Батарейки для колонки газовой: как устроен и как работает газовый водонагреватель

Содержание

как устроен и как работает газовый водонагреватель

Если в вашем доме нет ГВС или же вам постоянно отключают горячую воду, то жить становится совсем неуютно. Но это не повод отказываться от теплого душа прохладным осенним вечером, согласны? Решить эту проблему можно с помощью установки газовой колонки, как делают многие пользователи. Но как работает такой миниатюрный водонагреватель и сможет ли он справиться со своей задачей?

Обо всем этом мы детально поговорим в нашей публикации — здесь рассмотрен принцип работы газовой колонки, схемы ее устройства. А также акцентировано внимание на основных неисправностях оборудования и способах справится с ними. Изложенный материал дополнен наглядными иллюстрациями, схемами и видеороликами.

Содержание статьи:

Общее строение бытовой колонки

Газовая колонка — это . Это означает, что вода проходит сквозь неё и нагревается по ходу. Но, прежде чем перейти к разбору того, как устроена бытовая газовая колонка для нагрева воды, напомним, что ее монтаж и замена связаны с централизованной системой подачи газа.

Поэтому нужно обязательно подать документы в газовую службу вашего региона вместе с соответствующим заявлением. О можете прочитать в других наших статьях, а сейчас перейдем к устройству.

Различные модели газовых колонок разнятся между собой, но общее строение бытовой газовой колонки выглядит примерно следующим образом:

  • Газовая горелка.
  • Запальник/система розжига.
  • Вытяжка и соединение с дымоходом.
  • Патрубок дымохода.
  • Камера сгорания.
  • Вентилятор (в некоторых моделях).
  • Теплообменник.
  • Патрубок для подачи газа.
  • Водяной узел.
  • Патрубки для подвода воды.
  • Патрубок для вывода горячей воды.
  • Передняя панель с контроллером.

Центральный элемент колонки — газовая горелка, в которой поддерживается горение газа, что способствует нагреву воды. Горелка установлена в корпусе, в нем собираются раскаленные продукты сгорания, назначение которых — греть воду.

Корпус сделан из металла и полностью покрывает переднюю часть и бока колонки. Важно, чтобы материал корпуса хорошо проводил тепло, ведь качество нагревания зависит от пропускания им тепла.

Конструктивные составляющие газовой колонки, находящиеся внутри корпуса. Здесь изображено газовое оборудование закрытого типа

Сверху аппарата находится вытяжка и дымоход, через которые продукты сгорания покидают колонку и помещение. Их устройство зависит от того, открытого или закрытого типа колонка, что будет показано ниже.

Трубы змеевиком извиваются внутри корпуса, вода проходит по ним под естественным напором и согревается раскаленными газами. Вся эта система труб называется теплообменником

. Снизу находятся два патрубка: справа – для приема холодной воды из трубопровода, с левой стороны вытекает горячая вода.

Между водонапорной сетью и газовой колонкой зачастую устанавливается фильтр, который регулирует жесткость воды. Без фильтра колонку может покрывать накипь при высокой температуре воды. При входе в колонку вода проходит через водяной узел, который служит своеобразной «связью» между потоком воды и потоком газа. Об этой связи мы поговорим чуть дальше.

Горящая газовая горелка с электрическим зажиганием и датчиком пламени. Датчики играют важную роль в функционировании оборудования. Об их функциях поговорим далее

С помощью ещё одной трубки, которая также находится снизу, колонка подключается к газовой магистрали.

Там же находится передняя панель с блоком управления. Она оснащена регуляторами для контроля траты газа и воды. В зависимости от модели, это могут быть как простые ручки, которые нужно крутить, так и жидкокристаллические дисплеи, где можно увидеть множество характеристик колонки, или даже характер её неисправности в случае, если колонка не работает.

Как действует газовая колонка?

Ознакомимся с принципом действия газовой колонки в форме простого алгоритма:

  • когда вода течет через водяной узел, напрягается мембрана и двигает вверх шток, соединенный с газовым клапаном;
  • далее клапан открывает подачу газа на основную горелку;
  • газ поджигается от электрода или запальника, сгорает и подогревает воду, которая течет по трубам теплообменника;
  • нагретый водный поток подается к крану через левый патрубок;
  • через дымоход или вытяжку выводятся продукты горения газа — здесь есть принципиальная разница между колонками открытого и закрытого типов, о чем подробно будет указано ниже.

При этом, мощность пламени и мощность потока воды через колонку можно регулировать с помощью регуляторов на передней панели.

А теперь рассмотрим подробнее, как происходит зажигание горелки и как с этим связан уже упомянутый водяной узел.

Конструктивные элементы  и принцип работы водяного узла. В просторечии его называют «лягушкой». На рисунке желтыми стрелочками показано направление движения газа, синими стрелочками – направление движения воды

Способ зажигания газа

Вообще, газовые колонки основываются на трёх способах зажигания газа. Как видно на схеме, во всех трёх случаях сигналом к зажиганию основной горелки служит реакция водяного узла (лягушки).

Вот три способа зажигания:

  • с помощью пьезоэлемента;
  • от батареек;
  • от вращения гидротурбины.

Зажигание с помощью пьезоэлемента – это ручное зажигание, и предполагает наличие кнопки на передней панели. Нажатие кнопки вызывает замыкание пьезоэлемента, который зажигает запальник. Он, в свою очередь, поджигает основную горелку после сигнала штока, который двигается водной мембраной при активном напоре воды.

Запальник продолжает гореть небольшим пламенем пока не будет выключен вручную. Это приводит к увеличенному расходу газа и повышенному образованию накипи в трубах. Одним из газовых проточных водонагревателей с ручным поджигом является Bosch Therm 4000 O W 10-2 P.

Схема газовой колонки с пьезорозжигом. На рисунке обозначены «внутренности» колонки – основные конструкционные узлы, находящиеся внутри корпуса, и кнопки/ручки, расположенные снаружи

Газовые колонки некоторых моделей работают на батарейках. При этом поджиг происходит от электрической искры после сигнала штока. Таким образом, вместо запальника здесь присутствуют электроды, которые напрямую зажигают основную газовую горелку.

Но в среднем раз в 10 месяцев, а при постоянном использовании — раз в 2 месяца, чтобы не было непредвиденных обстоятельств. Одной из таких колонок на батарейках является Zanussi GWH 10 Fonte Glass La Spezia.

Иногда розжиг происходит от вращения гидротурбины (при потоке воды). Зажигание происходит также от электрической искры, но батарейки менять не нужно, ведь турбина сама генерирует электричество в процессе протекания воды.

Но для срабатывания гидротурбины необходимо высокое давление в трубах, минимум в 0,3 бар. Далеко не в каждом доме есть такое . В России и других странах СНГ не советуют покупать такие колонки из-за нестабильного напора воды. Как пример такой модели — газовая колонка Bosch Therm 6000 O WRD 15-2 G, которая заметно дороже двух вышеуказанных моделей.

Устройство водяного узла колонки

Устройство водяного узла представляет особый интерес. Его структуру можно увидеть на схеме внизу, подписи к деталям — под схемой. Остальные обозначенные элементы служат для креплений.

