Ионизационные газоанализаторы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки РФ

Научно исследовательский Иркутский государственный технический университет

Кафедра Конструирования и стандартизации в машиностроении

Реферат

Ионизационные газоанализаторы

Выполнил:

студент группы ТТб - 12 - 1

Праскова О.Н.

Принял:

преподаватель Тумаш А.М.

Иркутск, 2013 г.

Содержание

Введение

1. Газоанализаторы

2. Ионизационный газоанализатор

3. Пламенно-ионизационный газоанализатор

Заключение

Введение

Наш современный мир стремительно урбанизируется, с каждым годом увеличивается количество транспортных средств. Можно долго спорить о плюсах и минусах данного технического преображения окружающей среды, но то, что происходит загрязнение воздуха отработанными газами автомобилей - это неоспоримый факт. Государственными органами предприняты попытки регулировать количество выделения отработанных газов посредством введения соответствующих стандартов.

Для выполнения столь благородной миссии и служат представленные далее технические приборы.

1. Газоанализаторы

загрязнение воздух отработанный газ

Газоанализаторы - специальные приборы, входящие в категорию диагностическое оборудование для автосервиса, конструктивно предназначенные для анализа газовых смесей. Повсеместно используются промышленные газоанализаторы, но также получили широкое распространение автомобильные газоанализаторы, с помощью которых проводиться анализ состава дымовых газов и температуры горения топлива различных марок. Нашли своё применение автогазоанализаторы в руках автоинспекции, в пунктах техобслуживания, а также постах экологического контроля за выбросами токсичных выхлопных газов. В своей деятельности они широко используются службами газового и экологического надзора.

Автомобильные приборы служат для контроля соблюдения норм экологического права, проверки работы двигателя по анализу сгорания рабочей смеси, работы катализатора. С помощью всестороннего анализа выявляются признаки износа составных частей двигателя автомобиля. Газоанализаторы универсальны, то есть подходят для измерения состава газа любых автомобилей.

С помощью «переносной станции» можно с точностью измерить содержание в выхлопных газах СО, СО2, О2, HC, NО и других компонентов.

2. Ионизационный газоанализатор

Принцип действия: основан на явлении ионизации газов и измерении возникающего при этом ионного тока. Ионизационный анализатор работает следующим образом. Через камеру с постоянным расходом прокачивается газ. Там расположена фольга, выполненная в виде цилиндра и содержащая тритий или никель (радиоактивное вещество). За счет радиоактивного распада, например из трития (применяется чаще других) вылетают бета-частицы, т.е. электроны, которые ионизируют газовую смесь, протекающую через камеру. Между корпусом и коллектором приложено напряжение от источника постоянного тока. Образовавшиеся при облучении бета-частиц ионы, за счет поля, передвигаются в противоположную сторону. Положительные ионы, при включении питания в источник, двигаются к коллектору. Попадая на коллектор, они соединяются электронами, поступающими из внешней среды, и превращаются в нейтральные молекулы, во внутренней камере протекает ионный ток, а во внешней цепи через резистор R протекает ток электронов. Резистор R имеет сопротивление 0,5-20 Ом и является входным резистором электрометрического усилителя. Изменение напряжения на резисторе с помощью усилителя преобразуется в унифицированный электрический сигнал, измеряемый потенциометром. Измеряемые токи составляют от 10-14 А до 10-8 А. Сигнал такого анализатора описывается выражением:

