Лекция 30.

Лекция 29.

Тема 9 Методы и средства измерения влажности

План:

29. 1 Общее понятие влажности: относительной, абсолютной.

29.2 Измерение влажности твердых и сыпучих тел.

29. 1Влажность газов измеряется в единицах абсолютной или отно­сительной влажности. Абсолютная влажность— весовое или объем-нос количество водяного пара в одном кубическом метре газа.

Абсолютная весовая влажность а — масса водяного пара, со­держащегося в единице объема парогазовой смеси (г Н₂0/л³ влажного газа), или а₀ — в единице объема сухого газа при нор­мальных условиях (г Н₂0/нм³ сухого газа).

Абсолютная объемная влажность a_vвыражается в объемных процентах для малых концентраций — в см^гН₂0/нм³ влажного газа. Эту единицу обозначают ррт объемных, т. е. «миллионная доля по объему» (I ррт объемн. = 1 • 10~⁴% объемн.). Под абсолют­ной влажностью газа понимают также парциальное давление во­дяного пара (Р_п), находящегося в газе.

Относительная влажностьср — степень насыщения, т. е. отноше­ние количества водяного пара, находящегося в одном кубическом метре газовой смеси, к максимально возможному количеству пара, содержащемуся в том же объеме смеси при той же температуре.

Методов измерения влажности газообразных сред много. Их классифицируют на следующие группы:

- спектрально-оптические,

- сорбционные,

- электролитические,

- химические,

- конденсационные,

- испарительно-психрометрические и др.

29.2 Влажность твердых и сыпучих тел характеризуют либо влагосодержанием либо влажностью.

Для измерения влажности сыпучих материалов и твердых тел (кожи, тканей, дерева и т. д.) используют, главным образом, электрические и радиоизотопные методы.

Иногда исполь­зуют метод гигрометрического равновесия, заключающийся в из­мерении с помощью электрических гигрометрических датчиков влажности воздуха, находящегося в гигрометрическом равновесии с влажным твердым материалом. При этом отпадает необходи­мость непосредственного измерения параметров твердого матери­ала.

При электрических методах измерения используют зависи­мость различных электрических свойств тела от влажности. Различают следующие электрические методы:

· кондуктометрический,

· диэлектрических потерь,

· емкостной

· ядерного резонанса.

План:

30. 1 Метод точки росы.

30. 2 Гигрометрический метод измерения влажности

30. 1 Измерение влажности методом точки росы основан на опреде­лении температуры, до которой необходимо охладить (при /^J=const) ненасыщенный газ, чтобы он стал насыщенным. Точка росы определяется по началу конденсации водяного пара на по­верхности охлаждающего твердого тела или по изменению тол­щины слоя конденсата. Этот метод позволяет измерять абсолютную влажность газа в широком диапазоне с большой точностью.

Особенностью автоматических гигрометров, действующих по точке росы, является наличие нагревательного и охлаждающего устройств для слежения за изменением точки росы. Это сущест­венно усложняет прибор. В новых приборах отказались от примене­ния холодильного устройства. В одних приборах (типа ДДН-1) для охлаждения используется эффект дросселирования воздуха, в дру­гих — нагрев и охлаждение осуществляются с помощью полу­проводникового охладителя-нагревателя. На рисунке изображена принципиальная схема такого гигрометра.

30.2 Электрические гигрометрические датчики (ЭГД) имеют чувствительный элемент, выполненный из гигроскопического материала, который при измерениях влажности находится в гигротермическом равновесии с контролируемым газом. Выходной величиной ЭГД является тот или иной электрический параметр влагочувствительного элемента.

ЭГД имеют ряд преимуществ по сравнению с другими гигромет­рическими датчиками. Они могут работать без принудительного движения исследуемого газа и не влияют на его состояние; раз­меры их небольшие.

Основной недостаток многих ЭГД — недостаточная устойчи­вость их характеристик во времени, т. е. старение датчиков в про­цессе эксплуатации или хранения. На показания ЭГД существен­ное влияние оказывают температура и концентрация растворенного вещества.

ЭГД можно разделить на две категории: электролитические и сорбционные.

В электролитических ЭГД влагочувствительные элементы содержат электролиты, концентрация которых является функцией влажности окружающей среды. У этих датчиков выход­ной величиной, как правило, является электропроводность ненасы­щенных водных растворов неорганических кислот и солей. Изве­стно, что при одной и той же температуре давление насыщенного водяного пара над таким раствором ниже, чем давление насыщен­ного пара над поверхностью растворителя, т. е. чистой воды (закон Рауля).

Чувствительный элемент электролитического ЭГД — обычно жидкая или сухая пленка электролита — поглощает влагу из окружающей среды до тех пор, пока давление пара над поверхностью образующегося раствора не достигнет равновесия с давлением водяного пара окружающей среды.