Способ определения массы гигроскопической соли во влагочувствительном слое преобразователя

 

(72) Автор изобретения

Ю. Д. Лукомский

Киевский институт автоматики им. ХХЧ сьезда (7!) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МАССЫ ГИГРОСКОПИЧЕСКОЙ СОЛИ

ВО ВЛАГОЧУВСТВИТЕЛЬНОМ СЛОЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ

Изобретение относится к технической физике и может быть использовано при разработке, изготовлении и эксплуатации подогревных электролитических первичных преобразователей влажности газов.

Известен способ определения массы гигроскопической соли в .подогреваемом электролитическом первичном преобразователе влажности газов, заключающийся в измерении

10 физических величин, связанных с массой соли,. например, путем измерения массы преобразователя до пропитки его раствором гигроскопической соли, измерения массы преобразователя после пропитки раствором

1$ гигроскопической соли известной концентрации и последующем расчете по измеренным величинам массы нанесенного на преобразователь раствора вычитанием полученных результатов измерения, а также в определении

20 массы гигроскопической соли по показателю этой массы, т.е. по массе нанесенного на преобразователь раствора с учетом концентрации в нем гигроскопической соли.

Этот способ обеспечивает воэможность определения массы гигроскопической соли во влагочувствительном слое как при изготовлении, так и в процессе эксплуатации преобразователя (1).

Недостатком этого способа определения массы гигроскопической соли подогревного электролитического первичного преобразователя влажности газов является относительно невысокая точность определения массы соли из-за возникновения при определении массы раствора погрешностей вследствие выполняемого дважды взвешивания преобразователя в сборе, а также из-за изменения массы преобразователя в процессе его эксплуатации вследствие засорения и образования новых веществ в процессе взаимодействия продуктов электролита с окружающим газом..

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ определения массы гигроскопической соли во влагочувствительном слое преобразов;теля, например подогревного электролитического первичного преобразователя влажности газов, за1294

- lO гигроскопической соли в его влагочувстви15 тельном слое.

5$

3 91 ключаюшийся в измерении парцнального давления водяного пара в окружающей преобразователь камере известного объема до и после изменения гцдратного состояния кристаллов гигроскопической сол» н расчете массы соли по разности парцнальных давлений с учетом объема камеры и пщратных состояний соли.

Этот способ обеспечивает повышение точности определения массы гигроскопической со ли за счет использования разности парциального давления водяного пара в качестве показателя массы соли, оскольку на определение этого параметра не влияет общая масса преобразователя и ее изменение в процессе эксплуатации f 21.

Недостатком укаэанного способа определе. ния массы гигроскопической соли во влагочувствительном слое преобразователя является сложность процесса определения иэ-за необходимости выполнения измерений парцнального давления водяного пара в камере . посредством дополнительного к исследуемому . преобразователю влажности, поскольку это приводит к необходимости введения в камеру и монтажа в ней мого преобразователя, онределения и учета занимаемого им объема.

Цель изобретения — упрощение способа определения массы гигроскопической соли за счет измерения парциального давления водя- Е ного пара исследуемым преобразователем.

Поставленная цель достигается тем, что в способе определения массы гигроскопической соли во влагочувствительном слое преобразо-. вателя, например подогревного.электролитического первичного преобразователя влажности газов, заключающемся в измерении парциального давления водяного пара в окружающей преобразователь камере известного объема до и после изменения гидратцого состояния кристаллов гигроскопической соли, н.расчете массы соли по разности парциальных давлений с учетом объема камеры и: гидратных состояний соли, предварительно изменяют объем камеры до значения, при котором температура влагочувствительного слоя находится в диапазоне термической ус тойчивости кристаллов гигроскопической соли после изменения их гидратного состояния, а расчет массы соли ведут с учетом величины изменения объема камеры.

Предварительное изменение объема камеры до значения, при котором температура влагочувствительного слоя находится в известном для используемой гигроскопической соли диапазоне термической устойчивости ее кристаллов после изменения их гидратного состояния, обеспечивает автоматическое поддержание в равновесии нового гндратного состоя ния кристаллов гигроскопической соли во влагочувствительном слое включенного исследуемого.преобразователя после прекращения возмущающего воздействия (например, при отключении реэистивного нагревательного элемента, вызвавшего повышение температуры и соответствующее ему изменение гидратного состояния кристаллов гигроскопической соли, от источника питания), что обеспечивает возможность выполнения измерения парал. лельного давления водяного пара в камере исследуемым преобразователем и приводит к упрощению способа определения массы

Способ определения массы гигроскопическои соли во влагочувствительном слое преобразователя осуществляют следующим образом.

