Методы и приборы для анализа состава и измерения параметров веществ общие сведения. Классификация методов и приборов для анализа состава и измерения параметров веществ

МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ РАСТВОРОВ ПО ТЕМПЕРАТУРНОЙ ДЕПРЕССИИ И ДАВЛЕНИЮ НАСЫЩЕННЫХ ПАРОВ

Метод измерения концентрации растворов по температурной депрессии распространен для контроля процессов выпаривания. Температурной депрессией называется разность температур кипящего раствора и насыщенного водяного пара при данном давлении. Функциональная зависимость температурной депрессии от концентрации кипящего раствора близка к линейной.

Для измерения температурной депрессии используют два термометра сопротивления, из которых один контролирует температуру кипящего раствора, а другой — температуру конденсирующегося пара. При изменении давления в выпарном аппарате температура кипения раствора и температура конденсации пара изменяются приблизительно на одинаковую величину. Следовательно, разность этих температур характеризует концентрацию раствора независимо от колебаний давления в выпарной установке.
Рис. 1. Схема двойного автоматического моста
Термометры сопротивления могут быть включены в схему двойного автоматического моста (рис, 1). Термометр R_n включен в мост I, образованый постоянными резисторами R1, R2 и R3, а термометр R_t2 — в мост II, образованный резисторами R1, R3 и R4. Таким образом, разность потенциалов между вершинами а и b моста I пропорциональна температуре кипящего раствора, а разность потенциалов между вершинами а и с моста II — температуре конденсирующегося пара. Следовательно, разность потенциалов U_bc между точками b и с пропорциональна температурной депрессии раствора, т.е. его концентрации. Величина U_bd сравнивается с разностью потенциалов U_bc между вершиной b и положением d движка КПР (компенсирующий переменный резистор) R_p, включенного в диагональ моста I. Разность сигналов подается на вход электронного усилителя ЭУ, к выходу которого подключен реверсивный двигатель РД. В зависимости от величины и знака сигнала рассогласования ΔU реверсивный двигатель перемещает движок КПР до уравновешивания схемы. Положение движка КПР и связанной с ним стрелки прибора в момент равновесия характеризует концентрацию раствора.
Метод анализа бинарных растворов по давлению насыщенных паров основан на зависимости давления паров бинарной жидкости от соотношения ее компонентов. При постоянной температуре давление паров р над идеальным бинарным раствором определяется уравнением

где р_А и р_B — давление насыщенных паров чистых компонентов А и В; х_А — молярная доля компонента А в растворе.
Рис. 2. Схема автоматического анализатора по давлению насыщенных паров
В автоматическом анализаторе измеряется разность давлений паров контролируемого и эталонного растворов Δр; при одинаковых температурах этих растворов

где k и т — величины постоянные.
Таким образом, величина Δр однозначно определяется содержанием компонента А в анализируемом растворе.
На рис. 2. приведена принципиальная схема автоматического анализатора. Чувствительным элементом преобразователя служит сильфон 1, частично заполненный эталонным раствором, который находится в равновесии со своей паровой фазой. Сильфон помещен в парах контролируемой среды так, что температуры паров внутри и снаружи сильфона одинаковы. Разность давлений паров контролируемой и эталонной жидкости преобразуется сильфоном в пропорциональное усилие, для измерения которого предназначено специальное устройство, работающее по принципу компенсации сил. Усилие, развиваемое сильфоном, передается системой рычагов 2 заслонке 3, которая изменяет свое положение относительно сопла 4. В результате изменяется давление сжатого воздуха в линии между соплом и дросселем 5 постоянного сечения. После усилителя 6 пневмосигнал поступает на выход к вторичному прибору 8 и в сильфон обратной связи 7.
Изменение усилия сильфона обратной связи компенсирует воздействие чувствительного элемента на рычажный механизм, вызванное изменением состава контролируемого раствора. Таким образом, изменение состава раствора преобразуется в пропорциональное изменение давления сжатого воздуха.
Автоматические анализаторы этого типа применяют при контроле чистоты продуктов, получаемых на ректификационных установках.