Способ определения влагосодержания воздуха



Способ определения влагосодержания воздуха
Способ определения влагосодержания воздуха
Способ определения влагосодержания воздуха
Способ определения влагосодержания воздуха
Способ определения влагосодержания воздуха
Способ определения влагосодержания воздуха

 


Владельцы патента RU 2505804:

Закрытое акционерное общество "МЕРА" (RU)

Изобретение относится к области измерения влагосодержания воздуха (газов), в частности может быть использовано для поверки гигрометров без демонтажа с места установки. Способ определения влагосодержания заключается в том, что измерительный сосуд известного объема заполняют сухим воздухом и взвешивают. Затем измерительный сосуд заполняют исследуемым воздухом и взвешивают, фиксируют значение температуры и давления исследуемого воздуха и, используя измеренные значения. Далее определяют влагосодержание d исследуемого воздуха по формуле:

, г/кг сух.,

где m1 - масса измерительного сосуда с сухим воздухом, г;

m2 - масса измерительного сосуда с исследуемым воздухом, г;

V - внутренний объем измерительного сосуда, литр;

Рив - атмосферное давление исследуемого воздуха, мм рт.ст.;

Тив - температура исследуемого воздуха, °С;

gn - удельный вес пара, г/литр (gn=0,803 г/литр);

gc - удельный вес сухого воздуха, г/литр (gc=1,2928 г/литр);

Р0 - нормальное давление, мм рт.ст.(Р0=760 мм рт.ст.);

Т0 - нормальная температура °С(T0=273°С).

Техническим результатом является снижение эксплуатационных и временных затрат, повышение точности и надежности измерений. 1 ил.

 

Изобретение относится к гигрометрии, в частности к гигрометрам, измеряющим относительную влажность газа, и поверке гигрометров без их демонтажа с объекта эксплуатации.

Известны различные способы (методы) измерения и воспроизведения величин влажности газов, представленные в РМГ 75-2004 (Рекомендации по межгосударственной стандартизации. ГСИ. Измерения влажности веществ. Термины и определения):

- сорбционно-гравиметрический метод - гравиметрический метод измерения влажности газов, основанный на сорбционном способе выделения влаги из газов;

- конденсационно-гравиметрический метод - гравиметрический метод измерения влажности газов, основанный на конденсационном способе выделения влаги из газов;

- конденсационный метод - метод измерения точки росы [инея], заключающийся в охлаждении газа до температуры выпадения конденсата (росы или инея) и измерении этой температуры;

- и другие.

Известен метод прямого весового определения содержания влаги газов, который сводится к поглощению влаги из пробы контролируемого газа энергичными поглотителями и определению ее количества по увеличению веса поглотителей. Этот метод обладает высокой точностью, но требует больших временных затрат (до 30 часов).

Реализация всех указанных способов характеризуется достаточно длительным процессом подготовки и проведения измерений (несколько часов), а также громоздкостью требуемой аппаратуры, что ограничивает их прикладные возможности (например, для организации поверки рабочих гигрометров без демонтажа с объекта эксплуатации).

Наиболее близким к заявляемому решению, взятым за прототип, является «Метод полного поглощения» (Берлинер М.А. Измерения влажности. - М.: Энергия, 1973 г., стр.349-351), основанный на взвешивании определенного объема газа при пропускании его через вещество, способное поглощать водяной пар, и оценке изменения параметров этого вещества в результате полного поглощения влаги. Для реализации способа используют систему поглощения влаги для определения ее массы и систему измерения объема прошедшего газа. Анализируемый газ пропускают через три последовательно соединенных сосуда, имеющих форму U-образных трубок, заполненных твердыми сорбентами. Для определения массы водяного пара сравнивают массу трубок с сорбентами до и после протекания газа с помощью точных аналитических весов. Для измерения объема газа используют систему из двух цилиндрических камер, погруженных в термостатированную масляную ванну. Камеры заполняются попеременно. Массу сухого газа вычисляют по числу заполнений камер с учетом температуры и давления.

