Контроль качества сгорания топлива в методических нагревательных печах - Металлургия - Скачать бесплатно

 полярографическую   ячейку;   r
— сопротивление раствора электролита.
      В зависимости от того, будет поляризующийся электрод катодом или
анодом электролитической ячейки, причиной поляризации явятся различные
восстановительные или соответственно окислительные процессы, которые
вызовут сдвиг потенциала электрода соответственно в отрицательную или
положительную сторону.
      При поляризующемся аноде плотность тока сравнительно велика на катоде
и очень мала на аноде. В этом случае потенциал анода [pic] принимают за
нуль и он служит началом отсчета для потенциала катода. Тогда предыдущее
равенство можно записать следующим образом:
                                  [pic] (4)
      При малой силе тока ([pic] А), протекающего через полярографическую
ячейку, и сопротивлении раствора электролита, не превышающем несколько кОм,
падение напряжения в растворе составит несколько мВ. Поэтому практически
                                  [pic] (5)
      Если обеспечить достаточно высокую электропроводность (малое
сопротивление) раствора, то можно считать, что числовое значение
поляризующего напряжения равно потенциалу поляризующего электрода.
      При неполяризующемся катоде плотность тока сравнительно велика на
аноде и очень мала на катоде. В этом случае потенциал катода  принимают за
нуль и он служит началом отсчета для потенциала анода. При анодной
поляризации
                                  [pic](6)
      т. е. потенциал анода зависит от напряжения, поданного на
полярографическую ячейку.
      Всякий процесс, в том числе и процесс поляризации электрода, может
быть изображен в виде графика, на котором координаты соответствуют основным
переменным, характеризующим ход этого процесса.
      В полярографии такими переменными являются налагаемое на электроды
напряжение и электрический ток, проходящий в цепи полярографической ячейки.
      График, характеризующийся зависимостью тока от напряжения, называют
вольт-амперной характеристикой. В полярографии такой график называют
поляризационной кривой или полярограм-мой и описывают видоизмененным
уравнением Нернста:
      [pic] (7)
      где Е — разность между равновесным потенциалом и потенциалом
поляризованного электрода; R — газовая постоянная; Т—абсолютная
температура; п — число электронов, участвующих в суммарной
электрохимической реакции; F — число Фарадея; I — ток, проходящий через
полярографическую ячейку; IД — диффузионный ток.
      На рис. 4 представлена полярограмма раствора, содержащего один
определяемый компонент. При наложении на электроды увеличивающейся разности
потенциалов через электролит, в котором растворен определяемый компонент
пробы АГС, протекает небольшой электрический ток. Однако при поляризации
индикаторного электрода ток быстро увеличивается, достигает постоянного
(предельного) значения, не зависящего от потенциала электрода.
      Участок 1 полярограммы, на котором ток возрастает, называют
полярографической волной, а участок 2 — площадкой диффузионного тока.
      Рис. 4. Ампер-вольтняя характеристика полярографической ячейки
      Рис. 5. Схема плолярографа:
      1 — анод (слой ртути на дне ячейки); 2— электролит; 3 — катод (ртутный
капельный электрод); 4 — микроамперметр; 5 — реостат; 6— источник питания



