Спосіб вимірювання вологості газоповітряного середовища

Спосіб визначення вологості газоповітряного середовища, що включає вимірювання температури середовища сухим та мокрим термометрами, визначення різниці між ними і знаходження відносної вологості за психрометричними формулами або таблицями, який відрізняється тим, що процес вимірювання температур здійснюють одним датчиком, який послідовно знаходиться то в мокрому, то в сухому стані, через періодичне змочування водою його чутливого елемента й висушування останнього в потоці повітряного середовища, вологість якого визначають. Корисна модель відноситься до способів контролю вологості газового середовища в теплових та сушильних установках у діапазоні температур 20-100°С і може бути використаний у харчовій, текстильній, поліграфічній галузі, промисловості будівельних матеріалів тощо. Нині в технологічних процесах набули поширення три методи вимірювання вологості газів і повітря: гігрометричний, точки роси і психрометричний. Відповідно одержали розповсюдження і пристрої для реалізації цих методів: гігрометри, вологовимірювачі і психрометри [1, с.202]. Найближчим до об'єкта, що заявляється, є психрометричний спосіб визначення відносної вологості газового середовища, який оснований на вимірюванні температур середовища двома термометрами: "сухим" (звичайним) і "мокрим". Останній має чутливий елемент, змочений водою і знаходиться у стані термодинамічної рівноваги з навколишнім середовищем [1, с.206]. Випарування з поверхні чутливого елемента мокрого термометра відбувається тим інтенсивніше, чим нижче вологість газу; різниця показань сухого і мокрого термометра залежить, таким чином, від значення вологості. Даний спосіб реалізований у сучасних автоматичних психрометрах, де застосовуються переважно вимірювальні схеми, які містять два термометричних датчики у сполученні з автоматичними реєструючими приладами (електронні мости і потенціометри) [1, с.227]. Так, відомий вимірювальний перетворювач психрометра типу ДВП [2, с.50], який містить два термометри опору - сухий і мокрий, що розташовані в безпосередній близькості один до одного, систему зволоження гніта, яким обгорнутий мокрий термометр і систему аспірації термометрів. Зволожуючий гніт виготовляється з тонкої бавовняної тканини і має щільно прилягати до термочутливого елемента. Недоліком такого рішення є певна похибка у вимірюваннях, спричинена наявністю двох різних датчиків, що мають різну статичну характеристику. Крім того, відома конструкція вимірювального перетворювача саме через наявність двох окремих датчиків (сухого і мокрого) доволі складна і ненадійна в роботі. В основу корисної моделі покладено завдання удосконалення способу контролю вологості газоповітряного середовища в теплових і сушильних установках шляхом послідовного виконання функцій двох датчиків одним для підвищення точності вимірювань і надійності в роботі. Поставлене завдання вирішується тим, що у способі визначення вологості газоповітряного середовища, який полягає у вимірюванні температури середовища сухим і мокрим термометрами, визначенні різниці між ними і знаходженні відносної вологості за психрометричними формулами CM CD О CD С П 6062 або таблицями, згідно з корисною моделлю, процес вимірювання температур здійснюється одним датчиком, який послідовно знаходиться то в мокрому, то в сухому стані через періодичне змочування останнього в потоці газоповітряного середовища, вологість якого визначається. Реалізація запропонованого способу здійснюється за допомогою пристрою для визначення вологості газоповітряного середовища, який містить вимірювальний перетворювач у сполученні з автоматичним реєструючим приладом, причому вимірювальний перетворювач, згідно з корисною моделлю, складається з одного датчика, чутливий елемент якого оснащений гнітом з тонкої бавовняної тканини, до якої підведена водопостачальна трубка для зволоження датчика. В електричних автоматичних психрометрах датчиками можуть слугувати термопара, термометр опору, напівпровідниковий термометр або термодіод. Схемне рішення первинного перетворювача наведено на Фіг.1. Чутливий елемент датчика 1 обмотаний вологопровідною бавовняною тканиною (гнітом) 2. До гніта підведена тонка трубка З, якою періодично подається вода для зволоження датчика. Датчик з'єднаний компенсаційними проводами 4 з вторинним приладом 5 - електронним автоматичним мостом (потенціометромсамописцем). На діаграмній стрічці потенціометрасамописця відображається процес реєстрації температур середовища (Фіг.2), який має вигляд синусоїди через періодичне зволожування датчика і наступне висушування його у газовому потоці. При цьому верхня межа амплітуди синусоїди (tc) являє собою температуру датчика у сухому стані, а нижня (tM) - в мокрому. Довжина ділянки t M (тобто час, протягом якого триває випаровування води із гніту) залежить від температури і швидкості руху газового середовища, товщини шарів бавовняного матеріалу і його здатності утримувати вологу- При використанні 2-3 шарів батисту в межах температур 50-100°С і швидкості газового потоку 3-10 м/с повністю насичений гніт випаровується за 2-3 хв. При зволоженні датчика занадто холодною водою можливий випадок, позначений на Фіг.2 поз.