Метод полного поглощения можно рассматривать как абсолютный, и его точность ограничивается погрешностями измерительных операций (взвешивание поглотителя, измерение количества газа) и наличием примесей в газе. Процесс измерения длителен и трудоемок, в связи с чем эти методы используются только в качестве лабораторных. Такой метод применяют в качестве наиболее точного образцового при градуировке, испытаниях и поверке гигрометров.

Этот способ является дорогостоящим и длительным по времени (более 30 часов) определения влажности газов, а для его реализации используется громоздкое устройство. Кроме того, при измерении данным способом необходимо производить демонтаж гигрометра с объекта эксплуатации и доставку его в поверочную лабораторию.

Задачей заявленного решения является снижение эксплуатационных и временных затрат, повышение точности и надежности измерений, а также повышение удобства процесса измерения и возможность ведения электронной базы данных проверок.

Поставленная цель достигается за счет того, что в известном способе определения влагосодержания газов, заключающемся в прямом взвешивании, согласно заявленному решению, измерительный сосуд известного объема заполняют сухим воздухом и взвешивают, затем измерительный сосуд заполняют исследуемым воздухом и взвешивают, фиксируют значение температуры и давления исследуемого воздуха и, используя измеренные значения, определяют влагосодержание исследуемого воздуха по формуле:

, г/кг сух.

где m1 - масса измерительного сосуда с сухим воздухом, г;

m2 - масса измерительного сосуда с исследуемым воздухом, г;

V - внутренний объем измерительного сосуда, литр;

Рив - атмосферное давление исследуемого воздуха, мм рт.ст.;

Тив - температура исследуемого воздуха, °С;

gn - удельный вес пара, г/литр (gn=0,803 г/литр);

gc - удельный вес сухого воздуха, г/литр (gc=1,2928 г/литр);

Р0 - нормальное давление, мм рт.ст.(Р0=760 мм рт.ст.);

Т0 - нормальная температура °С(Т0=273°С);

Техническим результатом заявленного способа и устройства является снижение эксплуатационных и временных затрат, за счет того, что в предлагаемом способе вместо громоздкого оборудования и длительной операции, для определения влагосодержания воздуха проводят взвешивание герметичного измерительного сосуда, например, шарообразной формы, выполненного из легкого материала известного объема V, поочередно заполняя его сухим и исследуемым воздухом.

Сравнительный анализ заявленного решения с известным, позывает:
Характеристика сравнения Прототип Предлагаемый способ
Материально-техническое обеспечение 1. Точные рычажные аналитические весы Электронные весы
2. Три стеклянных сосуда с химическими сорбентами Не требуется
3. Две калиброванные цилиндрические камеры из нержавеющей стали и массивная термостабилизированная ванна Калиброванный сосуд из дюрали или титана.
4. Вакуумный насос с реле давления Вакуумный насос (без реле давления)
5. Компрессор с системой осушки сжатого воздуха Не требуется
6. Холодильная установка для масляной ванны Не требуется
7. Байпасная линия с запорными клапанами Не требуется
8. Измерители температуры и давления Измерители температуры и давления
Время подготовки До 16 часов Не требуется
Длительность измерения До 30 часов До 3 минут
Длительность обработки результатов До 30 минут До 3 минут

Достоинства предлагаемого способа:

а) для реализации способа не требуется дорогостоящего и громоздкого оборудования;

б) выполнение всех операций предлагаемого способа занимает несколько минут;

в) возможность математического пересчета значения влагосодержания воздуха в любые другие его гигрометрические характеристики;

г) позволяет создать рабочий эталон (измерительный сосуд) для периодической поверки приборов измерения влажности, работающих при нормальном давлении, без их демонтажа с объекта эксплуатации, в рабочих условиях;

д) погрешность предлагаемого способа (метода) зависит только от погрешностей применяемых средств измерений (давления и температуры) и может иметь предельно малые значения.

