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]

й два ллёча вводят измерительные оопротийлёния, а в дйа бс+аль-ных - опорные. На этих тринципах построена схема автоматического гигрометра (рис. 9-7).

Настройка гигрометра по двум крайним точкам его шкалы (при подаче воздуха с ф=100% в камеры Я и С и воздуха с <р=0 в камеру И) позволяет получить единую градуировку для воздуха и другах газов. Шкалу гигрометра по теплопроводности можно градуировать в различных единицах, причем необходимость введения поправки на параметры (давление р и температура t) исследуемого газа определяется выбором единицы измерения.

В [Л. 9-16] описан, гигрометр, имеющий шкалу, градуированную непосредственно в процентах относительной влажности. Измерительное устройство состоит из двух одинаковых мостов; в каждый из них включены проточная и .опорная камеры. Проточная камера измерительного моста обтекается исследуемым газом, через камеру опорного моста непрерывно пропускают этот же газ, доведенный до насыщения при температуре исследуемого газа. Сигналом, характеризующим относительную влажность, служит отношение выходных напряжений обоих мостов.

.Гигрометры по теплопроводности применимы в широком диапазоне влагосодержапий и температур газа (от низких отрицательных до 200 °С и выше) и позволяют автоматизировать измерения влажности; они отличаются достаточно высокими быстродействием и надежностью. Их недостатками являются громоздкость аппаратуры, обусловленная введением увлажнителей и осушителей, и, самое главное, возможность дополнительных погрешностей при появлении в тазовой смеси примесей, отличающихся по своей теплопроводности. Для возникновения погрешности, равной 0,17о объемного влагосодержания, достаточно изменения концентрации водорода на 0,005.%, метана на 0,04%, двуокиси углерода, этилового и метилового спиртов на 0,2%. По указанным причинам метод теплопроводности не нашел широкого распространения.

Сорбциоино-термические гигрометры основаны на повышении температуры жидких или твердых сорбентов в результате сорбции влаги из окружающей газовой среды. Процесс адсорбции влаги такими материалами является экзотермическим; обратный эффект- охлаждение гигроскопического материала - наблюдается при десорбции влаги. Количество выделенного тепла зависит от природы и количества сорб5Нта, его влагосодержания в момент начала сорбции, количества адсорбированной влаги, ее фазы (жидкой или газообразной) и от температуры. В первом приближении можно считать, что у материалов такого рода интегральная теплота сорбции растет линейно с увеличением влагосодержания материала.

В результате поглощения влаги температура сорбента повышается до некоторого максимального значения, после чего происходит ее понижение до температуры окружающей среды. Эмпирическая формула описывает (весьма приблизительно) этот процесс линейной зависимостью

Atc=ka,

Где Ас - максимальное приращение температуры сорбента; а - абсолютная влажность воздуха; k - постоянный коэффициент.

Из жидких сорбентов в гигрометрах рассматриваемого типа применялась главным образом серная кислота. Известен такой прибор промышленного типа, выпускаемый в ФРГ под названием «Термофлюкс» {Л. 0-9].



Eojiee расйрострйнены гигрометры стбердыМй сорбентй-ми; первоначально применялись абсолютно сухие гигроскопические материалы - отбеленный хлопок, целлюлоза, папиросная бумага. В последующем сорбентами служили силикагель, алгомогель, пяти-окись фосфора и в последнее время цеолиты.

Простейший чувствительный элемент представляет собой термоэлектрическую цепь с двумя спаями: покрытым гигроскопическим материалом и оголенным. Первый спай попеременно подвергается воздействию осушенного и исследуемого воздуха. Разность термо-э. д. с, измеряемая прибором, включенным в термоэлектрическую цепь, характеризует влажность воздуха.

