Tehnik-ast.ru

Электро Техник
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Газоанализатор СО2

Газоанализатор СО2

Диоксид углерода

Диоксид углерода или двуокись углерода (другие названия, углекислый газ, углекислота, C O 2 ) – газообразное вещество без цвета и практически без запаха.

Вес C O 2 в полтора раза больше чем у воздуха. При нормальном давлении углекислота не находиться в жидком виде , меняясь прямо из твёрдого состояния (сухой лед) в газ. Если увеличить давление, то диоксид углерода переходит в жидкость. Именно такое состояние вещества используется для его хранения.

Средний процент уровня Диоксида углерода в воздухе колеблется около 0,04 %. Считается парниковым газом, который оказывает влияние на процесс глобального потепления.

Концентрация углекислого газа в атмосфере регулируется процессом фотосинтеза.

Диоксид углерода сам по себе не горит, однако в его атмосфере поддерживаться горение некоторых активных металлов — магния, кальция, бария.

СО 2 возникает при разложении и сгорании органич. Компонентов, а также при процессе дыхания животных и растений. Ч еловек выдыхает примерно один килограмм диоксида углерода за 24 часа

Растворяются до 74 объёмов Диоксида углерода в ста объемах воды.

Углекислый газ получают несколькими способами:

из дымовых газов

как косвенный отход при разложении естественных карбонатов, например, известняк или доломит

как косвенный отход при производстве спирта

как косвенный отход при разделении воздуха для синтеза чистых кислорода, азота и аргона.

и др.

Диоксид углерода используется:

в качестве консерванта и разрыхлитель Е290

в криохирургии как вещество для охлаждения пораженных заболеванием участков кожи или органов

в противопожарных системах и огнетушителях

в акваримистике для обеспечения углекислым газом аквариумных растений

при газирова

нии газировки, пива и других напитков

при сварочных работах

в пневматическом оружии с баллончиками

в авиамоделировани.

в качестве хладагента в твердом состоянии

Диоксид углерода довольно ядовит в повышенных концентрациях. На дыхательную систему действует удушающе. Является опасным веществом четвертого класса опасности

Даже при небольшом избытке углекислого газа в воздухе рабочей зоны персонал начинает клонить в сон, а в теле возникает некоторая избыточная усталость. Однако, если концентрация СО 2 превысит 7%, появляются признаки удушья, такие как боль и кружение головы, слуховые галлюцинации, вплоть до потери сознания, как при горной болезни. Если вовремя не оказать экстренную помощь или увеличить концентрацию СО 2 , происходит смерть от нехватки кислорода.

Стоит заметить, что отравление Диоксидом углерода не вызывает долгосрочного вреда самочувствию. Если вывести отравленного из помещения с повышенным уровнем диоксида азота, с короткие сроки происходит абсолютное восстановление нормального состояния организма.

Читайте так же:
Как сделать вытяжку улитку своими руками

Для предотвращения отравлений, вызваных превышением концентрации CO 2 ООО НПФ «ИНКРАМ» предлагает рассмотреть газоанализаторы диоксида углерода собственного производства:

Газоанализатор СО 2 АРП используется для контроля концентрации углекислого газа

Датчики угарного газа (CO)

СО (угарный газ) и СО2 (углекислый газ)- два совершенно разных газа, не следует их путать. И датчики для этих газов разные, как и случаи, в которых их нужно предусматривать, и места их установки.

Датчик угарного газа нужен независимо от того, есть ли у вас какая-либо система автоматики Умный Дом, или её нет.

Что такое угарный газ

Угарный газ вырабатывается при горении углерода: дров, углей, природного газа. Этот газ не имеет цвета, вкуса, запаха, не раздражает горло. Но достаточно им немного подышать, и можно умереть, либо получить повреждения мозга. Во время пожаров больше людей умирает от отравления угарным газом, чем от огня.

