CS253455B1

CS253455B1 - Equipment for measuring the humidity of gases and flue gases

Info

Publication number: CS253455B1
Application number: CS853850A
Authority: CS
Inventors: Lubos Hes; Josef Fexa; Karel Siroky; Vlastimil Ondrouch
Original assignee: Lubos Hes; Josef Fexa; Karel Siroky; Vlastimil Ondrouch
Priority date: 1985-05-29
Filing date: 1985-05-29
Publication date: 1987-11-12
Also published as: CS385085A1

Abstract

Řešení se týká zařízení k měření vlhkosti plynů a spalin na principu změny elektrických vlastností tekutiny vyvolané absorbcí měřeného plynu v tekutině. Zařízení obsahuje elektrický kondenzátor omývaný měřicí kapalinou.The solution concerns a device for measuring the humidity of gases and flue gases based on the principle of changing the electrical properties of a fluid caused by the absorption of the measured gas in the fluid. The device contains an electrical capacitor washed with the measuring fluid.

Description

Vynález se týká zařízení k měření vlhkosti plynů a spalin na principu změny elektrických vlastností měřicí tekutiny.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a device for measuring the humidity of gases and flue gases based on a change in the electrical properties of a measuring fluid.

Vlasnosti měřicí tekutiny Λsou takové, aby její elektrické vlastnosti byly minimálně ovlivněny absorbcí organických oligomerů anorganických olejů a organických pevných nečistot, dále jen zplodiny.The properties of the measuring fluid are such that its electrical properties are minimally affected by the absorption of organic oligomers of inorganic oils and organic solid impurities, hereinafter referred to as exhaust gases.

Se vzrůstem ceny energie vyvstává v poslední době potřeba měřit vlhkost odpadního vzduchu či spalin, dále jen vzduchu, vystupujícího z konvekčních či jiných sušáren, ať již sušáren textilního zboží, dřeva, potravin atd. Optimalizací a snížením množství odpadního vzduchu značně klesá podíl ztraceného tepla odvedeného do ovzduší a účinnost sušárny vzrůstá, mnohdy až o 30 %.Recently, with the increase in the price of energy, there is a need to measure the humidity of waste air or flue gas, hereinafter referred to as air coming out of convection or other driers, whether driers textile, wood, food, etc. By optimizing and reducing the amount of waste air into the air and the efficiency of the dryer increases, often by up to 30%.

Odpadní vzduch vystupující ze sušárny, např. ze sušárny textilu, mívá nejčastěji teplotu 90 zař 200°C a bývá znečištěn zplodina ohřevu a sušení, organické pevné částice a oligomery, anorganické oleje a podobně. Vysoká teplota vzduchu a jeho znečištění kladou značné nároky na systém měření vlhkosti vzduchu, má-li být současně zachován co nejdelší interval čištění filtrů a čidla vlhkoměru.The exhaust air exiting the drier, e.g. from a textile drier, is typically at a temperature of 90 ° C to 200 ° C and is contaminated by the heating and drying fumes, organic solid particles and oligomers, inorganic oils and the like. The high air temperature and its contamination impose considerable demands on the air humidity measuring system if the filter cleaning interval and the hygrometer sensor are to be kept as long as possible.

Požadavku odolnosti proti znečišťování nevyhovuje ze známých principů vlhkoměr psychometrický v klasickém provedení, znečištění punčošky a její nedostatečné zavlhčování, vlhkoměr elektrolytický, nutnost přecejchování při výměně elektrolytu, vlhkoměr na principu rosného bodu, kondenzace zplodin naThe requirement of resistance to pollution does not meet the known principles of the psychometric hygrometer in the classic design, the stocking and its lack of moisture, electrolytic hygrometer, the need for re-calibration when changing electrolyte, dew point hygrometer, condensation of fumes to

I ** 2 *·I ** 2 *

253 455 detektoru rosného hodu a vlhkoměr kondenzátorový, u něhož se s vlhkostí mění kapacita a čidlo je choulostivé a nelze je čistit· Problém vysoké teploty vzduchu lze řešit chlazením odpadního vzduchu ve výměníku nja teplotu, při níž jeltě nedochází ke kondenzaci obsaženého podílu páry. Tato teplota činí 60«ř80°C, Problém znečišťování vlastního měřicího členu, čidla, však zůstává, pokud vlastní měřicí člen je proveden jako pevné těleso.253 455 dew-drop detector and condenser hygrometer where capacity changes with humidity and the sensor is delicate and cannot be cleaned · The high air temperature problem can be solved by cooling the exhaust air in the n exchanger to a temperature at which the vapor content is not condensed. This temperature is 60 ° 8080 ° C. However, the problem of soiling of the actual measuring element, the sensor, remains if the measuring element itself is designed as a solid body.

