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光伏动力工程

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标准气体的制备方法--静态容量法  

2011-05-19 10:18:20|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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一、适用范围

    静态容量法一般用于实验室制备多种少量的标准气体。制备标准气体的浓度范围为10-6~10-1,压力接近于大气压,方法的不确定度为1%~5%。该法操作简单、安全方便、价格低廉。

    二、原理和装置

    在给定的温度下,用已知体积的定体积管,充填压力接近或等于大气压力的组分气,然后将此定体积管(或玻璃注射器)内的组分气毫无损失的转换至已知体积的配气瓶中(配气瓶应首先抽真空,用稀释气体清洗2~3次)。再将稀释气充入配气瓶,直至所需的最后压力,通常此压力大于大气压,一般为1.5~1. 8 atm

(1atm = 101325 Pa)为止。静态容量法配气装置如下图:

            标准气体的制备方法--静态容量法 - 墨非 - 光伏动力工程

    三、制备方法

    在一定温度下,标准气体的制备分三步进行。

    1.取样

    在已知容积V1的取样管中充入组分气,其压力P1接近或等于大气压。

    2.转移

    将体积V1的组分气转移到己知容积V2的配气瓶中,该瓶事先要抽空,并用选定的稀释气置换不少于三次。

    3.稀释

    (1)稀释方法  将选定的稀释气充入配气瓶,直到取得所需要的最后压力Pz为止。为使混合气便于使用,通常压力Pz应大于大气压力。

    (2)注意事项

    a.容器和输送管道应使用不吸附所配组分的材料制成,例如玻璃和聚四氟乙烯;.

    b.要控制充气速度,以避免充气时容器温度升高,操作时应戴上手套。

    首次稀释后得到的以体积分数表示的组分浓度C1,由式(1)计算;标准气体的制备方法--静态容量法 - 墨非 - 光伏动力工程

式中  CO--组分气的初始浓度(C0≈1),%;

      D1--首次稀释的稀释系数。

    当浓度为φ =10-3~10-1时,按上述步骤制备的标准混合气的相对不确定度小于1%。

    实际上,为了得到以体积分数表示的浓度值,可把P1和P2值看成校正系数。因此,无量纲。比值P1/P2是惟一重要的,并可用大气压力计测量P1和P2。

    对于低浓度[φ =10-6~10-4]混合气的制备,为了获得满意的准确度要求,必须进行逐次稀释。首先制备浓度C1为10-3~10-1的初始混合气,然后再按上述的程序(取样、转移、稀释)进行制备。经第二次稀释得到的浓度C2由式(2)计算:                C2=C1D2

式中  C1--第一次稀释后,混合气中组分气的浓度,%;

      D2--第二次稀释的稀释系数。

    根据压力和体积数据由式(3)计算:       标准气体的制备方法--静态容量法 - 墨非 - 光伏动力工程

式中  P12,V12--分别为浓度C1的混合气的压力值和体积值,Pa,mL

      P22,V22--最终气体浓度为C2时所对应的配气瓶中的气体压力值和体积值,Pa, mL。

由式(3)可得式(4):   标准气体的制备方法--静态容量法 - 墨非 - 光伏动力工程

经第三次稀释得到的浓度值可用类似方法求出式(5):

                       标准气体的制备方法--静态容量法 - 墨非 - 光伏动力工程

    四、不确定度

    由式(4)导出的误差计算式为式(6):    

      标准气体的制备方法--静态容量法 - 墨非 - 光伏动力工程

    作为一种制备方法,同样应考虑组分气体和稀释气体的纯度修正。

    (1)组分气体  组分气体的纯度应大于99%,计算时应进行纯度修正。

    (2)稀释气体  对组分气为浓度低的混合气,必须测定稀释气中残留组分气的浓度值(C0士△C2)并将其加到由稀释系数计算得到的浓度值中去.

    高浓度时,误差计算的影响一般可以忽略。

    低浓度时,式(6)则变为式(7):

    标准气体的制备方法--静态容量法 - 墨非 - 光伏动力工程

式中  ∑△P/P--取样管、配气瓶压力测量的相对不确定度之和;

      ∑△V/V--取样管、配气瓶体积测量的相对不确定度之和。

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