ГОСТ Р МЭК 61207-2-2009: Газоанализаторы. Выражение эксплуатационных характеристик. Часть 2. Измерение содержания кислорода в газовых средах (использование высокотемпературных электрохимических датчиков)

ГОСТ Р МЭК 61207-2-2009: Газоанализаторы. Выражение эксплуатационных характеристик. Часть 2. Измерение содержания кислорода в газовых средах (использование высокотемпературных электрохимических датчиков)

Терминология ГОСТ Р МЭК 61207-2-2009: Газоанализаторы. Выражение эксплуатационных характеристик. Часть 2. Измерение содержания кислорода в газовых средах (использование высокотемпературных электрохимических датчиков) оригинал документа:

3.1 Высокотемпературный электрохимический датчик

Высокотемпературный электрохимический датчик может быть реализован в двух канонических формах:

a) гальваническая концентрационная ячейка;

b) потоковая ионная ячейка.

Определения термина из разных документов: Высокотемпературный электрохимический датчик

3.2 газ сравнения (reference gas): Газ, необходимый для функционирования газоанализаторов. Все газоанализаторы, имеющие высокотемпературную электрохимическую ячейку, требуют образца сравнения известного и постоянного состава, в качестве которого, как правило, используют воздух.

Примечание - Выходной сигнал датчика - функция парциального давления кислорода в анализируемом образце, обеспечиваемая сравнением с постоянным парциальным давлением кислорода.

Определения термина из разных документов: газ сравнения

3.3 газоанализатор «на месте»; встроенный газоанализатор (in situ analyzer): Газоанализатор, имеющий высокотемпературный электрохимический датчик, расположенный в анализируемом образце; однако для датчика может потребоваться фильтр, чтобы удалить макрочастицы.

Первая версия - газоанализатор «на месте» управляет температурой датчика в диапазоне от 600 °С до 800 °С. В этом случае температура контролируемого образца не может превышать температуру ячейки. Вторая версия предполагает температуру образца в качестве температуры измерительного процесса. В этом случае необходимо измерить температуру датчика, чтобы рассчитать концентрацию кислорода.

Определения термина из разных документов: газоанализатор «на месте»

3.1.1 гальваническая концентрационная ячейка* (galvanic concentration cell): В наиболее коммерчески доступных газоанализаторах это - ячейка, состоящая из двух газовых камер, отделенных твердым электролитом, проводящим ионы кислорода, с пористыми электродами на каждой его стороне.

____________

* В отечественной технической литературе, как правило, используют термин «потенциометрическая ячейка».

Примечания

1 Для изготовления электродов часто используют платину. Твердый (керамический) электролит - это электролит, который, как правило, состоит из оксида циркония, полностью или частично легированного оксидом иттрия, негашеной известью или оксидом тория, и при нагревании свыше 600 °С обладает проводимостью иона кислорода.

2 После того как температуру датчика установят на уровне, при котором твердый электролит проводит ионы кислорода, измеряют электродвижущую силу между двумя электродами. Выходной сигнал ячейки будет связан с логарифмом отношения парциального давления кислорода на каждом из электродов в соответствии с уравнением Нернста:

x003.png                                                                                     (1)

x004.png                                                                                  (2)

x005.png                                                                              (3)

где Р1 - парциальное давление кислорода в газе сравнения;

Р2 - парциальное давление кислорода в измеряемом газе;

Е - электродвижущая сила ячейки, В (поправка № 1:1994);

R - газовая постоянная (8,3144 кДж/моль);

Т - абсолютная температура, К;

F - постоянная Фарадея (96484,56 Кл/моль);

k - коэффициент Нернста (коэффициент наклона).

Таким образом, если парциальное давление кислорода известно на одном электроде (Р1), тогда разность потенциалов между двумя электродами позволяет определить неизвестное парциальное давление кислорода на другом электроде (Р2).

Уравнение Нернста для высокотемпературного электрохимического керамического датчика охватывает очень широкий диапазон парциального давления кислорода, и выходной сигнал датчика связан линейно с логарифмом изменения парциального давления кислорода при данной температуре. Выходной сигнал датчика пропорционален температуре. Следовательно, для количественного анализа температура ячейки должна быть постоянна или ее следует измерять, чтобы вводить необходимые поправки в соответствии с уравнением (1).