      Потенциал электрода  [pic]  при  поляризующем  токе,  равном  половине
предельного тока [pic] называют потенциалом полуволны.  Потенциал  полуволны
— важная характеристика вещества, так как каждое вещество  вследствие  своих
структурных особенностей восстанавливается при  определенном  его  значении.
По потенциалу полуволны определяют  вид  вещества,  а  по  предельному  току
(высоте полярографической волны) — его концентрацию в  растворе  электролита
полярографической ячейки.
      На   рис.   5   изображена   схема    полярографа,    состоящего    из
полярографической ячейки,  устройства  для  подачи  потенциала  —  источника
питания 6, реостата 5 и микроамперметра 4.
      Полярографическая  ячейка  представляет  собой  стеклянный   сосуд   с
электролитом 2. В ячейке помещены два электрода: катод 3 и анод 1.  Катод  —
ртутный капельный электрод — имеет  малую  поверхность,  через  которую  при
электрохимическом восстановлении протекают большие  токи.  Вследствие  этого
потенциал катода отличается от  равновесного  потенциала,  необходимого  для
проведения электрохимической реакции, т. е. происходит поляризация катода.
      В качестве  анода  (электрода  сравнения)  применяют  хлор-серебряный,
каломельный электроды или электрод с большой поверхностью, часто слой  ртути
1, находящийся на дне ячейки. Большая поверхность электрода сравнения  нужна
для снятия явления поляризации.
      Напряжение (2—4 В) от внешнего источника питания  6  через  реостат  5
подается на ртутные  электроды  полярографической  ячейки.  Ток,  проходящий
через ячейку, измеряют  микроамперметром  4,  а  напряжение,  подаваемое  на
ячейку, регулируют перемещением  движка  на  реостате  5  от  нуля  (крайнее
нижнее положение) до максимума (крайнее верхнее положение).
      При электролизе происходят следующие процессы: перенос  деполяризатора
из раствора на поверхность электрода, электрохимическая  реакция,  выделение
конечных  продуктов  реакции  на  поверхность  электрода  или  выделение  их
обратно в раствор.
      Скорость электрохимической реакции  зависит  в  основном  от  скорости
переноса деполяризатора к поверхности электрода.
      Перенос  деполяризатора  в   растворе   к   электроду   осуществляется
диффузией, конвекцией и миграцией.
      Значение  электрического  тока,  проходящего  через  полярографическую
ячейку при постепенном  увеличении  потенциала  ртутной  капли  —  катода  и
наличии деполяризатора в растворе, подчиняется законам диффузии.
      Зависимость силы  электрического  тока  от  градиента  концентрации  и
коэффициента диффузии потенциалопределяющих  ионов  у  поверхности  плоского
электрода и стационарном состоянии (расстояние от поверхности  электрода  x=
0) выражается уравнением :
                                  [pic] (8)
      где S — активная площадь электрода; D — коэффициент диффузии; dc/dx  —
градиент концентрации у поверхности электрода.
      Количественный анализ полярографическим методом  проводят  только  для
веществ, которые восстанавливаются на ртутных электродах или  окисляются  на
платиновых электродах. Полярографические измерения производят с  применением
электрода из любого проводящего материала.
      Молекулярный кислород хорошо восстанавливается  на  ртутном  капельном
электроде. Однако этот электрод применим только в пределах от —2,5  до  +0,2
В и имеет ряд недостатков:  токсичность  паров,  необходимость  оборудования
специальных лабораторий. В связи с этим  в  полярографии  применяют  твердые
электроды: платиновые или графитовые,  с  помощью  которых  снимают  поляро-
граммы при анодном окислении веществ от 0 до +1,0  В.  Кроме  того,  твердые
электроды имеют следующие преимущества: возможность работы  при  непрерывном
поступлении в полярографическую ячейку пробы АГС,  в  области  положительных
потенциалов,  где  применение  ртутных   капельных   электродов   ограничено
вследствие растворения ртути; применение загущенных и твердых электролитов.
      Наряду  с  этим  имеются  и  недостатки:  невозможность  естественного
перемешивания электролита у поверхности электрода; изменение в ряде  случаев
размера и качественного состояния поверхности электрода в процессе работы.
      Отсутствие естественного перемешивания электролита и связанное с  этим
уменьшение чувствительности устраняют принудительным  движением  электролита
вокруг  электрода;  электродную  поверхность  обновляют   размыканием   цепи
электролиза, коротким замыканием или другими способами.
      В полярографических газоанализаторах на кислород в качестве
индикаторных электродов используют электроды из золота и серебра, реже — из
платины и палладия. Это объясняется тем, что скорость восстановления
кислорода на золотом и серебряном электродах выше, чем на платиновом и
палладиевом, а также на золотом электроде быстрее устанавливается
поляризационное равновесие при восстановлении кислорода. Кроме того, на
золотом и серебряном электродах практически не выделяется водород,
нарушающий прямую пропорциональность предельного диффузионного тока от
концентрации кислорода.
      Недостатки платинового и палладиевого электродов — влияние
каталитической реакции на электродах между водородом, содержащимся в
электролите, и кислородом в пробе АГС на показания прибора и
чувствительность процесса электровосстановления кислорода на электродах к
различным загрязнениям.
      В некоторых случаях используют угольные электроды.
      В газоанализаторах с внешним источником питания в качестве материала
для анода обычно используют серебро, поскольку оно наименее подвержено
коррозии в электролите и растворению в условиях анодной поляризации.
