ضرایب تنظیم سنسورهای هشداردهنده گازهای قابل اشتعال ثابت
Thread Content
دستگاههای هشداردهنده گازهای قابل اشتعال ثابت در محل، انواع مختلفی از گازهای قابل اشتعال را تشخیص میدهند؛ معمولاً از یک گاز استاندارد برای تنظیم دستگاه استفاده میشود، مثلاً پروپان. پس، اگر از پروپان برای تنظیم دستگاه برای گازهایی غیر از پروپان استفاده شود، چگونه مقادیر نمایش داده شده را تنظیم کرد؟ بهتر است با مثال توضیح داد.
مراجعه کنید به استاندارد JJG 693-2011 «دستورالعملهای آزمون دستگاههای تشخیص و هشدارگر گازهای قابل اشتعال»
فرمولی وجود دارد که باید تبدیل شود؛ در هر صورت، این کار نسبتاً پیچیده است. در بازار صدها گاز قابل اشتعال وجود دارد و امکان ندارد که هر یک از این گازها با گاز استاندارد معیارسازی شوند؛ این کار برای تولیدکنندگان نیز عملی نیست. معمولاً از گاز متان به عنوان معیار برای معیارسازی سایر گازهای قابل اشتعال و منفجره استفاده میشود، اما برای تعیین مقادیر هشدار، نیاز به ضرایب تبدیل وجود دارد. دو روش برای بیان غلظت آلایندهها در جو محیطی (هوا) وجود دارد:
۱. روش بیان غلظت از نظر جرم: مقدار جرم آلاینده در هر متر مکعب هوا، یعنی mg/m³.
۲. روش بیان غلظت از نظر حجم: مقدار حجم آلاینده در هر میلیون متر مکعب هوا، یعنی ppm.
غلظت گازهایی که توسط اکثر دستگاههای اندازهگیری گاز اندازهگیری میشود، به صورت غلظت حجمی (ppm) است. طبق مقررات کشور ما، بهویژه توسط ادارات مربوط به حفاظت از محیط زیست، خواسته میشود که غلظت گازها به واحدهای غلظت جرمی (مانند: mg/m3) بیان شود؛ استانداردهای ما نیز همگی از واحدهای غلظت جرمی برای بیان این مقادیر استفاده میکنند. رابطه بین واحدهای غلظت این دو گاز، یعنی mg/m3 و ppm، چیست؟ چگونه در این میان تبدیل کنیم؟ استفاده از واحد غلظت جرمی (mg/m3) به عنوان روشی برای نشان دادن غلظت آلایندههای هوا، میتواند به محاسبه دقیق مقدار واقعی آلایندهها کمک کند. اما غلظت کیفیتی با دما و فشار گاز مورد بررسی و شرایط محیطی مرتبط است و مقادیر آن با تغییرات دما، فشار و سایر شرایط محیطی متفاوت میشود ； در اندازهگیری واقعی، لازم است همزمان دمای گاز و فشار جوی اندازهگیری شود. اما هنگام استفاده از ppm برای توصیف غلظت آلایندهها، به دلیل استفاده از نسبت حجمی، چنین مشکلی پیش نمیآید. تبدیل واحدهای غلظت ppm به mg/m3: محاسبه بر اساس فرمول زیر انجام میشود: غلظت جرمی mg/m3 = وزن مولکولی گاز / ۲۲.۴ * مقدار ppm ** (فشار Ba / ۱۰۱۳۲۵)، که در آن M وزن مولکولی گاز، ppm مقدار غلظت حجمی اندازهگیریشده، T دما و Ba فشار است. اگر رطوبت بسیار زیاد باشد، مثلاً در رطوبت نسبی ۱۰۰٪، یک مؤلفه دیگر نیز لازم است و آن وزن مولکولی گاز است. هشداردهنده گازهای قابل اشتعال، غلظتهای مرتبط با ppm و تبدیل واحدهای غلظت (۱)، غلظت محلول: غلظت محلول را میتوان به سه دسته تقسیم کرد: غلظت جرمی (مانند درصد جرمی)، غلظت حجمی (مانند غلظت مولی، غلظت اکویوالنت) و غلظت حجمی. ۱. غلظت درصدی جرمی: غلظت محلول، با درصد جرم ماده حلشده از کل جرم محلول بیان میشود و به آن غلظت درصدی جرمی گفته میشود؛ این مقدار با نماد % نشان داده میشود. به عنوان مثال، محلول تزریقی ۲۵٪ گلوکز به این معناست که در هر ۱۰۰ میلیلیتر از آن، ۲۵ گرم گلوکز وجود دارد. غلظت درصدی جرمی (%) = جرم ماده حلشده / جرم محلول × ۱۰۰٪
۲. غلظت حجمی:
(۱) غلظت مولی: غلظت محلول را میتوان با تعداد مولهای ماده حلشده در هر لیتر از محلول، بیان کرد؛ این مقدار با نماد «mol» نشان داده میشود. به عنوان مثال، در ۱ لیتر اسید سولفوریک غلیظ، ۱۸.۴ مول اسید سولفوریک وجود دارد؛ بنابراین غلظت آن ۱۸.۴ mol است. غلظت مولی (mol) = تعداد مولهای ماده حلشده / حجم محلول (لیتر).
