SENZOR CATALITIC

PENTRU GAZE INFLAMABILE

Gazele si vaporii care pot arde produc pagube mari si pierderi de vieti omenesti atunci cand explodeaza. Declansarea exploziei se face cand sunt indeplinite trei conditii:

Comportarea amestecului de gaz inflamabil cu aer este determinata de concentratia gazului din aer:

Semnificatia prescurtarilor este:

Atmosfera este periculoasa doar pentru concentratiile de gaz inflamabil in aer cuprinse intre LIE si LSE. Aceaste concentratii depind de natura gazului ca in tabelul alaturat.
Combustibil
Formula
L.I.E. %
L.S.E.

%

Temperatura. autoaprindere

(oC)

Densitate

Aer = 1

Metan
CH4
5
15
540
0,5
Propan
C3H8
2,2
9,5
450
1,5
Butan
C4H10
1,9
8,5
405
2
Benzina
C8H18
1
6,5
220
>3
Alcool metilic
CH3OH
6,7
36
385
1,1
Alcool etilic
C2H5OH
3,3
19
365
1,6
Hidrogen
H2
4
75
400
0,07
Acetona
C3H6O
2,6
12,8
465
2
Acetilena
C2H2
2,5
80
305
0,9
Amoniac
NH3
16
25
651
0,6

La concentratii mici de gaz inflamabil in aer nu este posibila arderea, dar se poate realiza reactia de oxidare a gazului inflamabil cu oxigenul din aer pe suprafata catalizatorilor solizi, substante care ajuta reactia de oxidare fara a se consuma in timpul reactiei.

Platina, paladiul, iridiul si rhodiul sunt metale cu proprietati catalitice deosebit de accentuate dar exista si substante fara metal nobil, precum oxizii metalelor de tranzitie si compusi ai lor care au proprietati catalitice remarcabile.

Un filament de platina este incalzit electric de la o sursa de alimentare. Gazul inflamabil din aer arde pe suprafata filamentului si ii ridica temperatura, crescandu-i rezistenta electrica. Se obtine astfel un semnal electric proportional cu concentratia gazului inflamabil. In mod obisnuit filamentul de platina se afla intr-un montaj electric in punte, masurandu-se dezechilibrul electric al puntii. Puntea este initial echilibrata in aer curat. Prezenta gazului inflamabil va mari temperatura senzorului si rezistenta lui electrica, ceea ce va dezechilibra puntea. Tensiunea de dezechilibru ce apare este:

D U = K D H D12 c         (1)

unde : K = o constanta dependenta de constructia aparatului;
          D H = puterea calorica a gazului inflamabil;
          C12 = coeficientul de difuzie a gazului in aer;
          c = concentratia gazului combustibil in aer.

Temperatura de lucru "t" a filamentului se calculeaza din formula rezistentei electrice in functie de temperatura:

R = R0 (1 + A t) R' = R0 (1 + A t')         (2)

cu relatia:
t = t' + [(R/R') - 1]/A (3)

unde: A = 3,9.10 - 3 oC1 coeficientul de temperatura al rezistentei;
        t' = temperatura camerei;
        t = temperatura de functionare;
        R' = rezistenta electrica la temperatura camerei;
        R = rezistenta electrica la temperatura de lucru (=U/I).

2. Montajul experimental

Un stabilizator de tensiune alimenteaza filamentul catalitic aflat in serie cu o rezistenta. Tensiunea pe filament si pe rezistenta serie se masoara cu un voltmetru digital. Din tensiunea pe rezistenta serie aflam curentul prin filament.

3. Modul de lucru

Procedura se va repeta pentru 4 5 valori ale concentratiei de gaz in aer.

4. Analiza rezultatelor

D U = Ugaz - Uaer .
R = U/I
5. Rezultate experimentale
 
Nr. cgaz U I R t D U
crt. (%) (mV) (mA) (W ) (0C) (mV)