Кулонометрические гигрометры

В кулонометрических гигрометрах в зависимости от количества

влаги в газе изменяется ток электролиза. Он связан с концентрацией

влаги соотношением

где / — сила тока; с — концентрация влаги- Q — расход газа; п —

число электронов, необходимое для электролиза одной молекулы

воды; F— число Фарадея; М — молекулярная масса воды.

В канале цилиндрического стеклянного корпуса 1 кулонометри-

ческого чувствительного элемента размещены родиевые электроды

2, 3 и 4, выполненные в виде геликоидальных несоприкасающихся

спиралей (рис. 8.8). Электроды 3 и 4 расположены последовательно

друг за другом по ходу газового тракта. На стенки канала и электро-

да нанесена пленка частично гидратированной пятиокиси фосфора

Р205, обладающей высокой влагосорбирующей способностью. Через

чувствительный элемент в направлении, указанном стрелкой, непре-

рывно проходит анализируемый газ, расход которого поддерживает-

ся постоянным. Значение расхода выбирается таким образом, чтобы

из потока анализируемого газа извлекалась практически вся влага.

К электродам приложено напряжение от источника постоянного

тока 5, причем значение этого напряжения превышает потенциал

разложения воды. Таким образом, в гигрометре одновременно про-

исходят два процесса: непрерывное извлечение пленкой сорбирую-

щего вещества влаги из точно дозируемого потока анализируемого

газа и электролитическое разложение поглощенной влаги. В устано-

вившемся режиме ток электролиза, контролируемый гигрометром,

является мерой абсолютного содержания влаги в газе.

В процессе работы чувствительного элемента происходит посте-

пенное уменьшение активной поверхности пленки пятиокиси фос-

фора, сорбирующей влагу, что равносильно укорачиванию чувстви-

тельного элемента со стороны входа анализируемого газа. Причиной

этого является загрязнение пленки механическими примесями и

полимеризующимися на ней компонентами анализируемого газа, а

также постепенный вынос молекул пленки газовым потоком. По

мере эксплуатации гигрометров количество влаги, не извлеченной

в чувствительном элементе при прохождении анализируемого газа,

постепенно увеличивается. Для учета этого фактора в гигрометре

предусмотрен контроль полноты извлечения влаги в чувствительном

элементе.

Диапазон измерений кулонометрических гигрометров от 10~5 до

0,1 %. Недостаток этих приборов — невозможность измерения влаж-

ности газов, которые содержат щелочные и полимеризующиеся ком-

поненты. В первом случае Р205 реагирует со щелочным компонентом,

во втором служит инициатором полимеризации, а образующаяся

пленка полимера препятствует поступлению водяных паров к поверх-

ности адсорбента.

Принцип их действия в целом аналогичен диэлькометрическим

влагомерам, но при этом достаточно часто в этих гигрометрах ис-

пользуется комбинация диэлькометрического и электросорбционно-

го (измерение электрической проводимости вещества, поглощающе-

го влагу) методов. В диэлъкометрическом гигрометре (рис. 8.9) из-

менение диэлектрической проницаемости происходит вследствие

сорбции паров воды из анализируемого газа. Этот газ прокачивается

с постоянным объемным расходом через камеру 1, в которой раз-

мещен алюминиевый стержень 2, по поверхности которого сделана

нарезка и нанесен оксид алюминия А1203. В нарезку уложена нике-

левая проволока 3. Стержень 2 и проволока 3 образуют конденсатор,

включенный в неравновесный электрический мост переменного тока.

Емкость этого конденсатора увеличивается при сорбции паров воды

оксидом алюминия и возрастании вследствие этого его диэлектриче-

ской проницаемости. Увеличение емкости измеряется вторичным

прибором (вольтметром) 4.

Гигрометры такого типа обеспечивают измерение относительной

влажности в диапазоне 20... 100%. При использовании некоторых других

сорбентов нижний предел измерения может начинаться с 10"4 % об.

Контрольные вопросы

1. В каком случае анализируемая смесь может считаться псевдобинарной?

2. Почему для питания датчиков термокондуктометрических и термохими-

ческих газоанализаторов необходим источник стабилизированного тока?

3. Как определяется относительная плотность для жидкостей?

4. Каким образом в вибрационных плотномерах учитывается давление по-

тока? /

5. Зависит ли диапазон измерения капиллярного вискозиметра от диаме-

тра капилляра?

6. Каким образом можно менять диапазон измерения вискозиметра с па-

дающим шариком?

7. В чем заключается разница между понятиями «влагосодержание» и

«влажность»?

8. Какая температура называется температурой точки росы?

9. Для чего служит пленка из пятиокиси фосфора в кулонометрическом ги-

грометре?

Гл а в а 9