4.Методы измерения влажности газов и в-ха.

Влажность- физич. параметр смеси газа и водяного пара; мера влажности – доля водяного пара, содержащ. в этой смеси. Влажн. в-х явл-ся смесью сухого в-ха и водяного пара. Вл-ть в-ха оценивается абсолютной вл-тью, влагосодержанием d, темп-рой точки росы t_р.с., относительной влажностью φ и энтальпией (теплосодержанием) I. Методы измер-я вл-ти: психрометрич., гигроскопич., по точке росы, электролитич., весовой.

психрометрическийПриборы- психрометры: измеряют темп-ру сухого t_с и мокрого t_м термометров. Температурные условия, близкие к t_м, создаются в процессе адиабатич испарения воды с пов-ти мокрого термометра. Зная t_с и t_м, можно определить относит вл-ть в-ха

Р_м, Р_с – упругость насыщ водяного пара соответственно при темп-рах t_с и t_м; А – психрометрическая постоянная, зависящая от рода газа, ск-ти потока вокруг «мокрого» термометра, темп-ры t_м и конструкции прибора; В – барометрич. давл-е.Для измер-я темп-ры t_с и t_м прим. проволочные (полупроводниковые) термометры сопротивления и термопары Основная погрешность не превышает ±3% относит вл-ти. Дополнительно погрешность ув-ся на ±2% за счет погрешности вторичного прибора и колебаний темп-ры окруж. в-ха. Диапазон измер-я психрометрами относительной вл-ти 20 – 100% при темп-ре 5 – 50 ⁰С. Психрометрич. метод позволяет определить энтальпию (теплосодержание) влажного в-ха, так как I=f(t_м).

гигроскопический – использ-е линейного и объемного расшир-я мат-ла при изменении вл-ти. В кач-ве гигроскопич. высокочувствительных мат-лов использ. человеческий волос, брусок канадской сосны, капрон, вискозная пленка и др. мат-лы. Точность измер-я составл. ±(3÷5)%, относительной вл-ти.

метод точки росы. определяют темп-ру пов-ти t_т.р., при которой устанавливается динамическое равновесие м/у кол-вом влаги, испаряющейся с пов-ти и осаждаемой на пов-ти из газа. Практически измеряют темп-ру пов-ти металлического зеркала, которое охлаждается до тех пор, пока не появится конденсат (роса). С помощью терморегулятора поддерживают темп-ру пов-ти таким образом, чтобы кол-во конденсата не изменялось. По темп-рам t_с и t_т.р. можно определить относительную вл-ть. Метод позволяет измерять влагосодерж-е d в-ха- d=f(t_т.р.). Достоинства метода- относительно высокая точность и в-ха и различных газов при низких темп-рах ( – 160 ⁰С) и высоких давл-ях (2∙10⁷ Па). Недостатки- сложность конструкции и дополнит погрешности от загрязнения зеркала содержащимися в газе примесями (пыль, агрессивные газы и т. п.).

электролитический, принцип действия: зависимость электрич св-в чувствительного эл-та от вл-ти контролируемого в-ха или газа. По принципу действия и конструктивному исполнению эти датчики подразделяются на подогревные и неподогревные Неподогревные датчики имеют чувствительный эл-т из гигроскопического мат-ла, нанесенного м/у электродами, электрич. сопр-е которого изменяется при изменении вл-ти. (Датчик в виде полоски из полистирола, покрытой с обеих сторон влагочувствительной пленкой, содержащей хлористый литий). Электроды из благородных металлов (золото, платина) наносят на пластинку методом напыления на влагочувствительную пленку. измерение относительной вл-ти при темп-ре от – 40 до +50 ⁰С.

Погрешность измерения зав. от колебаний атмосферного давл-я и темп-ры. Инерционность такого датчика тем меньше, чем тоньше влагочувствительная пленка (постоянная времени 1 – 3 с). Перспективный метод-основан на изменении электрич. сопр-я полупроводниковых пленок (окись цинка, окись алюминия) или кристаллов (силикагель, алюмогель) при поглощении ими влаги. Разработанные с использованием этого принципа влагомеры позволяют измерять влажность в газообразных средах с точностью +3%. Принцип работы подогревных хлористо-литиевых гигрометров основан на автоматич. поддержании темп-ры слоя электролита, при которой вл-ть контролируем. в-ха соответствует давл-ю водяного пара в точке фазового перехода раствор- соль.

6.Датчики давл-я. Приборы для измер-я избыт давл-я (выше атмосферного) -манометры, для измер-я вакуумного давл-я (ниже атмосферного) – вакуумметры. По принципу действия: жидкостные; пружинные; мембранные; сильфонные; электрические приборы, для измерения разности давл-я (перепада)-дифманометры

