Thermal conductivity of gas by pulse injection techniques using specific thermal conductivity detector (TCD)

Abstract

Este artigo apresenta um procedimento para determinar a condutividade térmica de gases através de injeção por pulso, utilizando um detector de condutividade térmica (TCD). As medidas foram efetuadas à 323K e pressão atmosférica, com um sensor de filamento de tungstênio de 160 Ω. Através de aproximações bem definidas, foi possível transformar uma equação de segunda ordem não-linear, que descreve a saída do sensor como uma função de condutividade térmica e calor específico a volume constante (Cv), em uma equação linear de primeira ordem. De acordo com esta equação, o sinal elétrico do sensor, elevado ao quadrado e integrado em função do tempo, multiplicado pelo Cv, é proporcional a razão do Cv pela condutividade térmica. Os resultados experimentais obtidos com os gases Ar, N2, O2, CH4, CO2, C2H4, C3H6 e i-C4H8 estão de acordo com o modelo teórico proposto e a correlação de linearidade confirma a validade do método proposto.

This paper presents a procedure to determine the thermal conductivity of gases by pulse injection, using a thermal conductivity detector (TCD). The measurements are taken at 323K and atmospheric pressure with a 160 Ω tungsten filament sensor. Under well defined approximations the original nonlinear second order equation, which describes the sensors output, as a function of thermal conductivity and constant volume specific heat was transformed into a linear first order equation. According to this equation the time integrated, second order sensors electrical output signal, multiplied by the constant volume heat capacity is proportional to the constant volume heat capacity, divided by the thermal conductivity. The experimental results obtained with Ar, N2, O2, CH4, CO2, C2H4, C3H6 and i-C4H8 gases are in good agreement with the proposed theoretical model and the linearity correlation confirms the validity of the proposed method.