Конструктивные элементы ремкомплекта водяного узла газовой колонки марки “Нева”: 1) мембрана силиконовая Д 54 мм; 2) сальник штуцера подвода холодной воды 19х14х2,5 мм; 3) сальник сливного клапана 10х6х2 мм; 4) сальник регулятора расхода воды 14,5х9,5х2,5 мм – 2 шт; 5) сальник уплотнения штока резьба М 12 х 1 5,34х1,78х1,78 мм – 2 шт; 6) сальник уплотнения втулки штока М 12 х 1 14х11х1,5 мм; 7) сальник винта регулятора подмембранного давления 6,4х2,6х1,9 мм; 8) сальник винта регулятора протока воды 7хх3,2х1,9 мм; 9.

) сальник соединения водяного и газового узлов 27,5х23,5х2 мм; 10) сальник соединения водгазового узла с горелкой 18х13х2,5 мм; 11) сальник датчика температуры воды 10х6х2 мм

Основные рабочие детали это шток и диафрагма, под действием которой он движется когда в нижней части начинается проток воды. Шток открывает клапан и пропускает газ в горелку, который затем поджигается.

Ещё один рабочий элемент — шарик из ПВХ, служащий предохранителем. Он перекрывает ток газа при резких перепадах давления в водопроводных трубах — , о которых мы также ещё поговорим.

Тип камеры сгорания

По устройству камер сгорания бывают газовые колонки двух типов: с открытой и с закрытой.

Колонки с открытой камерой сгорания имеют открытый доступ воздуха к горелке, а продукты сгорания уходят в вытяжку.

Такие модели более простые, чем турбированные, о которых речь пойдёт ниже, их работа практически бесшумная и в большинстве случаев они не требуют электричества. Однако из-за открытой связи между камерой сгорания и помещением возможно загрязнение воздуха в помещении при плохой работе вытяжки.

Колонки с закрытой камерой сгорания являются турбированными. Камера сгорания в них герметичная, помимо каналов для нагнетания и выхода воздуха. Нагнетается он туда вентилятором через коаксиальные трубы и выходит на улицу через дымоход, вместе с продуктами сгорания.

Такие колонки обычно полностью автоматизированы, в них отсутствуют элементы ручного управления, а датчики тяги и температуры в них более чувствительные. Эти колонки “современные” и более безопасные.

На иллюстрациях выше была изображена газовая колонка именно с закрытой камерой сгорания. Для сравнения, на следующей иллюстрации можно увидеть устройство колонок двух типов рядом. Вы найдёте у них много схожих элементов, но принцип удаления продуктов горения заметно отличается.

Сравнение камер сгорания в колонках. Слева изображена камера сгорания колонки открытого типа. Справа – газовая колонка с камерой сгорания закрытого типа, где воздух нагнетается внутрь камеры с помощью вентилятора

Основные характеристики колонок

А теперь поговорим об аспектах практического использования колонки. Одна из основных характеристик — производительность. Она прямо соотносится с мощностью, которая указывается в кВт и показывает объём воды, нагреваемый за минуту на 25 °C.

Характеристики обычно указываются в паспорте устройства. Обычная колонка греет за минуту 10-20 литров воды на 25 °C, хотя эта величина может значительно колебаться.

Ещё одна характеристика современных колонок — модуляция мощности. Она показывает, как может меняться мощность колонки в зависимости от потока воды и измеряется в процентах от начальной мощности.

Для модуляции колонки оборудуются специальной арматурой с мембраной, которая меняет подачу газа на горелку в зависимости от протока. Нормальной считается модуляция в диапазоне 40-100% мощности прибора.

На схеме изображена модулирующая арматура и принцип её работы, который похож на работу водяного узла и его мембраны

Датчики безопасности и их значение

Газовая колонка может быть опасной, ведь она связана одновременно с водной и газовой магистралями, каждая из которых и по отдельности может представлять угрозу.

При проблемах с подачей газа или воды, датчики безопасности отключают работу колонки, а специальные клапаны перекроют подачу воды или газа.

Обычно газовые колонки выдерживают напряжение до 10-12 бар, что в 20-50 раз выше, чем обычное давление в трубах. Такие резкие скачки возможны при так называемых гидравлических ударах.

Но если давление ниже, чем 0.1-0.2 бар, то колонка не сможет работать. Нужно внимательно изучить инструкцию и характеристики перед покупкой, чтобы понять, оптимизирована ли колонка под низкое давление воды в трубах стран СНГ и будет ли исправно работать. И наоборот — будет ли она выдерживать резкие перепады давления, что тоже, увы, не редкость в наших условиях.

Схема зажигания горелки, работающей на электрической искре. Места расположения основных датчиков безопасности бытовой газовой колонки

Вообще, современная газовая колонка содержит много датчиков безопасности. Все они, в случае поломки, могут быть заменены.

Подробнее о назначении и месте расположения датчиков — в таблице ниже.

Название датчикаМесто расположения и назначение датчика
Датчик тяги дымоходаРасположен в верхней части устройства, связывающей колонку с дымоходом. Отключает колонку при отсутствии тяги в дымоходе
Газовый клапан Находится в патрубке для подачи газа. Отключает колонку при падении давления газа
Датчик ионизацииНаходится в камере устройства. Отключает устройство, если пламя гаснет при включенном газе.
Датчик пламениНаходится в камере устройства. Перекрывает газ, если пламя не появляется после поджига
Клапан сбросаНаходится на патрубке подачи воды. Отключает воду при повышенном давлении в трубопроводе
Датчик потокаОтключит колонку, если прекратит литься вода из крана или если отключится водоснабжение
Датчик температурыРасположен на трубах теплообменника. Заблокирует работу горелки при значительном перегреве воды, чтобы избежать повреждений и ожогов (в основном срабатывает при +85ºС и выше)
Датчик пониженного давленияНе даст колонке включиться при пониженном давлении воды в трубах.

Основные неполадки и способы их исправить

Говоря о строении и принципах действия бытовой газовой колонки, а также о датчиках, встроенных в неё, стоит вкратце упомянуть о возможных сбоях и неполадках. Здесь мы не будем останавливаться на полном ремонте или замене колонки, а быстро пройдёмся по всем элементам, перечисленным в описании горелки, и опишем их неполадки, а также способы справится с ними своими руками.

Как уже упоминалось, основной элемент колонки — газовая горелка. Зачастую горелка гаснет из-за срабатывания датчиков безопасности, о которых мы уже говорили. Частые проблемы, которые приводят к такому сценарию — это загрязнение теплообменника сажей и накипью.

Причина слабого напора — образование накипи в трубах теплообменника. В таком случае, нужно снять теплообменник, и промыть трубы специальными жидкостями для удаления накипи.

На этом фото изображен загрязненный теплообменник. В данном случае нужно его снять и вычистить сажу. Если колонка размещена недалеко от кухонной плиты, возможно также загрязнение теплообменника пищевыми жирами

Если сгорание газа происходит не полностью, или же колонка долго эксплуатируется, в камере накапливается сажа с внешней стороны, что значительно понижает теплопроводность и качество нагрева воды.

Чтобы больше узнать о причинах слабого напора и тонкостях выполнения чистки, переходите, пожалуйста, по .

Если газовый клапан не открывается из-за слабого напора подаваемой воды, нужно извлечь фильтр, проверить насколько он забит и в случае необходимости – промыть. Если же недостаточный напор воды или газа, придется обращаться в соответствующую государственную службу.