۲. غلظت اکویال (N) – این واحد امروزه تقریباً مورد استفاده نیست و جای خود را به واحدهای دیگر داده است؛ اما در کتابهای دهه ۵۰، از آن به طور گسترده استفاده میشد. غلظت محلول، که با تعداد گرماکویال ماده حلشده در هر لیتر از محلول بیان میشود، غلظت اکویال نامیده میشود و با نماد N مشخص میگردد. برای مثال، اگر در ۱ لیتر اسید نمکی غلیظ، ۱۲.۰ گرممعادل از اسید نمکی (HCl) وجود داشته باشد، غلظت آن ۱۲.۰ N خواهد بود. غلظت اکویوالنت = تعداد گرماکویوالانت محلول / حجم محلول (لیتر)
۳. غلظت جرمی-حجمی: غلظتی که با توجه به مقدار جرم محلول در هر واحد حجم (۱ متر مکعب یا ۱ لیتر) بیان میشود، غلظت جرمی-حجمی نامیده میشود؛ این غلظت با نماد g/m³ یا mg/L نشان داده میشود. برای مثال، اگر در ۱ لیتر فاضلاب حاوی کروم، مقدار کروم ششارزشی ۲ میلیگرم باشد، غلظت کروم ششارزشی برابر با ۲ میلیگرم بر لیتر (mg/L) خواهد بود. غلظت جرمی-حجمی = تعداد گرمهای ماده محلول (گرم یا میلیگرم) / حجم محلول (متر مکعب یا لیتر).
فرمولهای تبدیل واحدهای غلظت:
۱) غلظت اکویوالنتی = ۱۰۰۰ × غلظت درصدی جرمی / E
۲) غلظت درصدی جرمی = غلظت اکویوالنتی / ۱۰۰۰ × E
۳) غلظت مولی = ۱۰۰۰ × غلظت درصدی جرمی / M
۴) غلظت درصدی جرمی = غلظت جرمی-حجمی (میلیگرم بر لیتر) / ۱۰⁴ × E
۵) غلظت جرمی-حجمی (میلیگرم بر لیتر) = ۱۰⁴ × غلظت درصدی جرمی
ppm نشاندهنده درصد وزنی است؛ ppm = میلیگرم بر کیلوگرم = میلیگرم بر لیتر. یعنی: ۱ ppm = ۱۰۰۰ میکروگرم بر لیتر؛ ۱ ppb = ۱ میکروگرم بر لیتر = ۰٫۰۰۱ میلیگرم.
در این فرمولها، E نشاندهنده گرماکویوالنت ماده محلول است ； د— چگالی محلول ； M—جرم مولی محلول ； ۲. غلظت گازها: برای مواد آلاینده موجود در جو، از غلظت حجمی و غلظت جرمی-حجمی برای نشان دادن میزان وجود آنها در جو استفاده میشود. ۱. غلظت حجمی: غلظت حجمی با تعداد حجم مواد آلاینده موجود در هر متر مکعب از جو (به سانتیمتر مکعب) یا (ml/m3) بیان میشود. روش رایج برای نشان دادن آن، ppm است؛ یعنی ۱ ppm = ۱ سانتیمتر مکعب بر متر مکعب = ۱۰^-۶. علاوه بر ppm، مقادیر ppm و ppt نیز وجود دارد. رابطه بین آنها به این صورت است: ۱ ppm = ۱۰^-۶ = یک میلیونم، ۱ ppb = ۱۰^-۹ = یک میلیاردم، ۱ ppt = ۱۰^-۱۲ = یک تریلیونم؛ همچنین ۱ ppm = ۱۰^۳ ppb و ۱ ppm = ۱۰^۶ ppt.