      В газоанализаторах с внутренним источником (в гальванических
элементах) в качестве материала для анода применяют цинк, кадмий и свинец,
обеспечивающие наибольший отрицательный электрический потенциал.
      Гальванический метод анализа состава — один из перспективных при
разработке портативных аналитических приборов с высокими эксплуатационными
характеристиками .
      Одним из первых веществ, концентрация которого была определена с
помощью газоанализатора, основанного на гальваническом методе, был
кислород. Электрохимическая ячейка такого газоанализатора содержит
катодный и анодный узлы, а также электролит, например КОН, загущенный
крахмалом, В такой электрохимической ячейке с катодом (индикаторным
электродом) из позолоченной никелевой проволоки и кадмиевым анодом
происходит следующая реакция:
                 на катоде О2+2Н2О + 4е>[pic]           (9)
                   на  аноде   2Cd + [pic]>2Cd(OH)2 + 4e.
      Значение диффузионного тока в электрохимической ячейке определяется
выражением:
                                  [pic](10)
      где   b — толщина   мембраны;  П — проницаемость   мембраны;  [pic]
—парциальное давление определяемого компонента (кислорода) пробы (АГС).
      Таким образом, значение диффузионного тока — функция парциального
давления определяемого компонента и, следовательно, его концентрации.
      Рис. 6. Ячейки с индикаторным электродом:
      а – ртутным: 1 — ртутный капельный электрод; 2 — сосуд; 3 — перелив;
      б -  графитовым: 1— графитовый индикаторный электрод; 2 — сосуд; 3 —
анод;
       в — золотым (серебряным): 1— контактный термометр; 2 — свинцовый
электрод сравнения; 3 — крышка; 4 — нагревательный элемент; 5 — серебряный
индикаторный электрод; 6 — корпус; 7 — металлический диск
      Ячейка с ртутным индикаторным электродом (рис. 6, а) снабжена
капиллярным ртутным капельным электродом 1, установленным в сосуде 2,
содержащем электролит (раствор соляной кислоты), поступающий в сосуд из
специальной емкости. Ртуть в капиллярный электрод поступает из емкости, в
которой она хранится. Выдыхаемый воздух подается в ячейку навстречу
движущемуся вдоль капельного электрода электролиту, что обеспечивает
образование равномерной пленки электролита на поверхности капилляра и
установление полного равновесия раствор — газовая смесь, а также
систематическое образование капель электролита в нижней части капилляра.
      Электролиз осуществляется в каждой капле электролита, свободно висящей
на конце капиллярного электрода. В такой ячейке уровень электролита под
капилляром поддерживается строго постоянным с помощью перелива 3,
соединенного с сосудом 2, на дне которого находится постоянный слой ртути,
служащий анодом.
      Ячейка с графитовым индикаторным электродом (рис. 6, б) состоит из
графитового индикаторного электрода 1, сосуда 2 и анода 3, покрытого
ртутной амальгамой. В качестве электролита используют раствор серной
кислоты, содержащий в качестве деполяризаторов анода CdSO4 или ZnSO4, чем
достигается постоянство его потенциала. Анализатор, где используется
указанная ячейка (анализатор Новака ), предназначен для определения
концентрации кислорода в технических газах в пределах 0—1 % (об.) с
постоянной времени 10 с.
      Ячейка с золотым (серебряным) индикаторным электродом (рис. 7, в)
состоит из корпуса 6, выполненного из органического стекла, крышки из
нержавеющей стали 3, на которой закреплен серебряный индикаторный электрод
5, свинцового электрода сравнения 2, нагревательного элемента 4,
контактного термометра 1. На дне корпуса размещен металлический диск 7,
приводимый в движение магнитной муфтой и предназначенный для перемешивания
электролита. В качестве электролита используют раствор уксусной кислоты,
гидроксила натрия и ацетата свинца.
      Анализатор Элкофлюкс, в котором используют указанную ячейку, рассчитан
на следующие пределы измерения по кислороду 0—0,002; 0—0,01; 0—0,1 % (об.).
Постоянная времени прибора при расходе пробы АГС 25 л/ч — 60 с.
      Ячейка с золотым индикаторным электродом и золотым анодом (рис. 7, а).
На боковой стенке корпуса 1 из органического стекла имеются штуцер ввода
пробы АГС 8 и обратный клапан 9, предотвращающий выброс электролита при
колебаниях давления газа, электронагреватель 10, контактный термометр 5. В
корпусе 1 размещена электрохимическая система, состоящая из рабочего
электролита 6, барботажной пластины 11, индикаторного электрода 13,
вспомогательного электрода 7, электрода сравнения 4, резервуара для
запасного электролита 2, штуцера выхода пробы АГС 3. Рабочий электролит
сливают через штуцер 12, резервный электролит — через штуцер 14. Материалом
для индикаторного и вспомогательного электродов служит золото. В качестве
электрода сравнения используют насыщенный каломельный электрод, в качестве
электролита (рабочего и резервного) — раствор гидроксида калия.
      Рис 7 Ячейки: а — с золотым индикаторным электродом и золотым анодом:
1— корпус; 2 — запасной электролит; 3 — штуцер для выхода АГС; 4 — электрод
сравнения; 5 — контактный термометр; 6 — рабочий электролит; 7 —
вспомогательный электрод; 8 — штуцер для входа АГС; 9 — обратный клапан;
10— электронагреватель; 11 — барботажная пластина; 12 — штуцер для слива
рабочего электролита; 13 — индикаторный электрод; 14 — штуцер для слива
запасного электролита; б—с золотым индикаторным электродом и свинцовым
анодом: 1 — электролит; 2 — корпус; 3 — золотой индикаторный электрод; 4—
термочувствительный элемент; 5 — свинцовый анод; в — с серебряным
индикаторным электродом и свинцовым анодом: / — корпус; 2 — индикаторный
электрод; 3 — гидрозатвор; 4 — свинцовый анод; 5—электролит;
6—электролизер; 7—увлажнитель АГС

