Penganalisis gas konduktivitas termal
Konduktivitas termal gas
Analisis konduktivitas termal gas adalah instrumen untuk menganalisis komposisi gas dengan mengukur konduktivitas termal gas campuran sesuai dengan perbedaan konduktivitas termal berbagai zat. Sudah diketahui bahwa ada tiga cara dasar perpindahan panas, yaitu konveksi panas, radiasi panas, dan konduksi panas. Pada analisis konduksi panas gas, pertukaran panas yang terbentuk oleh konduksi panas dimanfaatkan sepenuhnya, dan kehilangan panas yang disebabkan oleh konveksi panas dan radiasi panas ditekan semaksimal mungkin.
Konduktivitas termal menunjukkan konduktivitas termal material, dan hubungan antara konduktivitas termal material dapat dijelaskan oleh hukum Fourier. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 6-1, terdapat perbedaan suhu dalam suatu zat, dan suhu pengaturan secara bertahap menurun sepanjang arah ox. Ambil dua titik a dan b dalam arah ox, jaraknya adalah △x. Ta dan Tb adalah suhu absolut dari dua titik a dan b masing-masing. Laju perubahan suhu sepanjang arah ox disebut gradien suhu suatu titik sepanjang arah ox. Area kecil △s diambil di antara a dan b dalam arah vertikal ox. Melalui percobaan, dapat dilihat bahwa dalam waktu △t, perpindahan panas dari suatu titik pada suhu tinggi melalui area kecil △s sebanding dengan waktu △t dan gradien suhu △T/△x, dan juga terkait dengan sifat zat tersebut. Persamaannya adalah:
Rumus (6-1) mewakili hubungan antara perpindahan panas dan parameter yang relevan, yang disebut hukum Fourier. Tanda negatif dalam rumus menunjukkan perpindahan panas ke arah penurunan suhu, koefisien proporsional λ disebut konduktivitas termal medium perpindahan panas (juga disebut konduktivitas termal).
Konduktivitas termal adalah salah satu sifat fisik penting dari suatu materi, yang menggambarkan kemampuan materi untuk menghantarkan panas. Konduktivitas termal dari berbagai material juga berbeda, dan bervariasi tergantung pada komposisi, tekanan, kepadatan, suhu, dan kelembapan.
Dalam rumus (6-1) dapat diperoleh:
Rumus (6-1) mewakili hubungan antara perpindahan panas dan parameter yang relevan, yang disebut hukum Fourier. Tanda negatif dalam rumus menunjukkan perpindahan panas ke arah penurunan suhu, koefisien proporsional λ disebut konduktivitas termal medium perpindahan panas (juga disebut konduktivitas termal).
Konduktivitas termal adalah salah satu sifat fisik penting dari suatu materi, yang menggambarkan kemampuan materi untuk menghantarkan panas. Konduktivitas termal dari berbagai material juga berbeda, dan bervariasi tergantung pada komposisi, tekanan, kepadatan, suhu, dan kelembapan.
Dalam rumus (6-1) dapat diperoleh:
Konduktivitas termal gas campuran
Semua komponen kecuali komponen yang akan diukur dalam gas campuran disebut gas latar belakang, dan komponen yang memengaruhi analisis dalam gas latar belakang disebut komponen pengganggu.
Fraksi volume masing-masing komponen dalam gas campuran adalah C1, C2, C3,…、Cn..konduktivitas termalnya adalah λ1, λ2, λ3,…、λn. Kandungan dan konduktivitas termal komponen yang akan diukur adalah C1 dan λ1. Dua kondisi berikut harus dipenuhi agar dapat melakukan pengukuran dengan penganalisis konduktivitas termal.
①
Konduktivitas termal setiap komponen gas latar belakang harus kira-kira sama atau sangat mendekat. Sebagai contoh:
λ2≈λ3≈λ4…≈λn
②Konduktivitas termal komponen yang akan diukur jelas berbeda dari konduktivitas termal gas latar belakang, dan semakin besar perbedaannya, semakin baik konduktivitas termalnya.