۲. غلظت جرمی-حجمی: غلظتی که با تعداد گرمهای آلاینده در هر متر مکعب از جو بیان میشود، غلظت جرمی-حجمی نامیده میشود؛ واحد آن میلیگرم بر متر مکعب یا گرم بر متر مکعب است. رابطه تبدیل آن با ppm به شکل زیر است: X = M.C / 22.4، C = 22.4X / M. در این رابطه: X مقدار غلظت آلاینده را بر حسب میلیگرم در هر متر مکعب نشان میدهد ； ج— میزان غلظت آلایندهها که بر حسب ppm بیان میشود ； M — وزن مولکولی زیرمولکول آلاینده. از رابطه فوق میتوان رابطه زیر را به دست آورد: ۱ ppm = M/۲۲.۴ (میلیگرم بر متر مکعب) = ۱۰۰۰·M/۲۲.۴ میکروگرم بر متر مکعب.
مثال ۱: محاسبه غلظت ppm فسفرید هیدروژن در حالت استاندارد، با مقدار ۳۰ میلیگرم بر متر مکعب. راهحل: وزن مولکولی هیدروژن فلوئورید ۲۰ است، بنابراین: C=30.22·4/20=33.6 ppm. مثال ۲: با توجه به اینکه غلظت دیاکسید گوگرد در جو ۵ ppm است، مقدار غلظت را بر حسب mg/Nm³ محاسبه کنید. راهحل: وزن مولکولی دیاکسید گوگرد ۶۴ است. X = ۵.۶۴/۲۲.۴ میلیگرم/متر مکعب = ۱۴.۳ میلیگرم/متر مکعب
۳. تبدیل ppm، ppb به میزان جرمی در خاک، جانوران، گیاهان و پسماندهای جامد:
۱ ppm = ۱ میلیگرم/کیلوگرم = ۱۰۰۰ میکروگرم/کیلوگرم
۱ ppb = ۱ میکروگرم/کیلوگرم = ۱۰⁻³ میلیگرم/کیلوگرم
۱ میلیگرم/کیلوگرم = ۱ ppm = ۱۰۰۰ میکروگرم/کیلوگرم
۱ میکروگرم/کیلوگرم = ۱ ppb = ۱۰⁻³ ppm
۱. روش بیان غلظت از نظر جرم: مقدار جرم آلاینده در هر متر مکعب هوا، یعنی mg/m³.
۲. روش بیان غلظت از نظر حجم: مقدار حجم آلاینده در هر میلیون متر مکعب هوا، یعنی ppm.
