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,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,精品 PPT 模板,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,精品 PPT 模板,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,精品 PPT 模板,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,精品 PPT 模板,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,精品 PPT 模板,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,精品 PPT 模板,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,精品 PPT 模板,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,精品 PPT 模板,*,8.2,热导式气体分析仪器,8.2.1,基本原理,8.2.2,热导池（检测器）,8.2.3,测量电路,8.2.4,热导式气体分析仪的应用,上一页,下一页,返 回,精品 PPT 模板,8.2 热导式气体分析仪器8.2.1 基本原理上一页下一,8.2.1,基本原理,对于多组分气体，由于组分含量不同，混合气体导热能力将会发生变化。根据混合气体导热能力的差异，就可以实现气体组分的含量分析。,根据传热学理论，在温场中的介质传导的热流量,通过介质微元等温面传导的热流量，不仅与等温面处温度,梯度有关，而且与介质的导热系数成正比。,导热系数标志着物质的导热能力。,上一页,下一页,返 回,精品 PPT 模板,8.2.1 基本原理对于多组分气体，由于组分含量不同，混合,导热系数,对于不同的介质，导热系数的大小是不同的。,固体和液体的导热系数较大，气体的导热系数较小。,气体的导热系数通常与温度有关。当温度升高时，分子运动加剧，导热系数随之增大。导热系数与温度的关系可近似写成,介质导热系数的温度系数。,上一页,下一页,返 回,精品 PPT 模板,导热系数 对于不同的介质，导热系数的大小是不同的。介质,表,8.2.1,常见气体相对导热系数及温度系数,气体名称,相对导热系数（,0,0,C,时）,温度系数,/,0,C,-1,（,0100,0,C,）,空气,1.000,0.00253,氢,7.130,0.00261,氖,1.991,0.00256,氧,1.015,0.00303,氮,0.998,0.00264,一氧化碳,0.964,0.00262,氨,0.897,-,氩,0.685,0.00311,氧化亚氮,0.646,-,二氧化碳,0.614,0.00495,硫化氢,0.538,-,二氧化硫,0.344,-,氯,0.322,-,甲烷,1.318,0.00655,乙烷,0.807,0.00583,乙烯,0.735,0.00763,二乙醚,0.543,0.00700,丙酮,0.406,0.00720,汽油,0.370,0.00980,二氯甲烷,0.273,0.00530,水蒸气,0.973,（,100,0,C,时）,0.00455,（,100,0,C,时）,上一页,下一页,返 回,精品 PPT 模板,表8.2.1 常见气体相对导热系数及温度系数气体名称相对导,混合气体的导热系数,由所含组分气体的导热系数共同决定的。对于彼此之间无相互作用的多组分气体，其导热系数可近似地认为是各组分导热系数按组成含量的加权平均值，即,根据混合气体导热系数与各组分导热系数之间的关系，,就可以实现多组分气体的含量分析。,上一页,下一页,返 回,精品 PPT 模板,混合气体的导热系数由所含组分气体的导热系数共同决定的。