І, коли датчик охолоджується нижче точки роси: t v t p . Горизонтальної ділянки на нижній межі амплітуди температур в цьому випадку на діаграмі не спостерігається, і датчик необхідно зволожити додатково холоднішою водою. В будь-якому випадку, свідченням того, що мокрий термометр справді показує температуру точки роси, тобто t M =t p , є певна стабілізація його показань на нижній ділянці амплітуди температур (Фіг.2, поз.ІІІ). В сушильних установках первинний перетво рювач розміщується в рециркуляційному газоході, тому немає потреби в облаштуванні спеціальної системи аспірації датчиків, оскільки рух газоповітряної суміші достатньо інтенсивний (більше 2,5м/с). Подача води для зволоження датчика здійснюється з певною періодичністю вручну або через автоматичний дозатор. Об'єм одноразової порції води, необхідної для зволоження гніту і визначення t M , підбирається експериментальне і складає 2-5мл. Таким чином, нові ознаки даного рішення єдиний датчик - при взаємодії з відомими ознаками (обгорнення його в гніт, система водозволоження тощо) виявляють нові технічні властивості винаходу: - підвищення точності вимірювання за рахунок ліквідації додаткового датчика, що має іншу статичну характеристику; - підвищення надійності в роботі через зменшення кількості відмов чутливих елементів, оскільки в два рази зменшується їх кількість. Як наслідок, спрощується конструкція первинного перетворювача, зменшуються матеріальні і фінансові витрати. Крім того, простежується нова технічна властивість даного рішення - розширення функціональних можливостей приладу, оснащеного одним датчиком. Контроль вологості газового середовища здійснюється таким чином. Після певного періоду розігрівання теплової (сушильної) установки з виробами (ділянка АВ на температурній кривій - Фіг.2) виконують перше вимірювання вологості середовища. Для цього до чутливого елемента датчика, який обгорнутий гнітом, водопровідною трубкою подають дозовану порцію води з температурою 10-20°С в кількості 25 мл. При цьому датчик швидко охолоджується, про що свідчить різке падіння температурної кривої на діаграмній стрічці самописця (ділянка ВС). Нагріваючись, вода починає випаровуватись із гніту і датчик приходить у стан термодинамічної рівноваги з газовим середовищем. Цей момент позначається на показанні самописця: процес зниження температури призупиняється і температура стабілізується: на діаграмі з'являється невелика горизонтальна ділянка CD, яка свідчить про те, що мокрий термометр показує температуру точки роси tM=tp. Після повного випаровування вологи з гніту термометр починає нагріватися і поволі досягає температури середовища. На діаграмі інтенсивне зростання температури DE поступово слабшає і переходить у майже пологу ділянку EF. Різницю At=tM-tc слід визначати для того періоду, коли термометр знаходився у мокрому стані, тобто на ділянці CD. Але оскільки в цей період термометр не фіксував t c , її слід знайти графічно, поєднавши на діаграмі суміжні ділянки верхніх точок синусоїди (тобто точки В і Е). За одержаною різницею At і температурою сухого термометра t c відомим способом - за допомогою психрометричних таблиць або формул - знаходять відносну вологість ф. Описаний процес повторюють з періодичністю, визначеною технологічним регламентом для даного виробництва. 6062 Таким чином, завдяки запропонованому рішенню підвищуються функціональні можливості приладу, спрощується його конструкція, зростає надійність у роботі і точність одержаного результату, оскільки один датчик, що має незмінну статичну характеристику, виконує подвійну функцію сухого і мокрого термометрів. 6 Джерела інформації: 1. Берлинер М.А. Измерения влажности. Изд. 2-е, перераб. И доп. -М., «Энергия», 1973. -400с. 2. Мясковский И.г. Тепловой контроль и автоматизация тепловых процессов: Учеб. Для техникумов. -2-е изд., перераб. И доп. -М.: Стройиздат, 1990.-255с. J L Фіг. 1 Час» Фіг. 2 Комп'ютерна верстка Н. Лисенко Підписне Тираж 28 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул. Глазунова, 1, м Київ - 4 2 , 01601