غلظت گازهایی که توسط اکثر دستگاههای اندازهگیری گاز اندازهگیری میشود، به صورت غلظت حجمی (ppm) است. طبق مقررات کشور ما، بهویژه توسط ادارات مربوط به حفاظت از محیط زیست، خواسته میشود که غلظت گازها به واحدهای غلظت جرمی (مانند: mg/m3) بیان شود؛ استانداردهای ما نیز همگی از واحدهای غلظت جرمی برای بیان این مقادیر استفاده میکنند. رابطه بین واحدهای غلظت این دو گاز، یعنی mg/m3 و ppm، چیست؟ چگونه در این میان تبدیل کنیم؟ استفاده از واحد غلظت جرمی (mg/m3) به عنوان روشی برای نشان دادن غلظت آلایندههای هوا، میتواند به محاسبه دقیق مقدار واقعی آلایندهها کمک کند. اما غلظت کیفیتی با دما و فشار گاز مورد بررسی و شرایط محیطی مرتبط است و مقادیر آن با تغییرات دما، فشار و سایر شرایط محیطی متفاوت میشود ； در اندازهگیری واقعی، لازم است همزمان دمای گاز و فشار جوی اندازهگیری شود. اما هنگام استفاده از ppm برای توصیف غلظت آلایندهها، به دلیل استفاده از نسبت حجمی، چنین مشکلی پیش نمیآید. تبدیل واحدهای غلظت ppm به mg/m3: محاسبه بر اساس فرمول زیر انجام میشود: غلظت جرمی mg/m3 = وزن مولکولی گاز / ۲۲.۴ * مقدار ppm ** (فشار Ba / ۱۰۱۳۲۵)، که در آن M وزن مولکولی گاز، ppm مقدار غلظت حجمی اندازهگیریشده، T دما و Ba فشار است. اگر رطوبت بسیار زیاد باشد، مثلاً در رطوبت نسبی ۱۰۰٪، یک مؤلفه دیگر نیز لازم است و آن وزن مولکولی گاز است. هشداردهنده گازهای قابل اشتعال، غلظتهای مرتبط با ppm و تبدیل واحدهای غلظت (۱)، غلظت محلول: غلظت محلول را میتوان به سه دسته تقسیم کرد: غلظت جرمی (مانند درصد جرمی)، غلظت حجمی (مانند غلظت مولی، غلظت اکویوالنت) و غلظت حجمی. ۱. غلظت درصدی جرمی: غلظت محلول، با درصد جرم ماده حلشده از کل جرم محلول بیان میشود و به آن غلظت درصدی جرمی گفته میشود؛ این مقدار با نماد % نشان داده میشود. به عنوان مثال، محلول تزریقی ۲۵٪ گلوکز به این معناست که در هر ۱۰۰ میلیلیتر از آن، ۲۵ گرم گلوکز وجود دارد. غلظت درصدی جرمی (%) = جرم ماده حلشده / جرم محلول × ۱۰۰٪
۲. غلظت حجمی:
(۱) غلظت مولی: غلظت محلول را میتوان با تعداد مولهای ماده حلشده در هر لیتر از محلول، بیان کرد؛ این مقدار با نماد «mol» نشان داده میشود. به عنوان مثال، در ۱ لیتر اسید سولفوریک غلیظ، ۱۸.۴ مول اسید سولفوریک وجود دارد؛ بنابراین غلظت آن ۱۸.۴ mol است. غلظت مولی (mol) = تعداد مولهای ماده حلشده / حجم محلول (لیتر).
۲. غلظت اکویال (N) – این واحد امروزه تقریباً مورد استفاده نیست و جای خود را به واحدهای دیگر داده است؛ اما در کتابهای دهه ۵۰، از آن به طور گسترده استفاده میشد. غلظت محلول، که با تعداد گرماکویال ماده حلشده در هر لیتر از محلول بیان میشود، غلظت اکویال نامیده میشود و با نماد N مشخص میگردد. برای مثال، اگر در ۱ لیتر اسید نمکی غلیظ، ۱۲.۰ گرممعادل از اسید نمکی (HCl) وجود داشته باشد، غلظت آن ۱۲.۰ N خواهد بود. غلظت اکویوالنت = تعداد گرماکویوالانت محلول / حجم محلول (لیتر)
۳. غلظت جرمی-حجمی: غلظتی که با توجه به مقدار جرم محلول در هر واحد حجم (۱ متر مکعب یا ۱ لیتر) بیان میشود، غلظت جرمی-حجمی نامیده میشود؛ این غلظت با نماد g/m³ یا mg/L نشان داده میشود. برای مثال، اگر در ۱ لیتر فاضلاب حاوی کروم، مقدار کروم ششارزشی ۲ میلیگرم باشد، غلظت کروم ششارزشی برابر با ۲ میلیگرم بر لیتر (mg/L) خواهد بود. غلظت جرمی-حجمی = تعداد گرمهای ماده محلول (گرم یا میلیگرم) / حجم محلول (متر مکعب یا لیتر).
