氧化锆氧量分析仪工作原理
在高温下,当氧化锆两侧有氧浓差时,就形成了氧浓差电池,电池电动势的大小可依据Nernst公式计算。
公式中:
E-浓差电池输出,mV;
n-电子转移数,在此为4;
R-理想气体常数,9.314 W*S/mol;
F-法拉第常数,96500 C;
T-温度,K;
P'Q-高浓度侧氧分压;
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氧化锆氧量分析仪工作原理
在高温下,当氧化锆两侧有氧浓差时,就形成了氧浓差电池,电池电动势的大小可依据Nernst公式计算。
公式中:
E-浓差电池输出,mV;
n-电子转移数,在此为4;
R-理想气体常数,9.314 W*S/mol;
F-法拉第常数,96500 C;
T-温度,K;
P'Q-高浓度侧氧分压;
P'Q-低浓度侧氧分压。
在温度700℃时,当固体电介质一侧氧分压为空气(20.6%)时,由浓差电池输出电动势E,就可以计算出固体电介质一侧氧分压,这就是氧化锆氧量自动分析仪的测氧原理。
了解氧化锆氧量分析仪的工业应用
氧化锆氧量分析仪由于氧探头的温度由加热器控制,因此测量精度高,工作可靠,但响应时间取决于气体的流量。
直插式氧化锆氧量分析仪器已广泛应用在锅炉和加热炉的烟气含氧量的测定,作此用途的氧探头多采用管状结构,此管可以两端开口,也可以单端开口,目前市场出现很多的是后一种。ZrO2管内外壁上涂有多孔Pt电极,由内外电极分别向管端引伸并在端部接出Ni Cr丝作信号输出用,从而控制燃烧系统实现低氧燃烧,达到降低热能损失,节约能源的目的。
氧化锆氧量分析仪的安装可采用水平或垂直方式,其中垂直安装较理想。不管采用何种方式,探头采样管引导板的方向应该尽量正对被测气流的方向,氧化锆分析仪在初始安装的时,先通过了解工艺,确定基本方向。然后在系统通电加热探头以后,旋转采样管方向,使用数字万用表观察输出氧电势的波动情况来确定比较好的引导方向。
氧化锆氧量分析仪安装所用接头为法兰接头,配装石棉垫压接,以确保密封,否则因为一般炉内为负压,该处法兰接头处漏气会影响测量精度或造成信号波动。氧化锆氧量分析仪的信号引出线尽量用屏蔽线,以消除干扰。较佳方式是使用2根2芯电缆,一根2芯屏蔽电缆接氧电势输出信号,氧化锆分析仪一根2芯KVV控制电缆接探头加热连接端;如果现场条件不具备可直接使用一根4芯KVV电缆连接探头氧电势信号和加热端。
氧化锆氧量分析仪的标气口平时关闭,只在标定气体的时候使用;吹扫气口连接气泵或者压缩空气管路,吹扫口进气一般用一个电磁阀等阀门控制,一定周期开启一次,通入气体吹扫采样管,探头正常检测时阀门关闭,不能有其他气体进入采样管。使用厂方的压缩空气吹扫探头必须保证压缩空气中不含有水份,即对所采用的压缩空气必须进行的气水分离处理。
氧化锆氧量分析仪的使用意义
氧化锆氧量分析仪在随着人们环保和节能意识的逐渐提高,众多大中型企业如钢铁冶金、石油化工、火力发电厂等,已将提高燃烧效率、降低能源消耗、降低污染物排放、保护环境等作为提高产量和增强产品竞争能力的重要途径。钢铁行业的轧钢加热炉、电力行业的锅炉等燃烧装置和热工设备,是各行业的能源消耗大户。
氧化锆氧分析仪
氧化锆测量含氧量的基本原理是利用所谓的“氧浓差电势”,即在一块氧化锆两侧分别附以多孔的铂电极(又称“铂黑”),并使其处于高温下。如果两侧气体中的含氧量不同,那么在两电极间就会出现电动势。此电动势是由于固体电解质两侧气体的含氧浓度不同而产生的,故叫氧浓差电势,这样的装置叫做氧浓差电池。
如在氧化锆(ZrO2) 中加入一定数量的氧化钙(CaO),+2价的钙离子(Ca2+)在进入ZrO2晶体后会置换出+4价的锆离子(Zr4+),由于钙离子和锆离子的离子价不同,因此在晶体中形成许多氧空穴。再高温(750℃以上)下,如有外加电场,就会形成氧离子占据空穴的定向运动而导电。带负电荷的氧离子占据空穴的运动,也就相当于带正电荷的空穴做反向运动,因此,也可以说固体电解质是靠空穴导电的,这和P型半导体靠空穴导电机理相似。固体电解质的导电性能与温度有关,温度越高,导电性能越强。
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