3 Смещение нуля.

Теоретически выходной сигнал (ЭДС) датчика, когда парциальные давления анализируемого газа и газа сравнения равны, должен быть нулевым. В некоторых датчиках смещение нуля измеряют и рассматривают как связанное в значительной степени с термоэлектрическим эффектом и тепловыми градиентами поперек электродов. Это смещение допускается рассмотреть теоретически как дополнительную константу (потенциал асимметрии).

x006.png                                                                          (4)

x007.png                                                                   (5)

где UT - потенциал асимметрии, мВ.

Неидеальную проводимость иона кислорода допускается компенсировать, вводя поправки в градуировочный коэффициент k.

Практически изготовители, датчики которых проявляют эффект смещения нуля, могут предоставлять средние значения U, чтобы помочь в калибровке. Современное оборудование автоматически скомпенсирует потенциал асимметрии в результате калибровки по воздуху (т.е. при наличии воздуха в обеих частях ячейки).

Определения термина из разных документов: гальваническая концентрационная ячейка

3.5 опасная зона (hazardous area): Зона, в которой возможен выпуск огнеопасных газов, паров или пыли.

Определения термина из разных документов: опасная зона

3.6 пламепреградитель (flametrap): Устройство, предназначенное для предотвращения распространения пламени из воспламененных огнеопасных газовых смесей.

Определения термина из разных документов: пламепреградитель

3.1.2 потоковая ионная ячейка* (ion pump cell): Ячейка, представляющая собой ионный насос, принцип действия которого заключается в следующем. Если постоянный ток получен между электродами ячейки, содержащей воздух в одной части и инертный газ в другой, протекающий ток вызовет перекачку молекул кислорода из одной части ячейки в другую. Явление подчиняется закону Фарадея, и количество кислорода, перешедшего в инертный газ, определяют по формуле:

x008.png                                                               (6)

где Q - количество кислорода, моль×с-1;

I - ток, А;

F - постоянная Фарадея (96484, 56 Кл/моль).

Это явление используется в обеих основных конфигурациях ячеек.

_____________

* В отечественной технической литературе используют термин «кулонометрическая ячейка» или термин «амперометрическая ячейка».

3.1.2.1 Ограничение тока

Имеющееся на входе в ячейку диффузионное сопротивление в виде калиброванного отверстия ограничивает число прибывающих молекул кислорода, а постоянное напряжение на электродах гарантирует, что весь кислород, достигая данного электрода, переходит к другому электроду. Полученный ток количественно связан с числом перемещенных ионов кислорода.

3.1.2.2 Фиксированный объем

Эта конфигурация состоит из двух наборов электродов, встроенных в маленький фиксированный объем. Первый набор включает в себя концентрационную ячейку, второй набор - потоковую ячейку (ионный насос). Первоначально объем содержит определенный низкий уровень молекул кислорода.

Потоковую ячейку приводят в действие до выравнивания концентраций кислорода внутри ячейки и снаружи (в анализируемом газе). Значение тока и время, необходимые для достижения этого равенства, связаны с концентрацией кислорода.

Определения термина из разных документов: потоковая ионная ячейка

3.7 существенное вспомогательное оборудование (essential ancillary units): Вспомогательное оборудование - составные части, без которых газоанализатор не будет работать (например, насосы для аспираторов, система калибровки и т.д.).

Определения термина из разных документов: существенное вспомогательное оборудование

3.4 экстракт-газоанализатор (extractive analyzer): Газоанализатор, имеющий высокотемпературный электрохимический датчик, чувствительный элемент которого устанавливают снаружи анализируемого газового потока и образец отбирают через трубопровод для проведения анализа при условиях эксплуатации датчика, в котором поддерживают управляемую температуру, гарантирующую ионную проводимость (типовая температура от 600 °С до 800 °С).

Для экстракт-газоанализатора требуется фильтрация макрочастиц, а также необходим побудитель газового потока (как правило, аспиратор), чтобы переместить анализируемый образец. Используемый трубопровод должен быть минимизирован, его температуру следует поддерживать выше температуры точки росы любых конденсатов, чтобы предотвратить формирование жидких пробок.

Определения термина из разных документов: экстракт-газоанализатор

Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации. . 2015.

Поможем решить контрольную работу

Полезное



Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»