|
| |
|
Главная Журналы Метод точки росы - одни из. основных методов автоматического контроля влажности воздуха и других газов. Достоинства гигрометров точки росы: большие пределы измерений в широком диапазоне температур (100 °С и ниже) и давле. НИИ, удовлетворительная точность во всем диапазоне измерений. Измерение температуры точки росы сводится к выполнению следующих операций: 1) понижению температуры поверхности зер. кальца; 2) фиксации момента возникновения конденсата (в виде росы или льда) на рабочей поверхности зеркальца; 3) измерению температуры этой поверхности. Степень автоматизации перечисленных операций определяет тип гигрометра. В неавтоматических гигрометрах все операции выполняет человек. Полуавтоматические гигрометры характери. зуются тем, что одна или две из перечисленных операций выполняются автоматически. В автоматических приборах автоматизированы  Рис. 21.3. Схема устройства прибора для измерения влажности методом точки росы. все операции, связанные с процессом измерения. Первые два типа стносятся к приборам дискретного действия, третий - к гигрометрам, предназначенным для непрерывного измерения и регулирования. Зная температуру точки росы т и температуру исследуемого газа tift), можно определить его относительную влажность где - упругость насыщенного пара при температуре т; Ef - упругость насыщенного пара при температуре t. Рассмотрим принципиальную схему автоматического гигрометра с фотоэлектрическим индикатором появления конденсата (рис. 21.3). В приборе установлен полый полированный цилиндр 2 из нержавеющей стали, который служит для наблюдения точки росы. Цилиндр помещен в среду газа, влажность которого измеряется. Через внутреннюю полость цилиндра непрерывно протекает охлаждающая жидкость, температуру которой можно регулировать электрическим нагревателем ЕК- Включается электрический нагреватель от электромагнитного реле KL, по обмотке которого протекает фототек фотоэлемента BL. Фотоэлемент освещается отраженным от зеркальной поверхности цилиндра 2 световым потоком лампы • накаливания HL. Если температура зеркала, то есть стенок цилиндра 2, понижается до точки росы, то появляющийся на поверхности зеркала туман уменьшает световой поток, падающий на фотоэлемент. Фототек уменьшается (примерно в 2 раза) и реле срабатывает, замыкая цепь нагревателя ЕК- Температура охлаждающей жидкости повышается через некоторый промежуток времени выше точки росы, туман на зеркальце исчезает, фототек возрастает и реле выключает нагреватель, после чего снова зеркало охлаждается до точки росы и т. д. Таким образом, температура зеркального цилиндра непрерывно колеблется около точки росы; соответствующим выбором теплоемкости цилиндра 5 и расхода охлаждающей воды, а также мощности нагревателя можно сделать колебания температуры цилиндра 5 достаточно малыми. Внутри цилиндра в хорошем тепловом контакте с его стенками помещен термопреобразователь (или термопара), измеряющий температуру цилиндра, то есть точку росы. Указателем является самопишущий прибор 1 с точечной записью (с падающей дугой). Реле 2, управляющее перемещением (падением) дуги, в свою очередь, управляется реле 3, чем достигается синхронизация записи с моментом появления тумана. По аналогичной схеме построены другие автоматические гигрометры точки росы с различными способами нагрева и охлаждения зеркальца (табл. 21.2). Метод сорбционных гигрометров деформационного типа. Из приборов, основанных на методе определения влажности при помощи сорбционных гигрометров деформационного типа, очень удобен в эксплуатации самопишущий метеорологический гигрограф М-21, предназначенный для записи относительной влажности воздуха. Прибор изготовляется двух типов: суточный М-21С с продолжительностью одного оборота барабана часового механизма 26 ч и недельный М-2Ш (176 ч). Принцип действия прибора основан на свойстве обезжиренного человеческого волоса изменять свою длину в зависимости от влажности окружающего воздуха. Это изменение преобразуется при помощи передаточного механизма в перемещение стрелки с пером по образующей барабана (при