对于彼,严格地讲，热导式气体成分分析仪只能解决双组分气体的含量分析，此时式（,8.2.3,）的具体形式为：,由于,C,1,+C,2,=100%,只要测出混合气体的导热系数，就可以根据两组分的导热系数,求得待测组分的含量。,对上式微分，可得,仪器的灵敏度与两个组分导热系数之差成正比，,即两组分导热系数相差越大，仪器的灵敏度就越高。,上一页,下一页,返 回,精品 PPT 模板,严格地讲，热导式气体成分分析仪只能解决双组分气体的含量分析,对于烟气和大多数多组分混合气体，各组分之间满足：,（,1,）除待分析的组分外，其余组分的导热系数相等或接近，即接近的程度越高，仪器的测量精度越高。若个别气体的值与其它背景气体的值相差较远时，则被视为干扰成分，在分析之前要去掉。,（,2,）待分析组分与其余组分的导热系数相差很大，以保证仪器有较高的灵敏度。,上一页,下一页,返 回,精品 PPT 模板,对于烟气和大多数多组分混合气体，各组分之间满足：（1）除待,8.2.2,热导池（检测器）,1.,热导池的工作原理,2.,影响热导池特性的因素,3.,热导池的结构,上一页,下一页,返 回,精品 PPT 模板,8.2.2 热导池（检测器）1.热导池的工作原理上一页下,1.,热导池的工作原理,上一页,下一页,返 回,热导池结构示意图,1-,腔体；,2-,电阻丝；,3-,支承架；,4-,绝缘；,5-,引线；,6-,气体出口；,7-,气体入口,精品 PPT 模板,1.热导池的工作原理上一页下一页返 回热导池结构,当电阻元件通过电流,I,时，电阻吸收的功率将全部转换成热量,此热流量一方面使电阻元件本身温度升高，另一方面也向周围散失。,电阻元件向外散失的热量主要是靠热导池内气体的导热。,当通过电阻元件的电流，气体成分以及热导池壁面温度一定时，,电阻元件温度上升到某一数值后，便会出现电源供给的热量与气体,的导热量相平衡的情况，以后电阻元件的温度以及热导池内的温场,分布都将保持不变。,热平衡时热导池内的温场为一系列同轴圆柱等温面。,对于半径为,r,的等温面，单位时间气体的导热量为,上一页,下一页,返 回,精品 PPT 模板,当电阻元件通过电流I时，电阻吸收的功率将全部转换成热量 此热,热平衡时各等温面的导热量相当，,dQ,值与,r,无关，则式变为,对于热导池壁，当,r=r,c,时，,t=t,c,，代入上式可得积分常数,C,为,式中，,r,c,热导池内壁半径。,式中，,0,混合气体在,0,时的导热系数；,混合气体导热系数的温度系数；,上一页,下一页,返 回,精品 PPT 模板,热平衡时各等温面的导热量相当，dQ值与r无关，则式变为 对于,假定电阻丝,r=r,w,表面处的温度,t=t,w,式中，,m,混合气体的平均导热系数；,K,与热导池尺寸有关的常数，称为热导池常数。,电阻丝的阻值是温度的函数,热导式气体分析仪热导池的特性方程,当电阻丝通过的电流,I,和热导池的壁面温度,t,c,固定时，,电阻丝的阻值只与分析气体的导热系数有关。,测量电阻丝阻值，便可对多组分气体待测组分的含量分析。,上一页,下一页,返 回,精品 PPT 模板,假定电阻丝r=rw表面处的温度t=tw 式中，m混合,新型热导式分析仪,硅传感器热导池原理图,上一页,下一页,返 回,精品 PPT 模板,新型热导式分析仪 硅传感器热导池原理图上一页下一页返,2.,影响热导池特性的因素,（,1,）,电阻丝的参数,（,2,）,工作电流,（,3,）,腔壁温度的影响,（,4,）,其它散热的影响,上一页,下一页,返 回,精品 PPT 模板,2.影响热导池特性的因素（1）电阻丝的参数上一页下一页返,（,1,）电阻丝的参数,由式（,8.2.14,）可见，电阻丝的初始电阻,R,0,，电阻丝材料的电阻温度系数的数值及其稳定性，对检测器的灵敏度和精度都有很大的影响。,一般,R,0,的数值取大一些有利于灵敏度的提高。,增大,R,0,的方法有两个：,增大电阻丝的长径比，,选用电阻率大的材料。,上一页,下一页,返 回,精品 PPT 模板,（1）电阻丝的参数由式（8.2.14）可见，电阻丝的初始电阻,（,2,）工作电流,由式（,8.2.14,）可见，工作电流,I,的大小与电阻丝阻值,R,的关系很大，电流的大小及稳定性将严重影响仪器的性能。