Таблица 6-2

Основные характеристики влажности газов и соотношения

между ними

Характеристика и ее выражение

Соотношения с другими характеристяками

Единица измерения

Абсолютная влажность

а = -

Упругость водяного пара

й= 289у

а - г/м? Рп - г/см е - мм рт. ст.

е - мбар

Влагосодержание (отношение смеси)

Удельная влажность т

d - кг/кг q - кг/кг е, р - в одинаковых единицах

\ + d р-{\-)е

Влагосодержание в миллионных долях:

массовое х„ = 10"

объемное Хо=Тг 10°

объемное по отношению к влажному газу

10"

x„ = rfl0e

ilO»=- Y p-e

x--<?10«

10e=

Xm-M. д. Xo, Х - Ч. д.

й - кг/кг q - кг/кг e, p - в одинаковых единицах

1 -t-o

Молярная доля водяного пара

е, р - в одинаковых единицах

•i+d

Относительная влажность е

- в безразмерных единицах

Температура точки росы (льда): 1,, (т„)

е = £ (т)

обозначения: т-Micca; I-объем; р-даапение; Г-термодинамическая температура Кельвина; р - плотность: Л - тисло молей; Е - упругость насыщенного водяного пара; т=Л1/М(Л(-молекулярная масса), для воздуха V=0.622, 1/у=1,51; Я-удельная газовая постоянная водяного пара.

Ичдексы: „п" - в >дяйого паэа; „с"-сухого газа (отсутствие индекса у т, V, р. N означает, чго величина огносигся ко всему влажному газу).

Родственный метод основан на применении электролитических подогревных датчиков. Те.мпературу точки росы определяют, подогревая до достижения равновесного состояния насыщенный солевой раствор, покрывающий чувствительный элемент температурного преобразователя;

3) с о р б ц и о н н ы й, основанный на применении гигроскопических тел, свойства которых изменяются в функции количества поглощенной влаги. В зависимости от использованного для измерения параметра влагочувствительного материала можно различить сорбци-. онные гигрометры деформационные, электрические, весовые, цветовые и др.; наибольщее практическое значение имеют первые две группы.

В сорбционных гигрометрах деформационного типа используется свойство некоторых гигроскопических твердых материалов изменять свои линейные размеры в функции влажности окружающего воздуха. К наиболее старым и распространенным до настоящего времени приборам этого типа относятся волосные гигрометры; в них чувствительным элементом служит пучок обезжиренных человеческих волос. Кроме того, вместо волосных гигрометров нашли некоторое применение приборы с использованием животной пленки, обладающей сравнительно небольшим коэффициентом инерции. Этим преимуществом обладают также гигрометры с вальцованным (сплющенным при помощи вальцов) человечееким волосом. В некоторых гигрометрах применяются чувствительные элементы из капроновой нити, целлофана и других материалов.

-- Приборы этого типа отличаются простотой конструкции. Однако их инерционность возрастает с понижением температуры и относительной влажности; постоянная времени при десорбции чувствительного элемента больше, чем при увлажнении. Стабильность показаний этих гнгро.метров невысока, и им присуще явление гистерезиса. Недостатком волосного гигрометра является также незначительность усилий, которыми можно нагружать его чувствительный элемент. Это затрудняет оснащение гигрометров данного типа электрическими преобразователями (омическими, индуктивными и т. п.) для дистанционных измерений и автоматического контроля. В связи с этим гигрометры- деформационного типа имеют сейчас ограниченную область применения: метеорологические измерения, контрольвлажности воздуха в помещениях, грубые регуляторы влажности воздуха в помещениях. Но и в этих областях они вытесняются другими, более совершенными приборами.

У электрических гигрометрических, датчиков используется зависимость электрических свойств чувствительного элемента от влажности окружающей среды. Из них следует выделить кулонометрические датчики, в которых происходит непрерывный электролиз поглощенной влаги.

В сорбционно-термическом методе измеряется количество тепла, выделяемое при сорбции влаги сухим гигроскопическим материалом или (значительно реже) серной кислотой.

Из других, менее распространенных методов измерения влажности газов заслуживают внимания седуюпше:

1. Метод полного поглощения, основанный на пропускании определенного объема газа через вещество, способное поглощать водяной пар, и оценке изменения параметров этого вещества в результате полного поглощения влаги. Известны две разновидности метода: гравиметрическая и химическая. В первой влагосодержание

воздуха определяют оо приросту в весе поглотителя. Химические методы основаны на химической реакции поглотителя с влагой исследуемого газа. К наиболее известным относятся методы: газометрический и титрования реактивом Фишера (см. § 1-3). В ацетиленовом методе используется реакция водяного пара с карбидом кальция с выделением ацетилена, а в гидридно.м - с гидридом кальция с выделением водорода; эти методы мало распространены. При применении метода Фишера анализируемый газ поступает в реакционный сосуд, где барботируется через реактив до окончания титрования, фиксируемого электрометрическим или иным способом. Влагосодержание газа определяют по объему прошедшего газа и количеству реактива в сосуде.

Методы полного поглощения можно рассматривать как абсолютные, и их точность в принципе высока; практически она ограничена погрешностями измерительных операций (взвешивание поглотителя, измерение количества газа) н наличием примесей в "азе и используемых реактивах. Процесс измерения длителен и трудоемок, в связи с чем эти методы используются только в качестве лабораторных. Гравиметрический "мегод поглощения применяют в качестве наиболее точного образцового при градуировке и испытаниях гигрометров (см. § 11-2); такие же функции возлагаются на метод Фишера в области весьма малых влагосодержаний.

2. 1Со н д е н с а ци о н н о - с гу ст н т е л ь н ы н метод, в котором исследуемый газ охлаждается в холодильнике до полной конденсации содержащейся в нем влаги. Количество последней, определяют измерением количества газа и объема воды, выделившейся в холодильнике. Конденсационный метод, как и метод полного поглощения, является абсолютным, одним из его преимуществ является возможность определения влажности газов при высоких температурах.

3. Диффузионный метод, основанный на явлении диффузии газов через пористую, перегородку. В диффузионных гигрометрах измеряется разность давлений контролируемой внешней среды и газа в камере, отделенной от этой среды пористой мембраной. В камере с помощью увлажнителя или осушителя поддерживается определенная величина упругости водяных паров.

Отдельную группу образуют методы, основанные на непосредственном измерении физических свойств газа, изменяющихся в функции влажности; достоинствами этих методов являются пригодность для автоматизации измерений и безынерционность функции преобразования. К ним относятся диэлькометрический метод и его разновидность - измерение диэлектрических свойств газа на сверхвысоких частотах (СВЧ рефрактометрия), поглощения инфракрасных, ультрафиолетовых и радиоизотопных излучений; последние методы можно-рассматривать как спектрометрические, отличающиеся между собой используемым участком спектра электромагнитных колебаний. К этой же группе методов можно отнести и измерения, использующие тепло-физические свойства влажных газов, например их теплопроводность.

Приведенный перечень не исчерпывает всех известных способов определения влажности газов; более подробные обзоры и оценка этих способов даны в литературе [Л. 0-4, 0-5 и 0-9].

Ввиду отсутствия единой общепризнанной классификации методов измерения влажности газов ее можно построить, исходя из различных принципов. В Щ. 0-5] принято деление этих методов на интегральные, промежуточные (равновесные) и мгновенные.