Жидкостные манометры простотота конструкции, небольшая стоимость изготовления и относит высокой точностью измер-я. Сообщающиеся сосуды, заполненные рабочей жидкостью (вода, ртуть, масло, спирт и т. п.). При наличии разности давл-ий уровни рабочей жид-ти перемещаются до установления равновесия. Простейшие жидкостные U-образные манометры - для измер-я небольших давл-ий и их перепадов. Погрешность отсчета показаний ±2 мм столба рабочей жид-ти и не зависит от диаметра трубок. При частых колебаниях измеряемого давл-я отсчет по шкале U-образного манометра затруднителен в связи с колебаниями уровня рабочей жид-ти в трубках, поэт. целесообразно применять однотрубный чашечный манометр . Погрешность отсчета показаний может составлять ~0,5 мм столба рабочей жид-ти. В жидкостных манометрах (дифманометрах) типа «кольцевые весы» сообщающиеся сосуды в корпусе выполнены в виде замкнутой кольцевой трубки, разделенной перегородкой. С обеих сторон перегородки имеются 2 штуцера, соединенных с точками замера. Кольцо до половины заполнено рабочей жид-тью и покоится на опоре. В зав-ти от разности давл-ий будут изменяться разность уровней рабочей жид-ти h и угол поворота кольца до тех пор, пока масса столба жид-ти не уравновесится грузом-противовесом; при этом стрелка прибора покажет на шкале величину измеряемого давл-я. Колокольные манометры (дифманометры) - измерение давл-я не агрессивных газов. Чувствительный эл-т прибора - колокол, частично погруженный в трансформаторное масло и соединенный с-мой рычагов со стрелкой. Внутрь колокола введена трубка, соединенная с измеряемой средой. При изменении давл-я в подколокольном пространстве колокол поднимается либо опускается, приводя в движ-е стрелку прибора. При использовании прибора в кач-ве дифманометра к колоколу подводится разность давл-ий: большее давл-е создается в пространстве над колоколом с помощью трубки, меньшее – в пространстве под колоколом. Дифманометры выпускаются на перепады 10 – 40 кгс/ /см² (1 – 4 МПа). Основная погрешность измерения ± (1,6 – 4%.).Поплавковые манометры , по принципу действия аналогичные чашечным, состоят из двух сообщающихся сосудов , заполненных ртутью. На пов-ти сосуда плавает стальной поплавок. Поплавок, опускаясь, приведет в движ-е стрелку, которая покажет величину избыточного давления.

пружинные - использование упругости полой пружины. Манометры с трубчатой одновитковой пружиной. Один конец пружины впаян в камеру, а другой соединен передаточным механизмом со стрелкой прибора. Камера соединена с измеряемой средой ч/з резьбовой штуцер. При повышении измеряемого давл-я пружина стремится выпрямиться, свободный ее конец начинает перемещаться и передаточный механизм приводит в движ-е стрелку, которая по шкале прибора указывает давл-е.Для увелич-я чувствит-ти манометра использ. многовитковые пружины.

Мембранные - для измер-я давл-я сухого в-ха или газов, нейтральных по отношению к стали, цветным металлам и их сплавам. В кач-ве измерительного эл-та использована гофрированная упругая пластинка – мембрана, котор. под действием избыточн. давл-я прогибается. Манометры этого типа прим. для измер-я небольших давл-ий. Преимущество– меньшая чувствительность к вибрациям. Для измер-я разности давл-ий - мембранные дифманометры- чувствительным эл-том которых явл-ся мембранный блок, состоящий из двух мембранных коробок. Каждая коробка сварена из двух мембран, профили которых совпадают. Внутренние полости коробок заполнены дистиллированной водой и соединены каналом. С центром верхней мембраны связан сердечник дифференциального трансформатора . Мембранные коробки помещены в герметические камеры 3 и 4, на которые через штуцеры передаются давления (в нижнюю – большее Р₁, в верхнюю – меньшее Р₂). Под воздействием - разности давлений жидкость из мембраны 6 вытесняется в мембрану 5 вызывая перемещение сердечника трансформатора и изменение, напряжения и фазы на выходе первичного прибора Пределы измерения разности давл-я 0,4 – 2500 кгс/см² (0,04 – 250 МПа).

сильфонные ,чувствительным л-том которых явл-ся гармониковая мембрана – сильфон, выполненный из упругого металла (нержавеющая сталь, томпак и другие сплавы).Верхняя часть сильфона соединена перегородкой камерой. Ко дну сильфона припаяна стойка, соединенная со стрелкой манометра передаточным механизмом. На герметическую камеру ч/з штуцер передается давл-е измеряемой среды и сильфон деформируется в продольном направлении. Свободный конец стойки перемещается и прив.в движ-е стрелку прибора. При снятии давл-я вследствие упругих св-в пружины сильфон возвращ-ся в первонач. полож-е. В дифференциальных манометрах использ. 2 сильфона. В зав-ти от типа прибора перемещ-е сильфона под действ.перепада давл-я преобразуется в унифицированный токовый либо пневматич. выходной сигнал. Предельные, номинальные перепады давлений, измеряемые сильфонными дифманометрами 0,4 – 2500 кгс/см² (0,04 – 250 МПа).

Электрические -электрический вакуумметр с термосопротивлением. Термосопротивление, 1, выполненное из пластиковой проволоки, включено в цепь постоянного тока. Амперметр А и реостат 4 служат для поддерж-я постоянным нагревающего тока. К термосопротивлению приварен рабочий конец термопары 2, изготовленной из хромель-копеля. ТермоЭДС, определяется темп-рой термосопротивления истепенью вакуума в колбе 8, подсоединенной к контролируемому объему. Прибор отличается простотой конструкции, но имеет невысок. точн-ть измер-я (±20%).