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स्थिर प्रकार के ज्वलनशील गैस अलार्मों के मापन गुणांक

2016-06-17View Original

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वास्तविक स्थलों पर उपयोग होने वाले स्थायी ज्वलनशील गैस अलार्म उपकरणों में कई प्रकार की ज्वलनशील गैसें होती हैं। आम तौर पर, कैलिब्रेशन हेतु एक मानक गैस का ही उपयोग किया जाता है; जैसे कि प्रोपेन। लेकिन, यदि प्रोपेन का उपयोग प्रोपेन न होने वाली अन्य ज्वलनशील गैसों के मापन हेतु किया जाए, तो मापन परिणामों को कैसे समायोजित किया जाए? उदाहरण देकर समझाना बेहतर होगा।
Reply #22016-06-17
JJG 693-2011 “ज्वलनशील गैसों का पता लेने हेतु अलार्म उपकरणों के मापन संबंधी नियम” का संदर्भ लें।
Reply #32016-06-22
एक सूत्र है जिसे रूपांतरित करने की आवश्यकता है; यह काम काफी कठिन है। बाजार में सैकड़ों प्रकार की ज्वलनशील गैसें मौजूद हैं, और हर गैस को मानक गैसों के आधार पर ही मापना संभव नहीं है। ऐसा करना निर्माताओं के लिए भी व्यावहारिक नहीं है। आमतौर पर, अन्य ज्वलनशील/विस्फोटक गैसों को मापने हेतु मीथेन को ही मानक के रूप में उपयोग में लाया जाता है; लेकिन इसके लिए चेतावनी-मान निर्धारित करने हेतु रूपांतरण गुणांकों की आवश्यकता होती है। वायुमंडलीय वायु में प्रदूषकों की सांद्रता को दर्शाने हेतु दो तरीके हैं:
1. द्रव्यमान-सांद्रता विधि: प्रति घन मीटर वायु में मौजूद प्रदूषकों का द्रव्यमान, अर्थात् mg/m³।
2. आयतन-सांद्रता विधि: एक मिलियन घन मीटर वायु में मौजूद प्रदूषकों का आयतन, अर्थात् ppm।
अधिकांश गैस-मापन उपकरणों द्वारा मापी गई गैसों की सांद्रता, आयतन-सांद्रता (ppm) के रूप में ही होती है। हमारे देश के नियमों के अनुसार, विशेष रूप से पर्यावरण संरक्षण विभाग की मांग है कि गैसों की सांद्रता को द्रव्यमान-सांद्रता की इकाइयों में ही व्यक्त किया जाए (जैसे: mg/m3)। हमारे मानक नियम भी द्रव्यमान-सांद्रता की इकाइयों का ही उपयोग करते हैं (जैसे: mg/m3)। इन दोनों गैस सांद्रता मापन इकाइयों, mg/m3 एवं ppm के बीच क्या संबंध है? इस दौरान इसे कैसे रूपांतरित किया जाए? वायु प्रदूषकों की सांद्रता को व्यक्त करने हेतु गुणवत्ता-सांद्रता इकाई (mg/m3) का उपयोग करने से, प्रदूषकों की वास्तविक मात्रा की आसानी से गणना की जा सकती है। लेकिन गुणवत्ता-सांद्रता, जाँच की जा रही गैस के तापमान एवं दबाव जैसी पर्यावरणीय परिस्थितियों पर निर्भर होती है; इसका मान, तापमान, दबाव आदि पर्यावरणीय कारकों में होने वाले परिवर्तनों के साथ बदल जाता है। ; वास्तविक मापन के दौरान, गैस के तापमान एवं वायुमंडलीय दबाव दोनों को एक साथ मापना आवश्यक है। जब प्रदूषकों की सांद्रता को व्यक्त करने हेतु ppm का उपयोग किया जाता है, तो चूँकि इसमें आयतन-अनुपात ही ध्यान में लिया जाता है, इसलिए ऐसी समस्या उत्पन्न नहीं होती। सांद्रता की इकाई ppm एवं mg/m3 के बीच रूपांतरण: निम्नलिखित सूत्र के अनुसार गणना की जाती है:
