Спосіб збільшення ресурсу термоелектролітичного перетворювача вологості газу

Реферат: Спосіб збільшення ресурсу термоелектролітичного перетворювача вологості газу включає формування вологоперетворюючого шару, масоперенесення гігроскопічної солі у вологоперетворюючому шарі, що відбувається у вологоперетворювачі з колодкою вздовж електродів, та електрохімічне розкладання гігроскопічної солі вологоперетворюючого шару. Масоперенесення гігроскопічної солі у вологоперетворюючому шарі направляють у бік, протилежний розміщенню колодки, шляхом зміни напрямку електромагнітного поля вологоперетворювача. UA 76985 U (54) СПОСІБ ЗБІЛЬШЕННЯ РЕСУРСУ ТЕРМОЕЛЕКТРОЛІТИЧНОГО ПЕРЕТВОРЮВАЧА ВОЛОГОСТІ ГАЗУ UA 76985 U UA 76985 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі технічної фізики, а саме до гігрометрії, і може бути використана під час розробки і застосування перетворювачів для вимірювання таких параметрів вологості, як пружність водяної пари, відносна вологість, абсолютна вологість, вологоємність, точка роси, дефіцит вологи тощо. Відомий спосіб збільшення ресурсу термоелектролітичного перетворювача вологості газу, який заснований на залежності температури вологоперетворюючого шару від пружності водяної пари аналізованого газового середовища [див.: Михайлец В.А. Термоэлектролитические устройства контроля влажности воздуха с улучшенными эксплуатационными характеристиками. - Дис. … к.т.н. -Винница, 1989. - С. 39-57]. Таким чином, суть цього способу полягає у нагріванні вологоперетворюючого шару до температури, за якої настає гігротермодинамічний рівноважний стан водяної пари між вологоперетворювачем та газовим середовищем. Температура, за якої настає адсорбційний рівноважний стан, називають рівноважною температурою вологоперетворюючого шару, який складається з кристалічної гігроскопічної солі та електропровідного міжфазового прошарку на її поверхні. Нагрівання здійснюють електричним струмом через колодку, з'єднаною з перетворювачем. Підключення електричного струму до електродів здійснюється з одного боку вологоперетворювача, а саме з боку колодки. Струм тече через міжфазовий прошарок та електроди, які розміщені на поверхні вологоперетворюючого шару і мають з прошарком електричний контакт. За значенням рівноважної температури, яка утворюється автоматично, визначають пружність водяної пари за градуювальною характеристикою. Недоліком способу є невеликий ресурс волого перетворювача, на обмеження якого впливають: електрохімічне розкладання гігроскопічної солі на поверхні електродів; загальне масоперенесення гігроскопічної солі у вологоперетворюючому шарі, спрямованого магнітним полем електродів у бік колодки; нерівномірний (конічний) розподіл гігроскопічної солі вдовж перетворювача під час формування вологоперетворюючого шару. Відомий також спосіб збільшення ресурсу термоелектролітичного перетворювача вологості газу, описаний в а. с СРСР № 342122, МПК G 01n 25/56, 1972 p., що включає формування вологоперетворюючого шару, масоперенесення гігроскопічної солі у вологоперетворюючому шарі, який складається з кристалічної гігроскопічної солі та електропровідного міжфазового прошарку на її поверхні, що відбувається у вологоперетворювачі з колодкою вздовж електродів та електрохімічне розкладання гігроскопічної солі вологоперетворюючого шару. Недоліком відомого способу, як і в попередньому, є порівняно невеликий ресурс вологоперетворювача через електрохімічне розкладання гігроскопічної солі на поверхні електродів. Особливо інтенсивне розкладання солі відбувається у кінці вологоперетворюючого шару, протилежному колодки, внаслідок охолодження його конвективним потоком аналізованого газового середовища. Охолодження веде до збільшення струму у цієї частині вологоперетворюючого шару, що тече через прошарок для підтримки його рівноважної температури. Внаслідок інтенсивного електрохімічного розкладання гігроскопічної солі є зменшення її кількості в кінці перетворювача, протилежного колодки, а також поступове переміщення зони крайового градієнту рівноважної температури, яке спрямоване в бік колодки. При переміщенні зони крайового градієнту температури у зону розташування термоперетворюючого елемента, інформаційний сигнал його нижче за рівноважну температуру, що і обмежує ресурс вологоперетворювача, так як похибка виміру вологості вологоперетворювачем перевищує допустиму похибку вимірювання гарантованої виробником. Нерівномірність розподілу гігроскопічної солі у вологоперетворюючому шарі під час його формування усунене зміною напрямку електричного струму в одному з електродів на протилежне, тобто зміною напрямку його магнітного поля. У цьому випадку масоперенесення солі уздовж іншого (сусіднього) електрода має протилежний напрямок і, як наслідок, загального масоперенесення у якомусь напрямку не відбувається, що і збільшує ресурс вологоперетворювача. В основу корисної моделі поставлена задача створити такий спосіб збільшення ресурсу термоелектролітичного