DE2247505A1

DE2247505A1 - Humidity standardisers - esp for calibrating humidity sensors,surrounded by temp controlled medium

Info

Publication number: DE2247505A1
Application number: DE19722247505
Authority: DE
Inventors: Johannes Mueller; Wolfgang Stephan
Original assignee: Luft und Kaeltetechnik VEB
Current assignee: Luft und Kaeltetechnik VEB
Priority date: 1971-10-26
Filing date: 1972-09-28
Publication date: 1973-05-03
Also published as: CH557029A; CS169947B1; ATA841272A; AT334112B

Abstract

An appts. for making air samples possessing accurately predetermined humidity levels and maintaining these levels constant operates on the principle of lowering the water vapour pressure in the vapour chamber above a satd. aq. salts soln. The samples are esp. intended for testing the characteristic lines of humidity sensors, each air sample and the associated aq. salts soln. being contained in one sealed vessel. The appts. comprises a number of such vessels, contg. different salts and all surrounded by a flowing, temp.-controlled medium so that they are all at the same regulated temp. Each vessel has a revolving shaft projecting outside it and fitted with an external paddle wheel which is rotated by the flowing, surrounding medium and inside each vessel, this shaft is fitted with fan blades to agitate the air sample contained in the vessel. Moisture and temp. gradients caused in the air sample in a vessel by the introduction and removal of instruments under test are thus rapidly corrected. The surrounding, flowing medium is pref. air or another gas.

Description

Feuchtenormale Die Erfindung betrifft eine Anordnung für die Herstellung von Luftproben mit exakt fixierten Feuohtewerten und deren Konstanthaltung über lange Zeit, Die Anordnng wird vorzugsweise für die Prüfung der Kennlinie von Feuchtefühlern benutzt. Die mit dieser Anordnung erzeugten exakt klimatisierten Luftpreben verkörpern Feuahtenormale.Humidity standards The invention relates to an arrangement for production of air samples with precisely fixed fire values and keeping them constant For a long time, the arrangement is preferably used for checking the characteristic curve of humidity sensors used. Embody the precisely air-conditioned air prebs created with this arrangement Feuahtenormal.

Es sind Anordnungen bekannt, bei welohen die Erzeugung klimatisierter Luftproben mit Itilfe der Wasserdampfdruckerniedrigung im Dampfraum über gesättigten wässerigen Salzlösungen erzielt wird. Diese bekannten Anordnungen sind im Prinzip derart aufgebaut daß eine BuStprobe in einem Gefäß von der Umwelt abgeschlossen wird. Am Boden des Gefäßes befindet sioh eine gesattigte wässerige Salzlösung mit etwas Salzüberschuß als fester Bodenkörper. An der Grenzfläche zwischen Lösung und Luft findet solange ein Wasserdampfaustausch statt, bis der Wasserdampfdruok in der Luft dem der Lösung gleich ist. Dieses Gleichgewicht stellt sich nach jeder Störung selbsttätig in einem endlichen Zeitraum wieder ein. Die Einstellzeit wird duroh erzwungene Bewegung der Luft und/oder der Lösung verkürzt. Der Bodenkörper dient zur Aufrechterhaltung des Sättlgungszustandes der Lösung, indem bei Wasseraufnahme Bodenkörper in Lösung geht und bei Wasserabgabe überschüssiges Salz als weiterer Bodenkörper aus der Lösung ausgeschieden wird. Die relative Feuohte der eingesohlossenen Luft hat im Gleichgewichtszustand einen reproduzierbaren Wert, dessen Betrag ausschließlich von der Salzart und von der Temperatur abhängt.Arrangements are known in which the generation of air-conditioned Air samples with the help of the water vapor pressure reduction in the vapor space above saturated aqueous salt solutions is achieved. These known arrangements are in principle constructed in such a way that a sample is sealed off from the environment in a vessel will. At the bottom of the vessel there is a saturated aqueous salt solution some excess salt as a solid body. At the interface between solution and air an exchange of water vapor takes place until the water vapor pressure in the air is equal to that of the solution. This equilibrium arises after everyone The fault returns automatically within a finite period of time. The setting time is shortened duroh forced movement of the air and / or the solution. The soil body serves to maintain the state of saturation of the solution by absorbing water Soil goes into solution and when water is released, excess salt is another Sediment is excreted from the solution. The relative strength of those included In the state of equilibrium, air has a reproducible value, its absolute value only depends on the type of salt and the temperature.

