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연소 분석 시 유량 제어

정확하고 재현가능한 흐름 제어

연소 분석 장비의 OEM 제조업체는 당사에게 연소 오븐에 대한 가스 공급 제어와 연소 분석에서의 감지에 대한 솔루션을 요청하였습니다. 캐리어 가스의 정확하고 재현 가능한 가스 흐름 & 제어는 연소에 매우 중요합니다.

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연소 분석이란 무엇일까요?
연소 분석은 원소 분석 분야에서 시료 중의 탄소, 수소, 질소, 황, 산소 등 원소의 총 함량을 측정하는 기술입니다. (생물)연료의 품질을 확립하고 토양에서 질소 함량을 확인하거나, 식품의 품질을 확인하는데 사용됩니다. 연소 분석에서 시료는 산소로 연소되고 연소 가스는 이러한 가스와 원소의 총량을 결정하기 위해 검출기로 이동됩니다.

Flow control in Combustion analysis for soil sample

연소 분석에 대한 응용 조건

제어된 연소를 사용하기 위해서는 화합물 반응을 위해 산소를 정확하게 투입해야 합니다. 정확하고 재현 가능한 헬륨 흐름은 연소 생성물을 검출기로 운반하는 캐리어 유체로서 필요합니다. 또한, 분석 실험실의 공간 효율성을 위하여 소량의 샘플량을 처리할 수 있는 흐름 컨트롤러가 필요합니다. 

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중요 항목

  • 원소 분석의 정확성 및 재현성
  • 유량계의 작은 설치 공간
  • 저비용


흐름 제어를 위한 프로세스 솔루션

브롱호스트 솔루션은 분석 장비 내부의 PLC에 의해 제어되는 3개의 EL-FLOW Base 질량 흐름 컨트롤러로 구성됩니다. 샘플은 정확한 무게로 분석기의 연소 오븐에 공급됩니다. 질량 흐름 컨트롤러 중 하나는 연소 과정에서 반응물로 산소를 공급하는데 사용됩니다. 산소를 정확하게 투여해야 촉매를 절약할 수 있고, 연소 오븐을 통과하는 흐름이 일정해야하기 때문입니다.

연소 오븐에서 탄소, 수소, 질소 및 황 원소는 각각의 산화 형태인 CO2, H2O, NO2 및 SO2 . 로 연소됩니다. 

Flow scheme Hydrogen storage in metal hydride
Flow scheme

두 번째 질량 흐름 컨트롤러는 연소 오븐에 헬륨을 주입하여 연소 가스의 캐리어 가스 역할을 합니다. 물(H2O)은 연소 오븐의 다운스트림 트랩에서 제거되고, 헬륨 흐름은 연소 가스를 가스 크로마토그래피(GC) 칼럼을 통해 이동합니다. 그런 다음, 열전도율 검출기(TCD)로 가스를 전달하여 각 가스의 양을 정량적으로 측정하여 해당 원소를 차례로 구합니다. 세 번째 질량 흐름 컨트롤러는 열전도율 검출기로 헬륨 가스를 공급합니다.

시류 중의 산소를 분석학기 위해서는 분석기에 기체 산소를 공급하지 않고 기기를 환원모드로 작동시켜야 합니다. 헬륨은 이곳에서도 캐리어 가스로 사용됩니다. 산소는 크로마토그래프(GC) 칼럼에서 분리된 화합물로 변환되어 열전도율 검출기에 의해 검출됩니다.

매우 작운 샘플의 조성을 정확하게 확인할 수 있도록 EL-FLOW Base 및 MANI-FLOW 솔루션은 100 ml/min 범위의 작은 가스 흐름을 정확하고 재현적으로 제어할 수 있습니다. 또한 가스 흐름 계측기는 컴팩트한 사이즈이기 때문에 실험실 내 설치 공간을 줄이고 비용을 절감하는데 매우 유용합니다.

흐름 컨트롤럴를 사용하기 전, 분석 장비는 연소 가스가 공정라인을 통해 움직일 수 있도록 구동력으로 차압을 이용하였습니다. 실제로, 연소 분석 과정은 유량 제어 장치를 이용하기 때문에 더 정확합니다.

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