Заявленное решение поясняется чертежом.

На чертеже представлена структурная схема реализации способа. Схема содержит измерительный сосуд 1, высокоточные весы 2, сухой воздух 3 (например, баллон с сухим воздухом), устройство для откачки воздуха 4, входной клапан (запорный кран) 5, выходной клапан (запорный кран) 6, барометр 7, термометр 8, устройство для забора исследуемого воздуха 9, позицией 10 обозначена исследуемая среда.

Для определения влагосодержания воздуха используется герметичный измерительный сосуд 1 (например, шарообразной формы, дюралевый или титановый) из какого-либо легкого материала известного объема V, который определяется по разности весов сосуда без воды и сосуда с водой. Значение объема измерительного сосуда заносится в его паспорт.

Для вычисления влагосодержания исследуемого воздуха проводятся следующие операции:

1. Определение суммарной массы измерительного сосуда 1 с сухим воздухом.

Измерительный сосуд 1 с двумя кранами, входной 5 и выходной 6, прокачивается сухим воздухом 3 с помощью устройства для откачки воздуха 4 (компрессор или вакуумный насос). Сухой воздух можно получить путем осушки исследуемого воздуха, т.е. пропущенного через цеолит или из подготовленного баллона с сухим воздухом. Краны 5 и 6 поочередно закрываются (вначале кран 6 на выходе сосуда, затем кран 5 на входе) и измерительный сосуд 1 взвешивается на электронных весах 2 с требуемой погрешностью (например, не более ±0,1 мг).

2. Определение суммарной массы измерительного сосуда с исследуемым воздухом.

Открываются оба крана измерительного сосуда 1. В измерительный сосуд 1 с помощью устройства для откачки воздуха 4 (компрессор или вакуумный насос) закачивается исследуемый воздух. Краны 5 и 6 поочередно закрываются (вначале на выходе сосуда, затем на его входе), и измерительный сосуд 1 взвешивается на электронных весах 2 с требуемой погрешностью (например, не более ±0,1 мг).

3. Фиксируют давление исследуемого воздуха с помощью барометра 7.

4. Фиксируют температуру исследуемого воздуха с помощью термометра 8.

5. Проводят вычисления влагосодержания исследуемого воздуха по формуле:

, г/кг сух.

где m1 - масса измерительного сосуда с сухим воздухом, г;

m2 - масса измерительного сосуда с исследуемым воздухом, г;

V - внутренний объем измерительного сосуда, литр;

Рив - атмосферное давление исследуемого воздуха, мм рт.ст.;

Тив - температура исследуемого воздуха, °С;

gn - удельный вес пара, г/литр (gn=0,803 г/литр);

gc - удельный вес сухого воздуха, г./литр (gc=1,2928 г/литр);

Р0 - давление при нормальных условиях, мм рт.ст.(Р0=760 мм рт.ст.);

Т0 - температура при нормальных условиях, °С (Т0=273°С).

По определенному влагосодержанию d (г/кгсух) воздуха из I-d диаграммы Рамзина получено эмпирическое выражение для определения относительной влажности φ (%):

, %

Полученную влажность φ исследуемого воздуха сравнивают с показаниями поверенного гигрометра φr и делают вывод о его метрологической пригодности.

Для реализации предлагаемого способа был изготовлен полый стеклянный сосуд с двумя притертыми пробками массой 185,46 г. Измерение массы проводилось в лаборатории при температуре Тив=+23°С и атмосферном давлении Рив=756 мм рт.ст. при открытых пробках, чтобы избежать влияния плотности воздуха в лаборатории на результат измерений массы сосуда. Внутренний объем сосуда определили по разности масс сосуда с дистиллированной водой и пустого:

V=1,6127-0,18546=1,4272 л

mтары=185,46 г и внутренний объем сосуда V=1,427 л занесли в паспорт.