Вы можете почитать в интернете разные страшные истории о том, как люди, у которых есть камин или просто газовый котёл, безо всяких заметных причин вдруг падали без сознания, а дальше в зависимости от того, успевали ли их вытащить из дома. Пары таких историй хватит для того, чтобы обвешать весь дом датчиками СО.

Итак, датчики СО надо ставить в следующих местах:

  • В котельной, работающей на газе (в дополнение к датчику самого газа)
  • Рядом с газовым водонагревателем (тоже в дополнение к датчику газа)
  • У печки, камина
  • В дровяной бане или сауне
  • В гараже (если у вас не электромобиль)

Не путайте датчики разных газов. Угарный газ СО вырабатывается при горении. Природный газ (тот, который подаётся по магистрали) и сжиженный газ (пропан, бутан) — это сами горючие газы, утечку которых надо детектировать отдельными датчиками. Дым требует отдельного датчика.

Не надо думать о том, что что-то многовато датчиков получается, это всё крайне важно.

Угарный газ по плотности близок к воздуху, немного легче. Он не стелится по полу (поэтому при подозрении на наличие его в воздухе лучше лечь на пол), но и не скапливается под потолком. В инструкции к датчикам газа Mavigard есть отличная схема, отражающая рекомендации по установке датчиков газов:

Датчики угарного газа (CO)

Датчик угарного газа рекомендуется ставить на высоте 1.5 метров от пола.

Концентрация угарного газа (как и прочих газов) измеряется в ppm, частицах на миллион. Концентрация выше 100ppm уже может сказаться на человеке. Смертельная доза угарного газа для человека составляет 1000–2000ppm при вдыхании газа в течение 30 минут. Если концентрация будет выше, то смерть может наступить и в течение пары минут.

Читайте так же:
Кабель канал для компьютерных проводов

Датчики угарного газа

Могу порекомендовать датчики газов фирмы Mavigard. Они, к сожалению, не очень красивые, довольно массивные, зато надёжные.

Датчики угарного газа (CO)

Габариты 140х100х50мм. Стоимость порядка 5500 рублей. Есть модели с питанием 12 вольт (GD2R-12EC), 24 вольта (GD2R-24EC) и 220 вольт (GD2R-220EC). Для котельной лучше использовать датчики со слаботочным питанием 12 или 24 вольта.

В датчик встроена сирена, светодиодная индикация. У датчика два реле, одно срабатывает при уровне 50 ppm, второе при уровне 100 ppm.

Таким образом, эти датчики очень удобно подключаются к любой проводной системе автоматики или к GSM контроллеру.

Если у вас система Z-Wave, то для неё есть много моделей датчиков СО. Вот, например, Philio PSG04.

Датчики угарного газа (CO)

Диаметр 125мм, глубина 35мм. Работает от трёх батареек АА. Есть встроенная сирена. Сообщает о тревоге на контроллер. Но только о тревоге, датчика не сообщает точный уровень СО в воздухе.

Согласно инструкции, датчик включит тревогу при уровне 70ppm в течение 60-240 минут, 150ppm в течение 10-50 минут, 400ppm в течение 4-15 минут. По сравнению с проводным Mavigard такая скорость измерений выглядит гораздо хуже.

Отличный вариант — датчик угарного газа Fibaro CO Sensor. Он есть в модификации для работы с Apple Homekit, то есть, можно купить всего один датчик (без контроллера) и подцепить его к системе Apple по Wi-Fi.

Датчики угарного газа (CO)

Стоимость в России порядка 8-9 тысяч рублей. Есть также встроенный датчик температуры воздуха.

Работает от 3-вольтовой батарейки. Реагирует на концентрацию 50ppm в течение 60-90 минут, 100ppm в течение 10-40 минут, 300ppm — менее полутора минут.

Диаметр 65мм, высота 28мм.

По сравнению с датчиком Philio — гораздо лучше по всем параметрам. Я это всё к тому, что при выборе стоит обращать внимание на скорость реагирования датчика на СО в воздухе.

