к Массообменным можно отнести также калориметриче-ский метод измерения малых влагосодержаннй (0,3-2%) порошкообразных материалов [Л. 10-9]. Б процессе десорбции влаги тонкого слоя материала, находящегося в замкнутом объеме, подвергнутом вакуумированию, происходит резкое понижение температуры материала. Максимальное понижение температуры (на практике 3-4 °С) характеризует исходное влагосодержание образца.

Калориметрический метод был реализован с помощью дифференциального датчика, имеющего два чувствительных элемента с исследуемым и абсолютно сухим образцами материала, С помощью термометров сопротивления и мостовой схемы измеряли максимальную разность их температур в процессе сброса давления в датчике.

10-2. ГИГРО- И ГИДРОТЕРМИЧЕСКИЙ РАВНОВЕСНЫЕ МЕТОДЫ

Равновесные методы основаны на измерении электрических или других физических параметров влагочувствительного элемента датчика, находящегося в гигро-или гидротермическом равновесии с исследуемым твердым или жидким материалом. Замена прямого измерения параметров материала измерением свойств вспо.могательного тела устраняет или уменьщает погрещности, связанные с физическими и химическими характеристиками материала. Влагочувствительный элемент датчика выбирается заранее; его состав постоянен, и зависимость электрических свойств от влажности более однозначна, чем у обычных влажных материалов.

В зависимости от характера влагообмена между контролируемым материалом и датчиком возможны следующие два метода измерения:

1. Измерение с использованием промежуточной воздушной (или другой газовой) среды между материалом и датчиком, основанное на гигротермическом равновесии материала с окружающим воздухом и воздуха.с чувствительным элементом датчика. В этом методе влага материала переводится в парообразное состояние, пар переходит в окружающую среду и поглощается чувствительным элементом датчика; перенос влаги может происходить и в обратном направлении. Таким образом, газ служит промежуточным носителем влаги, изменяющей свое агрегатное состояние.

2. Измерение при наличии прямого (контактного) влагообмена между материалом и датчиком, т. е. перемещения влаги из одного тела в другое без изменения ее агрегатного состояния.

Первый метод будем называть методом гйгротермй-ческого равновесия, второй - методом контактного влагообмена или гйдротермического равновесия. Различие" физических процессов, используемых в обоих методах, влечет за собой коренное различие характеристик:

1. Гигротермический метод применим только в пределах до максимального гигроскопического влагосодержания Ыгм контролируемого материала, т. е. для измерения влагосодержания и«г.м. При контактном влагообмене можно измерять значительно более высокую влажность- в принципе до максимальной влажности намокания одного из соприкасающихся тел.

2. В гигротермическом методе датчик не соприкасается с контролируемым материалом, в то время как для измерения по гидротермическому методу необходим хороший механический контакт поверхностей материала и чувствительного элемента датчика. Преимущества «бесконтактных» методов измерений общеизвестны; они особенно важны при измерении влажности движущихся изделий и материалов (твердых и жидких), у которых соприкосновение с датчиком вызывает повреждение или загрязнение самого материала или чувствительного элемента датчика.

Влагомеры по гигротермическому методу могут иметь единую градуировку в процентах относительной влажности воздуха; эту градуировку можно использовать для различных материалов с помощью таблиц или графиков перевода в проценты разновесной влажности.

Рассмотрим основные характеристики гигротер-мического метода. Характеристики влагомера определяются взаимодействием контролируемого материала и чувствительного элемента датчика с воздухом.

Для построения статической характеристики влагомера достаточно знания следующих зависимостей: 1) изотермы сорбции - десорбции контролируемого ма-.териала; 2) статической характеристики используемого датчика.

По этим характеристикам можно непосредственно построить график зависимости выходной величины датчика от влагосодержания материала. Пример такого построения приведен на рис. 10-1 для хромовой кожи и датчика с оксидной алюминиевой пленкой. Для построения графика использованы изотерма десорбции хромового опойка (рис. 10-1,а) и полученная автором экспе-

риментаЛьная характеристика датчика - зависимость полного сопротивления (при 50 гц) от относительной влажности воздуха. Все графики на рис. 10-1 построены для температуры 25 °С. Кроме того, на графике рис. 10-1,6 нанесены точки, соответствующие экспериментальным данным.

Важнейшим из факторов, определяющих статическую характеристику влагомера, помимо влажности является температура. Влияние этого фактора обусловлено, во-первых, перемещением сорбционных изотерм исследуемого материала при изменении температуры (см. §1-1)

во ее

БО вОком

Рис. 10-1. Равновесные кривые хромовой кожи и ЭГД с оксидной пленкой при /=25 °С.

о - изотерма десорбции хромовой кожи; б - зависимость полного сопротивления Z датчика от относительной влажности ф воздуха; в - зависимость полного сопротивления Z датчика от влагосодержания и кожи.

И, во-вторых, температурными погрешностями, присущими большинству электрических гигрометрических датчиков. Для некоторых материалов и типов ЭГД указанные , две составляющие температурной погрешности влагомера могут иметь противоположный знак, однако в большинстве случаев необходима компенсация температурной погрешности.

Вторым источником погрешностей является сорбционный гистерезис-исследуемого материала; одной и той же относительной влажности воздуха соответствуют два различных значения влагосодержания, определяемые соответственно по изотерме сорбции и изотерме десорбции.

На практике влагомер приходится градуировать по средней кривой, расположенной на равных расстояниях от обеих изотерм, благодаря чему уменьшается гистере-зисная погрешность Эта погрешность сильно увеличива-