      Ячейка с золотым индикаторным электродом и свинцовым анодом изображена
на рис. 8, б. В корпусе 2 размещены золотой индикаторный электрод 3,
свинцовый анод 5, погруженные в электролит 1, термочувствительный элемент,
используемый в схеме термокомпенсации 4. В качестве электролита применяют
раствор гидроксида натрия.
      Ячейка с серебряным индикаторным электродом и свинцовым анодом
изображена на рис. 8 в. В корпусе 1 размещены увлажнитель газа 7,
электролизер 6 с платиновыми электродами, индикаторный электрод,
изготовленный из серебряной сетки 2, свинцового анода и гофрированной ленты
4. На внешней поверхности электрода намотана серебряная проволока,
являющаяся токоотводом. Электроды погружены в электролит 5.

      Кулонометричесий метод.

      Основан на измерении количества электричества, затраченного на
электрохимическое превращение.При подаче на электроды кулонометрической
ячейки соответствующего потенциала происходит электрохимическое
восстановление или окисление вещества. Для электрохимической реакции
                                   Вос>0кс
      можно определить массу окисленного вещества Оке, если известно
количество электричества, т. е. общее количество электронов, отданных
восстановителем Вое, и число электронов п, отданных одной молекулой.
      Согласно законам электролиза количество вещества, прореагировавшего на
электроде, пропорционально количеству электричества, прошедшего через
раствор:
                         m = MIt/nP = MQ/nF,    (11)
      Где m — масса вещества, прореагировавшего на электроде, г; М — моль
вещества; I — сила тока, A; t — время, с; п — число электронов, принимающих
участие в электрохимической реакции; F — постоянная Фарадея, равная
96484,56±0,27 Кл-моль-1 и характеризующая количество электричества,
необходимое для электрохимического превращения одного моля вещества; Q —
количество электричества, израсходованного на реакцию, Кл.
      Одним из основных условий осуществления кулонометрии является
протекание электрохимического процесса со 100 %-ным выходом по току, что
означает равенство фактического количества вещества, вступившего в
электрохимическую реакцию, его теоретическому количеству. Для этого нужно
знать поляризационные кривые для всех веществ, присутствующих в растворе.
      Кулонометрический анализ осуществляют либо при заданном токе, либо при
заданном потенциале электрода, на котором происходит процесс.
      Кулонометрия при заданной силе тока основана на измерении количества
электричества, прошедшего через раствор при электрохимической реакции. Зная
число электронов, требующееся для электрохимического окисления или
восстановления вещества, и количество электричества, прошедшего через
раствор (оно равно произведению силы тока на продолжительность его
протекания), рассчитывают концентрацию определяемого компонента. При
кулонометрии при заданной силе тока можно использовать как
восстановительный процесс, протекающий на катоде, так и окислительный — на
аноде.
      В кулонометрии при постоянном потенциале измерение проводят при
постоянном потенциале рабочего электрода, что максимально приближает выход
реакции по току к 100 % и полностью избавляет от побочных реакций. Для
поддержания постоянного потенциала рабочего электрода используют
специальное устройство — потенциостат и трехэлектродную схему. Третьим
электродом является стандартный электрод сравнения — каломельный или
хлорсеребряный, относительно которого измеряют и поддерживают потенциал
рабочего электрода — катода или анода.
      Уравнение электролиза в перемешиваемом растворе при постоянном
потенциале выражается соотношением:
                               [pic][pic](12)
      где V — объем раствора, подвергаемого электролизу; Со — концентрация
вещества в растворе; [pic] — толщина диффузионного слоя.
      Преимущества кулонометрических газоанализаторов следующие: высокая
чувствительность, широкий динамический диапазон, независимость выходного
сигнала от температуры и состояния поверхности электродов,
простая"конструкция, небольшие размеры и масса, возможность их абсолютной
градуировки, легкость автоматизации. К недостаткам кулонометрических
газоанализаторов относятся: малая избирательность, необходимость
периодической смены электролита.
      Наиболее эффективное средство повышения избирательности —
использование проницаемых мембран. Для индикаторных электродов наиболее
часто применяют серебро, золото, платину.
      Кулонометрический метод позволяет определить концетрацию молекулярного
кислорода в газовых смесях до 10-3 % (об.). В настоящее время для
определения меньших концентраций широко используют кулонометрические
газоанализаторы с твердыми, загущенными и жидкими электролитами .

