热量传递的三种方式:热对流、热辐射、热传导。热传导系数是对物质导热能力大小的量度,热传导系数很大的物体是优良的热导体;而热传导系数小的是热的不佳导体或为热绝缘体。
3.1相对热传导系数
气体热传导系数的优良值很小,而且基本在同一数量级内,彼此相差并不十分悬殊,因此工程上通常采用“相对热传导系数”这一概念。所谓相对热传导系数是指各种气体的热传导系数与相同条件下空气热传导系数的比值。
几种气体在0℃时的相对热传导系数
气体名称
| 相对热导率
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气体名称
| 相对热导率
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空气 | 1.000 | 一氧化碳 | 0.964 |
氢 | 7.130 | 二氧化碳 | 0.614 |
氧 | 1.015 | 二氧化硫 | 0.344 |
氨 | 0.998 | 氨 | 0.897 |
氦 | 5.91 | 甲烷 | 1.318 |
硫化氢 | 0.538 | 乙烷 | 0.807 |
从表中可以看出H2的导热系数特别大,是一般气体的7倍多。在测量时必须满足以下两个条件,一是待测组分的导热系数与混合气体中其他组分的导热系数相差要大,越大越灵敏;另一个是要求其他各组分的导热系数相等或十分接近。这样混合气体的导热系数随被测组分的体积含量变化而变化,因此只要测量出混合气体的导热系数便可得知被测组分的含量。在化肥企业中常用的氢含量分析仪采用的就是这个原理。
3.2热导式气体分析仪的基本原理
热导式气体分析仪是一种物理类的气体分析仪表。它根据不同气体具有不同热传导能力的原理,通过测定混合气体导热系数来推算其中某些组分的含量。这种分析仪表简单可靠,适用的气体种类较多,是一种基本的分析仪表。热导式气体分析仪的应用范围很广,除通常用来分析氢气、氨气、二氧化碳、二氧化硫和低浓度可燃性气体含量外,还可作为色谱分析仪中的检测器用以分析其他成分。本项目中采用的重庆川仪九厂的PA200—ROD热导式气体分析仪。
由于气体的热传导系数很小,它的变化量更小,所以很难用直接方法准确地测量出来。工业上多采用间接的方法,即通过热导检测器(又称热导池),实际应用中常把气体热传导系数数的变化转换为电阻的变化,再用电桥来测定。如下图所示