ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Блок подготовки пробы из "Автоматические газовые потоковые хроматографы" Качество работы анализаторов состава и свойств вещества на потоке, в том числе и хроматографов, во многом определяется работоспособностью блока подготовки пробы (БПП). Специалисты по внедрению промышленных анализаторов считают, что около 85% всех затруднений при внедрении анализаторов на потоке связаио именно с этим блоком [1]. В значительной степени затруднения при внедрении объясняются тем, что блок подготовки пробы в реальных условиях практически можно проверить только на действующем объекте. Состав БПП определяется точкой отбора пробы и методикой анализа. Затраты на БПП составляют от 10 до 200% стоимости анализатора [2]. [c.74] В работе [1], например, предложено выпускать 40 типовых функциональных узлов для решения 6 разных задач по подготовке пробы. Такой подход облегчает проектирование, изготовление и эксплуатацию БПП. В ряде случаев сам потребитель, имея готовые узлы и элементы, может собрать БПП, отвечающий требованиям подготовки пробы для конкретных условий. Поэтому ряд фирм наряду с изготовлением комплектных БПП выпускает отдельные функциональные элементы и узлы, из которых можно собирать системы для подготовки пробы. [c.75] Конструкции узлов и блоков подготовки пробы потоковых хроматографов и их применение описаны в большом числе работ [например, 4—6]. [c.75] В качестве примера на рис. 3.2 приведена схема блока подготовки пробы для анализа пирогаза, разработанного фирмой Бекман. Блок включает ряд функциональных элементов, размещаемых в двух шкафах. Проба из трубопровода отбирается с помощью зонда, исключающего попадание смол в элементы пробоотбора. [c.75] БПП должен обеспечивать как заданную степень очистки пробы и стабилизацию ее параметров, так и представительность пробы. Качество очистки и стабилизации параметров легко проверяется по составу и параметрам анализируемого вещества на выходе БПП. [c.75] Вторая причина возможного нарушения представительности пробы связана с усреднением состава анализируемого вещества в свободных объемах узлов БПП при изменении состава продукта по каким-либо технологическим причинам [7]. [c.76] Искажения состава продукта такого вида можно назвать динамическими. Динамические искажения состава пробы могут быть уменьшены путем выбора оптимальных режимов работы элементов и их конструкции. [c.76] В одной из первых работ [8], посвященной исследованию динамических характеристик потоковых хроматографов, определяли динамические искажения входного сигнала (состава продукта на входе анализатора) в серийном промышленном хроматографе ХПА-4. Экспериментально была найдена зависимость амплитудно-частотной характеристики БПП от объемного расхода продукта. Полученные данные позволили рекомендовать режимы работы блока БПП хроматографа ХПА-4 в зависимости от допустимой динамической погрешности. Однако в этой работе не дана оценка вклада отдельных элементов в общую динамическую погрешность анализа и полученные данные нельзя использовать для определения погрешности других БПП, в том числе вновь разрабатываемых узлов и БПП в целом. Расчетные методы оценки динамических характеристик элементов и всего блока подготовки пробы предложены в работах [7, 9]. [c.77] При движении потока анализируемого вещества через свободный объем элемента БПП происходит частичное перемешивание вновь поступающего вещества с уже имеющимся в объеме элемента. При этом возможно два граничных случая полное перемешивание поступающего вещества и отсутствие перемешивания, т. е. вытеснение вещества вновь поступившим. Поэтому каждый элемент можно представить в виде двух последовательно соединенных элементов, в одном из которых объемом 1 происходит полное перемешивание, а во втором объемом Уг — чистое вытеснение. Общий объем двух этих элементов равен объему реального элемента V. [c.77] Где VI — свободный объем элемента Q — объемный расход продукта. [c.77] В соответствии с (3.5) динамические свойства реальных элементов БПП можно характеризовать двумя величинами постоянной времени 7 и емкостным запаздыванием Те. Значения Т и Те очевидно зависят от объема и формы (соотношения длины и диаметра) элемента, а также от расхода продукта через его объем и могут быть определены экспериментально на моделях элементов. В работе [10] эти зависимости были определены для интервала значений объемов элемента У от 90 до 300 см , соотношений длины к диаметру 1 с1 от 2,5 до 30 При расходах продукта от 5,0 до 15,0 л/ч (эти интервалы перекрывают интервалы параметров в реальных элементах БПП). [c.78] Для исследованного интервала расходов от 5 до 15 л/ч получены следующие данные. [c.79] При соотношении 1/(1 = г 5 выполняется равенство объемов У1 = У и запаздывание Те=0, т. е. в объеме элемента происходит чистое перемешивание вещества. [c.79] Необходимо отметить, что в работе [10] исследова ли модели элементов проточного типа, к которому относится большинство элементов, применяемых в БПП. Элементы с диффузионным способом поступления вещества, а также элементы с непродуваемым объемом применять не рекомендуется, поскольку их постоянная времени при тех же размерах существенно больше. [c.80] Если трубопроводы, соединяющие элементы БПП, имеют значительные гидравлические сопротивления, то каждый элемент работает независимо от других и процесс изменения концентрации описывается дифференциальным уравнением порядка выше первого. Динамические свойства БПП в этом случае лучше всего описываются с помощью передаточных функций—отношения изображений по Лапласу сигналов на выходе и входе блока при нулевых начальных условиях. [c.81] Уравнения (3.6) (3.13) позволяет расчетным пу-тем определить динамические характеристики как элементов, так и БПП в целом в зависимости от их конструктивных размеров. Эти характеристики следует учитывать при разработке конструкции элементов, проектировании и использовании БПП. Динамические свойства БПП определяются как конструкцией блока и его элементов, так и расходом продукта через него. Поэтому даже при заданной конструкции БПП можно уменьшить его инерционность и запаздывание, увеличивая расход вешества. Запаздывание вещества в транспортном трубопроводе можно уменьшить, если анализируемую жидкость переводить в пар непосредственно у точки отбора пробы и транспортировать в виде пара. При отборе газовых проб, чтобы уменьшить запаздывание в транспортном трубопроводе, целесообразно снижать давление продукта непосредственно у точки отбора пробы. [c.82] Передаточные функции (3.12) и (3.13) позволяют определить динамическую погрешность Ас, которую вносит в результаты измерений инерционность БПП. [c.82] Вернуться к основной статье