द्रव्यमान सांद्रता (mg/m3) = गैस का आणविक भार / 22.4 × ppm मान **(Ba दबाव / 101325)
जहाँ, M गैस का आणविक भार है, ppm मापी गई आयतन सांद्रता है, T तापमान है, एवं Ba दबाव है। यदि आर्द्रता बहुत अधिक हो, जैसे 100% सापेक्ष आर्द्रता पर, तो गैस के आणविक भार का भी ध्यान रखना आवश्यक है। ज्वलनशील गैस अलार्म – ppm से संबंधित सांद्रता एवं सांद्रता इकाइयों का रूपांतरण
(1) घोल की सांद्रता: घोल की सांद्रता को द्रव्यमान-आधारित सांद्रता (जैसे द्रव्यमान-प्रतिशत सांद्रता) एवं आयतन-आधारित सांद्रता (जैसे मोलर सांद्रता, इक्विवैलेंट सांद्रता) इन दो श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है। 1. द्रव्यमान-प्रतिशत सांद्रता: किसी घोल की सांद्रता, घोल में मौजूद घुलनशील पदार्थ के द्रव्यमान को पूरे घोल के द्रव्यमान के प्रतिशत के रूप में व्यक्त करके बताई जाती है; इसे % चिह्न से दर्शाया जाता है। उदाहरण के लिए, 25% ग्लूकोज इंजेक्शन वाला घोल, इसका अर्थ है कि 100 मिलीलीटर घोल में 25 ग्राम ग्लूकोज होता है। गुणवत्ता-प्रतिशत सांद्रता (%) = घुलनशील पदार्थ का द्रव्यमान / घोल का द्रव्यमान × 100%
2. आयतन-सांद्रता:
(1) मोलर सांद्रता – घोल की सांद्रता को, 1 लीटर घोल में मौजूद घुलनशील पदार्थ के मोलों की संख्या से व्यक्त किया जाता है; इसे “मोलर सांद्रता” कहा जाता है, एवं इसे “mol” चिह्न से दर्शाया जाता है। उदाहरण के लिए, 1 लीटर गाढ़े सल्फ्यूरिक एसिड में 18.4 मोल सल्फ्यूरिक एसिड होता है; अतः इसकी सांद्रता 18.4 mol है। मोल सांद्रता (mol) = विलयनकारी पदार्थ के मोलों की संख्या / विलयन का आयतन (लीटर)।
(2) इक्विवैलेंट सांद्रता (N) – इसका उपयोग अब लगभग नहीं किया जाता है; यह एक पुरानी मापन इकाई है। लेकिन 50 के दशक की पुस्तकों में इसका उल्लेख बहुत ही होता था। विलयन की सांद्रता को, 1 लीटर विलयन में मौजूद विलयक के ग्राम-इक्विवैलेंटों की संख्या से व्यक्त किया जाता है; इसे “इक्विवैलेंट सांद्रता” कहा जाता है, एवं इसे N चिह्न से दर्शाया जाता है। उदाहरण के लिए, 1 लीटर गाढ़े हाइड्रोक्लोरिक एसिड में 12.0 ग्राम-इक्विवैलेंट हाइड्रोक्लोरिक एसिड (HCl) होता है; इसलिए इसकी सांद्रता 12.0 N होती है। समतुल्य सांद्रता = विलयनकारी पदार्थ के ग्राम-समतुल्यों की संख्या / विलयन का आयतन (लीटर)
3. द्रव्यमान-आयतन सांद्रता: किसी निश्चित आयतन (1 घन मीटर या 1 लीटर) में मौजूद विलयनकारी पदार्थ के द्रव्यमान को दर्शाने वाली सांद्रता को द्रव्यमान-आयतन सांद्रता कहा जाता है; इसे g/m³ या mg/L के चिह्नों से दर्शाया जाता है। उदाहरण के लिए, यदि 1 लीटर के क्रोमयुक्त अपशिष्ट जल में छह-वैलेंस क्रोमियम की मात्रा 2 मिलीग्राम है, तो छह-वैलेंस क्रोमियम की सांद्रता 2 मिलीग्राम/लीटर (mg/L) होगी।
“द्रव्यमान-आयतन सांद्रता” = घुलनशील पदार्थ का द्रव्यमान (ग्राम या मिलीग्राम) / घोल का आयतन (घन मीटर या लीटर)।