Ещё одна хорошая иллюстрация расположения датчика СО:

Датчики угарного газа (CO)

Датчики СО нельзя располагать на потолке, рядом с источником огня, на улице, при температуре ниже 0 градусов, в месте с высокой влажностью. То есть, в парилку датчик угарного газа ставить не надо (туда надо поставить датчик температуры, специальный для сауны).

Читайте так же:
Как вывернуть сломанный болт из отверстия

Желание спрятать датчик газа куда-то в нишу или в глубину полки и не портить им вид красивого камина понятно, но важно понимать, что чем глубже запрячем датчик, тем больше времени понадобится ему для того, чтобы засечь опасную концентрацию.

Конвертер единиц концентрации газов

Зачастую наши заказчики и конечные пользователи газоанализаторов сталкиваются с проблемой перевода различных величин концентрации газа:
— «Как перевести проценты НКПР в проценты объёмных долей (% об. д.) и наоборот?»;
— «Как пересчитать мг/м 3 в ppm и в другие единицы концентрации?».

Для решения подобных проблем мы предлагаем использовать конвертер (калькулятор), который позволяет проводить пересчёт концентрации выбранного газа из указанного значения единицы концентрации в три других значения, в том числе и % НКПР (нижний концентрационный предел распространения пламени) для горючих газов.

Конвертер

Результаты конвертации

Единица измеренияЗначение
ppm
мг/м 3
% об. д.
% НКПР

При анализе смесей различных газов с целью определения их качественного и количественного состава пользуются следующими основными единицами измерения:
— «мг/м 3 »;
— «ppm» или «млн -1 »;
— «% об. д.»;
— «% НКПР».

Массовая концентрация токсичных веществ и предельно допустимая концентрация (ПДК) горючих газов измеряется в «мг/м 3 ».
Единица измерения «мг/м 3 » (англ. «mass concentration») применяется при обозначении концентрации измеряемого вещества в воздухе рабочей зоны, атмосфере, а также в отходящих газах, выраженная в миллиграммах на кубический метр.
При выполнении газового анализа, как правило, конечные пользователи часто переводят значения концентраций газов из «ppm» в «мг/м 3 » и наоборот. Это можно сделать с помощью нашего калькулятора значений единиц измерения газов.

Миллионная доля газов и различных веществ является относительной величиной и обозначается в «ppm» или «млн -1 ».
«ppm» (англ. «parts per million» — «частей на миллион») — единица измерения концентрации газов и других относительных величин, аналогична по смыслу промилле и проценту.
Единицу «ppm» (млн -1 ) удобно применять для оценки малых концентраций. Одна миллионная доля представляет собой одну часть на 1000000 частей и имеет значение 1×10 -6 от базового показателя.

Наиболее распространённой единицей измерения концентраций горючих веществ в воздухе рабочей зоны, а также кислорода и углекислого газа является объёмная доля, которая обозначается сокращением «% об. д.».
«% об. д.» — является величиной, равной отношению объёма какого-либо вещества в газовой смеси к объёму всей пробы газа. Объёмную долю газа принято выражать в процентах (%).

Читайте так же:
Абразивные камни для заточки ножей

«% НКПР» (LEL — англ. Low Explosion Level) — нижний концентрационный предел распределения пламени, минимальная концентрация горючего взрывоопасного вещества в однородной смеси с окислительной средой, при которой возможен взрыв.

Схема условий воспламенения горючей смеси

I — область безопасных концентраций; II — область воспламенения; III — область пожароопасных концентраций.

НКПР (LEL) — определяют расчётным путём или находят экспериментально.
Нижний концентрационный предел распределения пламени выражается в «%» и применяется как единица измерения в обозначении концентрации горючих газов и взрывоопасных паров в воздухе.

Как превратить углекислый газ в полезную «химию»

Оксид индия вместе с медью неплохо справляется с восстановлением углекислого газа до угарного с помощью водорода.

Принципиальная схема обратной реакции конверсии водяного пара с химическим циклом (RWGS-CL). Илл.: Jun-Ichiro Makiura et.al., Chemical Science 2020.