Bei den bekannten Anordnungen wird die relative Feuohte der eingeschlossenen Luftproben bis auf bestenfalls 1,5 * relative Feuohte konstant gehalten, bedingt duroh Temperaturgradienten im System. Die Blnstellselt fUr das Gleichgewicht des Wasserdampfdruokes beträgt bei den bekannten Anordnungen mehrere Stunden, bedingt duroh das Verhältnis des Luftvolumens zur Oberfläche der Lösung, duroh den erforderliohen Energieaustausch zwischen Temperiermedium und Gefäßinnerem, sowie den langen Diffusionsweg für Salz bzw. Wasser zwischen Bodenkörper und Oberfläche der Lösung.In the known arrangements, the relative strength of the enclosed Air samples kept constant except for at best 1.5 * relative humidity, conditional duroh temperature gradients in the system. The focus for the equilibrium of the In the known arrangements, water vapor pressure takes several hours, conditionally by the ratio of the volume of air to the surface of the solution, by the required Energy exchange between the temperature control medium and the inside of the vessel, as well as the long diffusion path for salt or water between the soil and the surface of the solution.

Die bekannten Anordnungen haben einen Feuchtefehler von gleicher Größenordnung wie ihn neuzeitliche Feuchtefühler aufweisen, deren Kennlinie geprüft werden soll. Somit sind die bekannten Anordnungen als Vergleichsverfahren für diesen Zweok nicht geeignet, da der Fehler eines Vergleiohsverfahreas prinzipiell um etwa eine Größsnordnung kleiner sein muß als der des Prüflings selbst.The known arrangements have a humidity error of same The order of magnitude of modern humidity sensors, the characteristics of which have been checked shall be. Thus, the known arrangements are used as a comparison method for this Zweok not suitable, since the error of a comparison procedure is in principle around must be an order of magnitude smaller than that of the test object itself.

Weiterhin ist die Einstellzeit für das Wasserdampfdruckgleichgewicht naoh Störungen duroh Temperaturänderungen oder Fremdlufteintrag bei den bekannten Anordnungen für den praktischen Einsatz zu groß.Furthermore, it is the setting time for the water vapor pressure equilibrium naoh disturbances duroh temperature changes or external air entry with the known Arrangements too large for practical use.

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung soll die relative Feuchte der Luftproben bis auf einen mögliohst kleinen Restfehler konstant gehalten und die Einstellzeit zum Erreichen des Gleichgewichtszustandes verkürzt werden, sodaß diese Anordnung die Eigenschaften eines Feuohtenormals aufweist und als solohes beispielsweise für die.In the arrangement according to the invention, the relative humidity should be Air samples kept constant except for the smallest possible residual error and the Adjustment time to reach the equilibrium state can be shortened, so that this Arrangement has the properties of a Feuohtenormal and as a solohes for example for the.

Prüfung der Kennlinie von Feuchtefühlern eingesetzt werden kann.Testing of the characteristic curve of humidity sensors can be used.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Luftproben zu klimatisieren, deren Feuchtewerte nioht mehr als 6,2 * relative Feuchte sohwanken, und diese geringe Toleranz über einen Zeitraum von mindestens 8 Stunden automatisch aufrechtzuerhalten.The invention is based on the task of air conditioning air samples, whose humidity values do not fluctuate more than 6.2 * relative humidity, and these are low Automatically maintain tolerance over a period of at least 8 hours.