U=k(H-Hв),

где: k - коэффициент преобразования; Н и Нв - сечение ионизации определяемого вещества и воздуха. Диапазон измерений: 10-5 объемного процента. Класс точности: 1-5.Такие приборы применяются для контроля концентрации окислов азота, а также таких веществ как HCl, отравляющих веществ, вредных газов. Диапазон измерений: 0-5 мг/м3, 0-50 мг/м3. Анализатор концентрации веществ, содержащих галогены, а в частности таких веществ как фреоны, хладоны. Здесь используется явление эмиссии положительных ионов с поверхности нагретого пористого цилиндра, пропитанного KOH. Этот цилиндр нагревается платиновой проволокой, подключенной к источнику стабилизированного питания, до температуры 800-1000С. При этих условиях и возникает термоионная эмиссия щелочно-земельных металлов. Когда вместе с потоком воздуха в камеру попадает вещество, содержащее галогены, значение термоионной эмиссии увеличивается, ионный ток, протекающий под действием ионного поля между проволокой и платиновым цилиндром, увеличивается. Измерение тока служит мерой концентрации галогенов. Изменение ионного тока, осуществляется также как в предыдущем газоанализаторе. Диапазон измерений: 0-10-6. 0-10-7 % об. Класс точности: 5-15. Такие анализаторы известны также как галогеноискатели.

3. Пламенно-ионизационный газоанализатор

Рис. 1. Пламенно-ионизационный газоанализатор: 1-ионизац. камера; 2-горелка; 3-коллекторный электрод; 4-источник напряжения; 5-усилитель; 6-вторичный прибор

В поверхностно-ионизационных газоанализаторах образуются положительные ионы при адсорбции газов на нагретых поверхностях металлов или их оксидов. Ионизоваться могут компоненты с достаточно низкими потенциалами ионизации, сравнимыми по величине с работой выхода электронов из нагретой поверхности (эмиттера). Обычно ионизуются не контролируемые компоненты смеси, а продукты их реакций на каталитически активной поверхности. В качестве эмиттеров применяют, например, нагреваемые током спирали из Pt, оксидов Мо или W. Нагретый эмиттер одновременно служит одним из электродов ионизационной камеры. Второй ("коллекторный") электрод выполняют в виде наружного цилиндра. Температуру нагрева эмиттера изменяют от 350 до 850 °С. С помощью таких газоанализаторов определяют фенол, уксусную и муравьиную кислоты, а также (с высокой избирательностью) азотсодержащие органические соединения, в частности анилин, амины, гидразины. Диапазон измеряемых концентраций 10^-5-10^-2%.

В так называемых "галогенных" газоанализаторах на поверхности платины, нагретой до 800-850 °С, ионизуются щелочные металлы (обычно Na и К), добавляемые в виде солей в зону нагрева и ионизации. Эмиссия щелочных ионов зависит от содержания в окружающем воздухе галогенов и их соединений.

Заключение

Существуют множество моделей автомобильных газоанализаторов, но большее распространение получили профессиональные четырёхкомпонентные приборы. Они получили такое название, потому что с их помощью можно определить содержание кислорода, углекислого газа, диоксида углерода и углеводородов в отработанных газах автомобиля (бензиновый двигатель). В автосервисах автомобильный газоанализатор применяется на участке диагностики автомобиля. Дополнительно автомобильный газоанализатор измеряет частоту вращения вала коленчатого и температуру двигателя, а точнее масла в двигателе. Очень часто для того, чтобы обработать полученные данные газоанализатор подключается к персональному компьютеру или ноутбуку, на котором графически можно увидеть показания прибора. Масса различных модификаций автомобильных газоанализаторов не превыше 10 кг, при этом сохраняется надёжность и точность показаний в течение 7-10 лет.

Значения показателей исследуемых компонентов выхлопного газа с помощью современной техники преобразуются в коэффициент избытка воздуха (лямда параметр).

Также помимо газоанализаторов существуют динамометры - приборы для исследования дизельных двигателей автомобилей. Классификация автомобильных газоанализаторов по количеству исследуемых параметров следующая: двухкомпонентные (СО и СH), четырёхкомпонентные (СО, О2, CH, СО2), пяти компонентные (СО, О2, CH, СО2 и NOx). Иногда прибор может измерять ещё содержание гидрокарбоната. Дополнительные параметры, а именно частота вращения вала коленчатого и температура масла, способны определять не все газоанализаторы, а лишь те, которые функционально сконструированы для этого. Некоторые модели оснащаются вмонтированным минипринтером, который служит для быстрой печати результатов анализа. Газоанализаторы стандартной точности уступают газоанализаторам повышенной точности в качестве измерения воздушной смеси.

Размещено на Allbest.ru