Спосіб одержання суміші повітря та пари з певним значенням вологості

Изобретение относится к получению парогазовых сред с задаваемым значением влажности и применим в целях метрологического обеспечения, например, при исследовании методов и средств измерения влажности газов, градуировке и поверке гигрометров, предназначенных для высокотемпературных и высоковлажных сред и может быть использован при производстве и эксплуатации гигрометров; он применим также для други х целей, связанных с получением смесей, температурно-влажностный режим которых задан с высокой точностью, в том числе при климатических испытаниях те хнических средств. Известен способ [1], в котором атмосферный воздух подают в систему, которую вакуумируют до требуемого давления и вводят в нее водяной пар, полученную смесь нагревают до заданной температуры, затем разделяют на два потока, один из которых направляют в контрольную линию, где путем конденсации пара определяют истинную влажность смеси. Рассматриваемый способ не предназначен для получения высоковлажных смесей с давлением выше атмосферного, является сложным в реализации и не точным, так как пар вводится в ненагретый воздух, а влажность определяется путем конденсации пара. Наиболее близким к предложенному решению является способ [2], принятый в качестве прототипа и предусматривающий измерение давления и влажности атмосферного воздуха, заполнение термостатированной рабочей камеры, вычисление и создание исходного давления воздуха в камере по заданному давлению смеси и вычисление значения парциального давления пара в полученной смеси. Совпадающими с заявленным изобретением существенными признаками прототипа являются; измерение давления и влажности атмосферного воздуха, заполнение им термостатированной камеры, вычисление и создание исходного давления воздуха (вакуума) в камере 2 по заданному давлению пара в смеси, ввод перегретого пара до заданного давления смеси. Недостаток способа по прототипу в том, что значение влажности в полученной смеси всегда выше предварительно заданного значения, т.к. исходное давление определяется без учета содержания пара в атмосферном воздухе. Такое, хотя и определенное, отклонение влажности зависит от исходных условий и может существенно усложнить градуировку и поверку гигрометров. Необходимость вычисления парциального давления пара в полученной смеси также усложняет реализацию этого способа. Задачей изобретения является создание способа получения смеси воздуха и пара с заданным значением влажности, при котором, за счет определения рабочего диапазона задаваемых значений парциального давления пара и вычисления необходимого начального вакуума или давления в камере с учетом влажности атмосферного воздуха расширяется диапазон значений парциального давления пара в полученных средах и упрощается реализация процесса получения сред с предварительно заданной влажностью. Поставленная задача решается тем, что при получении смеси воздуха и водяного пара путем измерения давления Р атмосферного воздуха и парциального давления Р в водяного пара в нем, заполнения этим п воздухом термостатированной рабочей камеры, вычисления по предварительно заданному давлению Р в пара п значения необходимого начального вакуума или давления DР воздуха и создания его в рабочей камере, последующего ввода в нее перегретого пара заданной температуры до достижения заданного давления Р с смеси, согласно изобретению, рабочий диапазон задаваемых значений Р п определяют из условия , (1) в Рп × Р с / Р < Р п < Р с а необходимый вакуум или избыточное давление DР вычисляют по выражению ( )( ) DР = Р × Р с - Р + Р в - Р п / Р - Р в . (2) п п При этом влажность полученной смеси принимают равной предварительно заданному значению парциального давления пара в смеси. Определение возможного диапазона значений давления пара в смеси по условию (1) и вычисление исходного вакуума или давления DР в рабочей камере по формуле (2) позволяет получить среды с предварительно заданной влажностью и упростить реализацию процесса получения таких сред. Применение данного способа позволяет получить экономический эффект за счет упрощения реализации способа, сокращения рабочего времени (в связи с точным выходом на требуемый режим), облегчения градуировки и обработки результатов испытаний средств измерения влажности. Предлагаемый способ осуществляется следующим образом. Для приготовления паровоздушной смеси с заданной влажностью при помощи барометра и образцового гигрометра (например. Волна - 1 М) измеряют атмосферное давление воздуха и парциальное давление водяного пара в атмосферном (комнатном) воздухе, заполняют им термостатированную при заданной температуре герметизированную рабочую камеру, затем, используя условие (1), определяют пределы возможного диапазона задаваемых значений парциального давления пара в смеси и выбирают соответствующее значение задания, по формуле (2) рассчитывают и, путем вакуумирования камеры или нагнетания атмосферного воздуха создают в ней необходимый вакуум или избыточное давление, после чего вводят перегретый до заданной температуры водяной пар до тех пор, пока общее давление смеси в камере не станет равным заданному значению. Общую влажность полученной паровоздушной смеси принимают равной предварительно заданному значению парциального давления водяного пара. Например, необходимо приготовить паровоздушн ую смесь с заданным парциальным давлением пара при общем давлении Р с = 100 кПа и температурой 120°С. Если по данным измерений атмосферное давление Р=101,3 кПа, а парциальное давление пара в нем Р в = 13 кПа , то по условию (1) возможный диапазон значений , п парциального давления пара Р п в смесь ограничивается пределами 1,28...100 кПа, что позволяет принять, например, Р п = 25,0 кПа . Вычисленный по формуле (2) и созданный в рабочей камере при 120°С исходный вакуум должен быть равен Р = -25,32 кПа (знак "-" указывает на необходимость вакуумирования). При этом после ввода в камеру перегретого пара с температурой 120°С до давления Р с = 100 кПа парциальное давление водяного пара в ней с учетом Р с Р и Р в 0 окажется равным 25,0 кПа, что точно соответствует заданию. п По известным значениям парциального давления пара и температуры смеси можно определить другие показатели влажности полученной смеси, например, относительную влажность. В соответствии с соотношением Р в Р с / Р нижний предел рабочего диапазона создаваемых парциальных п давлений пара в смеси с атмосферным давлением в соответствии с максимально возможной влажностью при комнатных условиях, например, 25°С, т.е. в худшем случае, равен 3,2 кПа при температурах выше точки росы, равной 25°С. Верхний предел задаваемых значений параметров в принципе не ограничен. Точность получения смеси с известной, наперед заданной влажностью по данному способу зависит в основном от класса точности приборов, используемых для измерения температуры и давления в камере, а также давления и влажности атмосферного воздуха, причем с увеличением задаваемой влажности влияние неточности гигрометра уменьшается. В целом, погрешность получения заданной влажности в установке, реализующей способ, при применении современных технических средств не превышает по парциальному давлению пара - 2 кПа, а по относительной влажности - 1%. Способ может быть использован, например, при создании образцовых метрологических установок статических генераторов влажности, предназначенных для получения высоковлажных и высокотемпературных паровоздушных сред с различным давлением.