Если протекает вода непосредственно из колонки, это значит, что нарушена герметичность в трубах. Необходимо разобрать их и заменить уплотнительные элементы. В случае необходимости, придется заменить сами трубы.

Отдельно стоит напомнить о . Если колонка находится в эксплуатации долгое время, мембрана водяного узла изнашивается и её чувствительность значительно падает. Она перестаёт реагировать на низкое давление воды, и, соответственно, не даёт сигнала о том, что нужно зажечь горелку. В лучшем случае, ее следует менять раз в 5-6 лет.

Когда мембрана износилась, можно приобрести ремонтный комплект и выполнить замену своими силами. Водяной узел состоит из таких основных элементов, как резиновая мембрана, крышка, корпус и пластиковая тарелка с пружиной

Иногда проблема также в штоке, который двигается мембраной, его тоже можно заменить при необходимости, ведь существуют специальные ремонтные комплекты для этого.

Чтобы лучше разобраться с устройством своей модели газовой колонки, нужно внимательно изучить инструкцию к использованию и паспорт объекта. Это не только сэкономит ваше время и нервы, но и само по себе улучшит понимание того, как работает данный прибор.

Выводы и полезное видео по теме

Для закрепления понимания структуры газовой колонки можете посмотреть видеообзор, где подробно объясняется расположение всех элементов колонки на живом примере:

В этом материале мы изучили устройство бытовой газовой колонки, принцип её действия. Затем рассмотрели работу основных элементов. А зная основные узлы и элементы газового оборудования, датчики его системы безопасности, можно своими силами диагностировать поломку. А если причина неисправности будет заключаться в загрязнении отдельных элементов конструкции, то и выполнить газовой колонки.

Хотите дополнить изложенный выше материал полезными рекомендациями или задать вопросы, которые мы не затронули здесь? Спрашивайте совет у наших экспертов и других посетителей сайте – форма обратной связи расположена ниже.

Какая батарейка в газовой колонке

На чтение 6 мин.

Для тех, кто использует в своём быту газовую колонку, вопрос выбора батареек может быть не слишком важен. Но, тем не менее от выбора качественных элементов питания зависит срок эксплуатации газового прибора. В данной статье будут рассмотрены наиболее оптимальные батарейки для колонки, а так же процесс их замены. Так же будут рассмотрены условия при которых питательные элементы быстрее приходят в негодность и советы, как этого избежать.

Какие батарейки нужны для газовой колонки: их особенности

В наше время включение и отключение газовой системы происходит при помощи электричества. Хотя ещё не так давно розжиг газа осуществлялся очень опасным способом — с помощью открытого огня (спичек, зажигалок). В дальнейшем с совершенствованием моделей в систему внедрились пьезоэлементы, компактные элементы питания (батарейки), гидрогенератор. А в некоторых колонках поджиг газа осуществляется от сети. В настоящий момент наибольшую популярность имеют приборы с поджигом газа от батареек. Это объясняется тем, что в моделях с прямым поджигом газ поступает на горелку сразу. И посредством электроимпульса, создаваемого элементами питания происходит поджиг. Для того, чтобы понять оптимальность выбора батареечной колонки, следует рассмотреть модели, работающие от гидрогенератора:

  • Цена приборов с гидрогенератором гораздо выше цены колонок с батарейками
  • Гидрогенератор очень чувствителен к качеству воды. Поэтому будет требоваться его постоянная прочистка
  • Сила давления в водопроводной системе бывает мала для создания нормальной искры

О том, что в колонке требуется заменить питательные элементы, говорят холостые попытки запуска более одного раза. Более современные приборы обладают индикаторной лампочкой, говорящей о снижении заряда батарей до минимума.

Батарейки для газовых колонок: какие конкретно используются

В газовых колонках используются особые элементы питания класса D (не пальчиковые и не мизинчиковые).

Сумма их напряжений должна достигать стандартных 3 вольт. Из пригодных для газовых колонок батареек следует выделить три вида:

  1. D-R20. Начинкой этих элементов питания является соль. Они имеют невысокую стоимость, но в то же время обладают очень быстрой скоростью разрядки. Срок службы составляет около 2 недель
  2. D-LR20. Начинкой является щёлочь. Эти батарейки на порядок дороже, но и прослужить могут до 6 месяцев.
  3. Так же для удобства эксплуатации применяются заряжаемые аккумуляторы. Оптимальным выбором будет модель NIMH D\ HR 20. При правильной эксплуатации такие питательные элементы прослужат до 5 лет.

Советы по выбору батареек

Идеальным вариантом станет покупка батареек в точности соответствующим изначальным. При покупке других элементов стоит обратить внимание на следующие моменты:

  • На внешней части изделия не должно быть дефектов
  • Цельность упаковки
  • Батарея должна иметь правильную форму

Все вышеперечисленные советы стоит учитывать, так как на современном рынке представлены не только подлинники, но и большое количество подделок. И в результат использования батареек ненадлежащего качества могут возникнуть поломки прибора (включая возгорания)

Причины по которым батарейки быстро выходят из строя

В том случае, если в колонке используются качественные элементы питания, но тем не менее они теряют свой заряд гораздо быстрее положенного срока, стоит задуматься. Этому может быть несколько причин:

Повышенное содержание влаги в помещении

В результате излишней влажности в помещении происходит процесс окисления металлических частей прибора. В результате возникает коррозия, которая так же коснётся контактов колонки. Характерным признаком такой ситуации является перегрев элементов питания. Для исключения подобной ситуации необходима хорошая вентиляционная система в помещение и его регулярное проветривание.

Ошибки в работе датчика ионизации

Работа этого датчика заключается в отслеживание возникающего огня в приборе. В том случае, если сенсор отклоняется от своего положения, то не «наблюдает» огня. И в данной ситуации клапан колонки перестаёт подавать газ. И получается, что питательные элементы вхолостую подают заряд. Эту проблему следует отслеживать и решить, просто поправив положение сенсора.

Сдвиг электрода для розжига

Эта проблема схожа с предыдущей и так же заключается в физическом отклонение элемента (электрода) от своего истинного положения. В данной ситуации розжиг огня может происходить гораздо дольше обычного, что увеличивает энергопотребление.

Неисправности в управляющей части колонки

Блок управления колонки получает электроэнергию от батареек. В том случае, если в нём присутствуют мелкие дефекты, то энергии он будет тратить значительно больше, чем обычно. При возникновении данной проблемы, лучше обратиться за помощью к профессионалам. В противном случае можно нарушить тонкие настройки прибора, либо полностью вывести его из строя.

Замена батареек в газовой колонке

Самостоятельная замена старых элементов питания не составит труда. Но тем не менее следует проводить её аккуратно, чтобы не повредить не дешёвое оборудование. В большинстве случаев отсек для батареек располагается в нижней части прибора.

По конструкции этот отдел может быть двух видов:

  1. выдвижной отсек открывается нажатием на его стенку
  2. в отсеке закрывающемся при помощи защёлок питательные элементы часто расположены вертикально и удерживаются фиксатором от падения при извлечении.

Процесс замены старых элементов питания состоит из следующих этапов:

  1. Произвести отключения прибора
  2. Вскрыть отдел с питательными элементами и заменить их при этом соблюдая полярность
  3. Подключить прибор к подаче воды и газа

Чтобы продлить жизнь батарейкам, если не планируется пользоваться колонкой, можно выключить ее при помощи специального переключателя, внизу корпуса. Кнопка отключает блок розжига от элементов питания.