Da die relative Feuchte im Dampfraum silber gesätigten wäßrigen Salzlösungen bei allen bekannten Salzen eine Abhängigkeit von der Temperatur aufweist, muß zur Einhaltung der geringen Toleranz der relativen Feuchte eine hohe Temperaturkonstanz der Luftprobe und der sie beeinflussenden gesättigten wäßrigen Salzlösung erzielt werden. Zum Beispiel ändert sioh die relative Feuohte einer Luftprobe über einer gesättigten Lösung von Kaliumchlorid in Wasser bei 25 Grad Celsiua um etwa 0,17 % 3e Grad; bei Temperaturdifferenzen zwischen dem Dampfraum und der gesättigten wäßrigen Lösung wird dieser Wert oooh um ein Vielfaches überschritten.Because the relative humidity in the vapor space is silver-saturated aqueous salt solutions with all known salts one Dependence on the temperature has, in order to maintain the low tolerance of the relative humidity, a high Temperature constancy of the air sample and the saturated aqueous sample that influences it Saline solution can be achieved. For example, it changes the relative humidity of an air sample over a saturated solution of potassium chloride in water at 25 degrees Celsius about 0.17% 3rd degree; at temperature differences between the vapor space and the saturated one aqueous solution, this value is exceeded many times over.

Weiterhin muß sioh der Feuohtesollwert nach Störungen sohoell wieder einstellen. Störungen sind zum Beispiel eine Veränderung der Arbeitstemperatur oder das Eiabringen eines Prüflings in die Luftprobe. Die Einstellzeit nach einer Störung darf maximal 2 Stunden betragen biw. müssen 5 bis 10 Störungen innerhalb von 8 Stunden verarbeitet werden können.Furthermore, the fire setpoint must be restored as soon as possible after faults to adjust. Faults are, for example, a change in the working temperature or the introduction of a test object into the air sample. The response time after a fault may be a maximum of 2 hours biw. have 5 to 10 faults within 8 hours can be processed.

Erfindungsgemäß werden mehrere Gefäße, die die zu klimatisierenden Luftproben einschließen, in einem geschlossenen Raum dicht beieinander angebracht. Das Medium zwischen den einzelnen Gefäßen und der Innenwand des geschlossenen Raumes ist temperaturgeregelt und wird durch Umwälzung in ständiger Bewegung gehalten. Am Boden der Gefäße befindet sich eine gesättigte wäßrige Salzlösung hoher Reinheit und unterschiedlicher Salzart je Gefäß. In den Luftproben über den Salzlösungen sind jeweils an einer Welle Lüfterschaufeln angebracht. Die Wellen führen luftdicht und reibungsarm in das Temperiermedium. Dort sind an ihnen Flügelräder befestigt, die vom Temperiermedium in Bewegung versetzt werden, Bedingt durch das stets in Bewegung befindliohe Temperiermedium bewegen die Lüfterschaufeln im Inneren der Gefäße die Luftproben ständig.According to the invention, a plurality of vessels containing the Enclose air samples, placed close together in an enclosed space. The medium between the individual vessels and the inner wall of the closed space is temperature-controlled and is kept in constant motion by circulation. At the bottom of the vessels there is a saturated aqueous salt solution of high purity and different types of salt per vessel. In the air samples over the Salt solutions are each attached to a shaft of fan blades. The waves lead airtight and low-friction into the temperature control medium. There are impellers on them attached, which are set in motion by the temperature control medium, due to the The temperature control medium that is always in motion move the fan blades inside the vessels constantly take air samples.

Erfindungsgemäß bestehen die Salzlösungen im Innern der Gefäße aus mit Wasser angefeuchteten Salzen mit einem Gehalt von 90 bis 98 Gewichtsprozent Festkörper.According to the invention, the salt solutions consist of inside the vessels salts moistened with water with a content of 90 to 98 percent by weight Solid.