      Потенциометрический метод.

      Сущность метода заключается в измерении электродвижущих сил обратимых
электрохимических цепей, когда рабочий электрод имеет потенциал, близкий к
равновесному значению.
      При соприкосновении двух металлов, металла с раствором, двух растворов
и т. п. между ними образуется разность потенциалов, которая известна как
потенциал границы раздела фаз. Для потенциометрии наиболее важным является
потенциал, возникающий между металлом и раствором. При погружении
металлического электрода в раствор, содержащий ионы этого же металла, между
твердой и жидкой фазами устанавливается равновесие
                              Me0?Mez+ +ne(13)
      где Mez+ — элемент с соответствующей валентностью Z.
      Электродный потенциал, возникший при границе металл — раствор,
называют равновесным потенциалом.
      Электрод, погруженный в раствор, представляет собой так называемый
полуэлемент. Непосредственно измерить потенциал отдельного электрода
невозможно, для его определения используют косвенный метод, основанный на
сравнении значения потенциала одного электрода со значением потенциала
другого электрода.
      Два электрода, погруженные в соответствующие растворы, имеют свои
собственные, характерные для данных условий потенциалы и образуют
гальванический элемент," напряжение которого равно алгебраической разности
этих потенциалов.
      Напряжение гальванического элемента называется электродвижущей силой
(э. д. с.) элемента, ее вычисляют по формуле:
                              э. д. с. = E a-Ek
      где Ea — потенциал анода, Ek — потенциал катода.
      При измерении э. д. с. гальванического элемента абсолютные значения
потенциалов обоих электродов остаются неизвестными. Поэтому в качестве
сравнительного выбирают электрод, с потенциалом которого можно сравнивать
потенциалы других электродов.
      Стандартные электроды должны удовлетворять следующим требованиям :
      потенциалопределяющая электродная реакция должна быть термодинамически
обратимой;
      электроды должны быть слабо поляризуемыми, т. е. незначительно
изменять свой потенциал при прохождении тока; обладать высокой
воспроизводимостью и сохранять постоянство потенциала при длительном
хранении и при работе в различных условиях.
      Перечисленным требованиям соответствуют электроды, наиболее широко
используемые в электрохимических методах анализа: водородный, каломельный,
хлорсеребряный электроды и др.
      Зависимость равновесного потенциала электрода от концентрации
определяемого компонента при температуре 25 °С выражается видоизмененным
уравнением Нернста:
                                 [pic],(14)
      где E0 — нормальный электродный потенциал; С — концентрация
определяемого компонента (ионов), зависящая от числа моль-ионов в 1 л.
      Для реакции
                          О2 + 4Н+ + 4е = 2Н20,(15)
      при температуре 25 °С нормальный потенциал равен  +1,23 В.
      Для определения концентрации молекулярного кислорода в газовых смесях
с помощью приборов, принцип действия которых основан на потенциометрическом
методе, в основном используют твердые электролиты.

