Лабораторна робота №1 Визначення вмісту вуглеводнів у відпрацьованих газах автомобіля
Мета роботи: вивчити методику вимірювання вмісту вуглеводнів у відпрацьованих газах автомобіля.
Обладнання, прилади та матеріали:
- газоаналізатор 123ФА01;
- автомобіль з карбюраторним двигуном.
Короткі теоретичні відомості
Газоаналізатор призначений для визначення вмісту вуглеводнів у відпрацьованих газах при виробництві, ремонті і регулюванні автомобільних двигунів з іскровим запалюванням (рис. 1.1).
а) б)
Рисунок 1.1 – Зовнішній вид газоаналізатора 123ФА01
а) вимірювальний перетворювач з фільтром і газовідбірним зондом;б) панель вимірювального перетворювача
Вміст вуглеводнів (CnHm) у відпрацьованих газах контролюють за допомогою недисперсних інфрачервоних випромінень. Кількість CnHm переводять на легкий вуглеводень н-гексан. Це найпростіший спосіб. Він надійний у роботі і має достатній ступінь точності для практичного застосування. В основу принципу дії закладено оптико-абсорбційний метод, оснований на вимірюванні поглинання інфрачервоної (ІЧ) енергії випромінювання компонентом, що аналізується. Степінь поглинання ІЧ енергії випромінювання залежить від концентрації компонента в газовій суміші. Кожний газ поглинає свою область довжин хвиль. Це обумовлює можливість проведення вибіркового аналізу газів.
Суть методу полягає в наступному: якщо почергово пропускати потік монохроматичного ІЧ випромінювання через канали кювети з газовою сумішшю і без неї, то на приймачі ІЧ випромінювання реєструватиметься змінний сигнал, що несе інформацію про кількість поглиненої енергії, і, відповідно, про концентрацію компонента.
В основу принципу роботи газоаналізатора 123ФА01 закладено абсорбційний метод аналізу з використанням інтерференційних фільтрів в інфрачервоній області спектру. Діапазони вимірювань об’ємної долі вуглеводнів у підготованій газовій пробі, млн-1:
діапазон 1 – від 0 до 2000;
діапазон 2 – від 0 до 5000.
Газоаналізатор виконує такі функції:
відбір, транспортування і підготовку проби газової суміші, що аналізується;
вимірювання об’ємної долі вуглеводнів (за гексаном) за ГОСТ 17.2.2.03-87 у підготованій пробі газової суміші.
Оцінювання результатів вимірювання відбувається візуально за шкалою стрілкового приладу. Мінімальна ціна поділки нерівномірної шкали вимірювального приладу газоаналізатора, млн-1, в діапазонах:
1 – 50;
2- 125.
На рис. 1.2 представлена блок-схема газоаналізатора.
Рисунок 1.2 – Блок-схема газоаналізатора
1 – газовідбірний зонд; 2 – фільтр; 3 – робоча камера; 4 – джерело ІЧ випромінювання; 5 – обтюратор з електродвигуном; 6 – камера порівняння; 7 – приймач випромінювання; 8 – підсилювач; 9 – стрілковий прилад.
Газ із вихлопної труби автомобіля засмоктується в газовідбірний зонд 1, де попередньо охолоджується і подається у фільтр 2. В результаті охолодження газу утворюється конденсат. Весь конденсат накопичується у віддільнику конденсату і періодично (вручну) зливається через отвір, що закривається пробкою. Висушений газ через фільтр (в якому затримуються частинки пилу) подається у вимірювальний перетворювач. У вимірювальному перетворювачі джерела 4 ІЧ випромінювання через параболічні лінзи і обтюратор 5 створюють пучок, спрямований у робочу камеру 3 і камеру порівняння 6, заповнену повітрям, яке не поглинає ІЧ випромінювання. У робочій камері газ рухається і поглинає із загального спектра ІЧ випромінювання з довжиною хвилі 4,7 мкм. У приймач випромінювання 7 надходять два потоки різної інтенсивності. Чутлива мембрана приймача, яка розділяє його камери, сприймає різницю тисків двох потоків випромінювань, прогинаючись у бік меншого тиску. Переміщення мембрани сприймається підсилювачем 8 і далі передається у стрілковий прилад.