Гигрометры точки росы прибор

ГИГРОМЕТРЫ ТОЧКИ РОСЫ

Метод точки росы, применявшийся на протяжении многих лет в качестве точного лабораторного метода определения влажности воздуха, за последние десяти­летия стал одним из основных методов автоматического контроля влажности воздуха и других газов. Он нахо­дит широкое применение в промышленности, метеороло­гии, исследованиях атмосферы с помощью летательных аппаратов. При практическом осуществлении метода ■процесс конденсации наблюдается не — на поверхности во­ды или льда, а на поверхности охлаждаемого твердого тела («конденсационной площадке»), которую в даль­нейшем будем называть зеркальцем. Усовершенствова­ние и автоматизация операций охлаждения зеркальца-и обнаружения конденсата на его поверхности преврати­ли определение точки росы т в непрерывный, малоинер­ционный измерительный процесс.

Достоинства гигрометров точки росы — большие пре­делы измерений, вплоть до очень низких т (—100 °С и ниже), в широком диапазоне температур и давлений, охватывающем низкие отрицательные температуры и вы­сокие давления, удовлетворительная точность во всем диапазоне измерений, выходная величина, консерватив­ная по отношению к температуре анализируемого газа, возможность градуировки по температуре, а не по влаж­ности.

Их основными недостатками являются некоторая сложность конструкции (наличие охлаждающего устрой­ства), уменьшение точности измерения с увеличением относительной влажности, зависимость результата изме­рения от характера и состояния поверхности зеркальца, от ее загрязнения.

Измерение температуры точки росы сводится к вы­полнению следующих» операций: 1) понижению темпера — 230 туры поверхности зеркальца; 2) фиксации момента воз­никновения конденсата (в виде росы или льда) на ра­бочей поверхности зеркальца; 3) измерению температу­ры этой поверхности.

Степень автоматизации перечисленных операций определяет тип гигрометра. В неавтоматических гигро — метсах все операции выполняет человек. Полуавтомати­ческие гигрометры характеризуются тем, что одна или две из перечисленных операций выполняются автомати­чески. Наконец, в автоматических приборах автоматизи­рованы все операции, связанные с процессом измерения. Первые два типа охватывают приборы дискретного дей­ствия, третий — гигрометры, предназначенные для’непре­рывного измерения и регулирования. Известно большое количество гигрометров точки росы всех указанных ти­пов, отличающихся своими конструктивными особенно­стями и работой отдельных частей.

Неавтоматические гигрометры точки росы имеют наи­более простую конструкцию и низкую стоимость. Фикса­ция момента начала конденсации несколько условна. Температура появления заметного налета на поверхно­сти зеркальца и температура, при которой этот налет исчезает, значительно разнятся. В неавтоматических гиг­рометрах в качестве — точки росы принимается средняя арифметическая указанных температур, что создает воз­можность субъективных ошибок оператора. В простей­ших .неавтоматических гигрометрах для охлаждения зер­кальца применялись легко испаряющиеся жидкости (эфир и др.). Скорость испарения уменьшается с пони­жением температуры, и этот способ неприемлем при низ­ких т. В полуавтоматических и автоматических гигромет­рах нашли применение охлаждающие смеси, чаще всего смеси твердой углекислоты (сухой лед) с бензином или спиртом (температура —78,6 °С при атмосферном дав­лении). Для более глубокого охлаждения используют сжиженные газы, например азот или жидкий воздух (температура —194 °С).

Полуавтоматические гигрометры позволяют при усло­вии выбора надлежащего охладителя измерять очень низкие температуры точки росы т. Однако при т —20 °С оптимальным является регулятор пропорционального типа; для т^Г—20 °С (объект со звеном чистого запазды­вания) рекомендуется изодромный регулятор (типа ПИ).

Выбор оптимальной настройки регулятора несложен, ее пи диапазон изменений достаточно узок, чтобы считать параметры звеньев постоянными (например, для —35

ИЗМЕРЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПСИХРОМЕТРЫ

Психрометрический метод является одним из старей­ших и распространенных в ‘промышленности, метеороло­гии и научных исследованиях методов измерения влаж­ности воздуха при положительных температурах. Он основан на зависимости между влажностью воздуха и разностью …

Методы измерения влажности

М. А. БЕРЛИНЕР Методы измерения влажности твердых материалов, жидкостей и газов, основанные на преобразовании влаж­ности в другую физическую величину с использованием современной измерительной техники, насчитывают всего несколько десятилетий; некоторые из …

МЕТРОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ИЗМЕРЕНИЙ ВЛАЖНОСТИ

Задачи метрологического обслуживания измерений влажности возникли сравнительно недавно, после того как эти измерения заня­ли место одной из отраслей аналитической техники. Как и в других отраслях измерительной техники, основной метрологической’ зада­чей …

Продажа шагающий экскаватор 20/90

Цена договорная
Используются в горнодобывающей промышленности при добыче полезных ископаемых (уголь, сланцы, руды черных и
цветных металлов, золото, сырье для химической промышленности, огнеупоров и др.) открытым способом. Их назначение – вскрышные работы с укладкой породы в выработанное пространство или на борт карьера. Экскаваторы способны
перемещать горную массу на большие расстояния. При разработке пород повышенной прочности требуется частичное или
сплошное рыхление взрыванием.
Вместимость ковша, м3 20
Длина стрелы, м 90
Угол наклона стрелы, град 32
Концевая нагрузка (max.) тс 63
Продолжительность рабочего цикла (грунт первой категории), с 60
Высота выгрузки, м 38,5
Глубина копания, м 42,5
Радиус выгрузки, м 83
Просвет под задней частью платформы, м 1,61
Диаметр опорной базы, м 14,5
Удельное давление на грунт при работе и передвижении, МПа 0,105/0,24
Размеры башмака (длина и ширина), м 13 х 2,5
Рабочая масса, т 1690
Мощность механизма подъема, кВт 2х1120
Мощность механизма поворота, кВт 4х250
Мощность механизма тяги, кВт 2х1120
Мощность механизма хода, кВт 2х400
Мощность сетевого двигателя, кВ 2х1600
Напряжение питающей сети, кВ 6
Более детальную информацию можете получить по телефону (063)0416788

Гигрометр

Гигрометры точки росы прибор

Гигрометра является прибор , используемый для измерения количества водяного пара в воздухе, в почве, или в замкнутом пространстве. Приборы для измерения влажности обычно полагаются на измерения некоторых других величин, таких как температура, давление, масса, механические или электрические изменения в веществе по мере поглощения влаги. Путем калибровки и расчета эти измеренные величины могут привести к измерению влажности. Современные электронные устройства используют температуру конденсации (называемую точкой росы ) или изменения электрической емкости или сопротивления для измерения разницы влажности. Первый грубый гигрометр был изобретен итальянским эрудитом эпохи Возрождения Леонардо да Винчи.в 1480 году. Значительный скачок вперед произошел в 1600-х годах; Франческо Фолли изобрел более практичную версию устройства, а Роберт Гук усовершенствовал ряд метеорологических устройств, включая гигрометр. Более современная версия была создана швейцарским эрудитом Иоганном Генрихом Ламбертом в 1755 году. Позже, в 1783 году, швейцарский физик и геолог Гораций Бенедикт де Соссюр изобрел первый гигрометр, использующий человеческий волос для измерения влажности.

Максимальное количество водяного пара, которое может удерживаться в данном объеме воздуха ( насыщение ), сильно зависит от температуры; холодный воздух может удерживать меньшую массу воды на единицу объема, чем горячий воздух. Температура может изменять влажность. Большинство приборов реагируют (или откалиброваны для считывания) относительной влажности (RH), которая представляет собой количество воды относительно максимума при определенной температуре, выраженное в процентах.

Содержание

  • 1 Классический гигрометр
    • 1.1 Древние гигрометры
    • 1.2 Тип металло-бумажной катушки
    • 1.3 Гигрометры натяжения волос
    • 1.4 Психрометр (термометр с влажным и сухим термометром)
      • 1.4.1 Стропный психрометр
    • 1.5 гигрометр точки росы с охлаждаемым зеркалом
  • 2 Современные гигрометры
    • 2.1 Емкостный
    • 2.2 резистивный
    • 2.3 Тепловой
    • 2.4 Гравиметрический
    • 2.5 Оптический
  • 3 Приложения
  • 4 Сложность точного измерения влажности
  • 5 калибровочных стандартов
    • 5.1 Калибровка психрометра
    • 5.2 Калибровка насыщенной соли
  • 6 См. Также
  • 7 ссылки
  • 8 Внешние ссылки

Классический гигрометр [ править ]

Древние гигрометры [ править ]

Прототипы гигрометров были изобретены и разработаны во времена династии Шан в Древнем Китае для изучения погоды. [1] Китайцы использовали кусок древесного угля и кусок земли: измеряли его сухой вес, а затем сравнивали с его влажным весом после воздействия на воздух. Разницу в весе использовали для подсчета уровня влажности.

