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气体样品减压:在线分析样品处理技术结果

时间:2023-11-23 理论教育 版权反馈
【摘要】:背压调节阀背压调节阀用于稳定分析仪气体排放口的压力,这种压力对于分析仪的检测器来说,称为分析样品的背景压力,简称背压。图3.13单级压力调节阀和背压调节阀图3.14蒸汽加热减压汽化阀结构图

气体样品减压:在线分析样品处理技术结果

(1)高压气体的减压

气体的减压一般在样品取出后立即进行(在根部阀处就地减压),特别是高压气体的减压,因为传送高压气体时可能发生危险,并且会因延迟减压造成气体体积膨胀,带来过大的时间滞后。

6.3 MPa以上的高压气体减压时应注意以下问题:

①根据焦耳-汤姆逊效应,气体节流膨胀会造成温度急剧下降,可能导致某些样品组分冷凝析出,周围空气中的水分也会冻结在减压阀上而造成故障。因此视情况可采用带伴热的减压阀或在前级处理箱中设置加热系统。

高压气体经减压阀后压力降低、体积膨胀,是一个节流膨胀过程,这一过程连续进行且进行得较快,气体来不及和外界进行热交换,因此,可以认为这一过程是一个绝热膨胀过程。气体节流膨胀需要对外界做功,由于是绝热膨胀,做功所需能量完全来源于气体本身内能的消耗,内能消耗的结果是温度降低,根据气体热力学定律可以推导出如下气体绝热膨胀时温度降低的近似计算公式:

式中 p1、t1——气体减压前的压力(100 kPa)和温度,℃;

p2、t2——气体减压后的压力(100 kPa)和温度,℃;

Δt——气体减压前后的温度降幅,Δt=t1-t2

k——由气体性质决定的系数,其值一般为0.29~0.55。

由式(3-1)可以看出,气体减压前后的温度降幅Δt与压力差(p1-p2)成正比,与气体的初始温度t1成反比,即压力越高、温度越低的气样减压后温度降低幅度越大。此外,Δt还与气体的性质(k值)有关。

高压气体减压系统设计时,降温幅度可按0.3℃/0.1 MPa(无机气体)、0.5℃/0.1 MPa(有机气体)粗略估算,即压力每降低0.1 MPa,温度下降0.3~0.5℃。(www.xing528.com)

②在高压减压场合,为确保分析仪的安全,在进分析小屋之前的样品管线上,应安装防爆片来加以保护。不应用安全阀来替代防爆片,因为安全阀有时会“拒动作”,且其启动时的排放能力不足以提供完全的保护。

(2)背压调节阀

背压调节阀用于稳定分析仪气体排放口的压力,这种压力对于分析仪的检测器来说,称为分析样品的背景压力,简称背压。当排放口外部的气压波动时(这种情况一般发生在集中排气系统和火炬排放管路中),这种波动会迅速传递到检测器中,影响分析测定的正常进行和测量结果的准确性。此时应安装背压调节阀,以稳定背压。

背压调节阀和普通的单级压力调节阀的不同之处在于前者调节阀前压力,后者调节阀后压力,所以也将它们分别称为阀前压力调节阀和阀后压力调节阀,其结构见图3.13。

(3)蒸汽和电加热减压汽化阀

蒸汽加热减压汽化阀和电加热减压汽化阀一般用于需要将液体样品减压汽化后再进行分析的场合。液体的汽化潜热很大,减压汽化要吸收大量的热能,此时需采用带加热的减压阀。蒸汽加热和电加热减压汽化阀的结构见图3.14和图3.15。由于受防爆条件的限制,电加热减压汽化阀的加热功率不大(一般不超过200 W),选用时应注意。

图3.13 单级压力调节阀和背压调节阀

图3.14 蒸汽加热减压汽化阀结构图

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