SU1017987A1

SU1017987A1 - Gas humidity heated electrolytic primary converter

Info

Publication number: SU1017987A1
Application number: SU803213783A
Authority: SU
Inventors: Юрий Данилович Лукомский
Original assignee: Киевский институт автоматики им.ХХУ съезда КПСС
Priority date: 1980-12-08
Filing date: 1980-12-08
Publication date: 1983-05-15

Description

Изобретение относитс к технической физике и может быть использовано при разработке технических средств измерени контрол и регулировани влажности газов.The invention relates to technical physics and can be used in the development of technical means for measuring and controlling the humidity of gases.

Известен подогревной электролитический первичный преобразователь влажности газов, содержащий термочувствительный элемент, влагочувствительный слой на основе гигроскопической соли, электроды и трубчатый резистивный нагревательный элемент с токовыводами по торцам, наход щкйс в тепловом контакте с влагочуввительным слоем и включенный в цеЬь регулировани влагосодержани гигроскопической соли по заданному значению . Аналогично устроены также пре образователь, в котором влагочувствительный слой нанесен поверх покрытог диэлектр1|ком трубчатого резистивного нагревательного элемента, преобразователь , в котором трубчатый резистивный нагревательный элемент выполнен с перекрытием влагочувствительного сло по длине, преобразователь, в KO тором трубчатый резистивный нагревательный элемент выполнен в виде пленки . При подключении электродов к ис точнику переменного тока происходит нагрев влагочувствитсльного сло и электродов за счет тепловыделени в них и за счет теплопередачи к ним от резистивного нагревательного элемента , тепловыделение в котором пропорционально значению тока в цепи электродов. После завершени переход ного процесса нагрева устанавливаетс равновесна температура влагочувсвительного сло , вл юща с мерой парциального давлени вод ного пара в окружающем газе. Эта температура передаетс термочувствительному элементу , где преобразуетс в соответствующий выходной сигнал, по которому с помощью характерис- ики преобразовани определ ют влажность окружающего газа 113.A heated electrolytic primary moisture content converter for gases is known, which contains a temperature-sensitive element, a moisture-sensitive layer based on a hygroscopic salt, electrodes and a tubular resistive heating element with current leads on the ends, which is in thermal contact with the moisture-sensitive layer and included in the hygroscopy system, which is included in the hygroscopy system. A converter is also similarly arranged, in which a moisture-sensitive layer is applied over the coating of a tubular resistive heating element, a converter in which a tubular resistive heating element is made with overlapping of the moisture-sensitive layer along the length, the converter, in a KO torus, the tubular resistive heating element is made in the form of a film . When electrodes are connected to an AC source, the moisture-sensitive layer and electrodes are heated due to heat generation in them and due to heat transfer to them from a resistive heating element, the heat release in which is proportional to the current value in the electrode circuit. After the completion of the transient heating process, an equilibrium temperature of the moisture-sensing layer is established, which is a measure of the partial pressure of water vapor in the surrounding gas. This temperature is transmitted to a temperature-sensitive element, where it is converted into a corresponding output signal, which is used to determine the humidity of the surrounding gas 113 using the conversion characteristic.

Однако токоподвод к влагочувстви тельному слою с помощью электродов вызывает электролиз гигроскопической соли и постепенное уменьшение ее массы в слое, что приводит к соответствующему снижению чувствительности и сокращению ресурса преобразовател . Таким образом, недостатками указанного преобразовател вл ютс постепенное снижение чувствительности и сокращение ресурса преобразовател в процессе его эксплуатации вследствие уменьшени массы гигроскопической соли из-за электролиза.However, the current lead to the moisture-sensitive layer using electrodes causes the electrolysis of a hygroscopic salt and a gradual decrease in its mass in the layer, which leads to a corresponding decrease in sensitivity and a reduction in the life of the converter. Thus, the disadvantages of this converter are a gradual decrease in sensitivity and a reduction in the life of the converter during its operation due to a decrease in the weight of hygroscopic salt due to electrolysis.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению вл етс безэлектродный подогревной электролитический первичньй преобразователь влажности газов, содержащий термочувствительный элемент, влагочувствительный слой на основе гигроскопической соли, установленнь4й межд ними магнитопровод трансформатора,, в котором влагочувствительный слой образует короткозамкнутую вторичную обмотку, и наход щийс в тепловом контакте с влагочувствительным слоем трубчатый резистивный нагревательный элемент с токовыводами по торцам,;включенный в цепь регулировани влагосодержани гигроскопической соли по заданному значен нию Г2 .The closest to the technical essence of the invention is an electrodeless heated electrolytic primary moisture content converter for gases containing a temperature-sensitive element, a moisture-sensitive layer based on a hygroscopic salt, installed between the transformer magnetic circuit, in which the moisture-sensitive layer forms a short-circuited secondary winding and is in thermal contact with a moisture sensitive layer tubular resistive heating element with current leads on the ends,; entered into the control circuit of the moisture content of the hygroscopic salt for a given value of T2.