λ1》λ2 atau λ1《λ2
Apabila kedua kondisi di atas terpenuhi:
λ dalam rumus—konduktivitas termal gas campuran
Konduktivitas termal komponen i dalam gas campuran
Ci——Fraksi volume komponen i dalam gas campuran
Rumus (6-5) menunjukkan bahwa kandungan komponen C1 dapat diperoleh dengan mengukur konduktivitas termal λ dari gas campuran.
Komposisi dan prinsip kerja instrumen
Komponen penganalisis gas penghantar panas dapat dibagi menjadi dua bagian: detektor penghantar panas dan rangkaian. Detektor konduktivitas termal (biasanya disebut pemancar) terdiri dari sel konduktivitas termal dan jembatan pengukuran, sel konduktivitas termal sebagai lengan jembatan pengukuran terhubung di dalam jembatan, sehingga keduanya tidak dapat dipisahkan. Bagian rangkaian meliputi catu daya penstabil tegangan, pengontrol suhu konstan, rangkaian penguat sinyal, rangkaian linearisasi, dan rangkaian keluaran.
Prinsip kerja sel konduksi panas
Karena konduktivitas termal gas sangat kecil, variasinya pun lebih kecil, sehingga sulit untuk mengukurnya secara akurat dengan metode langsung. Perubahan konduktivitas termal gas campuran diubah menjadi perubahan nilai resistansi elemen termal dengan metode tidak langsung, dan perubahan nilai resistansi tersebut mudah diukur secara akurat.
Gambar 6-2 adalah prinsip kerja sel penghantar panas, sebuah kawat resistansi dengan resistivitas dan koefisien suhu yang lebih besar ditegangkan dan digantung di tengah cangkang logam silindris dengan kinerja penghantar panas yang baik, kedua ujung cangkang dilengkapi dengan saluran masuk dan keluar gas, silinder diisi dengan gas yang akan diukur, dan kawat resistansi dipanaskan oleh arus konstan.
Karena arus yang mengalir melalui kawat resistansi konstan, panas yang dihasilkan per satuan waktu pada resistansi juga konstan. Ketika gas sampel yang akan diuji melewati sel dengan kecepatan lambat, panas pada kawat resistansi ditransmisikan ke dinding sel oleh gas melalui konduksi panas. Ketika laju perpindahan panas gas sama dengan laju pemanasan arus pada kawat resistansi (keadaan ini disebut kesetimbangan termal), suhu kawat resistansi akan stabil pada nilai tertentu, suhu kesetimbangan ini menentukan resistansi kawat resistansi. Jika konsentrasi komponen yang akan diukur dalam gas campuran berubah, konduktivitas termal gas campuran berubah, laju konduktivitas termal gas dan suhu kesetimbangan kawat resistansi juga akan berubah, yang akhirnya mengakibatkan perubahan resistansi kawat resistansi yang sesuai, sehingga mewujudkan konversi antara konduktivitas termal gas dan nilai resistansi kawat resistansi.
Hubungan antara hambatan kawat dan konduktivitas termal campuran gas diberikan oleh rumus berikut (penurunannya dihilangkan).
Dalam rumus tersebut, diperoleh nilai resistansi kawat panas Rn, R0 pada suhu tn (°C) (suhu kawat panas dalam kesetimbangan termal) dan pada suhu 0°C.
a——Koefisien suhu resistansi kawat panas
tc——Suhu dinding sel udara dari sel konduktivitas termal
I——Arus yang mengalir melalui kawat pemanas
λ——Konduktivitas termal gas campuran
K——Konstanta pengukur, yaitu konstanta yang terkait dengan struktur sel konduksi termal.
Rumus (6-6) menunjukkan bahwa Rn dan λ adalah fungsi bernilai tunggal ketika K, tc, dan I adalah konstanta.
