Как можно определить содержание углекислого газа в дымовых газах с помощью датчиков?

Как можно определить содержание углекислого газа в дымовых газах с помощью датчиков?

Для непрерывного определения содержания углекислого газа СОа используют то обстоятельство, что теплопроводность его меньше, чем других газов — кислорода Оа, азота Nz и окиси углерода СО, ко­торые входят обычно в состав продуктов сгорания топлива. Следовательно, и общая теплопроводность смеси газов зависит от содержания в ней С02.

Рассмотрим схему датчика для газового анализа (рис. 13, а). В камере / и камере 5 помещают тонкую проволоку диаметром 40 мк. Проволока натянута в камерах вертикально. Камеры 5 так же, как и камеры /, сообщаются между собой через капилляры 3. Контролируемый газ 7 и воздух 6, используемые для сравнения, поступают по каналам 2. Проволоки при прохождение тока нагреваются до 100 °С и образуют мостовую схему.

Изменение содержания СОа в контролируемом газе приводит к изменению температуры, а значит и сопротивления проволок, омываемых контролируемым газом.

Камеры измерения / и камеры сравнения 5 выполнены в блоке из материала с хорошей теплопроводностью. Контролируемый газ и воздух для сравнения должны иметь одинаковую относительную влажность. При выполнении этого условия нельзя допускать «соприкосновения» контролируемого газа и воздуха. Если газ содержит также и водород На, то его необходимо предварительно сжечь с катализатором, так как содержание На вносит погрешность в измерения для определения содержания С02.

Это объясняется высокой теплопроводностью водорода: в 11 раз больше, чем Nz, 02 или СО. Содержание 0,09 % (по объемным частям) вызывает погрешность в определении содержания COz в 1 %. На рис. 13,6 показано содержание СОг, Оэ и СО в продуктах сгорания топлива в зависимости от коэффициента избытка воздуха К. Определения содержания СОг еще недостаточно для оценки качества сгорания топлива: необходимо определять также содержание окиси углерода и кислорода.

Как определять содержание СО+Н2?

Содержание СО-(-На определя­ется путем дожигания с катализатором окиси углерода вместе с возможными остатками водорода. Для этого контролируемый газ 4 (рис. 14,а) смешивают с воздухом 5 и подают в измерительную камеру 2. Полученная в этой камере теплота и является мерой содержания. Нагревательная обмотка в измерительной 2 и сравнительной / камерах образует мостовую схему.

Как определяется содержание Ог?

Схема измерения (рис. 14,6) заключается в следующем. Под воздействием магнитного потока образуется поперечный поток Оа, которым охлаждается резистор R\.. Причем конец резистора R со сто­роны входа 02 охлаждается значительнее, чем конец его обмотки, примыкающей к резистору Rа. Чем больше скорость в контролируемом потоке газа, тем существеннее различие в охлаждении концов резистора R. Обмотки резисторов Ri и Rа включены в мостовую схему, в которую еще входят резисторы Ry—Re. В диагональ мостовой схемы включен амперметр, шкала которого проградуирована в % Оа.

5. Датчики и приборы для измерения температуры

Где используют датчики температуры?

Датчики применяют в регуляторах температуры охлаждающей воды, топлива и масла, которые устанавливают на главных и вспомогательных двигателях внутреннего сгорания, турбинах, котлах и других механизмах; для автоматического поддержания в заданных пределах температуры в помещениях с воздушным отоплением, мытьевой воды в цистернах. Действие измерителей температуры в них основано на использовании различных физических принципов.

На каком свойстве основано действие биметаллических датчиков?

В биметаллических датчиках используется свойство материала, состоящего из двух прочно соединенных слоев разнородных металлов или сплавов, изменять свою длину под воздействием температуры. В датчиках этого типа элементы изготовлены в виде пластинок, стержней и трубок. Один элемент выполнен из материала с высоким коэффициентом линейного расширения а, второй — из материала с очень малым коэффициентом <х.

В качестве материала с большим коэффициентом линейного расширения применяют медь, латунь и сталь. Для изготовления другого элемента используется инвар (ферромагнитный сплав железа с 36 % никеля с очень ма­лым коэффициентом линейного расширения) или суперинвар. Коэффициент линейного расширения инвара в 5 раз меньше к меди и в 2 раза меньше стали.

