Пред.
След.
Макеты страниц
Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике § 3. ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ КОНДЕНСАЦИОННЫЕ ГИГРОМЕТРЫВ промышленной и лабораторной практике часто возникает необходимость определения количества влаги в воздухе или различных газах. Было предложено много приборов для измерения влажности, среди которых наибольшее распространение получили психрометры, волосяные гигрометры и гигрометры, основанные на измерении температуры точки росы. Измерение влажности психрометром возможно лишь при положительных температурах, а волосяные гигрометры обладают незначительной точностью и малой надежностью измерений. Наиболее удовлетворяют требованиям эксплуатации гигрометру, основанные на фиксации температуры образования конденсата — точки росы. Гигрометры этого типа получили название конденсационных. Зная температуру точки росы, можно вычислить абсолютное содержание влаги в исследуемом газе. Бесспорным достоинством конденсационных гигрометров является возможность автоматизировать процесс измерения, т. е. создать приборы непрерывного действия. Охлаждение поверхности конденсации в конденсационных гигрометрах осуществляется различными криостатическими смесями, твердой углекислотой, жидким азотом или посредством дросселирования сжатого газа.
Рис. 123. Разрез визуального гигрометра. Эти методы охлаждения обладают рядом недостатков, основным из которых является необходимость периодического пополнения хладоагента, что резко снижает эксплуатационные возможности прибора. Использование термоэлектрического метода охлаждения поверхности конденсации позволило создать несколько типов простых по конструкции и надежных в эксплуатации гигрометров. Визуальный гигрометр. Наиболее простым по конструкции является гигрометр, в котором момент выпадения росы фиксируется визуально по запотеванию рабочей поверхности прибора. По идее этот прибор представляет собой гигрометр Лембрехта, у которого для охлаждения поверхности конденсации вместо эфира применено термоэлектрическое охлаждение. Гигрометр представляет собой самостоятельный прибор, к которому только требуется подключить питание от соответствующего выпрямителя. Основным конструктивным элементом гигрометра (рис. 123) является термоэлемент 1, к холодному спаю которого припаян медный диск 2, являющийся поверхностью конденсации. Для более точного определения момента выпадения росы на поверхности конденсации последняя окружена полированным эбонитовым кольцом 3, вокруг которого располагается контрольная поверхность сравнения 4. Термоэлемент и блок конденсации закрыть слоем теплоизоляции 5, выполненной из пенопласта. Горячий спай термоэлемента припаян к коллектору 7, снабженному системой радиаторных пластин 6. Измерение температуры, при которой выпала роса, производится по спиртовому термометру, который помещается в канал 8. Головка прибора смонтирована в металлическом корпусе 9 и установлена на стойке 10.
Рис. 124. Блок-схема гигрометра периодического действия. Термоэлектрическая пара гигрометра позволяет понизить температуру поверхности конденсации на 30° относительно температуры окружающего воздуха. При рабочем токе 20 а потребляемая элементом мощность равна Габаритные размеры гигрометра: диаметр Гигрометр периодического действия. В гигрометре этого типа, блок-схема которого показана на рис. 124, точка росы фиксируется по изменению поверхностной проводимости стекла, охлаждаемого термоэлектрической парой. Гигрометр имеет следующие основные узлы: систему охлаждения, индикатор росы, электрометрический мост, двухкаскадный магнитный усилитель, выпрямитель для питания моста, микротермисторы для измерения температуры, вентилятор с заводным механизмом для прососа испытуемого газа. Система охлаждения содержит термоэлектрическую пару и радиатор для отвода тепла с горячих спаев термоэлемента в окружающий воздух. С целью уменьшения температурного перепада между горячим спаем термоэлемента и окружающим воздухом площадь радиатора по сравнению с теоретическим расчетом несколько увеличена и составляет уменьшение паразитного температурного перепада между радиатором и окружающей средой на Индикатором росы служит стекло (ширина Гигрометр питается от сети 220 в. Принцип действия электрической схемы прибора заключается в следующем: в результате выпадения росы изменяется баланс электрометрического моста, и сигнал в Следует отметить, что в зависимости от ширины разрыва слоя платины, нанесенной на стекло, изменяется чувствительность прибора. Оказалось, что при расстоянии между электродами одного измерения (конденсация—испарение) занимает 20— 30 сек. Испытания прибора показали, что температура точки росы определяется с точностью ±1°, разброс значений при измерении не превышает 0.5°. Гигрометр позволяет измерять влажность газов с температурой точки росы от
