lyierpbi. Фазовое разделение реализуется во влагомерах с фазовращателями и фазочувствительным детектором, например в приборе, предложенном Л. Гартшорном [Л. 5-26].

«Амплитудно-фазовое» разделение по соотношению между активной и реактивной составляющими комплексного сопротивления датчика возможно, если измерительная схема влагомера позволяет измерять эти обе составляющие. В патентной литературе описан ряд схем, в которых вычислительное устройство определяет отношение сигналов, характеризующих активную и емкостную составляющие полного сопротивления датчика; выходной сигнал вычислительного устройства- является функцией влажности исследуемого материала и не зависит от его плотности или «сухой массы», неравномерности распределения влаги в нем и т. п. Примером может служить диэлькометрический автоматический влагомер [Л. 5-276]. Эти устройства являются одночастотНыми, причем рабочая частота выбирается из соображений оптимального отношения чувствительностей к влажности и к компенсируемой помехе. Дополнительные возможности открывает сочетание амплитудно-фазовой селекции с частотной. Измеряя активное и реактивное сопротивления датчика па двух разных частотах, можно получить четыре уравнения и исключить влияние уже не одной, а двух или даже трех мешающих величин; описанный принцип реализован в [Л. 5-27а]. Более простая модификация рассматриваемого комбинированного способа разделения заключается в измерении на одной частоте активной составляющей проводимости датчика, а на второй - реактивной. Следует отметить, что последние способы разделения почти не нашли практического применения; достаточно ограничено также применение двухчастотных влагомеров.

ЧАСТЬ ВТОРАЯ

ИЗМЕРЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ ГАЗОВ-

Глава шестая

ВЛАЖНОСТЬ ГАЗОВ. МЕТОДЫ И ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЯ

6-1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ. ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ ГАЗОВ

В гигрометрии объектами измерения являются содержащие влагу (влажные) газы, воздух и газовые смеси. Влажный незагрязненный воздух можно рассматривать как -бинарную смесь сухого воздуха и водяного пара, для которой характерны изменения содержания водяного пара в очень широких пределах (для атмосферного воздуха от 2-10- до 4-5% объемных). Критические температуры Тк всех газов, входящих в состав атмосферного воздуха, очень низки. Как известно, при температуре выше критической (7>7н) газ может находиться только в газообразном состоянии при любых значениях давления. Чем выше температура газа по сравнению с критической и чем меньше его давление по сравнению с давлением насыщения, тем ближе газ по своим физическим свойствам к идеальному газу. Поэтому при обычных температурах и давлениях влажные газовые смеси и воздух, а также и.х компоненты с точностью, достаточной для большинства практических задач, подчиняются законам идеальных газов:

а)" закону парциальных давлений Дальтона:

P=Yi Pi, .

где p - общее давление газа; k - общее число компонентов смеси идеальных газов; р< - парциальное давление i-ro компонента.

Согласно этому закону полное (барометрическое) давление воздуха:

р=РсЛ-е,

где Рс епарциальные давленяя, соответственно сухого воздуха и водяного пара.

б) уравнению состояния идеального газа: PiVi=R,Tu

где Pi, Vi, --давление, объем и термодинамическая температура (°К) газа; Ri - удельная газовая постоянная i-ro газа.

Удельная газовая постоянная связана с универсальной газовой постоянной R соотношением Ri=RIMi (Mi - молекулярная масса i-ro газа). Значения удельной газовой постоянной равны: для сухого воздуха i?c = 287 мI(сек град), для водяного пара Rn = = 461 м1 (сек град), для влажного воздуха Re зависит от его влажности.

В действительности воздух и газовые смеси представляют собой неидеальные газы, отклонение свойств которых от свойств идеального газа в общем увеличивается с понижением температуры и повышением давления. Уравнение состояния чистого реального газа можно записать в виде Л. 6-1]

pVIRT=Z(p, Т),

где Z - коэффициент сжимаемости, являющийся функцией давления» р и температуры Т. Эту функцию описывает вириальное уравнение состояния:

.pVIRT=\+BIV+CIV+piV+ ....

где В, С, D - соответственно второй, третий, четвертый и т. д. ви-риальные коэффициенты, характеризующие отклонения от уравнения состояния идеального газа вследствие взаимодействия между парами, тройками, четверками и т. д. молекул. Коэффициенты В, С, D ... являются функциями только температуры Т и химической природы данного газа; их определяют теоретическим расчетом или экспериментом. Характеристики влажного воздуха, рассчитанные по вириальному уравнению, имеют отклонения от значений, полученных для идеальных газов; в обычных условиях эги отклонения незначительны.

Некоторые величины, характеризующие влажность газов (гигро-метрические характеристики), связаны с упругостью насыщения (максимальной упругостью) Е, которая характеризует состояние насыщения газа водяным паром. При температурах ниже критической (для воды 7к = 647,30 °К=-1-374,15 "С) вода может содержаться в газе в трех фазах: жидкой, газообразной (в виде водяного пара) и твердой (лед). Тройная точка воды на фазовой диаграмме, соответствующая равновеспго всех трех фаз, имеет координаты То = =273,16 °К (€=-1-0,01 °С) и ро=ЫО,(,н1м (6,1114 жбар).В этой точке упругость насыщения над водой и льдом одинакова и равна ро- Для гигро-метрни важно то, что при температурах ниже То водяной пар может находиться в динамическом равновесии с водой или со льдом. При данном значении температуры 7<7о приходится рассматривать насыщение относительно воды и относительно льда, причем значение максимальной упругости водяного пара относительно плоской поверхности чистой переохлажденной воды (Ей) больше этой упругости относительно чистого льда (л), т. е. Ев>Ев.

Упругости насыщения Ев и Ел являются функциями температуры Т и давления р газа; при давлениях ниже 10 кгс1см их можно рассматривать как функции одной переменной Т. Для описания функций (Т) и Ел. (Т) были предложены многочисленные формулы.

Некоторые из них основаны на уравнении Клаузиуса - Клапей-