Преобразователь помещают во влагопроницаемую камеру, изменяют ее объем до значения, при котором температура влагочувствительного слоя находится в известном для используемой гигроскопической соли диапазоне термической устойчивости ее кристаллов после изменения их гидратного состояния, и определяют.это значение. Затем измеряют парцнальное давление водяного пара исследуемым преобразователем, изменяют гидратное состояние кристаллов гигроскопической соли и снова измеряют параллельное давление водяного пара в камере. Определяют массу гигроскопической соли преобразователя по разности полученных значений параллельного давления водяного пара, являющейся показателем массы соли, с учетом.первоначального значения объема камеры и его изменения; что позволяет учесть объем пара в камере с учетом изменения гидратного состояния кристаллов соли.

Помещают исследуемый преобразователь во влагонепроницаемую камеру определенного объема, например, равного 5 — 10 объемам исследуемого преобразователя (в частности, объемом 500 cMa) . .Устанавливают температуру влагочувствительного слоя исследуемого преобразователя равной значению в диапазоне термической устойчивости исходного гидратного состояния кристаллов гйгроскопической соли (например для LiCt Н О от 19,1 С до

93,5 С изменением парциального давления во-. дяного нара путем увлажнения нли осушения содержащегося в ней газа и измеряют его давление .исследуемым преобразователем. С помощью встроенного в преобразователь или в камеру источника теплообмена, например резнстивного нагревательного элемента, изменяют температуру влагочувствнтельного слоя до значения, находящегося в диапазоне тер5 9 мической устойчивости конечного пщратного состояния кристаллов гигроскопической соли (например для iCg от 93,6 С до 200 С и более) и следят за изменением влагосодержания гигроскопической соли, например, по отражающему его косвенному параметру, в частности о значению межэлектродного. электрического сопротивления или межэлектродной электрической емкости преобразователя, измеряемой мостом переменного тока. После измерения процесса изменения гидратного состояния кристаллов, что определяется ио стабилизации влагосодержания соли, прекращают действие источника тецлообмена и при установлении равновесной температуры влагочувствительного слоя снова измеряют парциальное давление водяного пара в камере исследуемым преобразователем. При равенстве результата измерения полученному ранее значении, что свидетельствует о возврате кристаллов гигроскопической соли к исходному состоянщо, методом последовательных приближений сокращают объем камеры цри неизменном параллельном давлении водяного пара в ней (с открытым клапаном сообщения полости камеры с окружающей средой и выпуском излишка газа из камеры в окружающею среду при сокращении объема камеры), и затем сообщают возмущаинцее воздействие для перехода гигроскопической соли в конечное гидратное состояние (например, нагревают при закрытом клапане сообщения полости, камеры с окружающей средой до завершения изменения гидратиого состояния кристаллов гигроскопи-. ческой соли) до тех пор, пока равновесная температура влагочувствительного слоя не станет равной значению в диапазоне температурной устойчивости кристаллов конечного гидратного состояния кристаллов гигроскопической соли. Уменьшение объема камеры до значения, при котором температура влагочувствительного слоя находится в известном для используемой гигроскопической соли диапазона термической устойчивости ее кристаллов после изменения их гидратного состояния выполняют для данного типа преобразователей, как правило, один раз, например, в процессе типовых испытаний на заводе-изготовителе. Определенное таким образом значение оптимального объема камеры для данного типа преобразователя заносят в его паспорт, а преобразователи комплектуют камерами таких объемов, выполненными, например, из пластмассы или стекла.