**सांद्रता इकाइयों के रूपांतरण सूत्र:**
1) आवेश-सांद्रता = 1000 × द्रव्यमान-प्रतिशत सांद्रता / E
2) द्रव्यमान-प्रतिशत सांद्रता = आवेश-सांद्रता / 1000 × E
3) मोल-सांद्रता = 1000 × द्रव्यमान-प्रतिशत सांद्रता / M
4) द्रव्यमान-प्रतिशत सांद्रता = द्रव्यमान-आयतन सांद्रता (मिलीग्राम/लीटर) / 10^4
5) द्रव्यमान-आयतन सांद्रता (mg/L) = 10^4 × द्रव्यमान-प्रतिशत सांद्रता

**ppm**, वजन का प्रतिशत है; ppm = mg/kg = mg/L।
अर्थात्: 1 ppm = 1000 μg/L, 1 ppb = 1 μg/L = 0.001 mg।
यहाँ, E = घुलनशील पदार्थ का ग्राम-आवेश है। ; डी – घोल का विशिष्ट गुरुत्व ; M – विलयनकारी पदार्थ का मोलर द्रव्यमान ; (II) गैसों की सांद्रता: वायुमंडल में मौजूद प्रदूषकों की मात्रा को व्यक्त करने हेतु, आमतौर पर उनकी आयतन-सांद्रता एवं द्रव्यमान-आयतन सांद्रता का उपयोग किया जाता है। 1. आयतन सांद्रता – आयतन सांद्रता को, प्रति घन मीटर वायु में मौजूद प्रदूषकों के आयतन (सेंटीमीटर³) या (ml/m³) के रूप में व्यक्त किया जाता है। इसे आमतौर पर “ppm” के रूप में भी व्यक्त किया जाता है; अर्थात् 1 ppm = 1 सेंटीमीटर³/घन मीटर = 10⁻⁶। ppm के अलावा, ppmb एवं ppt भी होते हैं। इनके बीच संबंध निम्नलिखित है:
1 ppm = 10⁻⁶ = दस लाख में से एक,
1 ppb = 10⁻⁹ = एक अरब में से एक,
1 ppt = 10⁻¹² = एक ट्रिलियन में से एक।
अर्थात्, 1 ppm = 10³ ppb = 10⁶ ppt।

2. द्रव्यमान-आयतन सांद्रता:
वायु में प्रदूषकों की मात्रा को प्रति घन मीटर वायु में मापकर द्रव्यमान-आयतन सांद्रता व्यक्त की जाती है। इसकी इकाई मिलीग्राम/घन मीटर या ग्राम/घन मीटर होती है। इसका ppm के साथ रूपांतरण संबंध निम्नलिखित है:
X = M.C / 22.4
C = 22.4X / M
जहाँ,
X – प्रदूषक की सांद्रता, प्रति घन मीटर में मिलीग्राम में व्यक्त की जाती है। ; सी – प्रदूषकों की सांद्रता को ppm में व्यक्त किया जाता है। ; M – प्रदूषकों का आणविक भार। ऊपर दी गई सूत्र से निम्नलिखित संबंध प्राप्त होता है:
1 ppm = M/22.4 (mg/m³) = 1000 × M/22.4 ug/m³