Заполнили сосуд сухим воздухом и взвесили, что составило m1=187,1584 г. Эта масса состоит из суммы масс тары и воздуха минус масса, соответствующая выталкивающей силе Архимеда mарх:

187,1584=185,46+gc·V0-mарх

где V0 - приведенный к нормальным условиям объем газа.

Заполнили сосуд исследуемым воздухом, образцовый термогигрометр показал относительную влажность 47,6%. Сосуд взвесили на электронных весах с разрешающей способностью 0,1 мг. Масса составила m2=187,1500 г. Разность масс Δm:

где mc - масса сухого воздуха;

mx - масса исследуемого воздуха;

gx - удельный вес исследуемого воздуха.

Следовательно, масса исследуемого воздуха в сосуде

mх=gc·V0-Δm=1,2928·1,3092-0,0084=1,6841 г.

Масса mх складывается из массы сухого воздуха и массы водяного пара с учетом занимаемых их объемов, т.е.

mх=gx·V0=mс+mn=gc(V0-Vn)+(gn·Vn)=1,6841 г

Объем пара Vn составляет

Влагосодержание исследуемого воздуха

При t°=+23°C это влагосодержание соответствует относительной влажности φ%=47.63% (I-d диаграмма Рамзина)

Для увеличения чувствительности предлагаемого метода измерительный сосуд следует изготовить большей емкости.

Заявленный способ может быть использован для поверки рабочих гигрометров, предназначенных для измерения относительной влажности в рабочих условиях их эксплуатации (без демонтажа с объекта эксплуатации). Кроме того, он может быть использован для определения влагосодержания любых газов, при соответствующем уточнении коэффициентов составляющих математического аппарата.

Способ определения влагосодержания воздуха, заключающийся в прямом взвешивании, отличающийся тем, что измерительный сосуд известного объема заполняют сухим воздухом и взвешивают, затем измерительный сосуд заполняют исследуемым воздухом и взвешивают, фиксируют значение температуры и давления исследуемого воздуха и, используя измеренные значения, определяют влагосодержание d исследуемого воздуха по формуле:
, г/кг сух.
где m1 - масса измерительного сосуда с сухим воздухом, г;
m2 - масса измерительного сосуда с исследуемым воздухом, г;
V - внутренний объем измерительного сосуда, литр;
Рив - атмосферное давление исследуемого воздуха, мм рт.ст.;
Тив - температура исследуемого воздуха, °С;
gn - удельный вес пара, г/литр (gn=0,803 г/литр);
gc - удельный вес сухого воздуха, г/литр (gc=1,2928 г/литр);
Р0 - нормальное давление, мм рт.ст.(Р0=760 мм рт.ст.);
Т0 - нормальная температура °С(Т0=273°С).



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения относительной влажности воздуха от 0 до 100% в интервале температур (- 20÷50)°С.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике. .

Изобретение относится к средствам измерения обводненности жидких нефтепродуктов и может быть использовано для определения доли воды в нефтепродуктах при их переработке и/или сжигании и/или приготовлении водно-топливных эмульсий (ВТЭ).

Изобретение относится к устройствам для измерения содержания капельной жидкости в потоке природного и попутного газа диапазона применения устройства по давлению в газопроводе.

Изобретение относится к способу определения количества наносимой жидкости при выполнении процессов кожевенного и мехового производства намазными способами Способ характеризуется тем, что количество жидкости, которое может поглотить кожевая ткань, определяют по влагосодержанию в момент усадки образцов при сваривании в процентах.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах технологического контроля влажности газов, особенно в производствах, в которых затруднен или невозможен доступ к датчикам влажности, например, в мощных турбогенераторах или ядерно-энергетических установках.

Изобретение относится к области контроля качества подготовки природного и попутного газов к транспорту в нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано на топливно-энергетических, химических и др.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к технологическому контролю мощных генераторов, и может быть использовано на электростанциях для защиты от увлажнения изоляции электрических цепей генераторов.