перетворювача вологості газу, в якому зміною умов виконання відомої операції досягалось би підвищення ресурсу термоелектролітичного перетворювача вологості газу у межах допустимої похибки. Поставлена задача вирішується тим, що в способі збільшення ресурсу термоелектролітичного перетворювача вологості газу, що включає формування вологоперетворюючого шару, масоперенесення гігроскопічної солі у вологоперетворюючому шарі, який складається з кристалічної гігроскопічної солі та електропровідного міжфазового прошарку на її поверхні, що відбувається у вологоперетворювачі з колодкою вздовж електродів, та електрохімічне розкладання гігроскопічної солі вологоперетворюючого шару, згідно з 1 UA 76985 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 корисною моделлю, масоперенесення гігроскопічної солі у вологоперетворюючому шарі направляють у бік, протилежний розміщенню колодки, шляхом зміни напрямку електромагнітного поля вологоперетворювача. Запропонований спосіб дає змогу збільшення ресурсу вологоперетворювача до ~ 10 %, в залежності від умов його експлуатації, тобто тепловологісного стану аналізованого газового середовища. Запропонований спосіб збільшення ресурсу термоелектролітичного перетворювача вологості газу виконують поопераційно у такому порядку. В об'ємі підкладці формують вологоперетворюючий шар, після чого загальне масоперенесення гігроскопічної солі направляють у бік, протилежний колодки, для поповнення гігроскопічної солі у місце її інтенсивного електрохімічного розкладання і, як наслідок, збільшення ресурсу перетворювача завдяки уповільненню переміщення зони крайового градієнту рівноважної температурі у зону розташування термоперетворюючого елемента. Приклад реалізації запропонованого способу збільшення ресурсу. На кресленні зображена структурна схема гігрометра, де: 1 - вологоперетворюючий елемент; 2 - склотканина; 3 - термоперетворюючий елемент; 4 колодка; 5 - вимірювач температури; Е1, Е2 - електроди; А - вимірювач струму; R струмообмежувальний резистор; П1, П2 - перемикачі; Тр - трансформатор. Для формування вологоперетворюючого шару тканину 2 просочують водним розчином гігроскопічної солі (електролітом), наприклад солі хлориду літію, після чого перемикач П2 перемикають у положення "а" та подають струм до електродів, замикаючи перемикач П1. Струм, через резистор R, потрапляє на електроди Е1 та Е2 з протилежних кінців вологоперетворюючого шару, між якими знаходиться електроліт, який нагрівається і випаровує розчинник, внаслідок чого на поверхні вологоперетворювача утворюється кристалічна гігроскопічна сіль хлориду літію (тверда фаза), через яку електричний струм не протікає. Сіль охолоджується і адсорбує водяну пару з оточуючого газового середовища, утворюючи на поверхні солі електропровідний іоногідратний міжфазовий прошарок, тобто вологоперетворюючий шар. Струм, який протікає через утворений прошарок, нагріває вологоперетворюючий шар і, після завершення перехідних процесів сорбції і десорбції водяної пари, встановлюється рівноважна температура вологоперетворюючого шару, який складається з кристалічної гігроскопічної солі та електропровідного міжфазового прошарку на її поверхні. Після формування вологоперетворюючого шару загальне масоперенесення гігроскопічної солі направляють у місце її інтенсивного електрохімічного розкладання, тобто у бік, протилежний колодки 4 зміною напрямку струму в електроді Е2, переключаючи перемикач П2 у положення "с", внаслідок чого уповільнюється переміщення зони крайового градієнту рівноважної температури. У цьому випадку ресурс вологоперетворювача збільшується за рахунок постійного поповнення маси гігроскопічної солі масоперенесенням її із зон вологоперетворюючого шару, де гігроскопічна сіль розкладається значно повільніше, тобто із середньої частини перетворювача, у зону вологоперетворюючого шару, де вона інтенсивно зменшується внаслідок протікання електрохімічного її розкладання на поверхні електродів під час протікання електролітичного струму. Вимірювання пружності водяної пари у газовому середовищі визначають за допомогою термоперетворювача 3 та вимірювача температури 5. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Спосіб збільшення ресурсу термоелектролітичного перетворювача вологості газу, що включає формування вологоперетворюючого шару, масоперенесення гігроскопічної солі у вологоперетворюючому шарі, який складається з кристалічної гігроскопічної солі та електропровідного міжфазового прошарку на її поверхні, що відбувається у вологоперетворювачі з колодкою вздовж електродів, та електрохімічне розкладання гігроскопічної солі вологоперетворюючого шару, який відрізняється тим, що масоперенесення гігроскопічної солі у вологоперетворюючому шарі направляють у бік, протилежний розміщенню колодки, шляхом зміни напрямку електромагнітного поля вологоперетворювача. 2 UA 76985 U Комп’ютерна верстка М. Ломалова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3