Другие методы применялись с использованием массы для измерения влажности, например, когда воздух был сухим, полоса древесного угля была легкой, а когда воздух был влажным, полоса древесного угля была тяжелой. Подвесив кусок земли и полоску древесного угля по отдельности на два конца посоха и добавив неподвижную подъемную веревку в средней точке, чтобы сделать посох горизонтальным в сухом воздухе, был создан древний гигрометр. [2] [1]

Металло-бумажная катушка [ править ]

Гигрометр с металлической бумажной спиралью используется для индикации изменений влажности на шкале. Чаще всего он появляется в недорогих устройствах, и его точность ограничена с отклонениями в 10% и более. В этих устройствах водяной пар поглощается пропитанной солью бумажной полосой, прикрепленной к металлической катушке, в результате чего спираль меняет форму. Эти изменения (аналогичные изменениям в биметаллическом термометре) вызывают индикацию на циферблате. Обычно на передней панели датчика есть металлическая игла, которая меняет направление.

Гигрометры натяжения волос [ править ]

Эти устройства используют человеческий или животный волос под некоторым напряжением. Волосы гигроскопичны (склонны удерживать влагу); его длина изменяется в зависимости от влажности, и изменение длины может быть увеличено с помощью механизма и указано на циферблате или шкале . В конце 17 века такие устройства некоторые ученые называли гигроскопами ; это слово больше не используется, но гигроскопичность и гигроскопичность , которые от него происходят, все еще существуют. По этому принципу работает традиционный народный художественный прибор, известный как погодный домик . Вместо волос можно использовать китовые кости и другие материалы.

В 1783 году швейцарский физик и геолог Гораций Бенедикт де Соссюр построил первый гигрометр для измерения натяжения волос с использованием человеческого волоса.

Он состоит из человеческого волоса длиной от восьми до десяти дюймов [3] , bc, рис. 37, прикрепленного на одном конце к винту, a, а другим, проходящего через шкив, c, натянутого шелковой нитью и вес, д.

Шкив соединен с указателем, который перемещается по градуированной шкале (е). Инструмент можно сделать более чувствительным, удалив жир с волос, например, предварительно погрузив волосы в диэтиловый эфир . [4]

Психрометр (термометр с влажным и сухим термометром) [ править ]

Психрометр, или термометр с влажным и сухим термометром, состоит из двух калиброванных термометров, один из которых является сухим, а другой поддерживается влажным с помощью дистиллированной воды на носке или фитиле. [5] При температурах выше точки замерзания воды испарение воды из фитиля снижает температуру , так что термометр по влажному термометру будет иметь более низкую температуру, чем термометр с сухим термометром. Однако, когда температура воздуха ниже точки замерзания, влажный термометр должен быть покрыт тонким слоем льда, чтобы быть точным. В результате высокой температуры сублимации температура по влажному термометру в конечном итоге будет ниже, чем по сухому термометру, хотя непрерывное использование психрометра может занять много минут.

Относительная влажность (RH) рассчитывается на основе температуры окружающей среды, показываемой термометром с сухим термометром, и разницы температур, показываемой термометрами по мокрому и сухому термометрам. Относительную влажность также можно определить, определив точку пересечения температур по влажному и сухому термометрам на психрометрической диаграмме . Сухой и влажный термометры совпадают, когда воздух полностью насыщен, и чем больше разница, тем суше воздух. Психрометры обычно используются в метеорологии и в индустрии отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха для правильной заправки хладагентом бытовых и коммерческих систем кондиционирования воздуха.

Слинг-психрометр [ править ]

Стропный психрометр, в котором используются термометры, прикрепленные к рукоятке, вручную вращается в свободном потоке воздуха, пока обе температуры не стабилизируются. Иногда это используется для полевых измерений, но на смену им приходят более удобные электронные датчики. Вращающийся психрометр использует тот же принцип, но два термометра встроены в устройство, напоминающее трещотку или футбольную погремушку.

Гигрометр точки росы с охлажденным зеркалом [ править ]

Точка росы — это температура, при которой образец влажного воздуха (или любого другого водяного пара) при постоянном давлении достигает насыщения водяным паром. При этой температуре насыщения дальнейшее охлаждение приводит к конденсации воды. Гигрометры точки росы с охлаждающим зеркалом являются одними из наиболее точных общедоступных инструментов. Они используют охлаждаемое зеркало и оптоэлектронный механизм для обнаружения конденсата на поверхности зеркала. Температура зеркала регулируется электронной обратной связью для поддержания динамического равновесия между испарением и конденсацией, что позволяет точно измерять температуру точки росы. С помощью этих устройств достигается точность 0,2 ° C, что в типичных офисных условиях соответствует точности относительной влажности около ± 1,2%. Эти устройства требуют частой очистки, квалифицированного оператора и периодической калибровки для достижения такого уровня точности. Несмотря на это,они склонны к сильному заносу в среде, где может присутствовать дым или иным образом загрязненный воздух.

