CS240279B1 - Gas and combustion products moisture measuring device - Google Patents

Description

Vynalez se .. týká, zařízení k měření vlhkosti; plynů a . spalin - na aspiračním .. principu, obsahujícího nádobu s kapalinou, proti jejíž volné hladině je vyústěn přívod. měřeného média.

Měření vlhkostí plynů je . důležitým úkolem průmyslové praxe, zejména pak v poslední . době, kdy cena energie neustále vzrůstá. Optimalizací -. sušicích procesů, zvláště pak zvýšením vlhkosti vzduchu odváděného ze sušárny, lze snížit spotřebu sušicího vzduchu, a tím snížit energetickou náročnost . sušáren až na polovinu.

Z uvedeného je patrna nutnost měření vlhkosti plynů, zejména pak vzduchu, a to s velkou přesností.

Nejjednodušším přístrojem . ' pro měření vlhkosti plynů je tzv. psychrometr neboli aspirační vlhkoměr, - u něhož plyn o teplotě t_s, tzv. teplotě suchého - teploměru, obtéká u - - - běžného - .. přístroje . další . teploměr, ' tzv. mokrý, opatřený na svém povrchu porézní hmotou, napr. keramikou nebo textilií, která je trvale smáčena kapalinou, jejíž obsah v měřeném plynu je zapotřebí změřit. Trvalého smáčení lze dosáhnout např. kapilárním účinkem zmíněné porézní hmoty, napříkad podle - patent, spisu NDR č. 128 952. - Plyn obtékající mokrý teploměr odevzdává porézní hmotě konvekcí část tepla, jehož účinkem· se odpaří část kapaliny v porézní hmotě obsažené. Odpařené množství . kapaliny je tím větší, ' čím je obtékající plyn sušší. Odvedením tepla potřebného pro· odpaření kapaliny se teploměr ochladí.. Ze známé psychrometrické rovnice plyne, že teplota porézní hmoty se po krátké době ' ustálí na hodnotě, která je nepřímo' závislá na vlhkosti obtékajícího plynu a na celkové energetické bilanci vlhkého teploměru.

Nejpřesněji měří ' aspirační vlhkoměr . tehdy, je-li veškeré teplo do . teploměru předáváno konvekcí z měřeného plynu, tj. kdy se do teploměru - nepřivádí nebo neodvádí žádné teplo vedením z držáků,- sáláním z okolí nebo vyzařováním- . do okolí - nebo přívodem či odvodem'. tepla obsaženého- - v odpařované kapalině. - V tomto případě se pak 'teplota mokrého teploměru rovná tzv. . adiabatické teplotě- ' mezního sycení, - ' která . . je . - tabelována v tabulkách vlhkých plynů.

Aspirační vlhkoměr . pak není nutno 'cejchovat, ' 'stačí změřit teploty suchého a vlhkého teploměru a dosadit je do - příslušné tabulky vlhkého plynu.

Skutečné, v praxi užívané ' aspirační vlhkoměry nesplňují podmínku . minimální ' výměny tepla s 'okolním prostředím kromě výměny tepla- s proudícím .měřeným plynem. Je proto nutno vlhkoměr korigovat, zejména s ohledem na· - teplo'- přivedené nebo odvedené držáky a konstrukcí mokrého teploměru. 'Prů zlepšení - -a stabilizaci celkové energetické 'bilance ' je- 'nutno mokrý teploměr ofukovat ' plynem ' o rychlosti min. 1 m/s,-. a max. cca 3' - m/s, podle konstrukce vlhkoměru. Okolní plochy vlhkoměru bývají reflexní, aby výměna tepla sáláním byla co nejnižší. ; ,

Výše uvedené - nedostatky jsou odstraněny zařízením k měření . vlhkosti plynů a spalin podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že na dně nádoby· je uloženo čidlo tepelného toku, ' jehož horní měřicí plocha je v tepelném kontaktu s kapalinou a dolní měřicí,.plocha, . je . v, Jepelném - ..kontaktu se dnem_s nádoby, . v němž, jsou uloženy prostředky pro stabilizaci teploty nádrže.

