Конденсационные влагомеры

Метод основан на охлаждении испытуемого газа до температуры, при которой наступает состояние его насыщения, т.е. до точки росы. Относительная влажность:

φ =[Е_τ / Е_t]·100 % ,

где Е_τ - упругость насыщенного пара при температуре точки росы, Па;

Е_t - упругость насыщенного пара при данной температуре , Па.

Таким образом, необходимо определить температуру точки росы и темпера­туру исследуемого газа.

Используя данный метод можно измерять влажность воздуха при давлениях до 10–15 МПа.

На рис. 4.2 приведена принципиальная схема прибора для определения влажности газов по методу точки росы. Исследуемый газ поступает через вход 1 и омывает зеркальце 2, охлаждаемое холодным воздухом, поступающим по трубке 4. К поверхности зеркала прикреплена высокочувствительная термопа­ра 3, подключенная к потенциометру 6.

Появление конденсата на поверхности зеркала приводит к рассеянию свето­вого потока, что вызывает уменьшение тока, протекающего на выходе фотоэлемента 7, а это вызывает срабатывание реле 8 и замыкание контактов питания нагревателя 5. При этом включается нагревательный элемент и потенциометр 6 на измерение температуры зеркальца.

Нагревательный элемент остается отключенным до тех пор, пока зеркальце не нагреется и не испарится влага с его поверхности, после чего нагреватель отключается и зеркальце охлаждается.

Эти приборы, как правило, применяются для контроля сред с отрицательной температурой и высоким давлением.

Сорбционные влагомеры

Наибольшее распространение получили электрические сорбционные влагомеры. Принцип их действия основывается на изменении электрофизических харак­теристик сорбента при их увлажнении. Конструктивно датчик представляет собой чувствительный элемент из микропористого сорбента с напыленными электродами. При этом осуществляется измерение его сопротивления или емкости, которые изменяются в зависимости от влажности окружающей газовой среды. Для стабилизации влажности воздуха в кондиционерах применяется регулятор относительной влажности частотный (ВЧ). Датчик относительной влажности представляет собой автоматически действующие устройство, преобразующее относительную влажность воздуха в электрический сигнал постоянного тока. В качестве первичного измерительного преобразователя использован пьезосорбционный чувствительный элемент.

Принцип действия датчика основан на изменении резонансной частоты колебаний кварцевого резонатора, кристалл которого покрыт пленкой сорбента, от изменения относительной влажности воздуха.

Диапазон регулируемой относительной влажности 20–100 % , погрешность ±4,5 %.

На основе электролитических датчиков выполнены сорбционно-электролитические влагомеры.

Влагочувствительные электроды содержат электролиты, концентрация которых является функцией относительной влажности воздуха.

Сопротивление электролитического датчика выражается формулой

R_x =l²/σv ,

где l - длина слоя электролита, м;

v- объем электролита, м³ ;

σ- удельная электрическая проводимость электролита, См/м.

В качестве электролитов используется хлористый литий (LiCl) .

Насыщенный раствор LiCl нагревается до температуры, при которой парциальное давление водяного пара над раствором равно парциальному давлению окружающей среды.

Чувствительный элемент прибора представляет собой тонкостенную труб­ку из нержавеющей стали, покрытую стеклянной ватой, пропитанной раствором хлористого лития. На вату намотаны две изолированные спирали (электроды). Внутри элемента располагается малоинерционный термометр сопротивления, к которому подключен измерительный прибор. Питание нагревательного эле­мента осуществляется напряжением 24 В.

В процессе прохождения тока происходит нагрев электролита и его испа­рение, при этом повышается сопротивление датчика, ток уменьшается и испарение прекращается.

Таким образом устанавливается температурный режим в датчике, характе­ризуемый некоторой равновесной температурой. В этом режиме подводимая к датчику энергия полностью расходуется на испарение воды из солевого раствора, содержание которой определяется влажностью окружающей преобразова­тель среды. Это равновесное состояние наступает при температуре точки росы.

Показания таких датчиков достаточно стабильны и не зависят от давления. Передаточная функция подогревного электролитического датчика аппроксимируется апериодическим звеном второго порядка с постоянными времени Т₁=40 и Т₂=7 с.

Для контроля относительной влажности в камерах дефростации мяса используется термогигрометр типа ТГ-201 в комплекте с измерительным усилителем или потенциометром. Прибор выполнен в виде следующих блоков: термометр сопротивления, первичный преобразователь и вторичный прибор (потенциометр).

Непрерывное измерение равновесной температуры осуществляется с помощью чувствительного элемента, состоящего из терморезистора, помещенного в стеклянную трубку, поверх которой располагается стеклочулок с бифилярно намотанными серебряными электродами. Стеклочулок пропитан раствором хлористого лития. Влагочувствительный элемент совмещен с терморезистором, осуществляющим температурную компенсацию.

Чувствительный элемент и терморезистор во избежание механических повреждений закрыты мелкой металлической сеткой.

Диапазон измерения относительной влажности при температуре 0–45 °С составляет 10–100 % .

Погрешность измерения температуры ±1 °С; основная погрешность измерения влажности ± 3 % .