فرمولهای تبدیل واحدهای غلظت:
۱) غلظت اکویوالنتی = ۱۰۰۰ × غلظت درصدی جرمی / E
۲) غلظت درصدی جرمی = غلظت اکویوالنتی / ۱۰۰۰ × E
۳) غلظت مولی = ۱۰۰۰ × غلظت درصدی جرمی / M
۴) غلظت درصدی جرمی = غلظت جرمی-حجمی (میلیگرم بر لیتر) / ۱۰⁴ × E
۵) غلظت جرمی-حجمی (میلیگرم بر لیتر) = ۱۰⁴ × غلظت درصدی جرمی
ppm نشاندهنده درصد وزنی است؛ ppm = میلیگرم بر کیلوگرم = میلیگرم بر لیتر. یعنی: ۱ ppm = ۱۰۰۰ میکروگرم بر لیتر؛ ۱ ppb = ۱ میکروگرم بر لیتر = ۰٫۰۰۱ میلیگرم.
در این فرمولها، E نشاندهنده گرماکویوالنت ماده محلول است ； د— چگالی محلول ； M—جرم مولی محلول ； ۲. غلظت گازها: برای مواد آلاینده موجود در جو، از غلظت حجمی و غلظت جرمی-حجمی برای نشان دادن میزان وجود آنها در جو استفاده میشود. ۱. غلظت حجمی: غلظت حجمی با تعداد حجم مواد آلاینده موجود در هر متر مکعب از جو (به سانتیمتر مکعب) یا (ml/m3) بیان میشود. روش رایج برای نشان دادن آن، ppm است؛ یعنی ۱ ppm = ۱ سانتیمتر مکعب بر متر مکعب = ۱۰^-۶. علاوه بر ppm، مقادیر ppm و ppt نیز وجود دارد. رابطه بین آنها به این صورت است: ۱ ppm = ۱۰^-۶ = یک میلیونم، ۱ ppb = ۱۰^-۹ = یک میلیاردم، ۱ ppt = ۱۰^-۱۲ = یک تریلیونم؛ همچنین ۱ ppm = ۱۰^۳ ppb و ۱ ppm = ۱۰^۶ ppt.
۲. غلظت جرمی-حجمی: غلظتی که با تعداد گرمهای آلاینده در هر متر مکعب از جو بیان میشود، غلظت جرمی-حجمی نامیده میشود؛ واحد آن میلیگرم بر متر مکعب یا گرم بر متر مکعب است. رابطه تبدیل آن با ppm به شکل زیر است: X = M.C / 22.4، C = 22.4X / M. در این رابطه: X مقدار غلظت آلاینده را بر حسب میلیگرم در هر متر مکعب نشان میدهد ； ج— میزان غلظت آلایندهها که بر حسب ppm بیان میشود ； M — وزن مولکولی زیرمولکول آلاینده. از رابطه فوق میتوان رابطه زیر را به دست آورد: ۱ ppm = M/۲۲.۴ (میلیگرم بر متر مکعب) = ۱۰۰۰·M/۲۲.۴ میکروگرم بر متر مکعب.
مثال ۱: محاسبه غلظت ppm فسفرید هیدروژن در حالت استاندارد، با مقدار ۳۰ میلیگرم بر متر مکعب. راهحل: وزن مولکولی هیدروژن فلوئورید ۲۰ است، بنابراین: C=30.22·4/20=33.6 ppm. مثال ۲: با توجه به اینکه غلظت دیاکسید گوگرد در جو ۵ ppm است، مقدار غلظت را بر حسب mg/Nm³ محاسبه کنید. راهحل: وزن مولکولی دیاکسید گوگرد ۶۴ است. X = ۵.۶۴/۲۲.۴ میلیگرم/متر مکعب = ۱۴.۳ میلیگرم/متر مکعب
۳. تبدیل ppm، ppb به میزان جرمی در خاک، جانوران، گیاهان و پسماندهای جامد:
۱ ppm = ۱ میلیگرم/کیلوگرم = ۱۰۰۰ میکروگرم/کیلوگرم
۱ ppb = ۱ میکروگرم/کیلوگرم = ۱۰⁻³ میلیگرم/کیلوگرم
۱ میلیگرم/کیلوگرم = ۱ ppm = ۱۰۰۰ میکروگرم/کیلوگرم
۱ میکروگرم/کیلوگرم = ۱ ppb = ۱۰⁻³ ppm
کار سادهای است، همگی در یک حرفه هستیم، کمک کردن وظیفهمان است
معمولاً از متان و پروپان استفاده میشود؛ در برخی موارد که از پروپان برای تنظیم دستگاه استفاده شده، هنگام بازرسی توسط اداره استاندارد نیز باید از متان برای تنظیم مجدد دستگاه استفاده کرد، هاها.
