
- •Глава 11 измерения концентрации
- •§ 11.1. Теоретические основы анализа состава бинарных и псевдобинарных смесей жидкостей и газов
- •§ 11.2. Термокондуктометрические газоанализаторы
- •§ 11.3. Диффузионные газоанализаторы
- •§ 11.4. Магнитные газоанализаторы
- •§ 11.5. Сорбционные газоанализаторы
- •§ 11.6. Испарительные и конденсационные анализаторы
- •§ 11.7. Диэлькометрические анализаторы
- •§ 11. 8. Оптические анализаторы, в работе которых используется излучение видимой части спектра
- •§ 11.9. Абсорбционные ультрафиолетовые и инфракрасные анализаторы
- •§ 11.10. Ионизационные газоанализаторы
- •§ 11.11. Термохимические анализаторы
- •§ 11.12. Электрокондуктометрические анализаторы
- •§ 11.13. Потенциометрические анализаторы
- •§ 11.14. Электролизные анализаторы
- •§ 11.15. Пламенные ионизационные и фотометрические газоанализаторы
- •§ 11.16. Хемилюминесцентные газоанализаторы
- •§ 11.17. Системы автоматического контроля загрязнений окружающей среды
§ 11.7. Диэлькометрические анализаторы
Принцип действия диэлькометрических анализаторов состоит в измерении диэлектрической проницаемости є среды, заполняющей электрический конденсатор, емкость которого определяется выражением
C = kε, (11.29)
где k — постоянный коэффициент, который определяется размерами конденсатора и его конструкцией.
Эти анализаторы применяются для анализа состава бинарных или псевдобинарных смесей газов и жидкостей. На рис. 11.6, а показана схема диэлькометрического гигрометра, в котором измерение диэлектрической проницаемости используется совместно с явлением сорбции паров воды из анализируемого газа. В этом гигрометре анализируемый газ прокачивается с постоянным объемным расходом через камеру 1, в которой размещен алюминиевый стержень 2, по поверхности которого сделана нарезка и нанесен оксид алюминия. В нарезку уложена никелевая проволока 3. Стержень 2 и проволока 3 образуют конденсатор, емкость которого увеличивается при сорбции паров воды оксидом алюминия. Последняя вызывает увеличение емкости конденсатора, которая измеряется неравновесным электрическим мостом переменного тока и вторичным прибором (вольтметром) 4. Существуют схемы диэлькометрических гигрометров с равновесным электрическим мостом.
Рис. 11.6. Схемы диэлькометрических анализаторов
Обычно гигрометры рассмотренного типа обеспечивают измерение относительной влажности в пределах 20—100%. Известны диэлькометрические гигрометры, в которых поры оксидной пленки заполнены насыщенным раствором гигроскопической соли. Они обеспечивают измерение микроконцентраций влаги в газах, начиная с 1•10-4 % об.
Диэлькометрические анализаторы находят широкое применение для автоматического контроля концентрации воды в нефтях. Нефть, содержащая воду, по диэлектрической проницаемости может рассматриваться как псевдобинарная смесь (см. § 11.1) ввиду того, что диэлектрическая проницаемость воды составляет 81, а для углеводородов, входящих в состав нефтей, 2—2,6. Схема диэлькометрического дифференциального влагомера нефти показана на рис. 11.6, б. Анализатор содержит два цилиндрических конденсатора 1 и 9. Конденсатор 1 установлен в трубопроводе 10, по которому протекает анализируемая нефть, а конденсатор 9 установлен в емкости 8, которая периодически заполняется нефтью, очищенной в устройстве 7 от воды и механических примесей. Конденсаторы 1 и 9 включены в колебательные контуры генераторов 2 и 6. Частоты колебаний последних пропорциональны емкостям конденсаторов 1 и 9. Входные сигналы генераторов поступают в смеситель 3. Выходной сигнал смесителя определяется разностью частот колебаний генераторов, которая в соответствии с выражениями (11.18) и (11.29) определяется концентрацией воды в нефти. Сигнал смесителя в преобразователе 4 преобразуется в унифицированный сигнал постоянного тока, который измеряется и регистрируется автоматическим потенциометром 5. Необходимость использования дифференциальной схемы связана с тем, что при малых концентрациях воды дополнительная погрешность, вызванная различием в значениях диэлектрических проницаемостей нефтей из различных месторождений, становится существенной. Диэлектрические влагомеры нефти имеют классы точности 4—6 и обеспечивают измерение концентрации воды в диапазоне от 0—3 до 0—60 % об.