Главная страница  Измерения влажности 

[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [81] [82] [83] [84] [85] [86] [87] [88] [89] [90] [91] [92] [93] [94] [95] [96] [97] [98] [99] [100] [101] [102] [103] [104] [105] [ 106 ] [107] [108] [109] [110] [111] [112] [113] [114] [115] [116] [117] [118] [119] [120] [121] [122] [123] [124] [125] [126] [127] [128] [129] [130] [131] [132]

устройство измеряет разность сдвигов фаз в обоих каналах; сигналы обоих каналов модулированы частотой 80 кгц.

Это один из немногочисленных примеров применения в гигрометрии «многопараметрических» методов; не подлежит сомнению, что они могут найти в измерениях влажности газов такое же разностороннее применение, как и во влагомерах (§ 5-4). Радиометрические методы применялись для измерения на-росодержания пароводяных смесей (двухфазных систем) в различных элементах котельных агрегатов, паровых турбин, атомных реакторов 1[Л. 9-14]. Задача сводится к определению содержания жидкой (капельной) воды независимо от состояния и размеров капель без отбора пробы бесконтактным и малоинердионным-способом. Показатель качества смеси - паросодержание можно характеризовать различными величиными; чагце всего его выражают объемной долей пара в смеси ф, при этом объемная доля воды равна 1-ф. Влажность пароводяной смеси W мож-но также выразить через ее плотность р, если известно давление (или температура насыщения) смеси, позволят ющее определить плотность сухого насыщенного пара р":

Изменению W на 1 % соответствует изменение р всего на 2 • 10-5 г/см; аппаратура, измеряющая р, должна обладать высокой чувствительностью.

(Измерения паросодержания сходны, следовательно, с измерениями плотности различных сред по методу ослабления интенсивности радиоактивных излучений. В них используют все главные типы радиоактивных излучений: гамма-, бета- и альфа-излучения, чагце всего первые два. Выбор типа излучения зависит от размеров (сечения) объекта измерения и давления смеси. Бета-излучение, обладающее значительно меньшей проникающей способностью, чем гамма-лучи, применяют при измерениях в объектах малого сечения в области низких давлений. Верхним пределом измерений с помощью бета-излучений можно считать общую массовую толщину объекта измерения, равную 1,2 г/см. Измерения с помощью альфа-лучей ограничены областью давлений ниже 0,5-1 кгс/см. Целью производственных измерений обычно является оценка средних значений паросодержания или плотности; в исследовательских работах часто возникают задачи 21-1507 321



измерения локальных значений р или ф для получения картины их распределения по высоте или сечению исследуемого объекта. В первом случае объект просвечивают широким пучком гамма- или бета-лучей, во втором- узким (коллимированным) пучком.

Альфа-лучи (изотоп Ризв) были применены в измерительной установке для давлений начиная с 0,03- 0,05 кгс/см [Л. 9-15]. Использовались два метода измерения- по ослаблению интенсивности излучения и компенсационный. Во втором методе расстояние между излучателем и детекторами заполнено тремя слоями постоянной толщины-исследуемой пароводяной смеси, компенсирующей среды (воздух, гелий, аргон) и разделяющей их алюминиевой перегородки. Интенсивность альфа-излучения, падающего на детектор, поддерживают постоянной, изменяя давление или плотность компенсирующей среды; изменение этих параметров характеризует паросодержание смеси.

9-3. ГИГРОМЕТРЫ, ОСНОВАННЫЕ НА ДРУГИХ ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВАХ ГАЗОВ

Гигрометры на принципе теплопроводности основаны на разнице между теплопроводностью сухих газов (воздуха) и теплопроводностью водяного пара. Принцип этот применим в основном к влажным газам, содержащим только указанные два компонента. Измерение влагосодержания более сложных газовых смесей возможно, если все компоненты смеси (кроме водяного пара) имеют значения теплопроводности, очень близкие по величине, или если их концентрации постоянны. Измерение выполняется с помощью электрических газоанализаторов по теплопроводности, у которых чувствительным элементом служит нагреваемая электрическим током металлическая проволока (иногда термистор), выполняющая одновременно роль источника тепла и температурного датчика. Тепловое равновесие проволоки в камере, через которую протекает исследуемая газовая смесь, определяется (при условии постоянства притока тепла и минимизации потерь колвективиых, радиационных и за счет теплопроводности чувствительного элемента) главным образом теплопроводностью газа. В этих условиях величина сопротивления чувствительного элемента несет информацию о влажности газа.- Важнейшим фактором, влияющим на результат измерения, помимо состава газа, является его скорость, которую необходимо стабилизировать. Влияние скорости газа устраняется в датчиках диффузионного или конвективного типа, однако при этом сильно увеличивается инерционность датчика.

Теплопроводность воздуха при О °С Яб=2,38-10~ вт1{м- град), ее температурный коэффициент для температур от О до 100 "С равен Л в =0,00253.



Для водяного пара йри 100 °С относительная теплопроводность (по отношению к воздуху) составляет ЯДб=0,973, температурный коэффициент Л =0,00455.

Имеющиеся данные для другах распространенных газов показывают, что их относительная теплопроводность изменяется в широких пределах - от 0,285 для сернистого углерода до 7,130 для водорода (значения XIKb указаны при 0°С). Зависимость теплопроводности от температуры можно считать линейной:

Л=Ло(1-ЬААО,

где % и 7 - теплопроводность сухого газа при температурах t и to, At=t-t(,.

Температурный коэффициент А распространенных газов находится в пределах приблизительно от 260 • 10"= (азот, водород, окись углерода) до 980-10- (пары бензина).

Зависимость теплопроводности воздуха и других газовых смесей от их влагосодержания пе подчиняется простому аддитивному закону, и ее нельзя вычислить по значениям теплопроводности водяного пара и других компонентов смеси. В широком диапазоне влагосодержаний эта зависимость немонотонна и имеет максимум. Следствием этого является необходимость эмпирической градуировки гигрометров по теплопроводности и ограничения их верхнего предела измерений. Для влагосодержаний воздуха больше 12% (при атмосферном давлении для температур точки росы т>50 °С) метод теплопроводности нельзя применять по причине недостаточной чувствительности или неоднозначности измерений. Нижний предел измерения также ограничен понижением чувствительности - для воздуха значением т»-40 °С.

Гигрометры по теплопроводности (как и газоанализаторы этого типа) имеют измерительные устройства, построенные по мостовой схеме. В них используются датчики с измерительными камерами проточного типа и опорными, заполненными образцовым га-

зом, Например насыщенным. -

Для Компенсации влияния ко- -»-= лебаний состава исследуемого газа опорную камеру выполняют также ароточной, непрерывно заполняя ее исследуемым газом, доведенным до состояния насыщения. Для получения максимальной чувствИ-тельности измерительной схе-мы в четырехплечем мосте

Рис. 9-7. Блок-схема гигрометра по теплопроводности воздуха.

/ - датчик с камерами измерительной И и опорной С; 2 -источник питания; 3 - показывающий прибор; 4 -мембранный насос; 5 - фильтр; 6 - насыщающий увлажнитель; 7 -осушитель, •





[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [81] [82] [83] [84] [85] [86] [87] [88] [89] [90] [91] [92] [93] [94] [95] [96] [97] [98] [99] [100] [101] [102] [103] [104] [105] [ 106 ] [107] [108] [109] [110] [111] [112] [113] [114] [115] [116] [117] [118] [119] [120] [121] [122] [123] [124] [125] [126] [127] [128] [129] [130] [131] [132]

0.0143