उदाहरण 1: मानक स्थितियों में, 30 मिलीग्राम/मीटर³ फ्लोराइड ऑफ हाइड्रोजन की ppm सांद्रता ज्ञात कीजिए। उत्तर: हाइड्रोजन फ्लोराइड का आणविक भार 20 है; अतः C = 30.22 × 4/20 = 33.6 ppm।
उदाहरण 2: मान लीजिए कि वायुमंडल में सल्फर डाइऑक्साइड की सांद्रता 5 ppm है, तो इसकी सांद्रता को mg/Nm³ में व्यक्त कीजिए। उत्तर: सल्फर डाइऑक्साइड का आणविक भार 64 है। X = 5.64/22.4 मिलीग्राम/मी³ = 14.3 मिलीग्राम/मी³
3. मिट्टी, जानवरों/पौधों, ठोस कचरे में ppm, ppb एवं द्रव्यमान सांद्रता के बीच रूपांतरण:
1 ppm = 1 मिलीग्राम/किग्रा = 1000 माइक्रोग्राम/किग्रा
1 ppb = 1 माइक्रोग्राम/किग्रा = 10⁻³ मिलीग्राम/किग्रा
1 मिलीग्राम/किग्रा = 1 ppm = 1000 माइक्रोग्राम/किग्रा
1 माइक्रोग्राम/किग्रा = 1 ppb = 10⁻³ ppm
Reply #42016-06-30
यह तो बहुत ही छोटा सा काम है… हम सभी तो एक ही पेशे से जुड़े लोग हैं; मदद करना तो आवश्यक ही ह
Reply #52016-06-30
आमतौर पर मीथेन एवं प्रोपेन का ही उपयोग किया जाता है। कुछ मामलों में प्रोपेन का ही उपयोग मापन हेतु किया जाता है; लेकिन जब मापन संस्थान द्वारा जाँच की जाती है, तो फिर से मीथेन का ही उपयोग करके मापन किया जाना आवश्यक होता है, हाहा।
Reply #62016-06-30
प्रोपेन के लिए विस्फोट होने की न्यूनतम सीमा 2.2% v/v है। यदि आपके द्वारा मापे गए गैस की विस्फोट होने की न्यूनतम सीमा 2.2% v/v से अधिक है, तो आप उसे सीधे ही माप सकते हैं; किसी समायोजन की आवश्यकता नहीं है। ऐसी स्थिति में अलार्म बिंदु भी कम ही होगा। आखिरकार, यह तो गैस विश्लेषक नहीं है, इसलिए गैस में मौजूद पदार्थों की सटीक मात्रा को मापना संभव नहीं है। यदि विस्फोट होने की न्यूनतम सीमा प्रोपेन की 2.2% v/v सीमा से कम है, तो समायोजन करना आवश्यक है। उदाहरण के लिए, बेंजीन जैसी गैसों के लिए, विस्फोट होने की न्यूनतम सीमा के अनुपात के आधार पर ही समायोजन किया जा सकता है। संक्षेप में, सामान्य ज्वलनशील गैसों के लिए अलार्म बिंदु 25% LEL ही होता है, और इसका मापन प्रोपेन के आधार पर ही किया जाता है। भले ही किसी गैस की विस्फोट होने की न्यूनतम सीमा प्रोपेन की सीमा से आधी ही क्यों न हो, फिर भी वास्तविक अलार्म बिंदु 50% LEL ही होगा; यह विस्फोट होने की न्यूनतम सीमा तक तो नहीं पहुँचता, लेकिन यह चेतावनी देने हेतु पर्याप्त है। इसी कारण, कई गुणवत्ता नियंत्रण केंद्र, समायोजन की सुविधा हेतु प्रोपेन का ही उपयोग करते हैं।
Reply #72016-07-02
इस पोस्ट को सबसे आखिर में zxb1990 ने 2016-7-2, 22:57 पर संपादित किया। मैं आपको यह स्पष्ट रूप से बता सकता हूँ कि कोई भी निर्माता कोई सूत्र नहीं इस्तेमाल करता; सभी आंकड़े प्रयोगों के माध्यम से ही प्राप्त किए जाते हैं। मैं आपको एक उदाहरण देता हूँ: यदि 0.6% (29% LEL) के प्रोपेन का उपयोग मानक गैस के रूप में किया जाए, तो ऐसी स्थिति में वह गेज प्रोपेन को मापने हेतु सबसे सटीक होगा। लेकिन यदि 2.5% (50% LEL) के मीथेन का उपयोग किया जाए, तो गेज पर एक मान आएगा (उदाहरण के लिए 90)। इस प्रकार हमें पता चलता है कि मान 1.8 गुना बढ़ गया है। यही मीथेन एवं प्रोपेन के बीच का रूपांतरण गुणांक है। बेशक, यह आंकड़ा किसी एक गेज के मापन से ही प्राप्त नहीं होता; इसके लिए कई बार प्रयोग करने के बाद ही औसत मान निकाला जाता है। ऊपर दिए गए उदाहरण से आप समझ सकते हैं कि, यदि प्रोपेन का उपयोग मापन हेतु किया जाता है, और वास्तव में मापे जाने वाली गैस मीथेन है, तो मापन के मान 1.8 गुना बढ़ जाते हैं। इसलिए, यदि उपकरण 18 का मान दिखाता है, तो वास्तविक मीथेन का मान 10 होगा (बेशक, दोनों मान LEL% में ही होंगे)। यदि आपको कुछ समझ में न आए, तो आप मुझसे चैट के माध्यम से संपर्क कर सकते हैं।
Reply #82016-08-01
कृपया बताइए कि हाइड्रोक्लोरिक एसिड भंडारण टैंक में LCL अलार्म कहाँ लगा होता है – जमीन पर, या टैंक की ऊपरी सतह पर? ? ?
Reply #92016-12-07
इस पोस्ट को अंतिम बार Azure123 द्वारा 2016-12-7 को 16:16 बजे संपादित किया गया। यदि निरीक्षण किए जाने वाले वातावरण में कई प्रकार की गैसें मौजूद हैं, तो संभव है कि विस्फोटक गैसें मिश्रण के रूप में हों (उदाहरण के लिए, 30% हाइड्रोजन एवं 40% मीथेन)। ऐसी स्थिति में, निरीक्षण हेतु हाइड्रोजन या मीथेन में से कौन-सी गैस चुनी जानी चाहिए?

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