Совсем недавно были представлены спектроскопические охлаждаемые зеркала. Используя этот метод, точка росы определяется с помощью спектроскопической регистрации света, которая определяет природу конденсации. Этот метод позволяет избежать многих ошибок предыдущих охлаждаемых зеркал и работать без дрейфа.

Современные гигрометры [ править ]

Емкостный [ править ]

Для приложений, где важны стоимость, пространство или хрупкость, используются другие типы электронных датчиков по цене более низкой точности. В емкостных гигрометрах, эффект влажности на диэлектрической проницаемости в виде полимерного материала или оксида металла измеряются. С калибровкой эти датчики имеют точность ± 2% относительной влажности в диапазоне 5–95% относительной влажности. Без калибровки точность в 2–3 раза хуже. Емкостные датчики устойчивы к таким воздействиям, как конденсация и временные высокие температуры. [6] Емкостные датчики подвержены эффектам загрязнения, дрейфа и старения, но они подходят для многих приложений.

Резистивный [ править ]

В резистивных гигрометрах измеряется изменение электрического сопротивления материала из-за влажности. [6] Типичными материалами являются соли и проводящие полимеры . Резистивные датчики менее чувствительны, чем емкостные — изменение свойств материала меньше, поэтому они требуют более сложной схемы. Свойства материала также имеют тенденцию зависеть как от влажности, так и от температуры, что на практике означает, что датчик необходимо комбинировать с датчиком температуры. Точность и устойчивость к конденсации зависят от выбранного резистивного материала. Существуют прочные, устойчивые к конденсации датчики с точностью до ± 3% RH ( относительной влажности ).

Термальный [ править ]

В термогигрометрах измеряется изменение теплопроводности воздуха из-за влажности. Эти датчики измеряют абсолютную влажность, а не относительную влажность. [6]

Гравиметрический [ править ]

Гравиметрический гигрометр измеряет массу пробы воздуха по сравнению с равным объемом сухого воздуха. Это считается наиболее точным первичным методом определения влажности воздуха. [7] Национальные стандарты, основанные на этом типе измерения, были разработаны в США, Великобритании, ЕС и Японии. Неудобство использования этого устройства означает, что оно обычно используется только для калибровки менее точных инструментов, называемых эталонами переноса.

Оптический [ править ]

Оптический гигрометр измеряет поглощение света водой в воздухе. [8] Излучатель света и детектор света расположены между собой с объемом воздуха. Ослабление света, видимое детектором, указывает на влажность в соответствии с законом Бера-Ламберта . Типы включают гигрометр Lyman-alpha (использующий свет Lyman-alpha, излучаемый водородом), гигрометр криптона (использующий свет 123,58 нм, излучаемый криптоном ) и гигрометр дифференциального поглощения (использующий свет, излучаемый двумя лазерами, работающими на разных длинах волн, один поглощает по влажности, а другой нет).

Приложения [ править ]

Помимо теплиц и промышленных помещений, гигрометры также используются в некоторых инкубаторах , саунах , хьюмидорах и музеях . Они также используются для ухода за деревянными музыкальными инструментами, такими как пианино, гитары, скрипки и арфы, которые могут быть повреждены из-за неправильной влажности. Гигрометры играют большую роль в тушении пожаров, так как чем ниже относительная влажность, тем сильнее может гореть топливо. [9] В жилых помещениях гигрометры используются для контроля влажности (слишком низкая влажность может повредить кожу и тело человека, а слишком высокая влажность способствует росту плесени и пылевого клеща ). Гигрометры также используются в лакокрасочной промышленности.потому что нанесение краски и других покрытий может быть очень чувствительным к влажности и точке росы .

