cÊp ®iÖn ®Ó nungnãng d©y b¹ch kim sao cho nhiÖt ®é d©y t d = 100 o C , khi ®ã nhiÖt ®é thµnh buång®o lµ tb. Khi ph©n tÝch, cho dßng khÝ cÇn ph©n tÝch chuyÓn ®éng qua buång ®o, do®é dÉn nhiÖt cña khÝ cÇn ph©n tÝch kh¸c kh«ng khÝ nªn nhiÖt ®é d©y b¹ch kim thay®æi. C¨n cø ®é sai lÖch cña nhiÖt ®é d©y cã thÓ x¸c ®Þnh ®−îc thµnh phÇn khÝ ph©ntÝch. §é dÉn nhiÖt cña khÝ x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: D Q. ln d λ= (5.1) 2 π.l.∆tTrong ®ã: D - ®−êng kÝng buång ®o. d - ®−êng kÝnh d©y b¹ch kim. l - chiÒu dµi d©y. ∆t - ®é chªnh lÖch gi÷a nhiÖt ®é d©y vµ nhiÖt ®é thµnh b×nh: ∆t = t d − t b (5.2)Lo¹i bá c¸c ®¹i l−îng æn ®Þnh ta cã quan hÖ λ = f ( t d ) . - 79 -Tõ (5.1) vµ (5.2) ta cã: D Q ln d +t td = (5.3) 2 πlλ b Khi nhiÖt ®é d©y thay ®æi (th−êng trong ph¹m vi ±5oC) th× ®iÖn trë cña d©y Rdthay ®æi theo, ®Ó ®o nhiÖt ®é d©y ng−êi ta dïng cÇu c©n b»ng (h×nh 5.2). CÇu c©nb»ng gåm hai ®iÖn trë so s¸nh R4 vµ R2, c¸c ®iÖn trë R1 vµ R3 lµ hai buång ®o. §iÖntrë Rp lµ ®iÖn trë ®iÒu chØnh dßng ®i qua c¸c biÕn trë, R0 lµ ®iÖn trë ®iÒu chØnh ®iÓm0. R2 E G R1 Rp R4 R3 R0 H×nh 5.2 S¬ ®å hÖ thèng ph©n tÝch khÝ CO2 Ph−¬ng ph¸p nµy th−êng dïng ph©n tÝch khÝ CO2, giíi h¹n ®o 0 - 20 % CO2.5.2.2. Ph©n tÝch theo sù ch¸y cña cÊu ...