Material filamen panas menggunakan sejumlah kawat platinum (atau kawat platinum iridium), kawat platinum memiliki ketahanan korosi yang kuat, koefisien suhu resistansi yang besar, dan stabilitas yang tinggi. Kawat platinum dapat terpapar dan bersentuhan langsung dengan gas sampel untuk meningkatkan kecepatan respons analisis. Namun, kawat platinum mudah terkikis dan rusak dalam gas pereduksi, yang menyebabkan perubahan nilai resistansi dan dalam beberapa kasus juga berperan sebagai katalis. Karena alasan ini, film kaca biasanya digunakan untuk menutupi permukaan kawat platinum. Elemen sensitif panas yang dilapisi film kaca memiliki keunggulan ketahanan korosi yang kuat (hidrogen dalam klorin dapat diukur) dan mudah dibersihkan, tetapi keberadaan film kaca menunda waktu tercapainya keseimbangan termal antara gas dan kawat platinum, sehingga karakteristik dinamis elemen tersebut sedikit buruk.
Bahan yang digunakan untuk pembuatan badan tangki penghantar panas adalah tembaga. Untuk mencegah korosi gas, lapisan emas atau nikel dapat dilapisi pada dinding bagian dalam dan jalur gas dari kolam penghantar panas, dan baja tahan karat juga dapat digunakan untuk pembuatannya.
Pembentukan struktur sel konduksi panas
Struktur sel konduksi panasnya adalah aliran lurus, konveksi, difusi, konveksi-difusi, dan sebagainya, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 6-3.
(1) Lurus
Ruang pengukuran sejajar dengan jalur gas utama, dan gas dari jalur gas utama didistribusikan ke ruang pengukuran. Struktur ini memiliki kecepatan reaksi yang cepat dan histeresis yang kecil, tetapi mudah terpengaruh oleh fluktuasi laju aliran gas.
(2) Konveksi
Ruang pengukuran dihubungkan secara paralel dengan saluran masuk jalur gas utama, dan sebagian kecil gas yang akan diukur masuk ke ruang pengukuran (pipa sirkulasi). Gas dipanaskan di dalam pipa sirkulasi, yang menyebabkan konveksi panas, dan mendorong gas untuk kembali dari bagian bawah pipa sirkulasi ke jalur gas utama sesuai dengan arah panah. Keuntungannya adalah fluktuasi aliran gas memiliki sedikit pengaruh pada pengukuran, tetapi kecepatan reaksinya lambat dan kelambatannya besar.
(3) Difusi
Ruang pengukuran ditempatkan di bagian atas jalur gas utama, dan gas yang akan diukur masuk ke ruang pengukuran melalui proses difusi. Keunggulan struktur ini adalah kurang terpengaruh oleh fluktuasi laju aliran gas, cocok untuk gas dengan massa lebih ringan yang mudah berdifusi, tetapi memiliki histeresis yang lebih besar untuk gas dengan koefisien difusi yang lebih kecil.
(4) Konveksi difusi
Pipa cabang ditambahkan untuk membentuk pemisahan aliran berdasarkan tipe difusi untuk mengurangi kelambatan. Ketika gas sampel mengalir dari jalur gas utama, sebagian gas memasuki ruang pengukuran dalam mode difusi, dan dipanaskan oleh kawat resistansi untuk membentuk aliran gas yang naik. Karena pembatasan lubang katup, hanya sebagian aliran udara yang memasuki pipa cabang melalui lubang katup, didinginkan dan bergerak ke bawah, dan akhirnya dikeluarkan ke jalur udara utama. Tangki pemandu pemanasan super aliran gas memiliki daya konveksi dan difusi, sehingga disebut konveksi difusi. Struktur ini tidak dapat menghasilkan fenomena aliran balik gas, tetapi juga menghindari akumulasi gas di ruang difusi, sehingga memastikan gas sampel memiliki laju aliran tertentu. Sel konduksi panas tidak sensitif terhadap perubahan tekanan dan laju aliran gas sampel, dan waktu kelambatannya lebih pendek daripada difusi. Karena keunggulan tersebut, sel konduksi panas tipe konveksi difusi banyak diterapkan.
Jembatan pengukur
Dari pengantar di atas, kita dapat melihat bahwa fungsi sel konduktivitas termal adalah mengubah konsentrasi komponen dalam gas campuran menjadi perubahan nilai resistansi kawat resistansi, penggunaan jembatan untuk mengukur resistansi sangat nyaman, dan sensitivitas serta akurasinya relatif tinggi, sehingga berbagai jenis penganalisis gas konduktivitas termal hampir semuanya menggunakan jembatan sebagai penghubung pengukuran.
Pada jembatan pengukuran, untuk mengurangi fluktuasi arus jembatan atau pengaruh perubahan kondisi eksternal, lengan jembatan pengukuran dan lengan jembatan referensi biasanya diatur sedemikian rupa. Lengan pengukuran adalah sel konduktif termal aliran gas sampel, sedangkan lengan referensi adalah sel konduktif termal gas referensi kemasan (atau gas referensi yang dilewatkan), dan keduanya memiliki dimensi struktural yang identik. Lengan referensi ditempatkan pada lengan jembatan yang berdekatan dengan lengan pengukuran dan berfungsi sebagai berikut.
①Kehilangan panas lengan pengukur melalui aliran dan radiasi hampir sama dengan lengan referensi, dan keduanya saling meniadakan, perubahan resistansi kawat panas terutama ditentukan oleh konduksi panas, yaitu, perubahan kemampuan konduksi panas gas.
②Ketika perubahan suhu lengan sel konduksi termal disebabkan oleh perubahan suhu lingkungan, lengan referensi dan lengan pengukuran berubah ke arah yang sama, yang saling meniadakan dan bermanfaat untuk melemahkan pengaruh perubahan suhu pada hasil pengukuran.
③Dengan mengubah konsentrasi gas referensi, konsentrasi batas bawah deteksi jembatan diubah, yang memudahkan perubahan rentang pengukuran instrumen.
Dalam struktur jembatan dan konfigurasi lengan jembatan, terdapat beberapa bentuk seperti jembatan tak seimbang seri-terhubung lengan tunggal, jembatan tak seimbang paralel-terhubung lengan tunggal, dan jembatan tak seimbang seri-paralel lengan ganda. Gambar 6-4 adalah struktur jembatan tak seimbang tipe seri-paralel lengan ganda yang umum digunakan saat ini. Jembatan ini menggunakan dua sel konduksi panas pengukuran dan dua sel konduksi panas referensi. Pada gambar, Rm adalah resistansi lengan pengukuran, Rs adalah resistansi lengan referensi. Kedua lengan pengukuran dan kedua lengan referensi disusun secara berkala untuk membentuk struktur seri lengan ganda, dan gas sampel mengalir melalui dua kolam konduksi panas secara seri secara bergantian.
Output dari bridge pada keadaan awal adalah:
Rumus di atas adalah hubungan antara △Rm dan △Uo, dan juga merupakan ekspresi sensitivitas pengukuran dari jenis jembatan ini. Dibandingkan dengan jembatan lengan tunggal dengan struktur yang sama, sensitivitas pengukurannya telah berlipat ganda.
Gambar 6-5 adalah sel konduksi panas gabungan yang digunakan dalam jembatan tak seimbang tipe seri-paralel lengan ganda, terdiri dari dua sel konduksi panas pengukur dan dua sel konduksi panas referensi, yang masing-masing kabelnya dihubungkan ke empat lengan jembatan pengukur, dan setiap sel konduksi panas mengadopsi struktur tipe konveksi difusi.
Keempat kolam penghantar panas terbuat dari bahan logam dengan kinerja penghantar panas yang baik, sehingga suhu kolam pengukuran dan kolam referensi dapat berada pada suhu yang sama, dan ketika suhu lingkungan berubah, pengaruhnya pada keempat dinding kolam sama, sehingga mengurangi kesalahan pengukuran. Perangkat pengontrol suhu dapat digunakan untuk menjaga suhu seluruh kolam penghantar panas tetap konstan dalam situasi presisi pengukuran yang tinggi.