В автоматическом гигрометре, разработанном в США, исследуемый поток газа разделяется с помощью регуляторов расхода на две равные части, одна из которых полностью осушается в регенеративной адсорбционной колонне (адсорбере). Потоки сухого и влажного газа поступают в две половины измерительной камеры датчика. Реле времени с помощью трехходовых кранов автоматически переключают газовые потоки через промежутки, достаточные .(при данной скорости газа) для достижения ги-гротермического равновесия между газом и сорбентом в колонне. Таким образом, при полной длительности цикла, равной 4 мин, каждый из газовых потоков подвергается сушке в течение 2 мин. В датчике установлена дифференциальная термобатарея со спаями термопар, покрытыми твердым сорбентом. Одна серия спаев омывается, сухим газом, вторая - влажным;

так как процессы сорбции и десорбции происходят в датчике одновременно, результирующая термо- э. д. с. равна сумме максимальных абсолютных значений э. д. с, развиваемых в течение обоих полуциклов и имеющих противоположные знаки. Прибор записывает знакопеременные импульсные сигналы, длительность каждого из которых соответствует одному полуциклу измерения. При этом середина шкалы самописца соответствует нулевому значению влажности. Для получения более удобной, непрерывной записи и напряжения одного знака, а также с целью использования прибора для регулирования влажности был применен пиковый вольтметр (им-пульсметр). В последующем длительность цикла была уменьшена до 3 мин, а в датчике применяли два остеклованных миниатюрных термистора 1[Л. 9-17]. Датчик (рис. 9-8) содержит два слоя сорбента 7 с сетчатыми экранами 6; в каждый из слоев погружены два термистора 4. В первой половине цикла влажный газ поступает по каналу 1 через отверстие 3 и.после прохождения через слой сорбента выходит через отверстие 5. Осушенный газ (канал 2) проходит через отверстие 8, сорбент и отверстие 5. Во втором полуцикле канал 1 играет роль «сухого», а канал 2 - «влажного». Четыре термистора включены в плечи моста с выходным автоматическим потенциометром.


Рис. 9-8. Датчик автоматического гигрометра сорбционно-термического типа.




Рис. 9-9. Блок-схема автоматического с-орбционно-термического гигрометра.

Гигрометр имеет пределы измерений от 0-10 до О-1 ООО м. д., причем шкала линейна для влагосодержаннй до 500 м. д. Постоянная времени датчика превышает 4 мин. Существенное упрощение описанного прибора [Л. 9-18] заключается в использовании одного газового потока и совмещении адсорбера с датчиком. Стабилизированный по расходу поток газа / (рис. 9-9) с помощью автоматически управляемых трехходового крана 2 и двух выпускных клапанов 7 периодически реверсируется и поступает попеременно на вход и выход цилиндрической колонки 4, заполненной твердым сорбентом. С помощью дифференциальной термобатареи 5 и прибора 6 измеряют разность температур ппотивоположпых поверхностей слоя сорбента. Тейпература газа стаби--ff лизирустся в теплообмсинп-

ках 3 до .поступления в колонку. Измерение разности температур иа в.ходе п выходе слоя сорбента использовали также для автоматического контроля степени увлажнения твердых сорбентов в регенеративных адсорберах .для осушки газов.

Основной областью применения сорбционно-терми-ческих гигрометров является измерение очень малых влагосодержаннй. Их свойства в значительной степени определяются применяемыми сорбентами; оптимальными являются молекулярные сита (цеолиты). При наличии.в газе компонентов, полимеризующихсяпри температуре регенерации цеолита, приходится прибегать к другим сорбентам. Некоторая громоздкость приборов и неудобства, связанные с необходимостью осушки газа и регенерации сорбента, имеют следствием то, что на практике сорбциоино-термические гигрометры применяются редко, уступая место гигрометрам других типов, в первую очередь кулонометрический.

Конденсационные (с густ и тель ные) гигрометры основаны на конденсации водяного пара при искусственном охлаждении влажного газа и измерении количества конденсата, образовавшегося при прохождении известного количества газа через холодильник. Для охлаждения газа нашли практическое применение простейшие способы - пропускание газа через трубку, помещенную в ванну со льдом, или чаще всего (при измерениях влажности газов с высокой температурой) через холодильник, имеющий водяную рубашку с циркуляцией водопроводной воды.

Измерение малых и очень малых влагосодержаннй возможно при глубоком охлаждении анализируемого газа. Так, например, для контроля влагосодержания хладоагента холодильных машин применяли сжиженный кислород. В современных гигрометрах этого типа для измерения количеств газа и конденсата используются электрические датчики и электронные приборы; весь процесс измерения выполняется автоматически.

Схема автоматического конденсационного гигрометра представлена на рис. 9-10. Исследуемый газ через клапан / с электромагнит-




[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]

0.0279