,一般在热导式分析仪器中都有保持电流恒定的稳流装置，电流值应与电阻丝的阻值,R,0,统一考虑，以保证热导池供给的热量符合工作要求。,上一页,下一页,返 回,精品 PPT 模板,（2）工作电流由式（8.2.14）可见，工作电流I的大小与电,（,3,）腔壁温度的影响,腔壁温度的变化会直接影响测量精度。,解决的办法有两种，,采用差值法（或称比较测量法），它是在同一块金属中加工两个参数完全一致的热导池，其中一个通入待分析气体，作为工作热导池；,通过（或封入）组分固定的参比气体，作为参比热导池。由于两个热导池经受大体相同的环境温度影响，当线路上采用差值测量时，二者所受温度的影响可以相互抵消。这种方法比较简单，在要求不高的场合可以使用。另一种方法是采用恒温法，把工作热导池和参比热导池都放在一个恒温装置中，使两者经受的环境温度完全一致，并且恒定。很明显，这种方法精度比较高，但需要一套恒温装置，结构复杂，造价较高。,上一页,下一页,返 回,精品 PPT 模板,（3）腔壁温度的影响腔壁温度的变化会直接影响测量精度。上一页,（,4,）其它散热的影响,热导池内存在其它散热损失包括：,（,1,）辐射散热。,（,2,）引线导热损失。,（,3,）气体对流散热。,（,4,）气体带走的热量。,上一页,下一页,返 回,精品 PPT 模板,（4）其它散热的影响热导池内存在其它散热损失包括：上一页下一,3.,热导池的结构,热导池的四种结构型式,上一页,下一页,返 回,精品 PPT 模板,3.热导池的结构热导池的四种结构型式上一页下一页返,（,2,）电阻丝的结构及支撑方法,上一页,下一页,返 回,精品 PPT 模板,（2）电阻丝的结构及支撑方法 上一页下一页返 回精品,8.2.3,测量电路,被测气体浓度的变化，经过热导池检测器变成了电阻丝阻值的变化，阻值的变化可采用电桥来进行测量。,实际常用的测量电路有两种：,(1),直流单桥测量线路,(2),交流双桥测量线路,上一页,下一页,返 回,精品 PPT 模板,8.2.3 测量电路被测气体浓度的变化，经过热导池检测器变,(1),直流单桥测量线路,上一页,下一页,返 回,稳压器供电的直流单桥测量线路,精品 PPT 模板,(1)直流单桥测量线路上一页下一页返 回稳压器供电,(2),交流双桥测量线路,上一页,下一页,返 回,精品 PPT 模板,(2)交流双桥测量线路上一页下一页返 回精品 PP,8.2.4,热导式气体分析仪的应用,能够测量的气体种类很多，如,H,2,，,CO,2,，,NH,3,，,Cl,2,，,Ar,，,He,，,SO,2,，,H,2,中的,O,2,，,O,2,中的,H,2,，,N,2,中的,H,2,等；,测量范围宽，待测组分含量在,0%100%,测量范围内均可使用。,上一页,返 回,精品 PPT 模板,8.2.4 热导式气体分析仪的应用能够测量的气体种类很多，,9,、人的价值，在招收诱惑的一瞬间被决定。,16-11月-24,16-11月-24,Saturday,November 16,2024,10,、低头要有勇气，抬头要有低气。,*,*,*,11/16/2024 2:47:08 PM,11,、人总是珍惜为得到。,16-11月-24,*,*,Nov-24,16-Nov-24,12,、人乱于心，不宽余请。,*,*,*,Saturday,November 16,2024,13,、生气是拿别人做错的事来惩罚自己。,16-11月-24,16-11月-24,*,*,16 November 2024,14,、抱最大的希望，作最大的努力。,16 十一月 2024,*,*,16-11月-24,15,、一个人炫耀什么，说明他内心缺少什么。,十一月 24,*,16-11月-24,*,16 November 2024,16,、业余生活要有意义，不要越轨。,*,*,11/16/2024,17,、一个
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