Рис. 125. Общин вид гигрометра периодического действия. Измерение влажности более сухих газов ограничено тем обстоятельством что при этом конденсация влаги происходит в виде твердой фазы и поверхностная проводимость стекла изменяется недостаточно для получения необходимого сигнала. Общий вид гигрометра периодического действия приведен на рис. 125. Гигрометр непрерывного действия. Автоматический гигрометр непрерывного действия основан на изменении отражательной способности зеркала при выпадении на нем росы. В 1958 г. был разработан промышленный образец термоэлектрического конденсационного автоматического гигрометра непрерывного действия, позволяющего измерять температуру точки росы воздуха или любых промышленных газов от
Рис. 126. Блок-схема гигрометра непрерывного действия. Температура, при которой на зеркале выпала роса, фиксируется микротермистором 10, сигнал от которого поступает на регулирующее устройство и самописец. После фиксации температуры выпадения росы регулирующее устройство подает сигнал на схему реверсирования тока 8, питающего термобатарею от выпрямителя 9. Термобатарея переводится из режима охлаждения в режим нагрева; роса, выпавшая на зеркале, испаряется, после чего схема реверсирования подает на термобатарею ток прямой полярности, и весь процесс повторяется. Гигрометр позволяет автоматически производить измерение влажности со скоростью 30 циклов в час. Как указывалось выше, гигрометр позволяет измерять влажность вплоть до температуры точки росы —50°. Столь низкая температура достигается благодаря использованию двухкаскадной высокоэффективной термобатареи, разрез которой показан на рис. 127.
Рис. 127. Разрез термобатареи гигрометра непрерывного действия. Термоэлементы первого каскада 2 и 9 в количестве пяти пар припаяны к системе отвода тепла, состоящей из электрически изолированных друг от друга шести латунных брусков 11, внутри которых имеются каналы для прохождения воды, подаваемой к термобатарее через штуцера 1. Система теплоотвода залита в эпоксидную смолу 10, благодаря чему образуется единый, конструктивно законченный узел. Один термоэлемент второго каскада 4 припаян к двойным коммутационным пластинам 6 и 8, склеенным между собой эпоксидным клеем. На коллектор холодных спаев второго каскада 5 в дальнейшем припаивается металлическое зеркало. Для уменьшения паразитных теплопритоков термоэлементы закрыты слоем пенопласта 3 и защитным плексигласовым колпаком 7. Электрическое питание термобатареи подключается через две токоведущие шины, закрепленные на штуцерах водяного охлаждения. Описанная термоэлектрическая батарея обладает значительной холодопроизводительность то за счет последовательного цитания первого и второго каскадов. Это достигается соответствующим выбором конструкции коммутационных пластин, количества и геометрии полупроводников и рядом других факторов. Общий вид термоэлектрического гигрометра приведен на рис. 128. Основные паспортные данные гигрометра непрерывного действия следующие.
Рис. 128. Общин вид гигрометра непрерывного действия (без блока питания и регулирования). (см. скан) В 1964 г. был разработан еще один вариант конденсационного гигрометра непрерывного действия с термоэлектрическим охлаждением поверхности конденсации. В основу этого прибора был положен автоматический фотоэлектронный индикатор влажности Термоэлектрический охладитель собран на трехкаскадной термобатарее с последовательным питанием всех каскадов. В первом каскаде термобатареи — 15 термоэлементов, во втором — 3, в третьем — 1. Теплосъем с горячих спаев термобатареи осуществляется проточной водой. Для питания термобатареи служит двухполупериодный выпрямитель с вентилями Для сглаживания пульсации выпрямленного тока служит дроссель фильтра. На шасси прибора охлаждения необходимо убрать выпавшую на зеркале росу. Это обеспечивается нагревом зеркала до температуры 30—40°. Нагрев зеркала можно было бы осуществить посредством переключения полярности питающего термобатарею тока, но это приводило к нежелательным температурным раскачкам всей батареи. В связи с этим на коллектор холодного спая термоэлемента третьего каскада была намотана печка, которая включалась автоматически при необходимости испарения выпавшей на зеркале росы. При этом термобатарея не выключалась, а положительная температура на зеркале достигалась благодаря превалированию нагрева печкой над холодопроизводительностыо третьего каскада термобатареи. На коллектор холодного спая термоэлемента третьего каскада намотан платиновый термометр сопротивления, являющийся датчиком для автоматической схемы измерения точки росы. При скорости обдува зеркала исследуемым газом в Некоторые данные, характеризующие термоэлектрическую батарею охладителя для прибора (см. скан)
|
1 |
Оглавление
|