Можно ли перевести колонку на блок питания

Для переделки колонки, работающей от батареек, нужно:

  • Приобрести блок питания с параметрами 220В/3В/500 мА.
  • Купить два разъема типа «мама-папа».
  • Вывести расположенные внутри отсека для коробки с батарейками два провода вниз из корпуса аппарата. На них вы увидите половинки «мама» и маркировку.
  • Если провода не промаркированы разным цветом, пометить, какой относится к «+», а какой к «-».
  • Отрезать от блока питания штекер, разделить провода и на каждый припаять половинки «папа».
  • Соединить половинки разъемов с учетом полярности.
  • Включить блок в розетку.

Электропитание для газовой колонки: какие батарейки подходят

Водонагреватели с электронным розжигом удобны и практичны в использовании при частых перебоях электроснабжения. И если вам надоело отслеживать состояние элементов питания, менять их, то лучшим решением станет замена батарейки для газовой колонки на питание от стационарной электрической сети.

Батарейки в газовой колонке необходимы для розжига — они создают искру в момент поворота регулировочного кольца или вентиля.

Принцип работы колонки на батарейках

Все водонагревательные колонки работают одинаково — за короткое время им необходимо прогреть до заданной температуры проточную воду в теплообменнике. Различия проявляются в системах розжига и защиты.

В колонках на батарейках искра создается автоматически при открывании вентиля горячего водоснабжения. Энергия на образование искры берется от двух батареек типа D.

Фитиль в газовом водонагревателе не горит постоянно — он сразу гаснет после включения главной горелки. В колонке имеется датчик протока воды. При открытии крана он срабатывает и замыкает электрическую цепь, подавая напряжение к исполнительным устройствам.

В результате открывается кран подачи газа к основной горелке, образуется искра. Газ начинает гореть и нагревать проточную воду. При закрытии крана ток воды прекращается. Датчик тока воды перекрывает подачу газа.

Все колонки должны быть оснащены следующими датчиками:

  • определения тяги дымохода;
  • контроля давления в подводящей трубе;
  • наличия пламени.

Дополнительно могут устанавливаться датчик максимальной температуры проточной воды и предохранительный клапан избыточного давления.

На сколько хватает батареек и причины частой смены

Две батарейка типоразмера D на выходе дают 3В, что достаточно для розжига газовой колонки.

Заряда качественных батареек типа D достаточно для работы в течение года. Однако вследствие разброса характеристик элементов питания их срок эксплуатации варьируется от года до 2-3 недель.

Помимо качества батареек на продолжительность работы влияют такие факторы:

  • высокая влажность помещения;
  • неверное размещение датчика ионизации;
  • его загрязнение;
  • неправильное расстояние между запальником и электродами поджига;
  • загрязненные электроды розжига;
  • неисправности в системе управления;
  • загрязнение соленоида.

Какие батарейки нужны для газовой колонки

Выбирайте газовую колонку, в которой используются батарейки самой большой емкости, типа D. Только они обеспечивают максимально возможный срок эксплуатации без замены.

Батарейки типа D под торговыми марками Energizer и Duracell пользуются популярностью за счёт большой ёмкости и продолжительного срока службы.

Альтернативой могут служить аккумуляторы соответствующего формата. Однако затраты на них могут сильно превысить стоимость батареек, в том числе за счет приобретения зарядного устройства.

Батарейки для газовых колонок имеют стандартные размеры — высоту 61,5 мм и диаметр 34 мм. Но выбирать следует более тяжелые элементы, вес которых может находиться в пределах от 60 до 141 г. Чем они тяжелее, тем дольше срок их службы.

Щелочные батарейки (LR20) выпускаются с емкостью в пределах от 500 до 16000 мАч. Для угольно-цинковых элементов этот показатель постоянен — 4000 мАч. Срок хранения солевых источников питания не превышает 3 лет, щелочных — до 10 лет.

Как заменить батарею

В газовой колонке источник электричества располагается в специальном отсеке, размещенном в легкодоступном месте. С учетом конструктивных и функциональных особенностей водонагревателя таковым является его нижняя часть.

Чтобы получить доступ к элементам питания, следует снять крышку, удерживаемую защелкой.

Для замены старых батареек необходимо открыть батарейный блок в нижней части газовой колонки и поменять элементы на новые.

В отсеке располагаются 2 батарейки, удерживаемые защелками. Запомнив полярность каждой, надавливаем на защелку, и батарея выскальзывает под действием собственного веса.

Аналогично вынимается другой источник питания. Новые вставляются и фиксируются с соблюдением полярности. Закрывается крышка. Газовая колонка готова к работе.

В некоторых моделях удачная замена завершается световым или звуковым сигналом.

На корпусе колонки или открывающейся крышке может обозначаться правильная полярность подключения. Вставляйте новые элементы точно так же, как располагались предыдущие

Можно ли перевести колонку на блок питания

В случае интенсивного использования газовой колонки элементы питания быстро разряжаются и требуют замены. При устойчивом электроснабжении можно перевести водонагреватель на работу от электрической сети.

Таким образом вы избавляетесь от необходимости своевременного обновления источников питания, но становитесь зависимы от работы электросетей.

Чтобы перевести колонку на работу от блока питания, можно купить уже готовое устройство. Вам останется только подсоединить его вместо батареек. Возможно самостоятельно осуществить такой перевод. Для этого следует приобрести:

  • блок питания с входным напряжением 220 В и 3 В на выходе, сила выходного тока до 0,5-1 А;
  • две пары разъемов;
  • провода.

Вынимаем батарейки. Присоединяем провода к клеммам отсека и отмечаем их полярность. Желательно применять разноцветные провода — красный и синий или черный.

С помощью мультиметра определяем полярность проводов от блока питания и с помощью разъемов соединяем их с проводами соответствующей полярности от газовой колонки. Изолируем токопроводящие части соединения. Устройство готово к работе.

Как поменять батарейки в газовой колонке своими руками

От автора: всем привет! Газовые водонагреватели с электрическим розжигом становятся все более популярны. Это обусловлено их практичностью и простотой эксплуатации. Для срабатывания розжига достаточно просто открыть кран, после чего сработает пьеза и подача газа.

Пьеза вырабатывает искру при помощи батареек. Все очень удобно, кроме одного неприятного момента — рано или поздно даже самые качественные элементы питания приходят в негодность. И тут у многих возникает вопрос: как поменять батарейки в газовой колонке?

Своевременная замена

Батарейки не разряжаются моментально, это происходит постепенно. При постепенном снижении заряда элементов питания искра вырабатывается нестабильно, вследствие чего горелка зажигается не с первого раза, приходится несколько раз открывать и закрывать кран. При появлении таких симптомов лучше сразу же заменить батарейки, не дожидаясь их полной разрядки.

Следует учитывать, что похожие симптомы наблюдаются также при износе мембраны. Поэтому, прежде чем производить замену, нужно открыть корпус и проверить следующее:

  • поступление газа и воды,
  • окисление контактов,
  • перемещение штока.