Podstata vynálezu je . dále patrna z výkresu, který znázorňuje příkladné provedení zařízení podle vynálezu ' ve schematickém řezy. Měděný.,. mosazný, nebo hliníkový blok je zde proveden ' ve tvaru otevřené nádoby s horizontálně umístěným okrajem, která obsahuje kapalinu,, . jejíž volná 'hladina - 'je ofukována ' měřeným plynem.

Zařízení k měření vlhkosti plynů a spalin na. principu stanovení teploty suchého - teploměru a teploty mokrého teploměru je tvořeno otevřenou kovovou nádobou 1 s horizontálně uloženým horním okrajem. Nádoba 1 je s výhodou zhotovena z mědi, hliníku nebo mosazi, - to - je kovového materiálu o tepelné vodivosti větší než 50 W/m °K.

Nádoba 1 je naplněna kapalinou 2, s výhodou destilovanou - - vodou - nebo - kondenzátem, nad jejíž volnou hladinou 3 je vyústěn přívod měřeného plynu 4, v němž je v proudu měřeného plynu 4 ještě . před jeho ' stykem s hladinou ' 3 umístěn teploměr 5, udávající tzv. teplotu suchého teploměru. V nádobě 1, u . příkladného provedení v jejím dně, jsou uloženy prostředky pro stabilizaci teploty, tvořené topnými nebo chladicími prostředky 6, .které jsou spojeny s - regulátorem 7 teploty. .

Regulátor - 7 teploty je spojen s. čidlem 8 teploty, které je. -.umístěno ve dně nádoby 1· Regulátor 7. může - - být spojen .- . i. s čidlem 9 tepelného, 'toku, uloženým ' na· - dně nádoby - 1. Pokud čidlo 9 - tepelného- . toku 'není . spojeno. s- regulátopem'-.7.· - teploty, ' ja- spojeno s .vyhodnocovacím - zařízením 12,- jako je tomu ' u -znázorněného příkladu provedení.

Dolní ' měřicí plocha 10 čidla 9 tepelného toku je v dobrém tepelném - - kontaktu se dnem nádoby 1 a horní měřicí plocha 11 je v dobrém tepelném kontaktu s kapalinou 2.

V tělese nádoby 1 je vytvořena dutina. 13, spojená známým způsobem s prostorem pro kapalinu 2 a s dávkovacím zařízením 14 kapaliny 2. Dutina '13 slouží k předehřívání kapaliny . 2 na teplotu - nádoby 1.

Čidlo 9 tepelného toku je s výhodou tvořeno diferenciálním multitermočlánkem, ' jehož měřicí konce jsou uloženy na obou .stranách- tenkého nekovového tělesa, například destičky. Horní měřicí plocha 11 čidla 9 tepelného toku může být za účelem omezení vlivu sálání na tepelnou bilanci vrstvy kapaliny 2 opatřena reflexním nátěrem nebo fólií.

Nádoba ' 1 je bud zaplněna ' kapalinou 2 až po - okraj, nebo je hladina 3 kapaliny 2 nižší. Horní část ' nádoby 1 může být v tomto případě částečně zakrytována a v obvodovém plášti nádoby jsou vytvořeny neznázorněné odpadní otvory.

Teplota nádoby 1 je pomocí tepelných - nebo chladicích - prostředků 6, regulátoru 7 a čidla 8 teploty stabilizována na mezní - teplotě adiabatického sycení příslušné vlhkosti měřeného plynu.

Kapalina je přiváděna z dávkovacího zařízení 14 do dutiny - 13, kde se předehřívá na teplotu nádoby 1. ' Ohřevem nádoby 1 i kapaliny 2 na teplotu blízkou měřené se minimalizuje sdílení tepla mezi vypařující se kapalinou 2 a nádobou 1, čímž chyba měření významně klesá.