Использование твердых электролитов.

      Твердые электролиты — твердые тела, электропроводность которых
обусловлена переносом ионов. Использование их в электрохимических
анализаторах обеспечивает избирательность анализа, что позволяет создать
образцовые аналитические приборы соответствующих разрядов .
      Электрохимические ячейки с твердыми электролитами используют в двух
режимах: потенциометрическом и кулонометрическом.
      В потенциометрическом режиме э. д. с. возникает непосредственно в
области границ трех фаз электрод — твердый электролит — газовая фаза.
Причем э. д. с. не зависит от того, какой электропроводящий материал
(плотный или порошкообразный) применяют в качестве электрода, так как для
образования потенциала растворение компонентов газа в электродном слое не
является необходимым. Такому механизму образования э. д. с. соответствует
следующая запись электрохимической ячейки

|Электронный проводник     |Твердый электролит        |Электронный проводник    
|
|газовая фаза катода A     |                          |газовая фаза B ([pic])   
|
|([pic])                   |                          |                         
|


      Где [pic] — парциальное давление кислорода; [pic]
      Если в качестве электронного проводника использовать пла-       '
тину, а в качестве ТЭ — диоксид циркония, стабилизированный      ;
монооксидом кальция (ZrOaCaO), который образует электролит с
кислородоионной   проводимостью,   то   в   сокращенном   виде формула
такой электрохимической ячейки может быть записана в виде :
                      A([pic]),Pt|ZrO2CaO|Pt, B([pic])
      Э. д. с. такой электрохимической ячейки выражается видоизмененным
уравнением Нернста:
                              E=(RT/4F)ln[pic]
      Электродвижущую силу твердоэлектролитной ячейки в потенциометрическом
режиме определяют как. разность двух электродных потенциалов: потенциала
рабочего электрода (электрода, реагирующего на определяемый компонент пробы
АГС) и электрода сравнения.
      Если электрод сравнения омывается чистым кислородом с давлением 0,9807-
105 Па, а рабочий электрод — пробой АГС с парциальным давлением кислорода
р02, то разность потенциалов между электродами (в мВ) выразится уравнением:
                    [pic]E = 0,4959T(4,9915-lg[pic]).(16)
      В твердоэлектролитной ячейке камера 1 разделена на две части мембраной
2 из ТЭ (рис. 11, а). На поверхность мембраны нанесены газопроницаемые
электроды 3, выполненные из металла, не вступающего в химическое
взаимодействие с пробой АГС. С одной стороны мембрана омывается
сравнительным газом с известной концентрацией кислорода, а с другой —
пробой АГС. Разность потенциалов между электродами является функцией
концентрации кислорода в пробе АГС.
      На потенциометрическом методе основан принцип действия
газоанализаторов для определения кислорода „Циркон" и "Флюорит" .
      Рис. 8. Твердоэлектролитная ячейка:а — в потенциометрическом режиме: 1
— камера; 2 — мембрана; 3 — электроды; б — в ку-лонометрическом режиме:  1,3
— электроды; 2 — Твердоэлектролитная ячейка; 4 — источник постоянного  тока;
5 — прибор для измерения силы тока
      Недостатки потенциометрических твердоэлектролитных газоанализаторов —
необходимость иметь сравнительную газовую смесь и с высокой точностью
поддерживать заданную температуру в рабочей зоне.
      В твердоэлектролитных .ячейках, работающих в кулонометри-ческом
режиме, эти недостатки отсутствуют.
      В кулонометрическом режиме проба АГС поступает в ячейку 2 (рис. 8,б),
выполненную из ТЭ в виде трубки, на внешнюю и внутреннюю поверхность
которой нанесены электроды 1 и 3. К электродам приложено напряжение от
источника постоянного тока 4 и последовательно с ними подключен прибор для
измерения электрического тока 5.
      Молекулы кислорода из пробы АГС диффундируют к поверхности внутреннего
электрода и, сорбируясь на нем, диссоциируют на атомы
                                   О2?О+О,
      которые в свою очередь ионизируются за счет электронов электрода
                                 О + 2е?О2-,
      проникая к границе раздела газ — электрод — электролит.
      Под напряжением ионы кислорода переносятся через электролит к внешнему
электроду, на котором ионы, отдавая электроны во внешнюю цепь,
рекомбинируют до молекулярного кислорода, отходящего в окружающую
атмосферу. Таким образом, во внешней цепи электрохимической ячейки
возникает электрический ток. В установившемся режиме, когда осуществляется
практически полный перенос кислорода из пробы АГС, расход газа через
твердоэлектролитную ячейку постоянный. Зависимость между током переноса и
концентрацией кислорода пробы АГС выражается соотношением, выведенным на
основе закона Фарадея:
                               I = QCnF/M,(17)
      где Q — расход пробы АГС; С — концентрация кислорода в пробе АГС; М —
молекулярная масса кислорода.
      Кроме процессов окисления и восстановления кислорода на электродах
никаких реакций, связанных с образованием новых еществ в
твердоэлектролитных ячейках, не происходит, т. е. ячейка является
обратимой. В этом заключается принципиальное отличие и одно из существенных
преимуществ данных ячеек по сравнению с жидкостными электрохимическими
ячейками. Преимуществами этих ячеек являются также широкий диапазон
измерений, малая инерционность, возможность расчета градуи-ровочной
характеристики, простота аппаратурного оформления. Твердые электролиты
обладают высокой устойчивостью к механическим воздействиям,
работоспособностью в широком интервале температур, имеют большой срок
службы, легко поддаются миниатюризации.
      Недостатки ячеек: трудность обеспечения хорошей адгезии электродов к
твердому электролиту в течение длительного времени работы при высоких
температурах и необходимость создания высокой рабочей температуры твердого
электролита (от 500 до 1200 °С).

