热导式气体分析仪

电 阻 丝
样 气
绝 子 缘
热导式气体分析仪的检测原理
由于电阻丝通过的电流是恒定的，电阻上单位时间内所产生 的热量也是定值。当待测样品气体以缓慢的速度通过池室 时，电阻丝上的热量将会由气体以热传导的方式传给池壁。 当热平衡时，电阻丝的温度就会稳定在某一个数值上，这 个平衡温度决定了电Βιβλιοθήκη Baidu丝的阻值。 如果混合气体中待测组分的浓度发生变化，混合气体中待测 组分的浓度发生变化，混合气体的热导率也随之变化，气 体的导热速率和电阻丝的平衡温度也将随之变化，最终导 致电阻丝的阻值产生相应变化，从而实现了气体热导率与 电阻丝阻值之间变化量的转换。
零点与量程的标定
• • • • • • • • • • • 零点与量程的标定 ① 切换样气阀，通入零点气。 ② 按 FUNCTION 键，出现0- 1 or 0- 2即：通道 1 零点标定或通道 2 零 点标定。 ③ 按 ENTER 键，系统将提示用户输入密码。利用 INPUT-CONTROL 键，输入正确的密码1，并按 ENTER 键。如下的代码将出现在显示屏上： 0-1。 等待一段时间，至少是输入的吹扫时间和 t90 时间，然后按 ENTER 键， 屏幕将显示标定前的测量零点。 ④ 如果测量零点与标定零点相同，则不需要进行调零操作。 可通过 FUNCTION键，选择下一步的操作。 ⑤ 如果测量零点与标定零点不同，按 ENTER 键，屏幕将显示实际零 点。 要执行零点标定，再按一次 ENTER 键。在调零结束后，屏幕将显示标 定后的实际零点。 ⑥ 要退出标定模式，按 FOUNCTION 键。
热导式气体分析仪的检测原理
• 待测混合气体必须满足哪些条件，才能用热导式 分析仪进行分析？ • 设各组分的体积分数分别为C1、C2、C3、…、 Cn，热导率分别为λ1、λ2、λ3、…、λn，待测组 分的含量和热导率为C1、λ1。则必须满足以下两 个条件，才能用热导式分析仪进行测量。 • （1）背景气各组分的热导率必须近视相等或十分 接近。即λ1≈λ2≈λ3≈…≈λn • （2）待测组分的热导率与背景气组分的热导率有 明显差异，且越大越好，即λ1≥λ2或λ1≤λ2
热导式气体分析仪的检测原理
热导检测器测量包括一个电 加热丝，（当有恒定电流 流过加热丝加热时，在加 热电流、热导池散热、采 样气体流速保持恒定的条 件下），该电热丝的冷却 速度与流过热导池采样气 体的种类有关，（即电加 热丝的平衡温度取决于流 过气体的导热系数）。
热导池工作原理示意图
• 把一根电阻率较大的 而且温度系数也较大的 电阻丝，张紧悬吊在一 个导热性能良好的圆筒 形金属壳体的中心，在 壳体的两端有气体的进 出口，圆筒内充满待测 气体，电阻丝上通以恒 定的电流加热。
在线分析仪表
热导式气体分析仪
热导式气体分析仪的检测原理
• 热导式气体分析仪是通过测量混合 气体热导率的变化量来实现被测组 分浓度测量的。 • 什么是热导率？表示物质的导热能力。 • 什么是热传导？同一物体各部分之间或
相互接触的两物体之间，如果存在温差， 则热量就会从高温部位传递到低温部位， 最终使温度趋向平衡，这种热量交换现象 叫热传导。
热导式气体分析仪的检测原理
• 相对热导率：气体热导率的绝对值很小， 而且基本在同一数量级内，彼此相差并不 悬殊，因此工程上通常用相对热导率来表 示。即：各种气体的热导率与相同条件下 空气热导率的比值。 • 各种气体在0℃时的热导率和相对热导率 （见下图） • 可以看出：H2的热导率远远大于背景气中 各组分的热导率。
热导式气体分析仪的检测原理
• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 气体名称 热导率λ0 相对热导率λ0/λA0 空气 5.83 1.000 氢H2 41.60 7.150 氦He 34.80 5.910 氮N2 5.81 0.996 氧O2 5.89 1.013 氖Ne 11.10 1.900 氩Ar 3.98 0.684 氪Kr 2.12 0.363 氯Cl2 1.88 0.328 氨NH3 35.20 0.890 一氧化碳CO 5.63 0.960 二氧化碳CO2 3.50 0.605 二氧化硫SO2 2.40 0.350 硫化氢H2S 3.14 0.538 二硫化碳C2S 3.70 0.285 甲烷CH4 7.12 1.250 乙烷C2H6 4.36 0.750 乙烯C2H6 4.19 0.720 乙炔C2H2 4.53 0.777 单位： （cal/cm•s•℃*10-5）
零点与量程的标定
• • • • • • 量程标定 ① 切换阀，通入量程气。 ② 按 FUNCTION键，出现：S-1 or S-2. (通道 1量程标定或通道 2 量程标定) ③ 如用户还没有输入密码，按 ENTER 键后，输入正确的密码。显示 画面将出现标定前实际量程的上限值。 等待一段时间，至少是输入的吹扫时间和 t90 时间，然后按 ENTER 键， 屏幕将显示标定量程气的数值)如有必要，利用 INPUT-CONTROL 键，输入 ) 钢瓶上厂商说明测试气体数值，然后，按 ENTER 键。屏幕将显示如下画面： (The actual measuring value)(实际量程上限值) ④ 如果实际值与标定值相吻合，则无需进行量程校正，可通过 FOUNCTION 键，直接选定下一项操作。 ⑤ 如果实际值与标称值不同，按 ENTER 键，进行量程标定。在量程 标定结束后，屏幕将显示如下的画面：(The actual measuring value)(标定后 的量程上限值) ⑥ 要退出标定模式，按 FUNCTION 键。 将阀切回测量状态。
热导式气体分析仪的检测原理
• 满足上述两个条件时： n λ= ∑ iCi）=λ1C1+λ2C2+λ3C3+…+λnCn （λ
i =1
≈λ1C1+λ2(1-C1) 可得C1=（λ-λ2）/（λ1-λ2） 上式说明，测得混合气体的热导率λ，就可以求得待 测组分的含量C1。
热导式气体分析仪的检测原理
• 热导式气体分析仪是通过测量混合气体热导率的 变化量来实现被测组分浓度测量的。由于气体的 热导率很小，变化量更小，所以很难用直接方法 准确测量出来。工业上多采用间接的方法，即通 过热导检测器（又称热导池），把混合气体热导 率的变化转化为热敏元件电阻的变化，电阻值的 变化是比较容易精确测量出来的。
热导式分析仪调校注意事项
（1）分析仪器必须预热至热稳定。 （2）标准气中的背景气体热导率要与实际被 分析气体的背景气体热导率相一致，否则 要修正。 （3）标准气流速要等于工作时被分析气体的 流速。 （4）要准确校准时，需多校几点。
热导式分析仪调校注意事项
零点气：待测组分浓度等于或略高于量程下 限，并且其背景气组分应与工艺气中背景 气组分性质相同或接近。 量程气：待测组分浓度等于满量程的90%或 接近工艺控制指标浓度，而且其背景气组 分应与工艺样气中背景气组分性质相同或 接近。
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常见故障及处理方法
1.样气流量低或完全无流量。 主要原因是样气采样管路堵塞，气路不畅通。 先将管路上的过滤器清理干净，如仍然无 流量，则需要分段检查整条气路，查出堵 塞的地方。将采样阀关闭后，断开变送器， 用压缩空气或氮气进行反吹数次，最后将 管路复位。 2.零点或量程发生漂移，使指示偏差大。 按照校表步骤，效验零点和量程。
热导式气体分析仪的检测原理
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热导检测器还包括内、外两个圆柱形的热导池。内热 导池上有两个横向通道，每个通道都装有两个热导检测装 置。一个通道走采样气体，另一个通道走参比气或者密封。 外热导池上设有一个可以改变响应时间的旁路机构，其可 以实现响应时间与采样流速的调节，即热导池可以设置成 对气体流速的最快响应，也可以设置成对气体流速的最慢 响应。具体实现是通过调整旁路机构，即调整内、外热导 池的相对位置来实现的。