увеличении длины - вверх, при уменьшении - вниз). Концы пучка заделаны в эбонитовые втулки, укрепленные в кронштейне. Пучок при помощи крючка соединен с осью, на которой укреплена большая дуга. Цилиндрический противовес удерживает пучок в натянутом состоянии. Для записи на барабан надевают специальную диаграммную ленту. Она разделена горизонтальными параллельными линиями с ценой деления 2 % относительной влажности воздуха и вертикальными дугообразными линиями с ценой деления, соответствующей 15 мин времени оборота для суточного и 2 ч - недельного гигрографа. Барабан вращается от часового механизма (недельный МЧИ, суточный - МЧС), который помещен внутри барабана и поворачивается вместе с ним вокруг центральной оси, неподвижно закрепленной на плите прибора. Прибор снабжен ключом для завода часового механизма и при-,способлением - отметчиком, дающим возможность, не открывая крышки, делать на диаграммной ленте отметки (засечки) времени наблюдений. Для этого слегка нажимают кнопку отметчика, находя-щегося на торцевой стенке корпуса прибора. Перо стрелки устанавливают на требуемое деление диаграммной ленты регулировочным винтом. Прибор записывает изменения относительной влажности воздуха от 30 до 100 %. Общая чувствительность гигрографа, то есть изменение его показаний в интервале от 100 до 30 % и от 30 до 100 %, не более 10 %, изменение влажности по аспир анионному психрометру - в том же интервале. Метод электрических гигрометров. Для измерения влажности в агроиромышленном комплексе нашли широкое применение приборы с электронными гигрометрическими датчиками (ЭГД), имеющими чувствительный элемент, выполненный из гигроскопического материала, который при измерениях влажности находится в гидротермическом равновесии с контролируемым газом. Выходной величиной ЭГД является тот или иной электрический параметр влаго-чувствительного элемента. Эти датчики могут работать как в неподвижном газе, так и при изменении его скорости в широких пределах, не требуют применения подводящих коммуникаций, кроме кулоно-метрических, регуляторов расхода или давления газа. Благодаря возможности миниатюризации ЭГД можно применять для измерения влажности очень малых объемов газа. К достоинствам ЭГД относятся также простота конструкции, возможность дистанционных измерений, низкая стоимость, малые габарит и масса. Основной недостаток многих ЭГД - их старение в процессе эксплуатации или хранения. Электрические гигрометрические датчики принято делить на электролитические, сорбционные и кулонометрические. Электролитические датчики состоят из жидкой или сухой пленки электролита, которая поглощает влагу из окружающей среды до тех пор, пока давление пара над поверхностью образующегося раствора не достигнет.равновесия с давлением водяного пара окружающей среды. Дальнейшее изменение влажности среды в зависимости от знака этого изменения вызовет поглощение влаги чувствительным элементом или испарение ее до достижения нового состояния. В зависимости от влажности окружающего газа изменяется сопротивление электролитической пленки Rx, которое, в свою очередь, зависит еще от температуры и концентрации растворенного вещества. Как правило, эти зависимости нелинейны, поэтому электролитические ЭГД градуируют опытным путем. Примером такого датчика может служить преобразователь типа ЭВ4, имеющий диапазон контролирования влажности от 35 до 80 или от 60 до 90 %. • Инерционность датчика 5 мин. Основная погрешность 3. . .5 %. Он позволяет измерять влажность на расстоянии до 600 м. Существует большое число разнообразных чувствительных элементов, из которых для примера можно выделить хлористо-литие-Бый гигрометрический датчик с гребенкообразными электродами (рис. 21.4, а), зависимость сопротивления которого от влажности воздуха показана на рисунке 21.4, б. Из графика видно, что он может работать в диапазоне температур от -40 до -f-40 °С. Инерционность таких датчиков I. . .2 мин. Промышленность выпускает преобразователи типов ДЭВС-1 и ДИВ. Преобразователь ДЭВС-1 работает в диапазоне температур 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 |