Принцип действия таких датчиков основан на измерении изменений размеров элементов, вызванных воздействием теплоты. Схема биметаллического измерителя температуры приведена на рис. 15,а. Чувствительный элемент выполнен из пластинок, соединенных спайкой или обжатием в горячем состоянии. Биметаллическому элементу для уменьшения размеров и увеличения чувствительности придают форму плоской или цилиндрической спирали (рис. 15, б, в).

Из каких основных элементов состоит дилатометрический датчик (дилатометр)?

Разновидностью биметаллического датчика является дилатометр (рис. 15,г). Он состоит из трубки /, выполненной из материала с большим коэффициентом линейного расширения, и стержня 2, изготовленного из материала с малым коэффициентом линейного расширения. Для изготовления элементов дилатометра используются те же материалы, что и для биметаллического датчика. Иногда стержень выполняют из кварца.

Дилатометры отличаются надежностью. Их применяют для измерения температуры жидкостей (до 500 °С).

Какое устройство можно привести в качестве примера датчика температуры дилатометрического типа?

Таким примером может быть унифицированный дилатометрический термометр с электрическим

выходным сигналом типа ТУДЭ (рис. 16). Прибор предназначен для сигнализации и двухпозиционного регулирования температуры газов и жидкостей. Модификации ТУДЭ имеют пылебрызгозащищенное исполнение.

Принцип действия основан на пропорциональном изменении длины чувствительной трубки и стержня в зависимости от температуры регулируемой среды. С изменением длины растягивается, или сжимается пружина, что ведет к размыканию или замыканию контактов.

Чувствительный дилатометрический элемент можно смонтировать в защитном кожухе, изготовленном из любого материала, стойкого в регулируемой среде.

Как действует устройство ТУДЭ?

Чувствительная трубка изготовлена из материала, имеющего большой коэффициент линейного расширения. Стержень 14 (см. рис. 16) выполнен из материа­ла с минимальным коэффициентом линейного расширения. Для компенсации длины чувствительной трубки, которая находится в зоне тепловой изоляции, установлен стержень 13, изготовленный из того

же материала, что и чувствительная трубка.

Стержень 13 удерживается от поперечных перемещений пластинчатой пружиной //. Стержень 14 через стержень 13 прижимается к чувствительной трубке цилиндрической пружиной 12. Со стержнем 13 жестко соединена рамка 6, на которой смонтировано контактное устройство, состоящее из рыча­гов 3 и 5, цилиндрической пружины 8, рычага 2 с контактами 9, винта дифференциала / и контактов 10.

При изменении температуры регулируемой среды изменяется длина чувствительной трубки, что вызывает продольное перемещение стержней 14 и 15 совместно с контактным устройством. Рычаг 3, упираясь в винт 4, начинает поворачиваться относительно оси А и занимает такие положения, при которых силы действия пружины 8 меняют свое направление, приводя в движение рычаг 5. Рычаг 2, связанный с рычагом 5 через пазы направляющей 7, замыкает или размыкает контакты 9 и 10.

Что представляют собой датчики манометрического типа?

Датчики манометрического типа имеют ряд особенностей, которые необходимо учитывать при ремонте. Датчики представляют собой замкнутые системы, состоящие из ампул /, соединенных капиллярными трубками 2, с измерителями давлений: манометрическими трубками 3 (рис. 17,а) или сильфонами 3 (рис. 17,б, в). Система заполняется жидкостью или инертным газом.

Что представляют собой жидкостные датчики?

Если весь объем замкнутой системы заполнен жидкостью, то измерители называются жидкостными.

Температура кипения жидкости должна быть выше максимально возможной в процессе регулирования. Кроме того, жидкость должна характеризоваться большим объемным коэффициентом расширения. Чаще всего применяют ксилол, ртуть (для температуры 30—750 °С), метиловый спирт (40—140°С). Такие датчики развивают значительное выходное усилие и потому применяются в регуляторах прямого действия. Их ампулы (термопатрона) имеют больший объем по сравнению с объемом капиллярных трубок. Это делается для того, чтобы уменьшить влияние температуры окружающей среды на точность работы измерителя.