Сложность точного измерения влажности [ править ]

Измерение влажности — одна из наиболее сложных проблем базовой метрологии. Согласно Руководству ВМО , «Достижимая точность [определения влажности], указанная в таблице, относится к приборам хорошего качества, которые хорошо эксплуатируются и обслуживаются. На практике это непросто». Два термометра можно сравнить, погрузив их оба в изолированный сосуд с водой (или спиртом, если температура ниже точки замерзания воды) и энергично перемешивая, чтобы минимизировать колебания температуры. Высококачественный жидкостный стеклянный термометр при осторожном обращении должен оставаться стабильным в течение нескольких лет. Гигрометры необходимо калибровать на воздухе, который является гораздо менее эффективным теплоносителем, чем вода, и многие типы подвержены дрейфу [10] так что нужна регулярная перекалибровка. Еще одна трудность заключается в том, что большинство гигрометров измеряют относительную влажность, а не абсолютное количество присутствующей воды, но относительная влажность является функцией как температуры, так и абсолютного содержания влаги, поэтому небольшие колебания температуры в воздухе в испытательной камере будут преобразовываться в колебания относительной влажности. .

В холодной и влажной среде на головке датчика может происходить сублимация льда, будь то волосы, ячейка росы, зеркало, емкостной чувствительный элемент или термометр с сухим термометром аспирационного психрометра. Лед на датчике соответствует показаниям влажности насыщения по отношению ко льду при этой температуре, то есть точке замерзания. Однако обычный гигрометр не может правильно измерять температуру ниже точки замерзания, и единственный способ обойти эту фундаментальную проблему — использовать подогреваемый датчик влажности. [11]

Стандарты калибровки [ править ]

Калибровка психрометра [ править ]

Точная калибровка используемых термометров является основой точного определения влажности методом «влажный-сухой». Термометры должны быть защищены от теплового излучения и должны иметь достаточно сильный поток воздуха над влажным термометром для получения наиболее точных результатов. Один из самых точных типов психрометров с влажно-сухим термометром был изобретен в конце 19 века Адольфом Ричардом Ассманном (1845–1918); [12] в англоязычных справочниках это устройство обычно пишется как «психрометр Ассмана». В этом устройстве каждый термометр подвешен в вертикальной трубке из полированного металла, а эта трубка, в свою очередь, подвешена во второй металлической трубке немного большего диаметра; эти двойные трубки служат для изоляции термометров от теплового излучения. Воздух проходит через трубки с помощью вентилятора, который приводится в действие часовым механизмом для обеспечения постоянной скорости (в некоторых современных версиях используется электрический вентилятор с электронным управлением скоростью). [13] Согласно Миддлтону, 1966, «существенным моментом является то, что воздух проходит между концентрическими трубками, а также через внутреннюю». [14]

Очень сложно, особенно при низкой относительной влажности, получить максимальное теоретическое понижение температуры по влажному термометру; австралийское исследование, проведенное в конце 1990-х годов, показало, что жидкостные стеклянные термометры с мокрым термометром были теплее, чем предсказывала теория, даже если были приняты значительные меры предосторожности; [15] это может привести к тому, что значения относительной влажности будут на 2–5% выше.

Одним из решений, которое иногда используется для точного измерения влажности при температуре воздуха ниже нуля, является использование электрического нагревателя с термостатическим управлением для повышения температуры наружного воздуха до температуры выше нуля. В этой схеме вентилятор протягивает наружный воздух мимо (1) термометра для измерения температуры окружающей среды по сухому термометру, (2) нагревательного элемента , (3) второго термометра для измерения температуры нагретого воздуха по сухому термометру, затем наконец (4) термометр с мокрым термометром. По данным Всемирной метеорологической организацииПутеводитель: «Принцип подогреваемого психрометра заключается в том, что содержание водяного пара в воздушной массе не изменяется при нагревании. Это свойство может быть использовано в пользу психрометра, поскольку позволяет избежать необходимости поддерживать ледяной шарик в условиях замерзания. . «. [16]

Поскольку влажность окружающего воздуха рассчитывается косвенно по трем измерениям температуры, в таком устройстве точная калибровка термометра даже более важна, чем для конфигурации с двумя лампами.

Калибровка насыщенной соли [ править ]

Различные исследователи [17] исследовали использование насыщенных солевых растворов для калибровки гигрометров. Густые смеси определенных чистых солей и дистиллированной воды обладают тем свойством, что они поддерживают приблизительно постоянную влажность в закрытом контейнере. Ванна с насыщенной поваренной солью (хлоридом натрия) в конечном итоге даст показание примерно 75%. Другие соли имеют другие уровни равновесной влажности: хлорид лития

97%. Влажность солевых растворов будет несколько меняться в зависимости от температуры, и им может потребоваться относительно много времени для достижения равновесия, но их простота использования в некоторой степени компенсирует эти недостатки в приложениях с низкой точностью, таких как проверка механических и электронных гигрометров.

Источник