Die Grobstruktur dieser Salz/Wasser-Gemenge soll dabei vorzugsweise grobkristallin bis körnig sein, sodaß eine stark zerklüftete Oberfläche des Gemenges entsteht, die die physikalischen Eigenschaften einer gesättigten wäßrigen Salzlösung aufweist.The coarse structure of this salt / water mixture should be preferred be coarsely crystalline to granular, so that a strongly fissured surface of the mixture arises which has the physical properties of a saturated aqueous salt solution having.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung läßt sich die relative Feuchte der eingeschlossenen Luftproben bis auf 0,25 % relative Feuchte konstant halten, wenn die Temperatur des Temperierungsmediums auf 0,2 Grad konstant gehalten wird. Bei nooh besserer Konstanz dieser Temperatur, was technisch möglioh ist, kann der Wert von 0,25 % relative Feuchte noch unterschritten werden. Damit ist der Feuohtefehler der Luftproben gegenüber den bekannten Anordnungen um etwa eine Größenordnung kleiner.The arrangement according to the invention allows the relative humidity keep the enclosed air samples constant up to 0.25% relative humidity, if the temperature of the tempering medium is kept constant at 0.2 degrees. With no better constancy of this temperature, which is technically possible, the The value of 0.25% relative humidity can still be undercut. That’s the feuohte mistake of the air samples compared to the known arrangements is about an order of magnitude smaller.

Die Nutzung der Bewegungsenergie des Temperaturmediums fUr die Bewegung der Luftprobea im Gefäß erübrigt einen zusätzlichen Antrieb, der duroh Eintrag von Wärme die Temperatur und damit die relative Feuohte der Luftproben verfälschen kann; gleichzeitig verringert sich der technische Aufwand.The use of the kinetic energy of the temperature medium for movement the air sample in the vessel eliminates the need for an additional drive, the permanent entry of Heat can falsify the temperature and thus the relative humidity of the air samples; at the same time, the technical effort is reduced.

Die Anwendung des genannten Salz/Wasser-Gemenges mit 2 bis 10 * Wasser verkürzt die Diffusionswege bei Wasseraufnahme und -abgabe und erhöht die für den Wasseraustausch wirksame Oberfläche um ein Vielfaches, sodaß die Ausgleichzeiten bis zum Erreichen des Gleichgewichts zustandes gegenüber den bisher üblichen gesättigten Lösungen nur einen Bruohteil betragen.The application of the mentioned salt / water mixture with 2 to 10 * water shortens the diffusion paths when absorbing and releasing water and increases the for the Water exchange effective surface many times over, so that the equalization times until equilibrium is reached compared to the previously usual saturated Solutions are only a fraction.

Die Erfindung wird naohstehend aa einem Beispiel erläutert Figur 1 zeigt eine Seitenansicht im Schnitt Ein Diffusionsschema für den Wasserdampfaustausch bei den bekannten Geräten zeigt Figur 2 und bei dem Erfindungsgegenstand zeigt Figur 3.The invention is explained in the following aa an example in FIG. 1 shows a side view in section A diffusion scheme for the water vapor exchange FIG. 2 shows in the known devices and FIG. 2 shows in the subject matter of the invention 3.

In Figur 1 sind in einem Strömungskanal 6 mit dem Gebläse 7 und der Strömungarichtung des strömenden Temperiermediums 2 in Strömungsrichtung gesehen vor dem Gebläse mehrere Gefäße 1 nahe beieinander angeordnet0 Naoh bekannten Methoden wird die Temperatur des strömelden Mediums geregelt (nicht dargestellt), Duroh Wärmeaustausoh an den Gefäßwänden nehmen die Gefäße die Temperatur des Temperiermediums an. In den Gefäßen befinden sioh verschiedenartige mit Wasser befeuohtete Salze 8. Diese Salze bestimmen zusammen mit der Temperatur des gesamten Systems den Wasserdampfdruck und die relative Feuohte der Luftproben in den Gefäßen. Die Lüfterschaufeln 5 bewegen die Luftproben in den Gefäßen. Sie sind über die Welle 4 mit den Flügelrädern 3 starr verbunden und erhalten von dort durch das strömende Temperiermedium 2 ihre Drehbewegung. Duroh die verschließbaren Öffnungen 9 können ein Thermometer und ein Feuohteindikator, zum Beispiel ein zu prüfender Feuchtefühler, in die Luftprcbe im Gefäß eingebracht werden.In Figure 1 are in a flow channel 6 with the fan 7 and the Direction of flow of the flowing temperature control medium 2 seen in the direction of flow several vessels 1 arranged close to one another in front of the blower the temperature of the flowing medium is regulated (not shown), Duroh Heat exchange on the vessel walls, the vessels take on the temperature of the temperature control medium. In There are various kinds of water-wetted salts 8 in the vessels Together with the temperature of the entire system, salts determine the water vapor pressure and the relative volume of the air samples in the vessels. Move the fan blades 5 the air samples in the vessels. You are on the shaft 4 with the impellers 3 rigidly connected and received from there by the flowing temperature control medium 2 their Rotary motion. Duroh the closable openings 9 can be a thermometer and a Fire indicator, for example a humidity sensor to be tested, in the air test be introduced into the vessel.