Причины быстрой разрядки

Существует множество причин, из-за которых даже самые качественные батареи разряжаются очень часто:

  • высокий уровень влажности. Если газовый нагреватель установлен в ванной комнате, то повышенное испарение воды может негативно сказаться на его работе. Влага оседает на контактах и способствует их окислению, что приводит к снижению заряда,
  • смещение сенсора ионизации. Со временем датчик, отвечающий за горение, может сместиться, вследствие чего для выработки искры требуется более продолжительное время. В этом случае расходуется гораздо больше энергии, и потеря заряда происходит в разы быстрее, чем должна,
  • смещение пьезы. Ситуация схожа с описанной выше. Пьеза смещается в сторону от горелки, и для возгорания требуется более длительное время. В этом случае, помимо быстрого разряда электрических элементов, существует еще и возможность взрыва в результате накопления газа внутри корпуса нагревателя,
  • проблемы в плате блока управления. Помимо пьезы, в колонке присутствует электронный модуль управления, который также питается от батарей. Если на плате блока возникают какие-либо неполадки (сгоревший резистор, короткое замыкание, загрязнение дорожек и т. п.), заряд расходуется быстрее, чем обычно.

Устранив вышеупомянутые проблемы, вы значительно продлите период эксплуатации батарей.

Как выбрать батарейки

При выборе элементов питания для замены необходимо руководствоваться рекомендациями производителя. Кроме того, желательно не экономить, приобретая дешевые батарейки. Лучше довериться проверенным производителям. В таком случае, следующая замена потребуется очень нескоро. Также можно купить аккумуляторы, которые заряжаются повторно. Стоят они дороже обычных элементов питания, но прослужат гораздо дольше.

Процесс замены

Обычно отделение для батареек находится внизу колонки и имеет защелкивающуюся при помощи специального фиксатора крышку.

Последовательность действий:

  • перекрываем доступ газа к колонке,
  • отключаем подачу воды,
  • отключаем при помощи специальной кнопки элементы питания,
  • откидываем крышку,
  • вытаскиваем старые батарейки,
  • устанавливаем новые (обращаем внимание на полярность +/-).

Чем можно заменить батарейки

Если вы не хотите заморачиваться заменой батареек, можно подключить нагреватель к розетке. При этом выбранный адаптер должен соответствовать требованиям прибора по амперажу и вольтажу. Также следует убедиться, что подключаемый адаптер способен конвертировать переменный ток в постоянный. Последовательность действий:

  • отключаем подачу воды и газа,
  • открываем отделение с батарейками и извлекаем их,
  • отсоединяем идущие к пьезе провода,
  • отрезаем наконечник от блока питания,
  • подсоединяем блок питания к сети и мультиметром определяем полярность постоянного тока (+/-),
  • соединяем провода питания и пьезы при помощи клеммника или пайкой (в соответствии с определенной ранее полярностью),
  • включаем в розетку.

Если все действия выполнены правильно, теперь розжиг осуществляется от сети. Но этот способ имеет один существенный недостаток: при отключении электричества не будет горячей воды. Для того чтобы защитить колонку от перепадов напряжения, можно подключить ее к сети с помощью стабилизатора.

Ниже вы можете просмотреть видео, в котором подробно описывается процесс замены батареек в газовой колонке.

Блок питания для газовой колонки вместо батареек — как поставить

Как сделать блок питания 3 вольта вместо батареек: модернизация газовой колонки

Газовая колонка – это отличный способ нагрева воды, который с успехом может заменить централ

Блок питания на 3 вольта можно изготовить как самостоятельно, так и купить готовыйизованную горячую воду.

Такое устройство позволяет огромному количеству людей не только пользоваться теплой водой в любое удобное время, но и регулировать ее температуру.

Однако обслуживание газовой колонки обходится недешево, в первую очередь, из-за необходимости покупать дорогостоящие батарейки. Как модернизировать колонку под блок питания, ради экономии денег – читайте далее.

Чем хорош блок питания для газовой колонки вместо батареек

Газовая колонка во многих дамах заменила централизованную подачу воды.

Все дело в том, что коммунальные услуги, при использовании индивидуального обогрева воды, выходят гораздо дешевле, чем, если вы платите за горячую воду отдельно.

Еще одним плюсом установки такого устройства является то, что вы не зависите от водоканала, и можете получать воду в любое удобное для вас время, например, отключение теплой воды в летнее время вам не страшно.

Блок питания для газовой колонки отличается хорошей компактностью и длительным сроком службы

Современные газовые колонки имеет в своей конструкции массу предохранителей и датчики, которые в случае какой-либо поломки отключат устройство и сообщат вам о неисправности. Также большим плюсом является функция автоматического розжига. Такой электронный прибор от одного нажатия кнопки способен запалить горелку газовой колонки.

К сожалению, большинство газовых колонок работают не от сети, а от батареек.

Обратите внимание

С одной стороны это является плюсом, так как работа водонагревательного устройства не зависит от наличия в доме электроэнергии, таким образом, если у вас «возьмут свет» вы все равно сможете пользоваться горячей водой.

Однако в среднем, хорошие батарейки служат всего 1-1,5 года, а более дешевые варианты и того меньше. Поэтому у владельцев таких устройств в списке затрат появляется еще один, не самый дешевый, пункт.

Если вы хотите пользоваться таким благом цивилизации, как электронный розжиг, но при этом не хотите ежегодно покупать дорогостоящие батарейки, то можете заменить их на блок питания от сети. Конечно, в этом случае функционирование газовой колонки будет зависеть от электричества, зато вы сможете неплохо сэкономить свое время и деньги.

Как подключить блок питания для газовой колонки

Процесс создания блока питания не так прост, как вам может показаться. Поэтому если вы не уверены в своих силах, то можете приобрести готовый блок в интернет-магазине.

Чтобы подключить блок питания для газовой колонки, нужно делать все согласно инструкции

Если вы решили приобрести готовый блок питания на 3 вольта вместо батареек, вам нужно понять, как его правильно подключить. Это совершенно несложная задача, с которой вы сможете справиться, даже если не имеете опыта в электрических работах.

Как подключить блок питания к газовой колонки вместо батареек:

  1. Снимите с колонки отсек для батареек. Обычно он очень просто отстегивается прямо в вашу руку.
  2. Соедините клеммы блока, с клеммами коробки под батарейки. При этом очень важно соблюдать полярность контактов.
  3. Включите блок питания в сеть. Используйте колонку, как и раньше.

Как видите, способ замены батареек на готовый блок очень прост. Здесь главное точно следовать инструкции, и внимательно выполнять все ее пункты.

Как сделать своими руками блок розжига газовой колонки

Покупка готового блока – это не самое дорогое вложение, которое со временем окупается. Однако если вы хотите потратить на подобную модификацию минимум средств, то можете сделать блок питания своими руками.

Это процесс хоть и кажется сложным, занимает ни так много времени. А деньги, потраченные на покупку материалов для подобного изделия, окупятся за год.

Чтобы сделать блок розжига газовой колонки, нужно иметь соответствующий опыт

Прежде всего, вам нужно будет приобрести блок питания с подходящими параметрами. Наилучшим вариантом считается электрический блок с характеристиками 220V/3V/500МА.

Далее вам необходимо два разъема типа мама-папа. Все необходимые материалы вы можете приобрести в магазине электроники. Помимо материалов вам понадобятся некоторые инструменты, а именно, паяльник и материалы для пайки, строительный нож, изолента.