Kemajuan dalam detektor konduktivitas termal
Volume internal sel konduktivitas termal berukuran sekitar mililiter, dan batas bawah pengukurannya sekitar 100 ppm. Dengan kemajuan teknologi sensor, detektor konduktivitas termal mikro telah digunakan dalam penganalisis gas konduktivitas termal dan kromatograf gas konduktivitas termal yang diproduksi di luar negeri. Volume sel konduktivitas termal ditingkatkan menjadi mikro, elemen termalnya juga mikro, sehingga sangat meningkatkan sensitivitas inspeksi. Batas bawah pengukuran dapat mencapai sekitar 10 ppm, bahkan sekitar 1 ppm, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 6-6. Resistansi film tipis ini dibuat pada wafer silikon menggunakan litografi teknologi ultra-mikro dari kawat platinum yang sangat tipis. Dari gambar tersebut, kita dapat melihat bahwa struktur sel konduktivitas termal adalah difusi.
Seluruh rangkaian mesin
Rangkaian penganalisis hidrogen tipe konduksi panas CI2000-RQD telah diperkenalkan dalam banyak buku dan materi pengajaran. Penganalisis hidrogen tipe konduksi panas CI2000-RQD yang diproduksi oleh Chang Ai Electronics Company diambil sebagai contoh untuk memperkenalkan secara singkat seluruh rangkaian penganalisis gas tipe konduksi panas.
Mikroprosesor dan teknologi pemrosesan digital digunakan dalam rangkaian CI2000-RQD. Seluruh rangkaian ditunjukkan pada Gambar 6-7. Struktur kolam konduksi panas pada gambar termasuk tipe konveksi difusi, catu daya jembatan pengukur menggunakan rangkaian sumber arus. Sinyal pengukuran jembatan Wheatstone dikirim ke penguat yang dapat dikontrol oleh perangkat lunak untuk diperkuat dan difilter oleh filter low-pass Butterworth, kemudian konversi A/D dikontrol oleh mikroprosesor, lalu data yang dikonversi diproses oleh perangkat lunak untuk didigitalkan, termasuk penyaringan, pemrosesan linier, konversi skala, perhitungan kesalahan dan kompensasi pengaruh suhu dan tekanan, dll., dan akhirnya sinyal dikeluarkan.
Aplikasi
Penganalisis gas konduktivitas termal merupakan metode efektif untuk mengukur satu komponen dalam dua gas campuran (dengan perbedaan konduktivitas termal yang sangat besar). Inovasi ini terutama digunakan untuk mengukur H2, dan juga umum digunakan untuk mengukur kandungan CO2, SO2, dan Ar, serta memiliki jangkauan aplikasi yang luas. Berikut beberapa aplikasi tipikalnya:
Pengukuran Kandungan H2 dalam Syngas dari Pabrik Amonia
Pengukuran kemurnian H2 di pabrik hidrogenasi
Pengukuran kandungan CO2 dalam gas buang tungku
Pengukuran kandungan SO2 dalam proses produksi asam sulfat dan pupuk fosfat
Pengukuran kandungan Ar dalam perangkat pemisah udara
Pengukuran O2 dalam H2 murni dan H2 dalam O2 murni selama proses produksi hidrogen dan elektrolisis oksigen.
Pengukuran H2 dalam Cl2 pada Proses Produksi Klorin
Pengukuran Kandungan H2 dalam Gas Hidrokarbon
Pemantauan Kandungan H2 dan CO2 dalam Generator Set Berpendingin Hidrogen
Pemantauan dalam produksi gas murni, seperti He dalam N2, Ar dalam O2, dll.
Analisis kesalahan pengukuran
Penganalisis gas konduktif termal adalah jenis instrumen analisis dengan selektivitas yang buruk. Meskipun berbagai langkah telah diambil dalam desain dan pembuatan instrumen, kondisi pengoperasian telah ditentukan, dan pengaruh beberapa faktor pengganggu telah ditekan atau dilemahkan sampai batas tertentu, namun kesalahan dasar penganalisis umumnya berada dalam kisaran ±2%. Alasan utamanya adalah pengaruh komposisi gas latar belakang terhadap hasil analisis.