Последующие операции предлагаемого способа выполняют при эксплуатации преобразователя на объекте измерения влажности газов. Для этого помещают преобразователь

11294

6 в гаэонепроницаемую камеру с объемом, рав ным предварительно определенному исследуемым преобразователем, измеряют парциальное. давление водяного пара в камере и устанавливают это давление на уровне значения, находящегося а диапазоне термической устойчивости исходного гндратного состояния кристаллов гигроскопической соли, например

LiCL НрО. Затем с помощью источника теп10 ла изменяют температуру влагочувствительно. го слоя до значения, находящегося в диапазоне термической устойчивости конечного гидратного состояния гигроскопической соли (порядка 150 С для LiCQ, выдерживают

15 преобразователь при данной температуре в течение интервала времени, необходимого для завершения превращения находящейся во влагочувствительном слое массы кристаллов гигроскопической соли из исходного гидратщ ного состояния в конечное (в частности из LICK Н О в LiCQ, что фиксируется, например, по прекращению изменения влагосодержания гигроскопической соли, и,, прекрмив действие источника тепла, следят за изменением температуры влагочувствительного слоя преобразователя. При установлении равновесной температуры влагочувствительного слоя на уровне значения, находящегося в диапазоне термической устойчивости конечного гидратного состояния кристаллов гигроскопической соли (в частности для LiCl. в диапазоне от 93, 6 С до 200 С и более), снова исследуемым преобразователем измеряют марциальное давление водяного пара в камере.

По разности полученных значений парциально35

ro давления водяного пара в камере с учетом его объема, используя уравнение состояния газа (уравнение Клапейрона-Менделеева), определяют изменение массы водяного пара

,в камере прн изменении гндратного cocms. ,mm кристаллов гигроскопической соли, а по изменению массы водяного пара с учетом формул исходного и конечного состояний кристаллов гигроскопической соли определя. ют ее массу во влагочувствительном слое исследуемого преобразователя.

Предлагаемый способ определения массы гигроскопической соли во влагочувствительном слое преобразователя обеспечивает упрощение определения за счет измерения паралдельного давления водяного лара непосредственно исследуемым преобразователем, поскольку отпадает необходимость введения в камеру н монтажа в ней дополнительного измерительного преобразователя и учета занимаемого им объема камеры. -Определение массы гигроскопической соли может быть . осуществено дистанционно при выполнении измерительной камеры преобразователя с пред7 911294 варительно определенным объемом и снабжении ее дистанционно управляемым клапаном на участке соединения полости измеритель.ной камеры с окружающей средой. Дистанци. онное определение массы гигроскопической соли обеспечивает возможность введения поправок к получаемому от преобразователя сигналу измерительной информации и определения остатка ресурса преобразователя без доступа к нему обслуживающего пер- 10 сонала.

Составитель Л. Дикая

Техред А.Ач Корректор С. Шекмар

Редактор Н. Пушненкова

Заказ 1110/29 Тираж 883 Подписное

В11ИИИИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал 1П1П "Патент". г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Таким образом, предлагаемый способ определения массы гигроскопической соли обеспечивает возможность применения преобразователей влажности на объектах, работающих продолжительное время без доступа обслуживающего персонала, а также приводит к улучшению технических характеристик преобразователя, в частности точности и ресурса, без существенного его удорожания.

Предлагаемый способ определения массы гигроскопической соли во влагочувствительном слое преобразователя по точности определения не уступает известному. На объектах с ограниченным доступом обслуживающего персонала к первичным преобразователям влажности такое техническое решение обеспечивает уменьшение стоимости периферийной части средств измерений в 2 раза, облегчает контроль за состоянием атмосферы иа промышленных предприятиях.

Формула изобретения

Способ определения массы гигроскопической соли во влагочувствительном слое преобразователя, например подогревного электролитического первичного преобразователя влажности газов, заключающийся в измерении парциального давления водяного пара в окружающей преобразователь камере известного объема до и после изменения гидратного состояния кристаллов гигроскопической соли, и расчете массы соли по разности парциальных давлений с учетом объема камеры и гидратных состояний соли о т л и ч а юшийся тем, что, с целью упрощения способа определения за счет измерения парциального давления водяного пара исследуемым преобразователем, предварительно изменяют объем камеры до значения, при котором температура влагочувствительного слоя находится в диапазоне термической устойчивости кристаллов гигроскопической соли после изменения ис гидратного состояния, а расчет массы соли ведут с учетом величины изменения объема камеры.

25 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР по заявке 1е" 26474503/18-25, кл. G 01 N 27/26, 1978.

2; Авторское свидетельство СССР по заявке

N 2760862/18-25, G 01 и 27/26, 1979 (прототип),