Как изготовить блок питания для газовой колонки самостоятельно:

  1. Из отсека под батарейки в колонке снимите с разъемов и выведите из устройства вниз два проводка. На этих разъемах обычно имеются половинки мама.
  2. Определите, какой из двух проводов отвечает за плюс, а какой за минус. Пометьте провода маркером.
  3. Срежьте с блока питания штекер с блока питания. Припаяйте к появившимся проводам разъемы папа.
  4. Соедините мамы колонки с папами блока питания.
  5. Подключите блок питания колонки к электросети.

Вот так просто, вы сможете заменить батарейки в газовой колонке блоком питания. Такая модификация позволит вам пользоваться электрическим розжига, не меняя батарейки.

Подготовка газовой колонки к питанию от сети

Изготовление блока питания для газовой колонки это очень ответственный момент, требующий сосредоточенности и внимательности. Однако сами действия достаточно просты. Умея пользоваться паяльным аппаратом, вы без труда сможете сделать такую работу.

Многие опытные электрики считают, что простого подключения блока питания к колонке недостаточно, так как из-за скачков электричества колонка, подключенная к розетке, быстро придет в негодность.

Для питания газовой колонки от сети следует приобрести специальное устройство

Подключив стабилизатор, вы обезопасите себя от неожиданной поломки газовой колонки. Это очень важное условие, ведь ни кому не хочется оставаться без горячей воды на долгое время.

Также в целях экономии электроэнергии электрики советуют включать блок питания в розетку только в момент розжига. Таким образом, вы сократите расходы электроэнергии газовой колонкой до минимума.

Как собрать блок питания на 3 вольта вместо батареек (видео)

Замена батареек на блок питания в газовой колонке – это несложная, но очень щепетильная работа. Однако потратив немного времени на такую модификацию, вы сможете пользоваться электророзжигом, и не думать о том, что вскоре вам придется менять батарейки. Модифицируйте своих электронных помощников, пользуйтесь нашими советами и делайте свою жизнь лучше!

Источник: http://kitchenremont.ru/komnaty/sanuzel/blok-pitaniya-na-3-volta-vmesto-batareek

Вместо батареек в газовой колонке блок питания, на 3 вольта

Существует ли возможность замены стандартных пальчиковых батареек в устройстве электророзжига газовой колонки на альтернативный источник энергии? Конечно, вы можете подключить альтернативные источники питания, в том числе, использовать домашнюю электросеть. Для замены есть несколько причин. Во-первых, батарейка может сесть в любой момент, во-вторых, стоимость хороших алкалиновых батареек довольно высока. А потому давайте разберемся, как подключить электронный блок розжига для газовых колонок к электросети.

Особенности энергопотребления колонками на газу

Чтобы нормально функционировать, адаптеру для колонки на газу необходимо 3 вольта напряжения. Именно такое напряжение тока создают батарейки. Давайте предположим, что вы решили сделать так, чтобы ваша колонка функционировала не от батареек, а от сети. Это возможно, если использовать блок питания, способный на выходе дать необходимое напряжение.

Сейчас продаётся великое множество универсальных блоков. Мож

Точный датчик уровня заряда батареи

Датчик уровня заряда батареи может быть реализован множеством способов. Наиболее популярным является определение оставшейся емкости аккумулятора из напряжения аккумулятора. Этот метод имеет преимущества в том, что его легко реализовать и относительно недорого, но у него есть один существенный недостаток: он относительно неточен. Напряжение аккумулятора в лучшем случае несовместимо с емкостью аккумулятора — соотношение сильно зависит от скорости разряда аккумулятора и температуры.

Однако новейшие портативные устройства требуют более точного измерения уровня заряда батареи. Например, портативному компьютеру или КПК может потребоваться сохранить данные или информацию о состоянии и выключить его, когда батарея достигнет критической точки разряда. Точное предсказание этой точки позволяет устройству дольше безопасно работать от батареи. Счетчик кулонов LTC4150 представляет собой компактное и простое в использовании решение для приложений, требующих точного измерения.

LTC4150 измеряет заряд, поступающий в батарею и выходящий из нее, через измерительный резистор.Преобразователь напряжения в частоту преобразует текущее измеряемое напряжение в серию выходных импульсов. Каждый импульс соответствует фиксированному количеству заряда, поступающего в батарею или из нее. Устройство указывает полярность заряда, когда батарея разряжена или заряжена. Состояние батареи можно точно предсказать с помощью микроконтроллера, подключенного через простой 1-проводной или 2-проводной интерфейс.

Заряд — это временной интеграл тока. LTC4150 измеряет ток батареи, отслеживая напряжение на измерительном резисторе, а затем интегрирует эту информацию для определения заряда.Блок-схема, показанная на рисунке 1, показывает, как это сделать.

Рис. 1. Блок-схема LTC4150 показывает, как измеренный ток на измерительном резисторе интегрируется и преобразуется в целое число заряда.

Измерение тока фильтруется конденсатором CF, подключенным к контактам CF + и CF–. Это усредняет все быстрые изменения тока, возникающие из-за пульсаций, шума и всплесков нагрузки, тока заряда или работы импульсного регулятора в импульсном режиме ® . Выходной сигнал фильтра подается на интегратор с усилителем и конденсатором 100 пФ на его сердечнике.Переключатели S1 и S2 меняют направление линейного изменения на противоположное, когда выход интегратора достигает уровней REFHI или REFLO. Полярность определяется путем наблюдения за состоянием S1, S2 и направлением рампы.

Счетчик используется для эффективного увеличения времени интеграции в 1024 раза, что значительно снижает накладные расходы микроконтроллера, необходимые для обслуживания прерываний от LTC4150. При каждом переполнении или переполнении счетчика на выходе INT фиксируется низкий уровень, в то время как одновременно выход POL фиксируется, чтобы указать полярность счета заряда.Как только прерывание распознается, микроконтроллер сбрасывает выход INT с помощью низкого импульса на выводе CLR. Для упрощения подключений выводы INT и CLR также могут быть соединены вместе. В этом случае сигнал прерывания длится не менее 1 мкс — времени, достаточного для того, чтобы микроконтроллер зарегистрировал данные, прежде чем вывод INT сбрасывается автоматически.

Передаточная функция LTC4150 выражается количественно как коэффициент усиления напряжения к частоте G VF , где выходная частота — это количество прерываний в секунду, а входное напряжение — это напряжение V SENSE на выводах SENSE + и SENSE–.Количество прерываний в секунду:

Где:

В SENSE = 50 мВ для LTC4150, следовательно:

Так как I • t = Q, кулоны заряда батареи за импульс INT (интервал прерывания) могут быть получены из уравнения 4:

Емкость аккумулятора чаще всего выражается в ампер-часах:

Объединение уравнений 4 и 5:

или

Измерение заряда можно затем масштабировать с помощью микроконтроллера.

На рис. 2 показана типовая схема применения двухэлементной литий-ионной аккумуляторной системы с максимальным током нагрузки 500 мА.Используя уравнение 2 для расчета R SENSE = 50 мВ / 0,5 А = 0,1 Ом. При R SENSE = 0,1 Ом уравнение 6 показывает, что каждое прерывание соответствует 0,085 мАч заряда с G VF = 32,55 Гц / В. Аккумулятор емкостью 850 мАч требует в общей сложности 10 000 запросов INT для полной зарядки или разрядки.

