Лекция 2. Измерение влажности

Основные способы измерения влажности 1. Психрометрический метод. 2. Деформационные (волосные и пленочные) гигрометры. 3. Конденсационные (гигрометры точки росы). 4. Электролитические гигрометры. 5. Сорбционные гигрометры. 6. Радиационные гигрометры. 7. Конденсаторные гигрометры. 8. Сорбционные гигрометры с подогревом.

Лекция 2. Измерение влажности Сорбционные гигрометры с подогревом. Датчиком такого гигрометра является пленка, пропитанная насыщенным раствором электролита: Подложка из пластика Пленка, пропитанная раствором Электроды Рис Датчик влажности (гигристор).

Лекция 2. Измерение влажности Будем пропускать ток через раствор. Тогда раствор будет нагреваться. Покажем, что температура датчика будет зависеть от влажности. В сорбционном гигрометре раствор всегда остается насыщенным.

Лекция 2. Измерение влажности Рис Зависимость давления насыщения над водой (Е) и над раствором электролита (Е*) от температуры. Пусть при температуре t парциальное давление в воздухе – e ( ). Тогда относительная влажность f E t * ( )

Лекция 2. Измерение влажности Соль (LiCl) покрывается пленкой воды и становится проводником тока. Чем больше влажность, тем больше масса раствора, тем лучше раствор проводит ток. Раствор начинает нагреваться. E* e R R Стабильное состояние. Теперь предположим Е* > e. Единственно стабильное состояние: E* = e при t = t. E* = e E* e i t Предположим Е* < e. i t

Лекция 2. Измерение влажности Каждому значению парциального давления e соответствует определенная величина температуры датчика t. Ее можно измерить, например, с помощью терморезистора. Свяжем температуру t с относительной влажностью f. Обозначим: Мы доказали: Тогда: (2.1) Где - это та влажность, при которой соль покрывается пленкой воды. Она называется равновесной влажностью.

Лекция 2. Измерение влажности Уравнение Клаузеуса-Клапейрона для E * : (2.2) Проинтегрируем (2.2) от E t * до E и от T до T : (2.3) Где L – удельная теплота парообразования, R v – газовая постоянная для водяного пара. Подставим (2.3) в формулу (2.1) для влажности: (2.4)

Лекция 2. Измерение влажности Примем: Выполним вычитание в (2.4): (2.5) Отсюда выразим t : И определим чувствительность метода: (2.6) (2.7)

Лекция 2. Измерение влажности (2.8) 1. Чувствительность уменьшается с уменьшением температуры. При t < метод не работает, т.к. кривые на рис пересекаются. 2. Чувствительность увеличивается с уменьшением влажности. При этом необходимо условие: f > f *. Для хлористого лития (LiCl) равновесная влажность f * = 13%.

Лекция 2. Измерение влажности Погрешности сорбционных гигрометров с подогревом 1. Разложение раствора электрическим током (электролиз). Для исключения электролиза применяют переменный ток. 2. Ветровая погрешность. Ветер усиливает испарение раствора и уменьшает его температуру. Датчик защищают кожухом с отверстиями для влагообмена. Возможна модификация метода – измерение тока, нагревающего датчик. В этом случае необходимо выпрямление измеряемого тока.

Стекловолокно, пропитанное раствором LiCl Терморезистор Лекция 2. Измерение влажности Конструкция датчика – терморезистор, на корпус которого надет чулок из стекловолокна, пропитанный раствором хлористого лития, и двух электродов из платиновой проволоки, намотанных поверх чулка, на которые подаётся переменное напряжение. К мостовой схеме ~ Платиновые электроды