Изобретение относится к измерительной технике. .

Изобретение относится к устройствам для испытания строительных материалов и может быть использовано при определении влагостойкости теплоизоляционных материалов волокнистой структуры, в частности изделий из минеральной ваты.

Изобретение относится к области измерения влагосодержания газов. Способ заключается в том, что газ подвергают сжатию в замкнутой измерительной камере, в которой установлено равноплечевое коромысло, снабженное измерительным поплавком и противовесом, до давления, при котором плотность газа становится равной плотности измерительного поплавка, что определяют по всплытию поплавка и горизонтальному положению коромысла, фиксируют значения температуры и давления в замкнутой измерительной камере в момент всплытия поплавка и используя измеренные значения, определяют значение влагосодержания исследуемого газа по следующим соотношениям: где ρпара - плотность водяного пара, ρпара=0,803 г/литр ρсух - плотность сухого воздуха, ρсух=1,293 г/литр где Vпопл - объем поплавка (в литрах), mпопл - вес поплавка с учетом противовеса (в граммах), T0=273°C, tлаб - температура исследуемого воздуха, °C, P0 - нормальное атмосферное давление, P0=760 мм рт.ст., Pлаб - давление в лаборатории, мм рт.ст., ΔPизб - величина избыточного давления ΔPизб=(Pкамера-Pлаб), мм рт.ст. Pкамера - давление в измерительной камере в момент всплытия поплавка, мм рт.ст. Техническим результатом является снижение эксплуатационных затрат и повышение безопасности измерений.

Устройство автоматизированного управления многоопорной дождевальной машиной фронтального действия для точного полива включает установленные на тележках с электроприводом трубопроводы правого и левого крыльев машины, блок синхронизации движения по курсу с направляющим тросом и блок управления скоростью движения машины. Вдоль оросительного канала установлена на стойках контактная сеть, взаимодействующая с токосъемником, который через телескопический механизм закреплен на тележке, движущейся по противоположной стороне оросительного канала. Выход токосъемника соединен с входом щита управления, выход которого соединен с входом счетчика электрической энергии, выходы которого соединены с входами микропроцессорного блока управления и частотного преобразователя. Входы микропроцессорного блока управления соединены с таймером, системой стабилизации курса, системой синхронизации тележек в линию, датчиками пути, задатчиком нормы полива, задатчиком длины участка полива, расходомером и манометром, установленным на трубопроводе, а выходы микропроцессорного блока управления соединены с электрогидрозадвижкой, частотным преобразователем, контактором, приборами синхронизации тележек в линию и приборами стабилизации курса левого и правого крыла, через вакуум-насос с входом насоса, выход которого через электрогидрозадвижку и расходомер соединен с трубопроводом. Микропроцессорный блок управления соединен с входом-выходом интерфейсного устройства. Сигнал с выхода частотного преобразователя подается на электропривод левого и правого крыла машины, а выход контактора соединен через электродвигатель с входом насоса. Сигнал, полученный с измерителей влажности, установленных на орошаемом участке поля, поступает на систему управления поливом через GLONASS-спутник, сигнал с системы управления поливом через GLONASS-спутник передается на вход-выход GLONASS-приемника, выход которого через блок анализа сигналов соединен с микропроцессорным блоком управления, выход которого соединен с GLONASS-приемником. Вход-выход микропроцессорного блока управления электрически соединен с сенсорным экраном, а выход частотного преобразователя соединен с входом контактора. Выход блока анализа сигналов соединен с входами блока управления поливом, выходы которых на крайних ведущих опорных тележках соединены с входом прибора стабилизации курса, а на промежуточных опорных тележках соединены с входом прибора синхронизации тележек в линию, как правого, так и левого крыльев машины. Техническим результатом изобретения является снижение затрат оросительной воды, удобрений, электроэнергии, устранение недополива и переполива. 3 ил.