Рис. 2. 2-элементный газоанализатор литий-ионной батареи.

LTC4150 можно выключить, когда он не нужен, в режим низкого тока (макс. 1,5 мкА), уменьшая расход заряда батареи.

Факторами, которые влияют на точность прогноза емкости, являются входное напряжение смещения, интегральная ошибка нелинейности (INL), допуск измерительного резистора и саморазряд батареи. Скорость саморазряда литий-ионных аккумуляторов составляет около 2% –4% в месяц при комнатной температуре. LTC4150 имеет 0,3% погрешности INL во всем диапазоне входа и синфазного режима, см. Рисунок 3, и 150 мкВ входного напряжения смещения.

Рис. 3. Интегральная нелинейность LTC4150 находится в пределах 0.3% во всем диапазоне напряжения считывания.

LTC4150 предлагает простое и компактное решение для подсчета кулонов с высокой стороны / измерения уровня заряда батареи для напряжений до 8,5 В (2-элементные литий-ионные, 6-элементные NiCd или NiMH батареи). Единственные необходимые внешние компоненты — это резистор считывания и конденсатор фильтра для усреднения переходных процессов и тока пульсаций.

Газопоглощающая колонна

| Продукты и поставщики

Продукты и услуги

  • Все
  • Новости и аналитика
  • Продукты и услуги
  • Библиотека стандартов
  • Справочная библиотека
  • Сообщество

ПОДПИСАТЬСЯ

АВТОРИЗОВАТЬСЯ

Я забыл свой пароль.

Нет учетной записи?

Зарегистрируйтесь здесь. Дом Новости и аналитика Последние новости и аналитика Аэрокосмическая промышленность и оборона Автомобильная промышленность Строительство и Строительство Потребитель Электроника Энергия и природные ресурсы Окружающая среда, здоровье и безопасность Еда и напитки Естественные науки Морской Материалы и химикаты Цепочка поставок Пульс360 При поддержке AWS Welding Digest Товары Строительство и Строительство Сбор данных и обработка сигналов Электрика и электроника Контроль потока и передача жидкости Жидкая сила Оборудование для обработки изображений и видео

Вторичные (перезаряжаемые) батареи — Battery University

Выберите между максимальной продолжительностью работы, длительным сроком службы, небольшими размерами и низкой стоимостью.

Перезаряжаемые батареи играют важную роль в нашей жизни, и многие повседневные дела были бы немыслимы без возможности подзарядки. Наиболее распространенными перезаряжаемыми батареями являются свинцово-кислотные, никель-кадмиевые, никель-металлогидридные и литий-ионные. Вот краткое описание их характеристик.

  • Свинцово-кислотный — это самая старая система аккумуляторных батарей. Свинцовая кислота прочна, проста в обращении и имеет экономичную цену, но у нее низкая удельная энергия и ограниченное количество циклов. Свинцово-кислотный двигатель используется для инвалидных колясок, автомобилей для гольфа, транспортных средств для перевозки персонала, аварийного освещения и источников бесперебойного питания (ИБП).Свинец токсичен и его нельзя выбрасывать на свалки.
  • Никель-кадмиевый — зрелый и хорошо изученный NiCd используется там, где требуется длительный срок службы, высокий ток разряда и экстремальные температуры. NiCd — одна из самых прочных и долговечных батарей; это единственная химия, которая обеспечивает сверхбыструю зарядку с минимальным напряжением. Основные области применения — электроинструменты, медицинские приборы, авиация и ИБП. Из-за проблем, связанных с окружающей средой, NiCd заменяется другими химическими соединениями, но он сохраняет свой статус в самолетах благодаря хорошим показателям безопасности.
  • Металлогидрид никеля — служит заменой NiCd, поскольку он содержит только слаботоксичные металлы и обеспечивает более высокую удельную энергию. NiMH используется в медицинских инструментах, гибридных автомобилях и в промышленности. NiMH также доступен в элементах AA и AAA для потребительского использования.
  • Литий-ионный — литий-ионный заменяет многие приложения, в которых ранее использовались свинцовые и никелевые батареи. Из соображений безопасности литий-ионная батарея нуждается в схеме защиты. Это дороже, чем большинство других батарей, но большое количество циклов и низкие эксплуатационные расходы снижают стоимость цикла по сравнению со многими другими химическими элементами.

В таблице 1 сравниваются характеристики четырех обычно используемых систем с перезаряжаемыми батареями, показывая средние значения производительности на момент публикации. Литий-ионные аккумуляторы делятся на различные типы, названные по их активным материалам: кобальт, марганец, фосфат и титанат. (См. BU-205: Типы литий-ионных аккумуляторов.)

В списке отсутствует популярный литий-ионный полимер, получивший свое название от уникальной системы сепаратора и электролита. Большинство из них являются гибридными версиями, которые имеют ту же производительность, что и другие литий-ионные аккумуляторы.Также отсутствует перезаряжаемый литий-металлический аккумулятор, который, когда будут решены проблемы безопасности, может стать выбором батареи с чрезвычайно высокой удельной энергией и хорошей удельной мощностью. Таблица касается только портативных аккумуляторов и не включает большие системы, напоминающие нефтеперерабатывающий завод.


Таблица 1: Характеристики обычно используемых аккумуляторных батарей. Цифры основаны на средних номиналах коммерческих аккумуляторов на момент публикации.Специальные батареи с номинальными характеристиками выше среднего не включают

Газ-носитель для ГХ / Информация о хроматографии / Restek.com

доктора Конрада Гроба, Лаборатория Кантоналес, Цюрих

Вероятно, более 90% современных приборов ГХ работают с гелием в качестве газа-носителя. Некоторые люди используют водород или азот, возможно потому, что первые являются скрытыми пироманьяками (некоторые печи ГХ фактически взорвались), а вторые все еще содержат азот, установленный на приборе с тех времен, когда они работали с насадочными колонками.Эти газы служат для создания ветра через колонну, чтобы продвигать наши растворенные вещества вперед. Молекулы растворенного вещества испаряются с поверхности неподвижной фазы, то есть попадают в открытое пространство капиллярной колонки, сталкиваются с молекулой газа-носителя и начинают двигаться по трубке. Однако через небольшое расстояние они касаются липкой поверхности неподвижной фазы и проходят еще один процесс разделения. Мешает ли этому выбор газа-носителя? Да, благодаря своей диффузии и вязкости.Вы хотите знать, почему водород — лучший газ-носитель?

Коэффициент диффузии

Коэффициент диффузии обеспечивает измерение скорости диффузии пара растворенного вещества в данном газе. Для гелия и водорода коэффициенты диффузии аналогичны, но коэффициент диффузии азота примерно в четыре раза ниже (см. Таблицу I).

