Психрометры

Приборы для измерения влажности, в основе которых лежит психометрический метод измерения влажности, называют психрометрами. Простейшим прибором является неавтоматический психрометр, предназначенный для определения влажности воздуха. Он состоит из двух стеклянных термометров, закрепленных на общем основании. Один из термометров («сухой») измеряет температуру воздуха, влажность которого определяется. Термобаллон другого термометра («влажного») непрерывно увлажняется. При испарении влаги с поверхности «влажного» термометра температура его понижается. Между «сухим» и «влажным» термометрами возникает так называемая психрометрическая разность - разность их показаний. Относительная влажность φ в зависимости от психрометрической разности температур (t_С – t_В) может быть выражена уравнением

где φ - относительная влажность, %; Р_В - давление паров, насыщающих контролируемую среду при температуре t_В «влажного» термометра; Р_С - давление паров, насыщающих контролируемую среду при температуре t_С «сухого» термометра; А - постоянная психрометра; Р - атмосферное давление.

При постоянных значениях Р_В, Р_С, А, Р относительная влажность зависит только от разности температур «сухого» и «мокрого» термометров. По психрометрическим таблицам, на основании показаний «сухого» и «влажного» термометров определяют влажность.

Этот принцип положен в основу работы автоматического психрометра ПЭ. В комплект психрометра (рис. 41) входят измерительный преобразователь 10, вторичный прибор 6, вытяжное устройство, бачок для воды 5. В измерительном преобразователе 10 расположены два платиновых термопреобразователя сопротивления: «сухой» 11 и «влажный» 12. Термопреобразователи обдуваются потоком газа, влажность которого определяется. «Влажный» преобразователь сопротивления 12 обернут хлопчатобумажной тканью (находится в «чулке» 13). Конец «чулка» 13 погружен в ванночку 14 с дистиллированной водой, поступающей из бачка 5 по резиновой трубке 1 через кран 2. Бачок 5 после заполнения его водой герметически закрывается пробкой 4. При открытом кране 2 вода из бачка поступает в ванночку 14. Когда уровень воды в ванночке перекрывает отверстие ниппеля 9, прекращается доступ воздуха в бачок через трубку 8, в нем создается вакуум, уравновешивающий разность уровней, и поступление воды в ванночку прекращается.

По мере испарения уровень воды в ванночке 14 понижается, открывается ниппель 9 и в бачок 5 по резиновой трубке 8 снова начинает поступать воздух, вследствие чего в ванночку 14 вновь будет поступать вода. Уровень воды в бачке 5 контролируется через водомерное стекло 3. Термопреобразователи сопротивления соединены с вторичным прибором 6 посредством кабеля 7. Вытяжное устройство, предназначенное для просасывания газа через преобразователь, состоит из электродвигателя и крыльчатки вентилятора, насаженной на вал двигателя.

Преобразователь состоит из двух мостов, в плечо одного моста включен «сухой» терморезистор, а в плечо другого «влажный». При разбалансе схемы на выходе образуется разность потенциалов, пропорциональная влажности среды.

Методы измерения влажности твердых и сыпучих тел определяются видом и состоянием материала (кусковой, листовой, сыпучий, липкий и др.), его физическими и химическими свойствами, требованиями к измерению по времени и точности. Наиболее простой и надежный метод - высушивание образца (навески) материала с определением влажности по разности массы до и после сушки. Однако этот метод требует значительного времени (от 5 до 30 мин в зависимости от навески, свойств материала, способа взвешивания и просушки), что делает его малопригодным для автоматического контроля и регулирования технологических процессов.

Для непрерывного и быстрого измерения влажности материала в технологическом потоке пользуются косвенными методами, основанными на измерении какого-либо физического параметра, зависимость которого от влажности известна. Наибольшее распространение из косвенных методов измерения влажности получили кондуктометрический, емкостный и радиоизотопный.

Кондуктометрический метод основан на зависимости удельной проводимости тела от содержания в нем влаги. При измерении влажности этим методом образец вводят между электродами преобразователя. Влажность определяется по сопротивлению образа, измеряемого вторичным прибором.

На этом принципе измерения влажности был создан индикатор типа ИВАР-2Н, предназначенный для дискретного автоматического контроля влажности руды, поступающей в сушильные отделения асбестообогатительных фабрик. Может быть использован в качестве преобразователя в системе автоматического управления процессом сушки руды.

Работа индикатора основана на зависимости полной электрической проводимости руды от ее влажности. При отрицательной температуре руды применяется предварительный подогрев пробы в высокочастотном поле до определенной положительной температуры.

В основе емкостного метода лежит отличие диэлектрической проницаемости воды от диэлектрической проницаемости твердых и сыпучих тел в сухом состоянии. В качестве измерительного преобразователя (датчика) обычно применяют конденсатор, заполненный исследуемым веществом.

Емкостный метод положен в основу работы влагомера ВПП-1, предназначенного для определения влажности керамических пресс-порошков. Влагомер ВПП-1 автоматически отбирает пробу порошка, уплотняет ее, измеряет влажность, записывает показание и возвращает порошок в технологическую линию. Датчик влагомера выполнен в виде плоского конденсатора с вибрирующими электродами для постоянного и равномерного уплотнения порошка.

В радиоизотопных приборах для измерения влажности могут использоваться методы ослабления интенсивности радиоактивных излучений при прохождении через исследуемый материал, нейтронный метод и метод ядерного магнитного резонанса.

Нейтронный метод основан на влиянии атомов водорода, содержащихся в воде, на скорость быстрых нейтронов,

В промышленности строительных материалов применяются нейтронные влагомеры «Нейтрон-3-1», «Нива». Влагомер «Нейтрон-3-1» нашел применение для измерения влажности сырьевых материалов и стекольной шихты, а влагомер «Нива» применяется для контроля влажности материала, выходящего из зоны цепной завесы вращающейся печи.

Дата добавления: 2013-12-13