Изобретение относится к области методов проведения оперативного контроля и регулирования влажности в герметичных контейнерах с электронными приборами для обеспечения надежности их функционирования. Способ определения влагоемкости твердых гигроскопичных объектов включает помещение анализируемых объектов в герметичный контейнер и осушку до полного обезвоживания объектов. Также способ включает измерение температуры и влажности внутренней среды в контейнере и окончательное определение математических и графических зависимостей влагосодержания объектов от равновесной влажности внутренней среды. При этом в процессе хранения объектов в герметичном контейнере осушку до полного обезвоживания объектов производят путем последовательного введения в герметичный контейнер навесок адсорбентов и взвешивания их до установки в герметичный контейнер и после изъятия из него до момента установления стабильной массы очередной навески адсорбента. Затем в испаритель, вмонтированный внутри герметичного контейнера, последовательно вводят порции дистиллированной воды и выдерживают герметичный контейнер в стационарных температурных условиях до установления равновесной влажности в герметичном контейнере с вмонтированным в него датчиком температуры и влажности. После чего по измеренным параметрам влажности и массы порций введенной дистиллированной воды строят график зависимости суммарного влагосодержания в анализируемых объектах от равновесной влажности внутренней среды герметичного контейнера и определяют математически по известным зависимостям величину суммарной влагоемкости анализируемых объектов и ее зависимость от равновесной влажности в герметичном контейнере. Техническим результатом является разработка способа определения влагоемкости твердых гигроскопичных объектов, позволяющего определять суммарную влагоемкость группы гигроскопичных объектов (например, электронных приборов, содержащих гигроскопичные материалы). 4 ил., 1 пр.

Изобретение относится к качественному и количественному определению воды во внутренней сфере координационных соединений (КС) и может найти применение в координационной химии и фармации. Представлен способ определения воды в КС в твердом состоянии, при котором молекулы воды во внутренней сфере КС, находящихся в твердом состоянии, идентифицируют по температуре дегидратации образцов в области 150-165°С на термических кривых - дериватограммах, полученных в интервале температур 20-1000 °С при скорости нагревания образцов 10 град/мин, а также - по образованию гидроксокомплекса в результате алкалиметрического титрования водных растворов КС, предварительно дегидратированных при температуре 120°С в течение 8 час, путем выявления на дифференциальной кривой титрования точки эквивалентности, соответствующей значению рН в области 4,87-4,95, далее для дегидратированных высушиванием при температуре 120°С в течение 8 час твердых образцов КС по характерным площадкам на термогравиграмме в графической системе «Количество удаленной воды, ммоль - Температура дегидратации, °С» находят количественное содержание воды во внутренней сфере КС твердого образца. Достигается повышение информативности и надежности, а также - упрощение анализа. 5 табл., 11 ил.

Изобретение относится к геологии и может быть использовано при проектировании зданий и сооружений для определения количества незамерзшей воды в мерзлых грунтах. Для этого осуществляют бурение скважин с отбором керна, оттаивают полученный образец замороженного грунта и определяют суммарное содержание влаги по непрерывному изменению информативного показателя в ходе оттаивания. В качестве информативного показателя используют отношение активности акустической эмиссии из контролируемой области массива к активности акустической эмиссии наиболее водонасыщенного участка полностью оттаявшего керна; для обоих показателей учитывают удельный по массе грунт и усредненные, последовательные и соизмеримые по продолжительности интервалы времени для определения распределения суммарного содержания влаги по глубине. Регистрацию акустической эмиссии осуществляют с помощью преобразователей, размещаемых по глубине скважин массива. Количество незамерзшей воды на различных участках массива рассчитывают из произведения указанного информативного показателя и суммарного содержания влаги в кернах, полученных на той же глубине и в той же скважине, что и соответствующее значение данного показателя. Изобретение обеспечивает способ контроля геологической среды. 4 ил.
Наверх