Таблица I: Соответствующие характеристики газов-носителей. [1]

Водород .4 9018 9182
Газ-носитель Вязкость при 50 ° C
[кг / с · м]
Коэффициент диффузии
(бутан, 100 ° C [м2 · с])
6 10 -6
Гелий 20,8 5,5 10 -6
Азот 18,8 1,5 10 -6
Скорость диффузии растворенного вещества в газе-носителе определяет скорость хроматографии. Молекуле растворенного вещества, испаряющейся с поверхности неподвижной фазы в поток газа, необходимо дать достаточно времени, чтобы диффундировать обратно в неподвижную фазу (рис. 1), прежде чем она уйдет далеко, чтобы пройти еще один процесс разделения — именно эти контакты различают разные вещества , а для получения наилучшего разделения необходимо большое количество контактов.Мы получаем их больше, если растворенное вещество диффундирует быстрее и / или когда мы даем ему больше времени, то есть уменьшаем скорость газа. Однако есть предел: предоставление большего времени для диффузии в направлении стационарной фазы (радиальная диффузия) также обеспечивает больше времени для распространения в открытом канале колонны, то есть для расширения полосы за счет продольной диффузии. Поэтому существует оптимальная скорость газа: она обеспечивает максимальное количество контактов с неподвижной фазой при минимальном уширении полосы в газовой фазе.

Рисунок 1: Диффузия молекулы в газовой фазе колонки.

Такая логика применима ко всем газам. Фактически, все газы-носители обеспечивают одинаковую эффективность разделения — при условии соответствующей настройки условий. Требуется другое время: поскольку диффузия в водороде и гелии происходит намного быстрее, чем в азоте — для (желаемой) радиальной, а также (неизбежной) продольной диффузии — GC в первом случае в 2-3 раза быстрее.Если мы, пользователи водорода, ждем один час, пользователи азота должны ждать 2-3 часа, чтобы получить ту же производительность. Азот — для тех, у кого удобное кресло в лаборатории или кто боится результата. Обычно пользователи азота не настолько терпеливы и проводят хроматографию с такой же скоростью, как другие, использующие водород и гелий. В таблице II показано, что они получают. Он сравнивает эффективности разделения, измеренные в единицах Тренцаля (TZ), указывая количество пиков, которые могут быть полностью разделены между двумя определяемыми компонентами, в данном случае алканами C13 и C14.При скоростях газа, наиболее часто используемых с водородом (40-60 см / сек), азот дает едва ли больше половины пиков. При использовании водорода тот же результат можно было бы получить на колонке примерно в три раза короче в трети времени. Чтобы получить представление о том, как выглядят хроматограммы, пример показан на рисунке 2. При уменьшении вдвое скорости азот также обеспечивает хорошие характеристики.

Таблица II: Эффективность разделения с точки зрения разделительных чисел (Trennzahl, TZ) для n -алканов C13 и C14 и 12 m, 0.Колонка с внутренним диаметром 25 мм, покрытая метилсиликоном.

30 см / сек
Скорость газа Водород Азот
50 см / с 24 13
23 17
20 см / сек 20 23

Разделение фракции керозы с использованием фракции керозы азот в качестве газа-носителя при той же средней скорости газа (40 см / сек).

В этом случае азот просто требует дополнительного времени. Однако длительное время удерживания также дает низкие пики, то есть низкую чувствительность (рис. 2). Кроме того, не пытайтесь запускать триглицериды или другие лабильные соединения с азотом в качестве газа-носителя; они в значительной степени деградируют в течение необходимого длительного времени.

Вязкость

Рис. 3: Высокое давление на входе приводит к тому, что оптимальная скорость газа становится низкой, а потеря эффективности разделения при превышении этого оптимума становится высокой.

Другое различие между газами-носителями касается вязкости, которая определяет давление на входе, необходимое для данной скорости газа. Высокое давление на входе сильно сжимает газ на входе в колонку, что вызывает проблемы, кратко описанные ниже. Это объясняет, почему водород предпочтительнее гелия. Вы наверняка видели кривые h / u, также называемые кривыми Ван-Демтера, которые отображают HETP (высоту пластины) в зависимости от скорости газа.Их особенность: лучшее — внизу, т.е. оптимальная скорость газа — в самой нижней точке кривой; чем больше высота пластин, тем хуже разделение. Кривые показывают, что разделение является плохим, когда скорость газа ниже оптимальной (слева от оптимума на рисунке 3, результат чрезмерной продольной диффузии), и что оно снова ухудшается сверх этого оптимума (кривая, поднимающаяся справа, результат недостаточной радиальной диффузии).

Для колонн заданного диаметра оптимальная скорость максимальна, когда колонна короткая.Это потому, что давление на входе низкое. Для водорода или гелия с примерно одинаковым коэффициентом диффузии оптимум почти такой же, то есть около 40-50 см / сек. Кроме того, потери производительности при превышении скорости, то есть при использовании чрезмерной скорости газа, относительно невелики. Чем длиннее колонка, тем выше необходимое давление на входе. Это смещает оптимальную скорость газа к более низким значениям, и, как если бы за хроматографом стоял строгий наставник, превышение скорости наказывается более строго, когда скорость в любом случае должна быть низкой.Следовательно, использование колонки удвоенной длины требует более чем в два раза больше времени работы, потому что скорость газа должна быть ниже. В этом отношении гелий хуже водорода, потому что его вязкость примерно в два раза выше: более высокое давление на входе требует меньшей скорости газа, и если вы не подчинитесь, наказание будет тяжелее.

В чем причина этого? Если давление в головке колонны составляет, например, 1 бар, что соответствует абсолютному давлению 2 бара, газ-носитель на входе сжимается до половины объема по сравнению с объемом на выходе из колонки (при условии, что последний находится при атмосферном давлении, 1 бар абсолютного давления, рис. 4).Следовательно, пробка, соответствующая 2 мл на выходе, составляет всего 1 мл и вдвое короче. Для вытеснения 1 мл требуется половина скорости по сравнению с вытеснением 2 мл на выходе. Следовательно, при оптимизации необходимо искать компромисс между низкой скоростью на входе и более высокой на выходе.

Рис. 4: Сжимаемость газа-носителя приводит к тому, что скорость газа на входе ниже, чем на выходе.

Выводы противоречат интуиции.Из коротких столбцов мы знаем, что лучше всего 40-50 см / сек. В последней, например, 15-метровой длинной колонне, условия давления такие же, как в короткой колонне, т.е. оптимальная скорость газа и устойчивость к превышению скорости должны быть такими же. Проблема, возникающая из-за сжимаемости газа, очевидно, находится на входе в длинную колонну. Мы склонны предположить, что это связано с тем фактом, что скорость газа составляет всего 20-25 см / сек, и пришли бы к выводу, что следует выбрать компромисс между 30 см / сек на входе и 70 см / сек на выходе. чтобы получить в среднем около 50 см / сек.Эксперименты показывают, что это неправильно; лучшая средняя скорость всего 20-25 см / сек. Следовательно, системе требуется еще меньшая скорость на входе, около 10 см / сек. И он настаивает на том, что вынуждает выбирать скорость на выходе ниже оптимальной, и если вы не соблюдаете 10 см / сек на входе, наказание будет жестким. Беглый взгляд на приведенную выше кривую h / u показывает, что скорость 10 см / сек обеспечит крайне низкую производительность на выходе из колонки. Таким образом, правильный вывод состоит в том, что оптимальные скорости намного ниже в сжатом газе.Это не новость; ГХ с вакуумом на выходе, например, с ГХ-МС, работает еще быстрее.

Азот имеет только недостатки и не подходит для капиллярной ГХ. Гелий так же хорош, как водород, если давление на входе ниже примерно 50 кПа, но требует более медленного ГХ при более высоких давлениях на входе (для более длинных колонок), разница примерно в два раза, когда для гелия необходимо применять 150-200 кПа.

Вам может понравится

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *