Конденсационный психометр.Схема.Работа.Характеристики.

Гигрометры конденсационного типаПринцип действия основан на измерении температуры, при которой анализируемый газ достигает (при )состояние насыщения. Из газа выпадает конденсат (роса), концентрация которого измеряется. Эту температуру называют точкой росы. 1¾ металлическое зеркало; 2¾источник света; 3¾ фотоприемник; 4¾ теплоотвод; 5¾термопара; 6 ¾ холодильник. К металлическому зеркальцу припаян холодный конец термопары, а на разорванные концы горячей термопары подается постоянное напряжение. В этом случае при протекании тока по термопаре холодный спай охлаждается, вместе с ним охлаждается и зеркальце до появления на нем конденсата. В результате этого световой поток рассеивается на поверхности, покрытой инеем или капельками росы. Ток через фотоэлемент уменьшается, и усилитель уменьшает сигнал на управляемый источник питания ИП. Зеркальце за счет тепла, вносимого потоком, нагревается, и роса исчезает. Далее процесс повторяется. Эта температура измеряется термопарой 5 и после нормирующего преобразователя подается на потенциометр. Измеряемая температура: при давлении . Абсолютная погрешность: . Недостатки: регистрируемая среда должна быть чистой, т.е. не должно образовываться искусственного центра конденсации жидкости, т.е. загрязнений. Высокая инерционность

Сорбционные,диэлькометрические,кулонометрические и ИК-гигрометры.

Сорбционные гигрометры (механические)

В основу работы таких приборов положены различные эффекты, сопровождающие сорбцию (поглощение твердым телом паров окружающего газа). Существуют следующие виды гигрометров:

I. Волосяные гигрометры

Изменяется длина волоса. При увеличении влажности от до удлинение достигает . Погрешность: .

II. Пружинный гигрометр Прибор представляет собой двухслойную пружину, наружный слой которой ¾ абсорбент, набухающий под воздействием влаги. Набухший слой заставляет свертываться пружину, перемещение свободного конца которой показывает влажность. Диапазон измерений: . Погрешность: .

Диэлькометрический метод

Принцип действия основан на измерении емкости конденсатора с диэлектриком из исследуемого газа.

КулонометрическийметодПринцип действия основан на непрерывном поглощении влажного газа пятиокисью фосфора и ее электролизе.

При пропускании тока через и при изменении влажности среды меняется ток электролиза. Величина тока пропорциональна количеству воды, попадающей на . Такой способ определения очень маленьких токов позволяет регистрировать содержание воды в газах, не реагирующих с . Погрешность измерений . Инфракрасный метод (ИК-метод) Из оптики известно, что молекулы воды в газе обладают характерными спектральными линиями поглощения в ближней ИК- области(порядка ). Интенсивность поглощения определяет количество молекул воды в газовой среде.

Методы измерения влажности твёрдых и сыпучих тел. Определения. Прямые и косвенные методы.Экстракционные,химические,электрометрические,диэлькометрические.Физические методы измерения влажности.

Измерение влажности твёрдых и сыпучих сред хар-ся двумя параметрами: 1-влагосодержание d=M/M_o; M_o-масса абсолютно сухого тела, М- масса влаги; 2- влажность φ=М/М₁, М₁-масса увлажнённого тела.

Прямые методы. Высушивание материала с измерением массы до и после сушки. Сушка ИК-методом, к-ое более проникающее в объём, чем другие излучения. СВЧ-излучение для сушки производится с помощью магнитрона. Вакуумный метод сушки, метод экстракции сушки..

Косвенные методы основаны на изменении физ параметров от влажности.

Электрометрические методы: кондуктометрический, основанный на зависимости проводимости твёрдого тела от влажности. Любые твёрдые тела имеют точно измеряемое значение удельного сопротивления. Увеличение влажности приводит к уменьшению этой величины.

Диэлькометрические методы измерения влажности. Основан на изменении ε и tgδ – tg потерь, к-ый зависит от φ. ПИП яв-ся конденсатор, заполненный измеряемым сыпучим в-вом. ε=ε_возд+ε_матер; С=f(ε).

Величины ε и tgδ зависят от частоты и температуры, поэтому исп-ся методы, искл-щие влияние этих параметров.

Физические методы измерения влажности: 1- метод СВЧ-излучения, основанный на изучении поглощения СВЧ-излучения исследуемым в-вом; 2- ИК-метод; 3- радиоизотопный метод- основан на изучении коэф-ов поглощения α,β,γ- излучений изотопов ряда в-в, проходящих через влажный материал; 4- тепловой - изучение зависимости теплопроводности сухих и влажных в-в.

СВЧ-метод. Выбранная частота колебаний 30ГГц, при к-ой волна электрического колебания коротка, что и световой волны. На выходе может формироваться сигнал, к-ый зависит от коэф-та поглощения в-ва α, толщины d, плотности ρ, влажности φ, конструктивного коэф-та к: U=α*ρ*φ*d*к.

Величина φ яв-ся функцией Δψ- угла сдвига фазы СВЧ-излучения.

1- относится к в-вам крупнодисперсным; 2- на уровне песка; 3- пылевидная фаза. Мах изменение Δφ=30-50% от периода.

ИК-метод. Используется 2^хдлинноволновой метод: анализируемое в-во в области ИК-излучения освещается сплошным спектром

Измерение концентраций.Определения.Классификация.Вывод уравнения сигнала анализатора.

Концентрация — отношение количества компонента к количе­ству всей смеси, взятой на анализ, т. е. относительное количество компонента в смеси.Различаютконцентрации:массовую с_m, объемную с,молярную (мольную) с_μ

определяемые как отношение массы, объема или ко­личества вещества данного компонента к массе, объему или количеству вещества всей смеси. Смеси принято подразделять на:

Бинарная смесь — смесь, состоящая из двух компонентов.

Многокомпонентная смесь — смесь, состоящая из трех и более компонентов.

Псевдобинарная смесь — многокомпонентная смесь, которая при определенных условиях по некоторому физико-химическому свойству может рассматриваться как бинарная.

Показатели качества продукции как концентрация, газовый анализ оценивается с помощью методов анализа, которые делятся на три группы:

Физические методы анализа основаны на измерении физических величин, присущих анализируемому веществу, например измерение плотности, вязкости анализируемого вещества и др.

Физико-химические методы анализа основаны на химических превращениях анализируемого вещества и измерении физических величин, сопровождающих эти превращения, например температу­ры или излучения в процессе окисления анализируемого веще­ства.

Химические методы анализа основаны на химических превра­щениях и измерении количества продуктов этих превращений.

Физическими – методы, при которых изменя­ются физические свойства анализируемого вещества, а состав остается неизменным (например, изменение агрегатного состояния вещества).Химическими - такие преобразования, при которых изменяет­ся состав анализируемого вещества. Методы анализа подразделяют на избиратель­ные (селективными) и интегральные по одному компоненту или всей смеси. В СИ, измерительный прибор, предназначенные для анализа соста­ва или свойств анализируемого вещества называется анализатором.В общем случае, измерение концентрации определяемого компонента в бинарной смеси осуществляется путем измерения какого-либо физико-химического свойства этой смеси и вычисления этой зависимости в системе уравнений:

,где

U— сигнал анализатора, используемого для измерения физи­ко-химического свойства смеси; k_п— коэффициент преобразования анализатора по физико-химическому свойству; с₀и с_н — концент­рации определяемого и неопределяемого компонентов, П_см – параметр смеси (физико-химическое свойство).

с_н = 1 - с₀

. Т.е. однозначная зависимость. Учитывая аддитивность физико-химических свойств можно записать:

сгруппируем относительно c_o:

,где П_оиП_н— физико-химические свойства определяемого и неоп­ределяемого компонентов, аналогичные свойству смеси;К = k_п(П_о— П_н)—коэффициент преобразования анализатора по концентрации; U_о = k_пП_н — начальный уровень сигнала.