U popsaného příkladného provedení zařízení - je proudem měřeného média ofukována vodorovná hladina kapaliny, tzv. - povrchem smáčeným kapalinou je přímo její hladina. Výhodou tohoto zařízení je, že pokud je měřený - ' plyn znečištěn, usazuje se nečistota na této hladině 3, odkud je periodicky odplavována přepadem přes okraj nádoby 1 vždy, když dávkovači zařízení 14 kapaliny doplní programovanou dávkou kapaliny 2 u příkladného provedení destilované vody nebo kondenzátu, pro vyloučení usazování vodního kamene.

Další výhodou příkladného provedení zařízení podle vynálezu je, že nastavením tep loty stabilizace nádoby - 1 . - na hodnotu, která odpovídá požadované vlhkosti, např. v odváděcím potrubí . sušicího stroje se aspirační - vlhkoměr stává současně i regulačním prvkem. Pokud například odváděný vzduch má nižší vlhkost - než požadovanou, pak jeho . mezní teplota adiabatického sycení je vyšší než teplota nádoby 1 a čidlo 9 tepelného toku - vykazuje kladný signál. Pokud je naopak odváděný - vzduch vlhčí než je - potřeba, pak se obdrží signál - opačné polarity.

Signál - z - čidla 9 tepelného- toku lze - tedy použít po zesílení přímo k ovládání akčních členů, - např. množství odsávaného vzduchu. Při tomto uspořádání je žádoucí, aby měřený údaj - vlhkosti plynu nezávisel na teplotě měřeného plynu, tj. na teplotě suchého teploměru.

Uvedená závislost se odstraní tím, že měřený - plyn ještě před jeho přivedením k nádobě - 1 - prochází výměníkem, v němž - je ohříván, resp. ochlazován na předem zvolenou teplotu v rozmezí 60 až 95 °C.

Další výhodou tohoto uspořádání je, že část - těkavých - - nečistot obsažených v - měřeném - - plynu - během ' ' průchodu výměníkem zkondenzuje, a tím . se sníží znečištění smáčeného povrchu.

Souhrnně lze' -říci, - že - popsaný způsob měření - - vlhkosti - plynů podle vynálezu představuje zatím - nejpřesnější způsob měření - vlhkosti na aspiračním principu.

Claims (5)

1. Zařízení k měření vlhkosti plynů a spalin na aspiračním principu, obsahující nádobu s kapalinou, proti jejíž volné hladina je vyústěn - přívod měřeného média, - vyznačující se tím, že na dně nádoby - (1) je uloženo čidlo (9) - tepelného toku, - jehož horní měřicí plocha (11) je v tepelném kontaktu s kapalinou (2) a dolní měřící plocha (10) je v tepelném kontaktu se dnem - nádoby (1), v němž jsou uloženy prostředky pro stabilizaci teploty nádoby (1).

2. Zařízení podle bodu 1, vyznačující se tím, že v tělese nádoby (1) je vytvořena dutina (13), spojená - jednak s dávkovacím zařízením (14) kapaliny (2), jednak s prosto rem nad - horní - měřicí plochou (11) čidla (9) tepelného toku.

3. Zařízení podle bodů 1 . - a 2, vyznačující se tím, že čidlem (9) tepelného toku je diferenciální multitermočlánek, .. jehož měřicí konce jsou - uloženy na - - obou stranách nekovového tělesa.

4. Zařízení podle bodů 1 - až 3, vyznačující se tím, že horní - měřicí plocha (11) čidla (9) tepelného toku je kryta - reflexním nátěrem nebo reflexní fólií.

5. Zařízení podle bodů 1 -až 4, - vyznačující se tím, že nádoba - (1) je z - kovového - materiálu - - o tepelné vodivosti větší než 50 W na metr °K.