Die Figuren 2 und 3 zeigen im Prinzip die gegebenen Verhältnisse für den Wasserdampfaustausoh an der Grenzfläche Luft/Lösung und für den Salzaustausch an der Grenzfläche Lösung/festes Salz, Figur 2 -bei den bekannten Anordnungen und Figur 3 bei dem Erfindungsgegenstand.Figures 2 and 3 show in principle the given conditions for the water vapor exchange at the air / solution interface and for the salt exchange at the solution / solid salt interface, FIG. 2 - in the known arrangements and Figure 3 in the subject matter of the invention.

Zwei in beiden Fällen gleiche und gleichförmige Mengen festes Salz 10 weisen gegen die gesättigte wäßrige Salzlösung 11 eine Grenzfläche 12 auf von gleicher Form und Größe. Die Sohiohtdicken 13 der Salzlösungen unterscheiden sioh um drei bis vier Größenordnungen. Je geringer die Sohiohtdioke ist, um so kleiner ist der Diffusionsweg 13 für diw Salzionen und um so kürzer ist die Einstellzeit für das Feuchtegleichgewicht. Die Grenzfläohe 14 zwischen Salzlösung 13 und Luft 15 ist in Figur 2 eine ebene Fläche und im Vergleich zu Figur 3 um eine Größenordnung kleiner. Je größer diese Fläche ist um so geringer ist der Diffusionswiderstand für den Wasserdampfaustausch zwischen Salzlösung und Luftprobe und um so kleiner ist die Einstellzeit.Two equal and uniform amounts of solid salt in both cases 10 have an interface 12 with the saturated aqueous salt solution 11 same shape and size. The Sohiohtdicke 13 of the salt solutions are different by three to four orders of magnitude. The lower the Sohiohtdioke is, the smaller the diffusion path 13 for diw salt ions and the shorter it is the setting time for the moisture equilibrium. The interface 14 between saline solution 13 and air 15 is a flat surface in Figure 2 and compared to Figure 3 by one Order of magnitude smaller. The larger this area, the lower the diffusion resistance for the water vapor exchange between saline solution and air sample and all the smaller is the setting time.

Claims

a a t e n t a n s p r ü o h e

Arrangement for the production of air samples with exactly fixed humidity and keeping them constant over a long period of time on the basis of the lowering of the water vapor pressure in the vapor space over saturated aqueous salt solutions, preferably for the purpose of Testing of the characteristic curve of humidity sensors, whereby the air sample and the saturated one aqueous salt solution brewed together in one and the same vessel and thus from The environment is sealed off by the fact that several such vessels (1) with different salts oa close together in the temperature controlled Medium (2), which flows around the vessels on all sides and is tempered and which vane wheels (3) attached to the outside of the vessels at the same time set in rotation, so this over a. In the interior of the vessels leading shaft (4) the rotary motion to the fan blades (5) that are browned there on the shaft, with which the air sample is moved in the vessel, so that Feuohte and temperature gradients in the air sample in the Vessel after a change in temperature and / or other disturbances, such as those for example when changing the humidity sensor, whose characteristic curve is checked 8011s nt exist, can be eliminated quickly.

2. Arrangement naoh claim 1, characterized in that the temperature control medium (2) is air or another gas.

3. Arrangement naoh claim 1 daduroh gekennzelohnet that the salt / water mixture inside the vessels made of solid salt and its saturated aqueous solution with has a solids content of 90 to 98 percent by weight.

L e r s e i t e