3.4.Психрометричний метод вимірювання вологості в газових середовищах

Для вимірювання відносної вологості газових середовищ найбільше розповсюдження дістав психрометричний метод (від грецьких слів: «psychros» - холодний та метр), який грунтується на використанні психрометричного ефекту, відкритого німецьким фізиком Ернстом Августом (звідси - психрометр Августа).

Суть ефекту у тому, що випаровування з поверхні зволоженого тіла і,

як наслідок, ступінь його охолодження, тим інтенсивніші, чим менша відносна вологість газового середовища, де знаходиться тіло. При реалізації психрометричного методу вимірювання відносної вологості - порівнюються температури двох тіл – сухого та зволоженого (рис.1, п. 14).

Різниця температур сухого t_с та зволоженого t_в тіла, яка називається психрометричною різницею, є, таким чином, функцією від відносної вологості газового середовища: ψ =f(t_с - t_в) та визначається за виведеною

напівемпіричною формулою:

ψ = [ Р_в - А ּ Р ּ (t_с - t_в)] / Р_с, (6)

де Р_в та Р_с - тиск пари, яка насичує контрольоване за вологістю газове середовище при температурах відповідно сухого t_с та вологого t_в тіла ( так званий - парціальний тиск); А – стала психрометра; Р – атмосферний (барометричний тиск в середовищі. Парціальний тиск (від латинського «partials» - частинний) - це тиск компоненту (пари) ідеальної газової суміші, яке компонент здійснював би, якщо він займав би весь об’єм суміші за даної температури.

При реалізації методу в психрометричному перетворювачі, в якості

сухого та вологого тіл, використовують термометри опору, один із яких («вологий») зволожують за допомогою спеціальної гігроскопічної бавовняної тканини, кінець якої занурюють у посудину з дистильованою водою. Для створення стабільних умов випаровування, зволожене тіло (вологий термометр) має обдуватись, контрольованим за вологістю газовим середовищем (наприклад, оточуючим повітрям), з певною постійною швидкістю, яка повинна дорівнювати, як правило, 4 м/с.

Стала психрометра А залежить від конструкції конструкції психрометра,

швидкості обдування зволоженого тіла (термометра) газовим середовищем

та тиску в ньому.

Значення психрометричної різниці залежить від температури газу в контрольованому середовищі, значення якої отримують за допомогою сухого термометра, а також від швидкості обтікання зволоженого тіла середовищем, вологість якого вимірюється.

3.4.1. Структурна схема первинного вимірювального

психрометричного перетворювача

Класична структурна схема первинного вимірювального перетворювача психрометра для вимірювання вологості повітря (газового середовища) приведено на рис.3.

Рис.3. Схема датчика автоматичного психрометра

В корпусі психрометра розміщено два дротяних тензорезистори: «сухий» 3 (R_tc) та «мокрий» 1 (R_tb). Терморезистор 1 (R_tb) має бавовняне обплетення (гігроскопічна тканина), яке всмоктує воду із посудини 13. Вода у посудину 13 надходить крізь трубку 4. Для підтримання постійного рівня води у посудині 13 застосовується переливна трубка 10: якщо рівень води в посудині 13 стає нижче рівня, який задає кінець (ніпель 12) переливної трубки 10, то крізь нижній кінець трубки 10 починає надходити повітря у бачок 6 і відповідна кількість води доливається у посудину 13 по трубці 4 через кран 5. Бачок 6 після його заповнення дистильованою водою герметичне закривається пробкою 7. При відкритому крані 5 вода із бачка надходить у посудину 13.

Коли рівень води досягає отвору ніпеля 12 і перекриває його, припиняєть-

ся доступ повітря у бачок 6 через трубку 10 і в бачку утворюється вакуум, який зрівноважує різницю рівнів, і подача води припиняється. У міру випаро-вування води її рівень у посудині 13 знижується, відкривається ніпель 12 і у бачок 6 по трубці 10 знов починає поступати повітря, внаслідок чого вода знов надходить у ванночку 13.

Для продування повітря або газу датчик обладнаний витяжним пристроєм, який складається з електродвигуна 11, на валу якого роз­міщена

крильчатка вентилятора. Датчик психрометра з'єднаний з вторинним

приладом 8 кабелем 9.