Устройство для измерения влажности газов

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ ГАЗОВ, содержащее подсоединенные к источнику тока измеритель тока и чувствительный элемент в виде пленки с электродами, о т лич ающеес я тем, что, с . целью расширения диапазона измерений , пленка выполнена из полидиметилсилоксанового каучука, армированного батистом. (Л с со Од СП оо

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

4 (51) G 01 11 27/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

k iRi;::

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И (XfHPblTNI (21) 3416474/18-25 (22) 16.03,82 (46) 07.01.85.Бюл.У 1 (72) Е.Б.Шмидель, Л.И.Калабина, И.С.Ройтберг и В.Н.Хохлов (71) Всесоюзный научно-исследовательский и конструкторский институт хроматографии (53) 533.275 (088.8) (56) 1. Патент США Ф 4028942, кл. G О1 К 25/26, опублик. 1978.

2. Берлинер М.А. Измерения влажности. М., 1973, с. 276-279 (прототип).

„.Я0.„1133530 А (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ВЛАЖНОСТИ ГАЗОВ, содержащее подсоединенные к источнику тока измеритель тока и чувствительный элемент в виде пленки с электродами, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что, с . целью расширения диапазона измерений, пленка выполнена из полидиметилсилоксанового каучука, армированного батистом.

1 11

Изобретение относится к аналитической технике и может быть использовано при разработке влагомеров.

Известен прибор для измерения влажности, содержащий устройства, позволяющие регистрировать скорость перемещения массы газа и удельную, тепловую энергию исследуемого образца газа. Абсолютная влажность газа определяется как функция четырех измеренных величин: скорости потока исследуемого газа, температуры газа до и после изменения его удельной тепловой энергии и-предела изменения этой энергии в процессе измере. ния (lj .

Недостатками данного устройства являются значительная трудоемкость и относительно большое время анали-. за.

Наиболее близким к изобретению техническим решейием является устройство для измерения влажности газов, содержащее подсоединенные к источнику тока измеритель тока и чувствительный элемент в виде пленки с электродагж элемента, Между электродами нанесена пленка частично гидротированная пятиокисью фосфора, обладающего очень хорошей высушивающей способностью. Через чувствительный элемент непрерывно пропускают анализируемый газ, причем расход газа поддерживают строго постоянным.

Геометрические размеры элемента и скорость газа должны быть такими, чтобы влага практически нацело извлекалась из газа. Поглощенная влага, соединяясь с веществом пленки, образует концентрированный раствор форсфарной кислоты с довольно высокой удельной проводимостью. Под воздействием источника тока вода разлагается на кислород и водород, которые уносятся потоком анализируе" мого газа. В установившемся режиме количество поглощенной и разложенной в единицу времени воды равно в соответствии с законом Фарадея, а ток является мерой концентрапии влаги в анализируемом газе (2) .

Недостатком известного устройства является то, что в анализируемом газе не должны присутствовать приме" си имеющие щелочную реакцию. Микропримеси аммиака или аминов приводят к быстрому выходу из строя чувствительных элементов . Метафосфорная t

33530 2

10 кислота, образующая пленку элемента, является инициатором реакции полимеризации, в связи с чем анализ влажности газа, содержащего примеси легко полимеризующихся компонентов

/типа диеновых углеводородов/, в значительной степени затруднен. Примеси паров спирта в анализируемом газе могут привести к значительным искажениям показаний, так как спирты гидролизуются на пятиокиси фосфора с образованием воды.

Это устройство позволяет производить измерения влажности только в дна. пазоне от 1 до 1000 ррм, более высокие значения влажности приводят к резкому сокращению срока службы чувствительного элемента.

Целью изобретения является расширение диапазона измерений.

Эта цель достигается тем, что в устройстве для измерения влажности газов, содержащем подсоединенные к источнику тока измеритель тока и чув ствительный элемент в виде плен-. ки с электродами, пленка выполнена из полидиметилсилоксанового каучука, армированного батистом.

На фиг. 1 изображена схема предлагаемого устройства; ча фиг. 2 — то же, другой вариант; на фиг. 3 — график зависимости 1g поверхностного сопротивления между электродами и относительной влажностью воздуха.

Устройство для измерения влажности газов содержит подсоединенные к источнику 1 токаъизмеритель 2 и чувствительный элемент в виде пленки 3 с электродами 4. Пленка 3 выполнена из полидиметилсилоксанового каучука, армированного батистом.

Электроды 4 могут быть расположены между пленкой 3 и влагоиепроницаемой фторопластовой пленкой 5.

Устройство работает следующим образом.

Под действием электрического поля между электродами 4 протекает ток, который фиксируется измерителем 2 тока. Величина тока между электродами определяется величиной поверхностного сопротивления пленки 3 (фиг,1) или величиной объемного сопротивления (фиг.2). Поверхностное или объемное сопротивление пленки 3 зависит от ее влажности, которая, в свою очередь, определяется влажностью окружающей среды. Таким образом, имеет место функциональная

3 1l связь между сопротивлением пленки 3 ( поверхностным или объемным) и влаж-; ностью окружающей среды. Показание измерителя 2 тока является количественной мерой влажности окружающей среды.

Предлагаемое устройство было изготовлено и испытано. В качестве пленки чувствительного элемента была использована полоска полидиметилсилоксанового каучука размером

ЗОБО мм, армированного батистом.

Электроды длиной 60 мм были соединены с пленкой при помощи вазелинового масла. Расстояние между ними 3 мм

Пленка 3 с той стороны, где прикреплены электроды, покрывалась в одном сл-,чае фторопластовой пленкой, в другом — полоской из полидиметилсилоксанового каучука марки СКГ, армированного батистом.

В качестве источника тока применялся стабилизатор напряжения постоянного тока с напряжением от 0 до 400 В и точностью поддержания ниже 0,1Х, а для измерения тока — измеритель малых < токов с диапазоном измерения от 2"10 до 2 ° 10 А и основной погрешностью + 1,5Х. Для измерения сопротивлений в диапазоне от 10 до 10 Ом достаточно напря «Ь

33530 4 жение 100 В. Измерялась влажность воздуха над поверхностью насыщенных растворов солей, создающих определенную упругость пара. Мини5 мальная влажность воздуха достигалась с помощью хлористого кальция, а сопротивление пленки при этой влаж .ности считалось начальным.

Был получен график зависимости опротивления от относительной влаж" ности воздуха (фиг.3).«Как видно из графика, изменение относительной влажности от 0 до 100Х приводит к изменению сопротивления более, чем на 10 . Так как чувствительность характеризуется отношением выходного сигнала к входному измеряемому параметру, можно сделать вывод о высокой и постоянной чувствительности устройства в диапазоне изменения влажности от 0 до 100Х.

Причем точность измерения ограничена точностью измерения тока..

Предлагаемое устройство найдет широкое применение в технологических процессах и научных исследова" ниях благодаря тому, что обеспечивает измерение влажности в широком диапазоне, имеет малую себестои30 мость и просто в эксплуатации.

Фиг. 2

3!33530

70 УО УО Я%7 Отиоситее юм &ожг гуОс ф, %

Редактор А. Шишкина

Филиал ППП "Патент" ° г.ужгород, ул.,Проектная, 4

Составитель В.Екаев

Техред Т.Фанта.

Заказ 9944/37 Тираж 898

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 ° Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Корректор M. Леонтвк

Подписное