Detektor konduktivitas termal pada kromatograf gas industri dan detektor pada penganalisis gas konduktivitas termal identik, tetapi elemen presisi pengukurannya lebih tinggi pada yang terakhir. Alasannya adalah setelah sampel dipisahkan oleh kolom kromatografi, hanya gas campuran biner dari komponen tunggal dan gas pembawa yang masuk ke tangki konduktivitas termal, tetapi hal ini sulit dilakukan pada penganalisis gas konduktivitas termal. Gas latar belakang seringkali merupakan campuran dari beberapa gas, yang akan memiliki tingkat pengaruh yang berbeda terhadap konduktivitas termal gas sampel, dan ketika komposisi gas latar belakang berubah, pengaruhnya akan lebih besar.
Kesalahan pengukuran pada penganalisis gas konduktif termal terdiri dari dua bagian: kesalahan dasar dan kesalahan tambahan. Kesalahan dasar ditentukan oleh prinsip pengukuran, karakteristik struktur, akurasi konversi sinyal setiap tautan, dan akurasi instrumen tampilan. Artinya, kesalahan penganalisis saat bekerja dalam kondisi yang ditentukan. Kesalahan tambahan disebabkan oleh penyetelan instrumen, penggunaan yang tidak tepat, atau perubahan kondisi eksternal. Faktor utama kesalahan tambahan pada penganalisis gas konduktif termal adalah: komposisi dan akurasi gas standar; gangguan akibat keberadaan komponen, debu, dan tetesan; tekanan, laju aliran, dan suhu gas sampel; perubahan arus pada jembatan.
Pengaruh komposisi dan presisi gas standar
Penganalisis gas konduktif termal, seperti instrumen analitik lainnya, perlu dikalibrasi secara berkala dengan gas standar, tetapi perbedaannya adalah penganalisis gas konduktif termal membutuhkan lebih banyak gas standar. Pada prinsipnya, komposisi dan kandungan gas latar belakang dalam gas standar harus sama dengan gas yang diukur, yang sulit dicapai dalam praktiknya, tetapi konduktivitas termal gas latar belakang dalam gas standar harus konsisten dengan gas yang diukur, jika tidak, hasil kalibrasi harus dikoreksi. Selain itu, untuk memastikan keakuratan gas standar, kesalahan tidak boleh lebih dari setengah kesalahan dasar instrumen.
Pengaruh yang timbul akibat adanya komponen pengganggu dalam gas sampel.
Keberadaan komponen pengganggu dalam gas sampel merupakan faktor penting yang dapat menimbulkan kesalahan tambahan. Misalnya, ketika kandungan CO2 dalam gas buang dianalisis menggunakan alat analisis konduktivitas termal CO2, SO2 dalam gas buang merupakan komponen pengganggu, dan konduktivitas termalnya adalah 1/2 dari konduktivitas termal CO2. Jika kandungan SO2 dalam gas buang adalah 1%, kesalahan hasil analisis akan hampir 2%. Penting untuk memahami komponen pengganggu dalam gas latar belakang dan pengaruhnya terhadap pengukuran. Tabel 6-2 menunjukkan pengaruh komponen pengganggu dalam gas yang diukur terhadap titik nol pengukuran kandungan hidrogen.
Aplikasi
Penganalisis gas konduktivitas termal merupakan metode efektif untuk mengukur satu komponen dalam dua gas campuran (dengan perbedaan konduktivitas termal yang sangat besar). Inovasi ini terutama digunakan untuk mengukur H2, dan juga umum digunakan untuk mengukur kandungan CO2, SO2, dan Ar, serta memiliki jangkauan aplikasi yang luas. Berikut beberapa aplikasi tipikalnya:
Pengukuran Kandungan H2 dalam Syngas dari Pabrik Amonia
Pengukuran kemurnian H2 di pabrik hidrogenasi
Pengukuran kandungan CO2 dalam gas buang tungku
Pengukuran kandungan SO2 dalam proses produksi asam sulfat dan pupuk fosfat
Pengukuran kandungan Ar dalam perangkat pemisah udara
Pengukuran O2 dalam H2 murni dan H2 dalam O2 murni selama proses produksi hidrogen dan elektrolisis oksigen.