Tento problém řeší vlhkoměr na principu změny rychlosti šíření zvuku, kde vlastním měřicím mediem je přímo odpadní vzduch. Změnou vlhkosti vzduchu se pak mění frekvence akustického generátoru* čidlo feekvence je pak již izolováno proti vlivu zkondenzovaných zplodin. Zplodiny však mohou kondenzovat ve vlastním generátoru, což rovněž ovlivňuje frekvenci. Proto je čidlu předřazena soustava filtrů. Při čištění filtrů je nutno znovu seřizovat tlak v systému (neboť i ten ovlivňuje frekvenci generátoru), což je časově náročné. Interval čištění je pak poměrně krátký.This problem is solved by a hygrometer on the principle of changing the speed of sound propagation, where the measuring medium is directly the exhaust air. The frequency of the acoustic generator is then changed by changing the humidity of the air generator. However, the fumes can condense in the generator itself, which also affects the frequency. Therefore, the sensor system is preceded by a set of filters. When cleaning the filters, the system pressure must be readjusted (as this also affects the frequency of the generator), which is time consuming. The cleaning interval is then relatively short.

Nevýhody známých způsobů měření vlhkosti plynů odstraňuje způsob měření vlhkosti plynů na principu změny vlastností tekutiny vyvolané absorhcí měřeného plynu v tekutině, vyznačený tím, že měřicí tekutinou je vhodná hygroskopická kapalina, rozpouštějící v sobě zplodiny obsažené v měřeném plynu, přičemž obsah těchto zplodin, až do jisté úrovně, nemění podstatně měřenou vlastnost kapaliny.Disadvantages of known methods of measuring gas humidity are eliminated by the method of measuring the gas humidity by changing the properties of the fluid caused by the absorption of the measured gas in the liquid, characterized in that the measuring liquid is a suitable hygroscopic liquid. of a certain level does not substantially change the measured property of the liquid.

Podstata způsobu podle vynálezu spočívá v tom, že obsahuje elektrický kondénzátor omývaný měřicí kapalinou. Po jisté době se u vhodné hydroskopické kapaliny vytvoří rovnováha mezi Vlhkostí měřeného plynu a vlhkostí absorbovanou v tekutině.The principle of the method according to the invention consists in that it comprises an electrical capacitor washed with a measuring liquid. After some time, a suitable hygroscopic fluid equilibrates between the moisture of the measured gas and the moisture absorbed in the fluid.

Tato absorbovaná vlhkost pak úměrně mění některou vlastnost kapaliny.This absorbed moisture then proportionally changes some property of the liquid.

Absorhcí vlhkosti se mění mechanické i elektrické vlastnosti vhodné hydroskopické kapaliny. Je-li touto tekutinou s výhodou glykol nebo glycerin, pak organické zplodiny obsažené v měřeném vzduchu odsávaném z textilních sušicích fixačních strojů a postupně se rozpouštějící v kapalině nemají podle provedených měření až do obsahu 15% zplodin podstatný vlivMoisture absorption changes the mechanical and electrical properties of a suitable hygroscopic fluid. If the liquid is preferably glycol or glycerin, the organic fumes contained in the measured air sucked off from the textile fusing machines and gradually dissolving in the liquid, according to the measurements made, do not have a significant effect

- 3 253 455 na velikost relativní dielektrické konstanty těchto kapalin.3,253,455 to the magnitude of the relative dielectric constant of these liquids.

Mění se však elektrická vodivost těchto kapalin, a tím i výsledná admitace měřícího kondenzátoru protékaného měřicí kapalinou. Pro jednoznačné vyhodnocení množství absorbované vlhkosti dosažené v rovnovážném stavu je proto nutno měřit nejen celkovou admitaci kondenzátoru protékaného uvedenými kapalinami, ale též ohmickou složka admitace, případně tangentu ztrátového činitele. Tyto dvě hodnoty lze však zjistit pomocí známých elektronických obvodů. 2 uvedených dvou údajů lze snadno výpočtem stanovit kapacitu kondenzátoru a z ní hodnotu relativní permitivity.However, the electrical conductivity of these liquids varies and thus the resulting admittance of the measuring capacitor flowing through the measuring liquid. Therefore, for the unambiguous evaluation of the amount of absorbed moisture reached in equilibrium, it is necessary to measure not only the total admittance of the capacitor flowing through the liquids, but also the ohmic component of the admittance or the tangent of the loss factor. However, these two values can be determined using known electronic circuits. 2 of the two data can be easily calculated by calculating the capacitor capacitance and the value of the relative permittivity.