حد پایین انفجار بوتان ۲٫۲٪ به ازای حجم است؛ اگر حد پایین انفجار گازی که اندازهگیری میکنید بالاتر از ۲٫۲٪ به ازای حجم باشد، میتوانید آن را مستقیماً تنظیم کنید و نیازی به تغییری نیست؛ در واقع این موضوع معادل اندازهگیری گازی با حد پایین انفجار بالاتر است و نقطه هشدار نیز پایینتر خواهد بود. در نهایت، این دستگاهها آنالایزور گاز نیستند و نمیتوانند میزان دقیق گاز را اندازهگیری کنند. اگر حد پایین انفجار گاز کمتر از ۲٫۲٪ به ازای حجم بوتان باشد، نیاز به تنظیم وجود دارد؛ برای مثال، برای گازهای بنزنی، میتوان ضریب تنظیم را بر اساس نسبت حد پایین انفجار تنظیم کرد. به طور کلی، مقدار هشدار برای گازهای قابل اشتعال معمولاً ۲۵٪ LEL است و تمامی آنها با استفاده از بوتان تنظیم میشوند؛ حتی اگر حد پایین انفجار گاز نصف بوتان باشد، نقطه هشدار در واقع ۵۰٪ LEL خواهد بود و به حد پایین انفجار نخواهد رسید، اما همچنان میتواند نقش هشداردهنده را ایفا کند. بنابراین، بسیاری از مراکز کنترل کیفیت برای سهولت تنظیم، از بوتان برای تنظیم یکپارچه دستگاهها استفاده میکنند
آخرین بار، این پست توسط zxb1990 در تاریخ ۲۰۱۶-۷-۲ ساعت ۲۲:۵۷ ویرایش شد. میتوانم به شما با قطعیت بگویم که هیچ تولیدکنندهای از فرمولهای خاصی برای محاسبات استفاده نمیکند؛ تمام دادهها از طریق آزمایشها به دست میآیند. برای مثال، اگر از پروپان با غلظت ۰.۶٪ (۲۹٪ LEL) برای استانداردسازی دستگاه استفاده کنیم، در این صورت دستگاه مربوطه دقیقترین اندازهگیریها را برای پروپان انجام خواهد داد. اما اگر از متان با غلظت ۲.۵٪ (۵۰٪ LEL) برای عبور دادن به این دستگاه استفاده کنیم، یک عدد خاص به دست خواهد آمد (مثلاً ۹۰). در این صورت میدانیم که این عدد ۱.۸ برابر شده است؛ این همان ضریب تبدیل متان به پروپان است. البته این داده از طریق اندازهگیری یک باره به دست نمیآید؛ بلکه نیاز به انجام چندین آزمایش وجود دارد تا در نهایت میانگین آنها برداشته شود. از این مثال میتوانید بفهمید که در دستگاههایی که با پروپان تنظیم شدهاند، اگر گازی که قرار است اندازهگیری شود متان باشد، مقادیر نشان داده شده ۱.۸ برابر خواهد بود. بنابراین، اگر دستگاه عدد ۱۸ را نشان دهد، مقدار واقعی متان باید ۱۰ باشد (البته هر دو در واحد LEL٪ هستند). اگر سؤالی دارید، میتوانید از طریق پیامهای درون سایت با من تماس بگیرید
لطفاً بفرمایید، آلارم HCl موجود در مخزن هیدروکلریک اسید در کجایی نصب شده است؛ روی زمین یا در بالای سقف مخزن؟ ؟ ؟
آخرین بار، این پست توسط Azure123 در تاریخ ۷-۱۲-۲۰۱۶ ساعت ۱۶:۱۶ ویرایش شد. اگر در محیط آزمایش، چندین گاز قابل تشخیص وجود داشته باشد، یعنی گازهایی که ممکن است منفجر شوند، مخلوطی از گازها باشند (مثلاً ۳۰٪ هیدروژن و ۴۰٪ متان)، آیا باید هیدروژن یا متان را به عنوان گاز مورد بررسی انتخاب کرد؟