1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ИЗМЕРЕНИИ ВЛАЖНОСТИ

Влажность газов и твердых тел является одним из важных параметров, подлежащих контролю технологических процессов в различных отраслях промышленности.

Влажность воздуха и газов при технических измерениях ха­рактеризуется следующими параметрами:

1) Абсолютной влажностью, определяемой количеством во­дяного пара, содержащегося в единице объема газа (г/кг);

2) Влагосодержанием - массой водяного пара, отнесенного к массе сухого газа (г/ кг);

3) Температурой точки росы - температурой, при которой газ становится насыщенным содержащимся в нем водяным паром

4) Относительной влажностью, определяемой отношением абсолютной влажности к влажности при данной температуре (%).

Влажность твердых и сыпучих тел характеризуется следующи­ми параметрами:

1) Влагосодержанием U- отношением массы влаги М к массе абсолютно сухого тела М

где M₁- масса влажного тела.

2) Влажностью - отношением массы влаги к массе влажного

тела:

Эти величины выражаются главным образом в процентах. ,

Те или иные параметры, характеризующие влажность, приме­няют в зависимости от целей и задач конкретного технологичес­кого процесса. В производственной практике обычно использу­ют параметр - влажность.

Средства измерения влажности имеют многолетнюю историю. Создание волосяного гигрометра относится к 1783г., кондуктометрический метод был предложен в начале двадцатого столе­тия. Однако в последние годы в технологических процессах ко­ренным образом изменились требования к приборам для измере­ния влажности и задачи измерений. Потребовались автоматичес­кие приборы контроля влажности, работающие в условиях аг­рессивных сред и радиационных воздействий.

Разработаны следующие методы измерения влажности: псих­рометрический, сорбционный, гигрометрический, метод точки росы и другие.

2. Психрометрический метод

Метод основан на измерении температуры двумя одинаковы­ми термометрами, один из которых "сухой", другой "мокрый". Мокрый термометр непрерывно смачивается водой. Испарение влаги сопровождается охлаждением мокрого термометра. Причем интенсивность испарения и, соответственно, величина понижения температуры термометра тем больше, чем ниже влажность окру­жающего его газа. Следовательно, разность температуры сухого t и мокрого термометров характеризует влажность газа. Относи­тельная влажность определяется выражением:

где Р_м и Р_е- давление пара, насыщающего контролируемую сре­ду при температуре мокрого термометра и температуре сухого термометра; А - психрометрический коэффициент, зависящий от размеров термометров и давления газа.

По этой зависимости можно составить психрометрические таб­лицы. На рис. 9.1 показаны графики зависимости относительной влажности от температуры мокрого и сухого термометров.

320

Рис.9.1. Зависимость относительной влажности от температур мокрого и сухого тела.

На рис. 9.2 представлена принципиальная измерительная схе­ма психрометра. Термометры сопротивления включены в плечи моста. В момент равновесия моста;

где m - относительное положение движка реохорда. При измене­нии влажности и, соответственно, температуры изменяется сопро­тивление термометра. Происходит рассогласование моста и его ком­пенсация движком реохорда, связанного со стрелкой прибора.

Психрометры обладают достаточно высокой чувствительнос­тью и точностью в интервале выше 0°С. При низких температурах чувствительность и точность существенно снижаются.

На АЭС широко применяется психрометрический автомати­ческий влагомер АПВ-201, разработанный на базе стандартного моста типа КСМ-3. Его диапазон измерения относительной влаж­ности от 10 до 100% при изменении температуры измеряемой среды от 30 до 100°С. Диапазон измерения разбит на два поддиа­пазона по температуре:

1 поддиапазон от 30 до 60°С;

2 поддиапазон от 60 до 100°С. Погрешность ± 3% относительной влажности.

3. МЕТОД ТОЧКИ РОСЫ

Метод основан на определении температуры, до которой не­обходимо охладить газ, чтобы довести его до состояния насыще­ния находящейся в нем влаги при постоянном давлении. Эта тем­пература определяется по началу конденсации водяного пара на зеркальной поверхности. Зеркало является чувствительным эле­ментом прибора.

Для технических измерений разработаны автоматические вла­гомеры на основе метода точки росы. Схема одного из приборов представлена на рис. 9.3.

В камеру 1 через патрубок 2 поступает анализируемый газ по­стоянного давления и удаляется через патрубок 3. Газ омывает зеркало 4, на которое направлен луч света от лампы 5 через лин­зу 6. Отраженный луч проходит через линзу 7 на фотоэлемент 8. Сигнал с фотоэлемента поступает через усилитель 9 на регуля­тор 10, который изменяет питание нагревателя 11. Зеркало 4 ох­лаждается жидкостью, поступающей через патрубок 12 и уходя­щей через патрубок 13. Температура поступающей жидкости из­меняется нагревателем 11. Если на зеркале нет влаги, луч света отражается от него без потерь и вызывает сигнал, уменьшающий

нагрев охлаждающей жидкости до тех пор, пока на зеркале не выпадет роса. В этом случае на фотоэлемент поступит ослаблен­ный световой поток и регулятор будет увеличивать нагрев охлаждающей жидкости. Таким образом, температура зеркала поддерживается близкой к температуре точки росы. Численное значение этой температуры фиксируется термоэлектрическим термометром и измерительным прибором 14.

Рис. 9.3. Автоматический влагомер.

Как видно. Прибор имеет сложную конструкцию. Точность измерения существенно зависит от чистоты газа, состояния по­верхности зеркала и других элементов конструкции. Принципи­ально невозможно измерение агрессивных газов.