标准气体的动态配气

动态配气技术就是能连续不断的配制和供给一定浓度的标准气体。用动态配气技术配制标准气体时, 首先需要一个能连续不断供给原料气的气源, 作为这种配气方法的气源有钢瓶标准气和渗透管等。

1. 钢瓶气动态配气法

在消防实际工作中, 所用标准气体的浓度有时需要大, 有时需要小。钢瓶标准气虽有不同浓度的规格供应, 但购置各种浓度的标准气体, 不仅代价太高, 而且不一定能及时办到。较好的办法是购置一个浓度较高的标准气瓶, 需要低浓度标准气体时, 用钢瓶标准气作原料气,压缩空气(由低压空气钢瓶或空压机供给) 作稀释气, 将它们连接, 就可从取气口得到所需浓度的标准气体。

所配制的标准气体的浓度, 可用改变原料气及稀释气的流量比进行调节, 并可按下式计算:

式中: z: 所配标准气体的浓度(ppm) ;

L: 钢瓶标准气的浓度(ppm ) ;

Q s: 钢瓶标准气的流量(L öm in) ;

Q a: 压缩空气的流量(L öm in;

用此法配气时, 在压缩空气的管路中应安装选择性过滤器(净化器) , 以除去空气中影响配气纯度的杂质。此外配气出口的总流量应略大于用气口的流量, 以保证所配气体的浓度与纯度。

2. 渗透管动态配气法

(1) 渗透管及渗透率的测定

渗透管是动态配气法中的另一种气源。

在安培瓶1 中装入产生原料气的液体( 如汽油等) , 用不锈钢加固环3将聚四氟乙烯塑料帽2和安培瓶1 的颈部紧封牢固, 塑料帽的上端是比较薄(壁厚在1 毫米以下) 的渗透面4。由于原料液体的挥发性,使安培瓶中有一定蒸气压, 气体分子在蒸气压力的作用下, 通过渗透面向外渗透。单位时间的渗透量叫渗透率。

在一定温度下,渗透率的大小决定于渗透面的厚度和面积的大小等因素。渗透面越大, 壁越薄, 渗透率就越大。制作渗透管时, 就是通过改变渗透面积和厚度的办法, 以获得不同渗透率的渗透管。

任何渗透管在使用前都必须知道其渗透率。渗透率的测定方法是: 在一干燥瓶的底部装入粒状氢氧化钠, 上面盖一层尼龙纱网, 将渗透管放入干燥瓶中的纱网上。加盖后, 渗透出来的气体(汽油蒸气) 就会被氢氧化钠吸收。由于液体的蒸气压与温度有关, 所以渗透率也随温度改变而改变。因此, 在测定渗透率时, 必须将干燥瓶放入恒温水浴中, 温度控制精度要达到±011℃。在恒温放置过程中, 每隔一定的时间(至少12 小时) 用精密天平快速称量渗透管一次(必须在10 分钟内称完) , 相邻两次的重量差就是渗透管在该时间段的渗透量。测出渗透量后, 就可用下式求出该渗透管的渗透率。

式中: G:渗透率(Lgöm in) ;

△G: 相邻两次称量的重量差(mg) ;

△S: 相邻两次称量的时间间隔(min) ;

实际测定时, 记录一系列称量和时间数据, 用上式计算渗透率并求其平均值。或以称量数据为纵坐标, 时间为横坐标, 绘制渗透率的特性曲线, 所得直线的斜率即为渗透率。

(2) 渗透管动态配气装置

用已知渗透率的渗透管配制标准气体的装置。

将渗透管放在气体发生瓶中, 再将气体发生瓶放入恒温水浴中, 恒温水浴的温度要与测定渗透率时的温度相同(一般为25±1℃) , 这样就可不作温度校正。

稀释气(压缩空气) 经硅胶、活性炭和氢氧化钠净化器2除去水分和杂质后, 再经流量控制阀和流量计3 进入气体发生瓶7 (即混合器) 中, 将渗透出来的气体分子带出, 就得到标准气体。标准气体的浓度可由下式求出(在25℃和一个大气压下)。

式中: z: 所配标准气体的浓度(ppm) ;

G: 渗透管的渗透率(Lg/min) ;

M : 液体的摩尔质量(g/mol) ;

Q: 稀释气体的流量(L/min) ;

VM : 配气状态下气体的摩尔体积(L/mol)。