自动检测技术--成分分析(及课后答案)

8成分分析气相色谱分析仪8.4概述8.1热导式气体分析器8.2氧化锆氧分析器8.3主要内容：工业电导仪8.58.6工业酸度计工业分析仪表应用有几方面:①工艺监督。能准确、迅速分析生产过程的物质成分，及时调节和控制最佳生产条件。②节约能源。多应用在锅炉等燃烧系统，监视燃烧程度，降低能耗、节约燃料。③污染监测。对各种排放物进行分析。④安全生产。确保生产安全和防止设备事故。8.1概述分析仪表是仪器仪表一个重要组成部分，用来检定、测量物质的组成和特性，研究物质的结构。有两种基本形式：实验室用仪表和工业用自动分析仪表。8.1概述工业分析仪表按工作原理可以分为以下几种：①电化学式分析仪表。电导仪、酸度计和氧化锆氧分析仪。②热学式分析仪表。热导式和热化学式分析仪。③磁学式分析仪表。热磁式氧分析器和核磁共振分析仪表。④光学式分析仪表。红外线吸收式、分光光度式和光电比色式分析仪。⑤色谱仪。气相色谱仪和液相色谱仪。8.1概述工业分析仪表一般分为以下几部分：取样装置预处理系统检测器处理及显示整机自动控制系统气样含量图8.1分析仪器的组成方块图(1)取样及预处理系统它的任务是从被测对象中取出具有代表性的样品并做必要的预处理。(2)检测器又称传感器，它的任务是把被分析物质的成分含量或物理性质转换成为电信号。8.1概述工业分析仪表一般分为以下几部分：取样装置预处理系统检测器处理及显示整机自动控制系统气样含量图8.1分析仪器的组成方块图(3)信号处理系统对检测器输出的微弱信号作进一步处理，将电信号变换为标准的统一信号和数字信号等处理。(4)显示装置显示分析的结果。(5)整机自动控制系统该系统任务是控制各部分自动而协调的工作。8.2热导式气体分析器8.2.1热导分析的基本原理（1）气体的导热系数气体的热导分析法是根据各种气体的热导率不同，从而通过测定混合气体的热导率来间接地确定被测组分含量的一种分析方法。不同物体都有导热能力，但导热能力有差异。一般，固体导热能力最强，液体次之，气体最弱。导热能力通常用导热系数λ来表示，物体传热的关系式可用傅里叶定律描述，即单位时间内传导的热量和温度梯度以及垂直于热流方向的截面积成正比，即（8.1）式中Q---单位时间内传导的热量；λ---介质导热系数；A---垂直于温度梯度方向的传热面积；---温度梯度。tdQdAxtx这里可以看出，负号表示热量传递方向与温度梯度方向相反，导热系数越大，表示它的导热性能越好，其值与物质的组成、结构、密度、温度、压力等有关。8.2热导式气体分析器8.2.1热导分析的基本原理（1）气体的导热系数常见气体的相对导热系数及其温度系数见表8.1。气体的相对导热系数是指气体导热与空气导热系数的比值。8.2热导式气体分析器8.2.1热导分析的基本原理（1）气体的导热系数对于彼此之间无相互作用的多种组分的混合气体，它的导热系数可以近似地认为是各组分导热系数的加权平均值。（8.2）式中λ---混合气体的导热系数。---混合气体中第i组分的导热系数。---混合气体中第i组分的体积百分含量。11221...nnniiiCCCCiiC式中说明混合气体的导热系数与各组分的体积百分含量和相应的导热系数有关，若某一组分的含量发生变化，必然会引起混合气体的导热系数变化，热导分析仪及基于这种物理特性进行分析的。8.2热导式气体分析器8.2.1热导分析的基本原理（2）热导原理分析气体成分的条件对于多组分的气体，设待测组分含量为，其余组分含量为，这些量都是未知的，仅通过8.2式来求待测组分含量是不可能的，必须应保证混合气体的导热系数仅与待测组分含量成单值函数关系。需满足下列条件：①混合气体中除待测组分外，其余各组分的导热系数必须相同或十分接近，如待测组分为i=1，应满足由于则式8.2可改写为：11221...nnniiiCCCC1C23,,...CC23123....,,...,nn12...1nCCC112121211CCC8.2热导式气体分析器8.2.1热导分析的基本原理（2）热导原理分析气体成分的条件②待测组分的导热系数与其余各组分的导热系数要有明显差异，差异越大，越有利于测量。则可改写为：气体的导热系数与温度有关，工程上常用下式近似表示112121211CCC121ddC若上述两个条件不能满足要求时，应采取相应措施对气体进行预处理，使其满足上述两个条件，再进入分析仪器分析。01ttt时的导热系数0时的导热系数导热系数的温度系数待测气体的温度8.2热导式气体分析器8.2.2热导式气体分析器的检测器（1）检测器的工作原理热导式气体分析器将导热系数测量转换成为电阻的测量，即利用检测器的转换作用，将混合气体中待测组分含量的变化所引起混合气体总的导热系数的变化转换为电阻的变化。