Основной источник энергии для человечества сейчас – ископаемое топливо. Мы сжигаем уголь, природный газ и нефтепродукты, чтобы получить тепло или выработать электричество. Но при сжигании чего-то, содержащего углерод, обязательно образуется углекислый газ, а он, как известно, способствует такой нехорошей вещи, как глобальное потепление.

Поскольку отказаться здесь и сейчас от использования углеродного топлива мы пока по разным причинам не можем, то приходится делать хоть что-то, чтобы концентрация углекислого газа в атмосфере росла не так быстро. Поэтому разрабатываются технологии, превращающие углекислый газ во что-нибудь полезное, например, в сырьё для химического синтеза. Но что это значит с химической точки зрения?

В молекуле углекислого газа CO2 углерод прочно связан с двумя атомами кислорода. Чтобы от такого окисленного углерода была хоть какая-то химическая польза, от него нужно оторвать хотя бы один атом кислорода – превратить углекислый газ в газ угарный с формулой CO. Но для этого нужно затратить энергию, аналогичную той, которую мы бы получили, окислив угарный газ обратно до углекислого. Закон сохранения энергии, с которым всегда приходится считаться. Значит, для «чудесного» превращения углекислого газа в угарный нам нужен какой-то источник «чистой» энергии, которая не получена путём сжигания углеродного топлива. Предположим, что у нас он есть: какая-нибудь солнечная батарея или мощный ветрогенератор. Пусть даже мы с помощью «зелёного» электролиза получили из воды водород – газ, которым будем «химически» отрывать от углекислого газа один атом кислорода. Но и это ещё не всё.

Читайте так же:
Делительная головка на фрезерный станок

Если взять углекислый газ, взять водород, смешать, погреть, потрясти и т.д., то мы, конечно, получим какое-то количество желанного нами угарного газа. Но, во-первых, его будет намного меньше, чем нам бы хотелось, а, во-вторых, это будет угарный газ вместе с исходными веществами и побочными продуктами реакции. Разделить полученную смесь можно, но на всё это потребуется затратить энергию, а её у нас и так дефицит. Чтобы выйти из этого затруднительного положения химики придумали метод, получивший название: обратная реакция конверсии водяного пара с химическим циклом (RWGS-CL).

Её суть состоит в том, чтобы разделить процесс отрыва атома кислорода от углекислого газа и его последующего «присоединения» к водороду на две отдельные стадии. Для этого необходимо использовать третье вещество, в роли которого обычно выступают оксиды металлов. В недавно опубликованной статье в журнале Chemical Science группа исследователей из университета Васэда и корпорации ENEOS предложила использовать для этой цели оксид индия, модифицированный медью. Как всё это работает?

На первой стадии углекислый газ вступает в реакцию с оксидом индия, который «отрывает» от CO2 один кислород и присваивает его себе. На выходе получается чистый угарный газ, без лишних примесей. Когда оксид индия насыщается кислородом, его регенерируют газообразным водородом, «вытаскивающим» лишний кислород из оксида, в результате чего получается обычная вода, а оксид индия возвращается в «боевое» состояние. Дальше цикл можно повторять. По утверждению авторов работы, главным достоинством такой системы с оксидом индия и медью служит её способность работать при более низких температурах, чем у известных аналогов.

Спасёт ли нас один лишь оксид индия на пару с медью от глобального потепления? По крайней мере, не в обозримом будущем. Даже если весь добываемый на планете металл индий (а это порядка одной тысячи тонн) пустить на борьбу с углекислым газом, то его вклад в понижение количества CO2 в атмосфере будет по приблизительным прикидкам на уровне одной тысячной от ежегодного объёма антропогенных выбросов CO2.

Однако не стоит называть подобные разработки бесполезными. Даже если отбросить такие экзотические, но всё же более-менее реальные задачи, как обеспечение жизнедеятельности колоний на Марсе или Луне, подобные технологии определяют направление возможных поисков решения и земных проблем тоже.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector