Поток - термомагнитная конвекция
Cтраница 3
В результате термомагнитной конвекции, направление к-рой показано стрелками, происходит передача тепла от нагретого чувствит. На основе такой камеры построены отечеств, газоанализаторы на кислород МН-5106, МН-5109 и МН-5110, работающие на перем. Для измерения малых изменений концентрации кислорода вблизи 100 % используются приборы, в к-рых поток термомагнитной конвекции частично подавляется потоком естеств. В частности, это имеет место в приборе ( рис. 1) при повороте его на 90 так, чтобы термоанемометр был расположен вертикально магнитами кверху. [31]
 |
Схема термомагнитного газоанализатора МГК-2М. 1-игольчатый вентиль. 2-ротаметр. 3-диафрагма. 4-теплообменник. 5-газовая камера. 6 - вторичный прибор - потенциометр. [32] |
Термомагнитный газоанализатор МГК-2М является промышленным прибором для непрерывного автоматического определения содержания кислорода в газо. Действие его основано на явлении термомагнитной конвекции кислородсодержащего газа в неравномерном магнитном поле при наличии градиента температур. При этом перепад температур на концах установленной наклонно трубки вызывает в ней конвективный тепловой поток анализируемого газа, направляемый навстречу потоку термомагнитной конвекции. Величина результирующего потока характеризует концентрацию кислорода в анализируемой смеси. [33]
Использование термомагнитного метода при конструировании газоанализаторов для определения концентрации кислорода связано с неоднозначностью функциональной связи между фактически измеряемой и искомой величиной. Эта неоднозначность вызвана зависимостью показаний прибора от свойств не только определяемого компонента АГС - кислорода, но и свойств реальной смеси. С другой стороны, поскольку измерение магнитной восприимчивости кислорода затруднительно ввиду ее малого значения, а использование косвенных методов измерения предполагает сложную цепь преобразования магнитной восприимчивости в поток термомагнитной конвекции с последующим его измерением термо-анемометрическим способом, это приводит к дополнительным затруднениям и связанным с ними методическим погрешностям. [34]
К третьей группе измерительных систем относятся системы, в которых поток термомагнитной конвекции направлен навстречу потоку тепловой конвекции. Измерительная система третьей группы схематически показана на фиг. В отличие от измерительных систем первой и второй групп система третьей группы имеет только одну пару магнитных полюсов и одну пару ложных полюсов; магнитные и ложные полюсы расположены не вертикально, а горизонтально. Благодаря тому, что поток термомагнитной конвекции направлен навстречу потоку тепловой конвекции, нуль шкалы газоанализатора за счет потока тепловой конвекции подавлен, а при концентрациях кислорода, близких к 100 %, когда термомагнитная конвекция превышает тепловую чувствительность, оказывается значительно выше, чем у ранее рассмотренных приборов второй группы. [35]
К третьей группе измерительных систем относятся системы, в которых поток термомагнитной конвекции направлен навстречу потоку тепловой конвекции. Измерительная система третьей группы схематически показана на фиг. В отличие от измерительных систем первой и второй групп система третьей группы имеет только одну пару магнитных полюсов и одну пару ложных полюсов; магнитные и ложные полюсы располо - / - жены не вертикально, а горизонтально. Благодаря тому, что поток термомагнитной конвекции направлен навстречу потоку тепловой конвекции, нуль шкалы газоанализатора за счет потока тепловой конвекции подавлен, а Фиг. [36]
 |
Измерительная ячейка термомагнитного газоанализатора типа кольцевой камеры. [37] |
Анализируемая газовая смесь вводится в кольцевую камеру снизу. Если в камере нет кислорода, то поток газа, разделившись на две части, проходит по кольцу на выход, минуя трубку-перемычку. Поскольку газ в трубке неподвижен обе секции спирали имеют одинаковые температуру и сопротивление. При появлении в анализируемой смеси кислорода в трубке возникает поток термомагнитной конвекции, который образуется следующим образом. Первые порции парамагнитного газа затягиваются в пространство между полюсами, где напряженность магнитного поля максимальная. При соприкосновении с нагретой внутренней поверхностью трубки ближайший к ней объем газа нагревается, его магнитная восприимчивость уменьшается и он выталкивается из межполюсного пространства соседними более холодными порциями газа. Конвективный поток изменяет температуру спирали, причем первая секция, которая соприкасается с холодным газом, охлаждается, а вторая секция, к которой переходит часть тепла, выделяемого первой секцией, наоборот, нагревается. Секции спирали включаются в смежные плечи неуравновешенной мостовой измерительной схемы, два других плеча которой образуют постоянные сопротивления. [38]
Это приводит к возникновению вынужденного потока газовой смеси, в котором нагретая газовая смесь будет непрерывно вытесняться холодной. Этот поток носит название потока термомагнитной конвекции. В отличие от потока свободной тепловой конвекции ( СК), всегда направленного вверх, направление потока термомагнитной конвекции ( МК) определяется направлением градиента напряженности магнитного поля. [39]
В получивших распространение на ТЭС и в промышленности термомагнитных газоанализаторах для определения О2 в продуктах горения и в газовых смесях используется компенсационно-мостовая измерительная схема. В этих газоанализаторах применяется диффузионный способ подвода анализируемого газа в измерительную камеру приемного преобразователя. Направление термомагнитной конвекции в рабочих и сравнительных камерах совпадает с потоком тепловой конвекции. Компенсационно-мостовая измерительная схема применяется также в газоанализаторах, предназначенных для определения кислорода в воздухе, азотно-кислороднои и кислородно-азотной смесях. В этих приборах поток термомагнитной конвекции перпендикулярен или направлен навстречу потоку тепловой конвекции. [40]
Термомагнитный газоанализатор - прибор, состоящий из латунного блока с измерительной камерой, которая находится между двумя полюсными башмаками создающего сильное поле магнита, и эталонной камеры; обе камеры покрыты свинцом для предотвращения коррозии. Ветви мостика Уитстона составлены из сопротивления блока, изготовленного из платиновых спиралей в стекле, и постоянного сопротивления. Газовая смесь проходит через обе камеры. Если кислород отсутствует в смеси, мостик Уитстона находится в равновесии. Если же в измерительную камеру поступает кислород, то он нагревается на сопротивлении и становится менее парамагнитным. В этих условиях образуется поток термомагнитной конвекции, охлаждающий сопротивление в измерительной камере и нарушающий равновесие мостика Уитстона. Наблюдаемое напряжение разбаланса будет пропорционально содержанию кислорода в газовой смеси. [41]
Термомагнитный газоанализатор - прибор, состоящий из латунного блока с измерительной камерой, которая находится между двумя полюсными башмаками создающего сильное поле магнита, и эталонной камеры; обе камеры покрыты свинцом для предотвращения коррозии. Ветви мостика Уитстона составлены из сопротивления блока, изготовленного из платиновых спиралей в стекле, и постоянного сопротивления. Газовая смесь проходит через обе камеры. Если кислород отсутствует в смеси, мостик Уитстона находится в равновесии. Если же в измерительную камеру поступает кислород, то он нагревается на сопротивлении и становится менее парамагнитным. В этих условиях образуется поток термомагнитной конвекции, охлаждающий сопротивление в измерительной камере и нарушающий равновесие мостика Уитстона. Наблюдаемое напряжение разбаланса будет пропорционально содержанию кгтлорода в газовой смеси. [42]
Из формулы (5.3) следует, что результаты измерений газоанализатора с кольцевой камерой и неуравновешенным мостом постоянного тока зависят от температуры газа на входе в камеру, силы тока, питающего мост, а также от плотности и вязкости газа, которые могут изменяться в зависимости от давления и содержания неконтролируемых компонентов. Поэтому для получения точных результатов необходимо стабилизировать температуру в датчике газоанализатора и силу тока питания мостовой измерительной схемы. Уравнение (5.3) справедливо для горизонтальной трубки, в которой направление потока тепловой конвекции перпендикулярно направлению термомагнитной конвекции и потому не влияет на результаты измерений. Отклонение трубки от горизонтального положения приводит к тому, что угол между конвективными потоками становится больше 90, тогда фактическая скорость потока в трубке уменьшается, или он оказывается меньше 90 и тогда скорость, наоборот, возрастает. Если отклонение является случайным, то это приводит к появлению дополнительной погрешности измерений, которую можно устранить лишь тщательной установкой датчика по уровню. Вместе с тем это явление может быть использовано для создания газоанализаторов на различные диапазоны измерений. В частности, для измерений больших концентраций кислорода применяют кольцевые камеры с вертикальным расположением трубки. В этих камерах потоки тепловой и термомагнитной конвекции имеют противоположное направление. [43]
Страницы: 1 2 3