Obecně však absorbce vlhkosti v kapalině vede nejen ke změně relativní permitivity, ale také ke změně elektrické vodivosti, ke změně optických a magnetických vlastností a také, např. u zmíněného glykolu a glycerinu, ke změně objemu.In general, however, the absorption of moisture in a liquid not only leads to a change in relative permittivity, but also to a change in electrical conductivity, to a change in optical and magnetic properties, and also, for example to the said glycol and glycerin, to a change in volume.

Absorbce vlhkosti v tekutině se provádí vmícháváním vlhkého plynu do tekutiny, probubláváním plynu a pod.Stoupne-li obsah zplodin rozpuštěných v plynu nad jistou mez, je nutno kapalinu vypustit a nahradit čistou.Moisture absorption in the liquid is done by mixing moist gas into the liquid, bubbling gas, etc. If the content of the gas dissolved in the gas rises above a certain limit, the liquid must be drained and replaced with a clean one.

Pr.o prodloužení intervalu výměny je vhodné odstranit ✓ o část zplodin jejich kondenzací při teplotách 60Φ80 C_; platí pro organické zplodiny vznikající při sušení a fixaci, textilií .To prolong the replacement interval, it is advisable to remove ✓ a part of the products by condensation at temperatures of 60-80 ° C _; Applies to organic products resulting from drying and fixation of textiles.

Polotuhý kondenzát je jímán do výměnných lahví. Protože vlastnosti hydroskopické kapaliny jsou závislé na teplotě, je žádoucí teplotu měřené kapaliny stabilizovat. Pro snížení investic je výhodné stabilizovat celý měřicí systém na teplotu kondenzace zplodin. Regulátor teploty je pak využit dvojnásobně.Semi-solid condensate is collected in exchangeable bottles. Since the properties of the hygroscopic liquid are temperature dependent, it is desirable to stabilize the temperature of the measured liquid. To reduce investment, it is advantageous to stabilize the entire measuring system to the condensation temperature of the flue gas. The temperature controller is then used twice.

Systém pro měření obsahu vlhkosti plynů může pracovat kontinuálně a ďiskontinuálně. Pro regulaci a řízení technologických procesů je výhodnější kontinuální provoz.The system for measuring the moisture content of gases can operate continuously and discontinuously. Continuous operation is preferable for the regulation and control of technological processes.

Měřicí systém pak pracuje s oběhem nebo vířením tekutiny za pomocí čerpadla a zahrnuje jak fázi absorbční, tak fázi desorbční.The metering system then operates by circulating or vortexing the fluid by means of a pump and includes both an absorption and desorption phase.

Funkce zařízení pracujícího na základě nového způsobu je patrna z příkladného schématu na obrázku.The function of the apparatus operating on the basis of the new method is evident from the exemplary diagram in the figure.