Автоматический анализатор кислорода 151ЭХО2

       Предназначен для использования на тепловых электростанциях, в паровых
и водогрейных  котлах  с  целью  контроля  и  регулирования  режимов  работы
энергетических  установок  и   котлов   различного   типа,   а   также   для
технологических печей.
      Рекомендуется для контроля содержания кислорода в дымовых газах,
газоходов котлов во всех отраслях промышленности сельского и коммунального
хозяйства.
      Анализатор имеет твердоэлектролитный датчик погружного типа,
конструкция которого позволяет устанавливать его непосредственно в дымовом
потоке. Конструктивное решение прибора исключает сложные устройства
пробоотбора и пробоподготовки и, кроме того, делает возможным определение
реального содержания кислорода (с учетом влияния паров воды, содержащихся в
продуктах сгорания топлива).
      В приборе предусмотрена схема защита измерительной ячейки от
перегрева. С помощью аналогового выходного сигнала анализатор может
подключаться к вычислительному комплексу для работы в составе
автоматизированной системы.
      Прибор имеет два уровня сигнализации, регулируемые в пределах диазонов
измерения, и состоит из трех унифицированных блоков (промежуточного
преобразователя - ПП, блока питания -БП; первичного измерительного
преобразователя - ПИП).
      Анализатор обеспечивает непрерывное поддержание оптимального процесса
горения, снижает стоимость комплексных эколого-технологических ремонтно-
наладочных испытаний, гарантирует максимальное энерго- и ресурсосбережение.
       Применение анализатора 151ЭХО2 на котле ДКВР-10/13 позволило получить
годовой экономический эффект 12000 у.е. На котле в "Винницаэнерго",
сжигающем 86000 м/куб. газа в сутки, применение анализатора 151ЭХ02
позволило повысить к.п.д. на 5 % и сэкономить за год 130000 у.е.
       Комитетом Украины по стандартизации, метрологии и сертификации был
выдан сертификат соответствия А-М1/2-266-98. Прибор внесен в
Государственный реестр средств измерительной техники, допущенных к
применению в Украине за № УД45-98.
|Диапазон измерений, объемная доля кислорода,|0,25-10|
|%                                           |       |
|Предел допускаемой основной приведенной     |2,5    |
|погрешности, %                              |       |
|Время установления показаний, с             |15     |
|Максимальная температура в месте установки  |600    |
|зонда, °С                                   |       |
|Питание от сети переменного тока, В/Гц      |220/50 |
|Потребляемая мощность, ВА, не более         |250    |
|Масса комплекта (ПИП. БП, ПП и монтажные    |30     |
|части), кг, не более