ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Методы и средства анализа жидкостей и газов из "Неразрушающий контроль Т5 Кн1" Сущность метода анализа жидкостей. Одним из эффективных направлений использования кондуктометрического метода является анализ жидкостей и газов путем оценки концентрации различных веществ. В растворах электролитов часть молекул диссоциирует на положительно заряженные ионы (катионы) и отрицательно заряженные ионы (анионы). Это явление придает растворам способность проводить электрический ток. В качестве принципа контроля в данном случае используется явление повышения электропроводности раствора электролита с увеличением концентрации растворенного в нем вещества. [c.511] В соответствии с природой ионов катионы и анионы могут иметь различную валентность г (от 1 до 7), т.е. нести от одного до семи зарядов. [c.511] Вид зависимости удельной электропроводности 7 раствора от концентрации электролита зависит от химического состава последнего и значения концентрации. Для разбавленных растворов зависимость практически линейная (рис. 6.4, а). Линейность сохраняется при концентрации, не превышающей 100 г/м , когда силы электростатического межионного взаимодействия незначительны. С увеличением концентрации указанные зависимости становятся нелинейными, а порой неоднозначными (рис. 6.4, б). Это свойство зависимости удельной электропроводности раствора от концентрации ограничивает верхний предел измерения концентрации кондуктометрическим методом. [c.511] Кондуктометрические газоанализаторы используют химическую реакцию контролируемого компонента газовой смеси с раствором подходящего для этого вещества, при этом проводимость раствора изменяется в результате данной реакции. Процесс изменения проводимости продолжается до момента установления химического равновесия между контролируемым компонентом газа и возникающим в реакции химическим соединением. Состояние равновесия является функцией концентрации контролируемого компонента в анализируемой газовой смеси. [c.513] В качестве примера, поясняющего принцип выделения информации о концентрации контролируемого газа, рассмотрим метод контроля малых количеств углекислого газа СО2. Сущность данного метода заключается в том, что анализируемый газ вводят в суспензию ВаСОз в воде и при неизменной температуре измеряют изменение проводимости раствора, по установившемуся значению которой и судят о концентрации СО2 в газе. [c.513] Таким образом, проводимость раствора однозначно характеризует содержание СО2 в исследуемом газе. При контроле проводимость определяется путем измерения силы тока через раствор при подведении к нему постоянного электрического напряжения. [c.513] Сущность метода контроля уровня. Кондуктометрический метод находит широкое применение при контроле уровня электропроводящих жидких сред и сыпучих сред с удельной электрической проводимостью более 10 См/м. На рис. 6.5 приведена схема кондуктометрического сигнализатора верхнего предельного уровня жидкости. При достижении уровня жидкости значения к замыкается электрическая цепь между электродом 1 и корпусом технологической емкости. При этом срабатывает реле 2, контакты которого подключены к схеме сигнализации. [c.513] Принцип действия кондуктометриче-ских сигнализаторов уровня для сыпучих сред аналогичен. [c.513] Основным конструктивным элементом рассматриваемых сигнализаторов уровня являются электроды. Они выполняются из сталей специальных марок или из угля, при этом угольные электроды применяют только при контроле уровня жидкостей. [c.513] Основным конструктивным элементом при реализации кондуктометрического метода измерения концентрации растворов является электролитические (электродные) измерительные ячейки, куда помещается контролируемый раствор. По конструкции различают контактные и бесконтактные ячейки. В контактных измерительных ячейках в анализируемом растворе размещают электроды. В бесконтактных ячейках гальванический контакт раствора с электродами отсутствует, при этом реализуется электромагнитное взаимодействие с ОК. [c.514] Измерительные ячейки изготавливаются из кварца, стекла, пластмасс. Их форма и конструкция могут быть различными в зависимости от характера применения. При измерении электропроводности обычно применяют платиновые электроды, которые часто покрывают платиновой чернью, благодаря чему их поверхность увеличивается в несколько десятков раз. При контроле концентрации разбавленных растворов платиновая чернь непригодна, поскольку на ее поверхности происходит адсорбция вещества. Поэтому для решения рассматриваемых задач поверхность платиновых электродов лишь делают шероховатой. Наряду с платиной для изготовления электродов используют коррозионностойкую сталь, никель, нихром, константан и некоторые другие металлы и сплавы. [c.514] По числу электродов измерительные ячейки подразделяются на двухэлектродные, трехэлектродные и четырехэлектродные. [c.514] Наиболее простой является двухэлектродная ячейка (рис. 6.6, а), представляющая собой камеру 1 е двумя инертными металлическими электродами 2 и 5. Ячейка заполняется или промывается контролируемой жидкостью. С помощью электродов 2 и 3 измеряют электрическое сопротивление жидкости путем подключения их к источнику напряжения и. [c.514] При приложении к электродам постоянного напряжения V на границе металл-электролит образуется двойной электрический слой, в пределах которого протекают основные электрохимические процессы. Данный слой рассматривают как плоский конденсатор, обкладками которого являются поверхность электрода и слой ионов, расположенных вблизи поверхности электрода и имеющих противоположный знак заряда. По мере прохождения тока одного направления ионы, соприкасаясь с электродами, разряжаются и выделяются на них в виде атомов. Это приводит к постоянному уменьшению силы тока через раствор, что рассматривается как заряд конденсатора, образованного двойными электрическими слоями. Описанное негативное явление называют поляризацией электродов. Оно приводит к нелинейности вольт-амперной характеристики ячейки (рис. 6.6, б). [c.514] Для уменьшения поляризации электродов переходят от постоянного тока к переменному. В случае прохождения через измерительную ячейку переменного тока явление поляризации примерно на два порядка меньше влияет на результат измерения электропроводности, причем с ростом частоты тока обусловленная поляризацией погрешность измерения снижается. [c.514] Наряду с поляризацией электродов двухэлектродная измерительная ячейка имеет еще один существенный недостаток -возможность возникновения внешней параллельной паразитной цепи тока через систему технологических труб, емкостей и конструкций, а также влияние внешних электромагнитных помех и наводок. [c.514] Дтя анализа жидких сред, содержащих пленкообразующие и кристаллизующиеся компоненты, различные взвеси, коллоиды, используют бесконтактные ячейки (на рис. 6.6, д представлена схема низкочастотной бесконтактной ячейки, работающей при частотах до 1 кГц). [c.515] Поэтому представленная на рис. 6.7, а схема кондуктометра может использоваться только в случае неизменной температуры жидкости. [c.516] В случае, когда температура ОК может изменяться, используют кондуктометры с температурной компенсацией, реализуемой различным образом. На рис. 6.7, 6 для компенсации влияния температуры используется сравнительная электролитическая ячейка 3 с сопротивлением Эта ячейка размещается в камере 1 и, следовательно, имеет одинаковую с ней температуру. Сравнительная ячейка 3 заполняется жидкостью, имеющей такой же закон изменения электропроводности от температуры, как и контролируемая жидкость. Измерительная и сравнительная ячейки включаются в смежные плечи моста, что приводит к компенсации влияния температуры ОК на результаты измерения проводимости. При этом точность компенсации определяется идентичностью функций-влияния температуры на проводимость жидкостей в указанных ячейках. [c.516] Вернуться к основной статье