样气中存在干扰组分是产生附加误差的重要因素。例如用热导式氢分析器测量合成气中H2含量时,合成气中的CO2就是干扰组分。
在热导式气体分析器中,流经热导池的样品气体与热丝(电阻丝)之间的热量交换方式,除了热传导之外,还有热对流和热辐射。虽然CO2的热导率仅为H2的1/6(60℃下),在热传导方面CO2与H2相比作用较小,但CO2的密度却是H2的22倍,在对流传热方面对H2测量的影响却很大。
热传导是静止物质的一种传热方式,传导热量时物质的质点没有发生宏观位移,而是自由电子的运动或个别分子的动量传递所致。而热对流是指流体中质点发生相对位移而引起的热交换,在热导池中,同时存在样气自然对流和强制对流引起的热交换。
在对流传热中,样气的吸热量可由式(8.11)表示:
式中 Q——样气通过热导池时吸收的热量;
W——样气的质量流量;
cp——样气的平均定压比热容;(www.xing528.com)
T1、T2、ΔT——分别为热丝、样气的热力学温度及其温度差;
ρ——样气的平均密度;
V/h——样气的体积流量。
由式(8.11)可见,Q与样气的密度ρ成正比,由于CO2的密度大,吸收的热量多,必然会对热丝的温度造成影响。
因而,了解背景气中存在的干扰组分及其对测量的影响是非常必要的,表8.1给出了被测气体中含有6%干扰组分时对氢含量测量零点的影响。
表8.1 被测气体中含有干扰组分时对氢含量测量零点的影响
当干扰气体浓度不是6%时,使用表8.1中的数据依然可以得到近似的结果。即使干扰气体浓度高达25%,该表数据依然有效。实际工作中,可参考表8.1来修正干扰气体对测量结果的影响。当干扰组分含量很少时,也可以采用一定的装置或化学试剂将干扰组分滤除掉。
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