Pengukuran H2 dalam Cl2 pada Proses Produksi Klorin
Pengukuran Kandungan H2 dalam Gas Hidrokarbon
Pemantauan Kandungan H2 dan CO2 dalam Generator Set Berpendingin Hidrogen
Pemantauan dalam produksi gas murni, seperti He dalam N2, Ar dalam O2, dll.
Analisis kesalahan pengukuran
Penganalisis gas konduktif termal adalah jenis instrumen analisis dengan selektivitas yang buruk. Meskipun berbagai langkah telah diambil dalam desain dan pembuatan instrumen, kondisi pengoperasian telah ditentukan, dan pengaruh beberapa faktor pengganggu telah ditekan atau dilemahkan sampai batas tertentu, namun kesalahan dasar penganalisis umumnya berada dalam kisaran ±2%. Alasan utamanya adalah pengaruh komposisi gas latar belakang terhadap hasil analisis.
Detektor konduktivitas termal pada kromatograf gas industri dan detektor pada penganalisis gas konduktivitas termal identik, tetapi elemen presisi pengukurannya lebih tinggi pada yang terakhir. Alasannya adalah setelah sampel dipisahkan oleh kolom kromatografi, hanya gas campuran biner dari komponen tunggal dan gas pembawa yang masuk ke tangki konduktivitas termal, tetapi hal ini sulit dilakukan pada penganalisis gas konduktivitas termal. Gas latar belakang seringkali merupakan campuran dari beberapa gas, yang akan memiliki tingkat pengaruh yang berbeda terhadap konduktivitas termal gas sampel, dan ketika komposisi gas latar belakang berubah, pengaruhnya akan lebih besar.
Kesalahan pengukuran pada penganalisis gas konduktif termal terdiri dari dua bagian: kesalahan dasar dan kesalahan tambahan. Kesalahan dasar ditentukan oleh prinsip pengukuran, karakteristik struktur, akurasi konversi sinyal setiap tautan, dan akurasi instrumen tampilan. Artinya, kesalahan penganalisis saat bekerja dalam kondisi yang ditentukan. Kesalahan tambahan disebabkan oleh penyetelan instrumen, penggunaan yang tidak tepat, atau perubahan kondisi eksternal. Faktor utama kesalahan tambahan pada penganalisis gas konduktif termal adalah: komposisi dan akurasi gas standar; gangguan akibat keberadaan komponen, debu, dan tetesan; tekanan, laju aliran, dan suhu gas sampel; perubahan arus pada jembatan.
Pengaruh komposisi dan presisi gas standar
Penganalisis gas konduktif termal, seperti instrumen analitik lainnya, perlu dikalibrasi secara berkala dengan gas standar, tetapi perbedaannya adalah penganalisis gas konduktif termal membutuhkan lebih banyak gas standar. Pada prinsipnya, komposisi dan kandungan gas latar belakang dalam gas standar harus sama dengan gas yang diukur, yang sulit dicapai dalam praktiknya, tetapi konduktivitas termal gas latar belakang dalam gas standar harus konsisten dengan gas yang diukur, jika tidak, hasil kalibrasi harus dikoreksi. Selain itu, untuk memastikan keakuratan gas standar, kesalahan tidak boleh lebih dari setengah kesalahan dasar instrumen.
Pengaruh yang timbul akibat adanya komponen pengganggu dalam gas sampel.
Keberadaan komponen pengganggu dalam gas sampel merupakan faktor penting yang dapat menimbulkan kesalahan tambahan. Misalnya, ketika kandungan CO2 dalam gas buang dianalisis menggunakan alat analisis konduktivitas termal CO2, SO2 dalam gas buang merupakan komponen pengganggu, dan konduktivitas termalnya adalah 1/2 dari konduktivitas termal CO2. Jika kandungan SO2 dalam gas buang adalah 1%, kesalahan hasil analisis akan hampir 2%. Penting untuk memahami komponen pengganggu dalam gas latar belakang dan pengaruhnya terhadap pengukuran. Tabel 6-2 menunjukkan pengaruh komponen pengganggu dalam gas yang diukur terhadap titik nol pengukuran kandungan hidrogen.
