Способ измерения влажности газа

 

" . си;ахеи:ыф в .: : внк МЬА

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОЬГЕтЕНИЯ ""775679

К АВТОРСКОМУ СВ ЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свмд-ву (22) Заявлено 01р677 (21) 2491560/18 — 25 (51)М 1(л.

3 с присоедннением заявки Но

G 01 N 25/68

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 301080.Бюллетень М 40 (53) УДК551. 508. 7 (088. 8) Дата опубликования описания 301080 (72) Авторы изобретения

H.Ô.ÀHäðèàíoâ, В.С.Заволжский, В.И.Соловьев, Д.А.Тайц и В.К.Толкачев

Государственное специальное конструкторское бюро теплофизического приборостроения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ ГАЗА

Изобретение относится к области физических измерений и может найти применение в гидрометеорологии, приборостроении, нефтяной, химической промышленности и других областях науки и техники, где необходимо измерение влажности газов.

Известны психрометрические, сорбционные, кулонометрические, абсолютные и другие методы измерения влажности газа, а также метод точки росы (1) .

Метод точки росы, к которому отно-1g сится изобретение, состоит в том, что характеристика влажности газа определяется по температуре,при которой водяной пар, находящийся в газе, становится насьп енным и частично 20 конденсируется на контрольной поверхности. Метод включает в себя последовательность общих операций,, охлаждение контрольной поверхности, опредедение момента начала конденсации водя- 25 ных паров на контрольной поверхности, измерение температуры контрольной поверхности в момент появления конденсата, т.е. определение температуры точки оосы. 30

Недостатком известных способов реализующих метод точки росы, является невысок"-:я точность измерений.

Наиболее близким по технической сущности является оптический способ реализации метода точки росы, заключающийся в измерении температуры охлаждаемой поверхности в момент оптической регистрации выпадения на ней конденсата 12).

Недостатками этого способа являются ограниченная точность измерения точки росы в связи с неопределенчостью момента начала конденсации, что снижает точность измерений, и узкие функциональные возможности, а именно: ограничение нижнего предела измерения точки росы абсолютным влагосодержанием газа, особенно при низких отрицательных температурах, эа счет того, что в этих условиях резко меняется плотность расположения кристаллов на контрольной поверхности конденсат располагается очень редкими но большими "звездочками", которые могут и не попасть в поле зрения оптической системы (практически нижний предел оптических гигрометров точки росы при отрицательных темпе775679 ратурах ограничен относительной влажностью 25-35%), уязвимость и загрязнению, вибрации, помехонезащищенность, склонность к ложным срабатываниям эа счет очень жестких требований к стабильности и однозначности светового потока.

Целью изобретения является повышение точности измерения влажности газа и расширения функциональных воэможностей метода точки росы, т.е. повышение точности регистрации момента появления конденсата на контрольной поверхности, расширение диапа— зона измерений, особенно при малсм абсолютном влагосодержании при низких отрицательных температурах, в 35 условиях вибраций, перегрузок, ударов.

Цель достигается тем, что непрерывно измеряют тепловой поток, проходящий через равномерно охлаждаемую 20 контрольную поверхность, причем начало выпадения конденсата на поверхности определяют по скачкообразному изменению потока тепла в момент выделения теплоты конденсации. 25

Схема устройства для реализации предлагаемого способа привецена на чертеже.

Исследуемый газ проходит под контрольной поверхностью 1, которая равномерно охлаждается с помощью термоэлектрического охлаждающего устрсйства 2. Тепловой поток через контрольную поверхность измеряется с помощью датчика теплового потока (тепломера)

3 и регистрируется измерительным устройством 4. Температура контрольной поверхности и температура точки росы измеряется при помощи измерителя поверхностной температуры 5.

Ври равномерном понижении темпе- 40 ратуры контрольной поверхности 1, на выходе тепломера 3 генерируется постоянный сигнал (динамический нуль способа, который легко компенсируется в контрольных устРойствах). 45

При выпадении конденсата на контрольной поверхности тепловой поток через нее резко изменяется по величине и на выходном сигнале тепломера отмечается резкий всплеск (2-50 мВ}. В этот момент фиксируют температуру контрольной поверхности — температуру точки росы.

Цостоинства предлагаемого способа измерения влажности по точке росы: 1 55 однозначность эффекта выделения теплоты, как следствие единственного процесса — конденсации и, следовательно, высокая помехозащищенность надежность, нечувствительность к за- бо грязнениям.

> форма выделения конденсата, размеры, распределение его не играют роли, поэтому эффект конденсации может быть зарегистрирован раньше, чем конденсат был бы отмечен оптическими способами. Отс >да — большая точность измерения температуры точки росы вплоть до +0,1 С в практических устройствах.

> интегральность эффекта. Регистрируется эффект всех точек конденсации, в отличие от оптического способа, обуславливаемого только конденсацией в узком угле зрения светового пучка.

Отсюда повышение чувствительности, расширение диапазона измерений в сторону малых абсолютных влагосодержаний

1 простота и конструктивная прочность измерительной системы, отсутствие сложного оптического оборудования. Отсюда — работоспособность в условиях вибраций, перегрузок, ударов высокая чувствительность.

Если общее количество конденсата, необходимое для начала регистрации оптическим способом, составляет около

10 мг/мм при условии, что конденсат будет равномерно распределен по площади частицами не менее 14 мк, то, используя тепломер с чувствительностью к импульсному источнику тепла

2,5 10 Дж, регистрируют начальное количеотво конденсата, равное

10 мг/мм, т.е. по крайней мере, на порядок меньшее количество, причем без всяких условий по его распределению. Это обстоятельство доказано экспериментально. Лри измерении влаж— ности аргона, собственная температуе о ра которого была + 20 С была зафиксирована точка росы -42 С, причем сигнал в момент появления конденсата равнялся 2-4 мВ и был четким. Это соответствует относительной влажности 1,2%. Такая чувствительность в пересчете на атмосферный воздух недостижима с помощью других известных методов (за исключением кулонометрического, обладающего узким диапазоном работоспособности — сверхмалого абсолютного влагосодержания).

Формула изобретения

Способ измерения влажности газа по точке росы путем измерения температуры охлаждаемой поверхности в момент выпадения на ней конденсата, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, непрерывно измеряют тепловой поток, проходящий через равномерно охлаждаемую поверхность, причем начало выпадения конденсата определяют по скачкообразному изменении потока теплоты в момент выделения теплоты конденсации.

775679

1, 1967, Составитель A. Платова

Техред И. Вабурка Корректор И. Муска

Редактор Н. Коляда

Заказ 7736/60 Тираж 1019 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Рау аская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул.. Проектная, 4

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Принципы и методы измерения влажности газов. Сб. "Влажность", Л., Гидрометеоиэдат, т. с. 117-126.

2. Зайцев В.A. и др. воздуха- и ее измерение" метеоиэдат, 1974, с. 38

"Влажность, Л., Гидро(прототип).