Кроме окйсй алюминия, в, сорбционных ЭГД использовались окиси и других металлов, имеющие развитую пористую поверхность, например пленки двуокиси олова, наносимые испарением в вакууме на фарфоровый -стержень. У другого ЭГД, основанного на технике изготовления термисторов, влагочувствительный элемент содержит окись кобальта {Л. 8-23]. Достоинством последних двух датчиков является возможность работы при температурах выще 100 "С.

Для ЭГД с оксидным слоем автором разработан способ температурной компенсации. Схема гидро-термодатчика, построенного с использованием этого способа, показана на рис. 8-8. На внутренней и внещней цилиндрических поверхностях тонкостенной алюминиевой трубки / имеются оксидные слои 2 и 3; поверх этих слоев нанесены проводящие графитовые слои (электроды) 4. Внутренняя полость трубки ) заполнена влагоизолирующим лаком 5, вследствие чего влагочувствительный слой 3 находится в гигротермическом, а слой 2 только в термическом равновесии с окружающей средой. Такой «совмещенный гигротермодатчик» позволяет одновременно измерять влажность и температуру среды. На этом принципе можно осуществлять температурную компенсацию ЭГД различных типов и кон- струкций.

Рис. 8-8. Гигротермодатчик.

8-3. ГИГРОМЕТРЫ С КУЛОНОМЕТРИЧЕСКИМИ ДАТЧИКАМИ

Принцип действия кулонометрических гигрометров, предложенных Кейделем в 1956 г., основан на непрерывном поглощении влаги пленкой гигроскопического вещества и одновременном электролитическом разложении поглощенной влаги. Материал, из которого изготовлен чувствительный элемент, должен являться высокоэффективным сорбентом, иметь высокое удельное сопротивление в сухом виде и высокую проводимость после адсорбции влаги, обладать хорошими адгезионными свойствами и механической прочностью, а также не подвергаться разложению в процессе электролиза. Сумме 19* 291

ЭТИХ требований лучше всего удовлетворяет фосфорный ангидрид Р2О5*. Исследуемый газ пропускают через датчик над тонкой пленкой частично гидратированного РгОб, снабженной двумя металлическими электродами, к которым подводится постоянный ток. В датчике непрерывно происходят два процесса; поглощение влаги пленкой с образованием фосфорной кислоты и электролиз воды с регенерацией фосфорного ангидрида:

Р2О5+Н2О-2НРОз; 2НРОз-.Н, + 4-0, + РА-

Влага из газа должна полностью поглощаться чувствительным элементом и электролиз воды должен быть полным. Для этого напряжение на электродах должно быть не меньше 2 в (потенциал разложения воды бли-, зок к этой величине), а датчик должен иметь размеры (длину), достаточные для поглощения из потока газа всей влаги. При соблюдении этих условий между обоими процессами наступает равновесие и установившееся значение силы уока, протекающего через электроды, пропорционально произведению абсолютной влажности на расход газа.

Верхний предел напряжения на электродах определяется электрической прочностью датчика.

Согласно закону Фарадея сила тока электролиза в.указанных условиях равна:

I=cpuq, а, (8-7)

где Рп - абсолютная влажность газа, г/см (рп равнозначна плотности водяного пара); q - расход газа (объемный), см/сек; с - количество электричества, необходимое для разложения I г вещества; для воды с= 1,07-10* а-сек/г.

Используя приведенные в § 6-1 соотношения между различными единицами влажности газов, можно с помощью (8-7) вы-разить зависимость между / и влагосодержанием газа в миллионных долях - массовых (лм) или объемных {хо).

* Для измерения влагосодержаннй, начиная с нескольких сотен м. д., предлагалось использовать в кулонометрических датчиках ме-тафосфат натрия, карбонат калия или гидрат окиси калия, однако jiTH материалы не нашли практического применения.

Действительно:

x=Wd=WepJpc, (8-8)

где d - влагосодержание (отношение смеси) в долях единицы; рс - плотность сухого газа;

Xo=Wy = 10WYPc, (8-9)

где у - отношение молекулярной массы водяного пара к молекулярной массе сухого газа; для воздуха у -0,622. Из (8-7) -(8-9) получим:

/=сдрсХм 10-«=срсухо 10-«. (8-10)

Аналогичные соотношения связывают силу тока / и с другими величинами, характеризующими влажность газа. В кулонометрических гигрометрах расход газа поддерживается постоянным и при постоянных температуре и давлении газа сила тока через датчик пропорциональна влагосодержанию газа.

Уравнения (8-7) и (8-10) можно рассматривать как статические характеристики кулонометрического датчика. При условии, что влага полностью поглощается чувствительным элементом датчика, их можно записать в виде

I=kqb, (8-11)

где b - любая из величин, характеризующих влажность газа; - статический коэффициент передачи датчика.

Значение коэффициента \k определяется принятыми единицами измерения силы тока / и величины Ь; он является функцией температуры t и давления р газа.

Дополнительные погрешности измерения связаны с влиянием параметров t и р на величину расхода q. Если 0 - номинальный расход газа при нормальных условиях (/о=20°С и р = 760 мм рт. ст.), то при условиях измерения значение расхода будет:

(273.16-f 0-760

9» 293,16/?

где / - в °С, р - в мм рт. ст. Кулонометрический гигрометр может давать показания в единицах влагосодержания (отношения смеси), не зависящие от t и р, если стабилизировать не объемный, а массовый расход газа. Однако на практике, как правило, используются объемные расходомеры. При условии 1007о-ной эффек-