- 4 253 455- 4,253,455

V potrubním systému je obsažena'měřicí kapalina 2 , např.glykol nebo plycerin, udržovaná na vhodně volené teplotě t^ pomocí topného zařízení 2 ^a Sídla 4 ve spojení s regulátorem 2· Do systému 2 vstupuje měřený vlhký vzduch 6 potrubím 2· Potrubí 2 je z vnější strany tekutinou 2 udržováno na teplotě kondenzacey při které organické zplodiny obsažené v měřeném vzduchu kondenzují. Kondenzáty jsou silou tíže odváděny do sběrné nádoby 8. Čistý vlhký vzduch vstupuje porézní stěnou 2 do nářicí kapaliny. Vrtulka 10 poháněná synchronním motorem 11 a uložená na hřídeli utěsněném guferem 12 proti vnějšímu prostředí uvádí kapalinu do pohybu a zároveň vmíchává vlhký vzduch do kapaliny. Tento děj se odehrává v úseku A systému. V úseku B pokračuje difúze vlhkosti do tekutiny a současně chlazení vstupního vzduchu na teplotu kapaliny.V úseku C, zejména pak na kovové sí£ce 13 idocházi k odlučování bublin vzduchu při současném odsávání vzduchu zbaveného vlhkosti otvorem 13 a v důsledku funkce ventilátoru 14« V úseku Dje příkladně zařazeno zmíněné topné zařízení % a čidlo 4. Úsek E tvoří průtočný souosý kondenzátor tvořený potrubním systémem 2 ^a elektrodou 16. Změna kapacity kondenzátoru vyvolaná změnou dielektricképermitivity kapaliny 2 se zjišťuje blíže nespecifikovaným elektronickým přístrojem 15, který je schopen změřit a při výsledném stanovení kapacity měřicího kondenzátoru eliminovat vodivostní složku admitace kondenzátoru. Výstup měřiče kapacity je ve formě číslicového nebo analogového signálu, kterého lze využít k indikaci vlhkosti nebo k jejímu řízení.The piping system contains a measuring liquid 2, e.g. glycol or plycerin, maintained at a suitably selected temperature t by means of a heating device 2 ^{and a} seat 4 in conjunction with a regulator 2. from the outside by the fluid 2 at the temperature of condensation at which the organic products contained in the measured air condense. The condensates are discharged by gravity to the collecting vessel 8. Pure wet air enters the porous wall 2 through the porous wall 2. The propeller 10, driven by the synchronous motor 11 and mounted on the shaft sealed by the seal 12 against the external environment, moves the liquid in motion while mixing the moist air into the liquid. This action takes place in section A of the system. In section B, the diffusion of moisture into the fluid continues while cooling the inlet air to the temperature of the fluid. section D comprises, for example, said heating device% and the sensor 4. Section E is a coaxial flow condenser formed by the pipe system 2 ^{and the} electrode 16. capacitor capacitance to eliminate the conductivity component of the capacitor admittance. The capacity meter output is in the form of a digital or analog signal which can be used to indicate or control humidity.

vlhkost vstupujícího plynu je pak úměrná kapacitě kondeznátoru obsahujícího elektrodu 16.the moisture of the incoming gas is then proportional to the capacitance of the capacitor containing the electrode 16.

Zátky 17. ¹⁸ slouží k plnění a odkalování systému. Systém 2 jako celek je opatřen tepelnou izolací 19 a uložen ve skříni 20.The plugs 17, ¹⁸ serve to fill and drain the system. The system 2 as a whole is provided with thermal insulation 19 and housed in a housing 20.

časová konstanta zařízení podle vynálezu je závislá na objemu měřicí kapaliny a na rychlosti jejího průtoku. Vhodným kdnstrukčním uspořádáním l2e časovou konstantu snížit pod 1 minutu.The time constant of the device according to the invention is dependent on the volume of the measuring liquid and its flow rate. By suitable construction arrangement 12e, the time constant is reduced to less than 1 minute.

253 455253 455

Mezi hlavní výhody zařízení patří jeho samočistitelnost daná výhodnými vlastnostmi měřicí kapaliny a éKLouhý interval údržby. Vlastní údržba je velmi jednoduchá a je omezena na výměnu náplně zařízení pomocí zátek 17 a 18. Tuto činnost lze rovněž automatizovat pomocí časového relé a servosystému.The main advantages of the device include its self-cleaning due to the advantageous properties of the measuring liquid and the ease of maintenance. The maintenance itself is very simple and is limited to the refill of the device using plugs 17 and 18. This can also be automated using a timer relay and servo system.

Sběrnou nádobu 8 postačí vyprazánovat 1 x měsíčně.It is sufficient to empty the collection container 8 once a month.

Další výhodou zařízení je jeho vysoká citlivost a stabilita výstupního údaje při konstantní vlhkosti vstupního p&ynu, údaj přístroje je nezávislý na rychlosti a teplotě vstupního plynu.Another advantage of the device is its high sensitivity and stability of the output data at a constant humidity of the input gas, the data of the instrument is independent of the speed and temperature of the input gas.

Zařízení podle vynálezu umožní tedy konstrukci spolehlivého přenosného vlhkoměru pracujícího jak v laboratorních, tak v provozních podmínkách.The device according to the invention thus enables the construction of a reliable portable hygrometer operating in both laboratory and operating conditions.

Claims

An apparatus for measuring the humidity of gases and flue gases based on the change in the electrical properties of a fluid caused by the absorption of a measured gas in a fluid, characterized in that it comprises an electrical capacitor washed by the measuring fluid.

2. Apparatus according to claim 1, wherein the measuring liquid is glycol.

Device according to claim 1, characterized in that the measuring liquid is glycerin.