气体组分测量与分析.pptVIP

* 南昌大学机电工程学院 * 南昌大学机电工程学院 第十一章、气体组分测量与分析 热工测试技术 本章学习要求： 气体组分测量仪器的工作原理 仪器适用情况 11.1 概述 第十一章、气体组分测量与分析 气体组分分析是燃烧过程中常涉及到的一种测试技术。尤其是在线气体分析，由于其测量时间短，使用方便等优点而得到了大量的应用。 典型气体分析仪器工作原理分类 化学法——用配制成的化学溶液吸收特定气体成份的方法；色谱分析仪； 电化学法 ——电化学传感器。不同的传感器与特定成份发生反应，产生毫伏信号，信号的大小与该种成份的浓度成对应的关系。通过测量毫伏信号来确定气体的浓度；氧化锆氧量分析仪； 物理方法 ——应用物理学原理（如物质的光学特性，磁化性能等）进行气体浓度测定的方法；红外、荧光、顺磁等类型的气体分析仪。 11.2 色谱分析仪（Chromatography） 色谱分析是一种混合物组份的分离技术。 基本原理是：被分析的混合物样品在流动气体或液体(流动相)的推动下，流经一根装有填充物(固定相)的管子(称色谱柱)时，受固定相的吸附或溶解作用，样品中的各组份在流动相和固定相中产生浓度分配。由于固定相对不同组份的吸附或溶解能力不同，因此各种组份在流动相和固定相中的浓度分配情况不同，最终导致各自从色谱柱流出的时间不同，从而达到分离混合物组份的日的。 第十一章、气体组分测量与分析 色谱分离过程动画 气相色谱动画 11.2 色谱分析仪 色谱分析仪分类： 按流动相：液相色谱分析仪和气相色谱分析仪 （载气） 按固定相：固态和液态； 气－固色谱；气－液色谱 色谱分析仪技术组成： 色谱分离技术＋检测技术 （色谱柱）＋（检测器） 气相色谱分析仪系统组成： 载气源＋色谱柱＋检测器 11.2 色谱分析仪 11.2 色谱分析仪 载气源：惰性大，不被固定相吸附或溶解，不同于 被测组分，与被检测组分的灵敏度相差较大。 H2、He、Ar 色谱柱：玻璃管、不锈钢管；填充固定相 固态固定相：氧化铝、硅胶、活性碳、分子筛 液态固定相：硅油、液体石蜡、甘油 检测器：热导检测器（TCD）：CO、CO2无机组分 氢火焰电离检测器（FID）：HC有机组分 11.2 色谱分析仪 热导检测器 原理：气体组分不同，热传导率λ不同。 流速低，忽略对流与辐射 11.2 色谱分析仪 氢火焰电离检测器 载气＋被测气体＋H2，点燃后，火焰中HC产生离子和电子，数目随C原子增加而增加，在电极电场作用下形成电流。 常用于内燃机HC排放测量 11.2 色谱分析仪 色谱分离过程的定量分析： 记录A、B经过色谱柱分离过程的图谱称色谱图。其中A、B组分在色谱柱中被洗脱用的时间称保留时间，分别用tRA、tRB表示。  11.2 色谱分析仪 组分分析方法： 保留时间分析： 不同组分的保留时间长短不同； 与已经建立的组分－保留时间数据库进行比较，可定性分析组分； 数据库是利用纯物质在相同流程条件下进行色谱分析得到。 要实现定量分析 通过测量各组分的峰面积 占总峰面积的比例。 加入纯物质比对分析 比较两幅色谱峰图， 看原图中的某一峰值是否在新图中有增高。 11.3 红外气体分析仪 第十一章、气体组分测量与分析 工作原理：有些分子为不同原子构成的多原子气体对入射的红外线有按波长选择性吸收能量的特性。 在红外区有特定的吸收带（波段），这对于某一种分子是确定和标准的。 “物质指纹” 2 3 4 5 6 7 8 波长?m CO SO2 CO2 CO SO2 SO2 吸收率(%) 100 常用仪器：不分光红外气体分析仪（NDIR） 11.3 红外气体分析仪 设有一束红外线入射强度为I0,经过浓度为C的气体后，透射的红外线的强度为I, 根据比尔（Beer）定律： 式中k? ------被测气体对波长λ的 红外辐射的吸收系数 C ------被测气体的浓度 l -