Индуктированные во влагочувствительном слое такого преобразовател токи используютс в нем практически лишь дл контрол влагосодержани гигроскопической соли, так.как нагрев влагочувствительного сло осуществл етс в основном за счет теплопередачи от резистивного нагревательного элемента. Однако при работе такого преобразовател происходит наведение токов и в резистивном нагревательном элементе, что приводит к возникновению посто нной состовл ющей его нагрева и соответствующему повышению значени нижнего пр.едела преобразовани по относительной влажности. Кроме того, наведение токов в резистивном нагревательном элементе приводит к расходованию энергии трансформатора, увеличению его масры и снижению быстродействи . При увеличении электрического сопротивлени резистивного нагревательного элемента значение посто нной составл к дей нагрева снижаетс , однако такое увеличение сопротивлени вызывает необходимость соответствующего повышени напр жени , что приводит к усложнению и удорожанию св зи между регул тором влагосодержани и резистивным нагревательным элементом и не обеспечивает полного устранни неуправл емого нагрева. Следователно , недостатками этого преобразовател вл ютс относительно узкий диапазон преобразовани относительной влажности и невысокое быстродейсвие из-за неуправл емого нагрева резистивного нагревательного элементInduced in the moisture-sensitive layer of such a converter, the currents are used in it practically only to control the moisture content of the hygroscopic salt, since the heating of the moisture-sensitive layer is mainly due to heat transfer from the resistive heating element. However, during operation of such a converter, currents are induced in the resistive heating element as well, which leads to a constant component of its heating and a corresponding increase in the value of the lower conversion factor in relative humidity. In addition, the induction of currents in a resistive heating element leads to the expenditure of energy of the transformer, an increase in its mass and a decrease in speed. With an increase in the electrical resistance of the resistive heating element, the value of the constant component to the heating effect decreases, however, this increase in the resistance necessitates a corresponding increase in voltage, which complicates and increases the cost of communication between the moisture regulator and the resistive heating element and does not completely eliminate the uncontrollable heating. Consequently, the disadvantages of this converter are the relatively narrow conversion range of the relative humidity and the low speed of action due to the uncontrolled heating of the resistive heating element.

индуктированными в нем токами.induced currents in it.

Целью изобретени вл етс расширение диапазона преобразовани и повышение быстродейс вн преобразовател .The aim of the invention is to expand the conversion range and increase the fast speed of the converter.

Поставленна цель достигаетс тем что в подогревном электролитическом первичном преобразователе влажности газов, содержащем термочувйтвительйУй элемент, влагочувствительный слой на основе гигроскопической соли установленный между ними магнитопровод трансформатора, в котором влагочувствительный слой образует короткозамкнутую вторичную обмотку, и наход щийс в тепловом контакте с влагочувствитель ным слоем трубчатый резистивный нагревательный элемент с токовыводами по торцам, в резидтив ном нагревательном элементе по его образукжцей .выполнен вырез, а токовыводы расположены на противоположных сторонах это1чэ выреза. Выполнение резистивного нагревательного элемента и его токовыводрв разомкнутыми по вдолй своей оси преп т ствует протеканию в резистивном нагревательном элемент поперечных токов от электродв1исущей силы, индуктированной в нем при из-менении магнитного потока, и предотвращает неуправл емый нагрев резио-т тивного нагревательного элемента, т.е. предотвращает теплоъыделенк в нем, функционально не св занные с влагосодержанием гигроскопичес.кой соли во влагочувствительном слое. Это приводит к уменьшению значени нижнего предела преобразовани по от носительной влажности, а также приводит к уменьшению нагрузки на транс форматор, что обеспечивает возГЮжность уменьшени сечени магнитопровода и общей массы преобразовател и приводит , в конечном счете, к повышению его быстродействи и точности. Кроме того, выполнение реэистивного нагревательного элемента и его токовыводов разомкнутыми по периметру вдоль своей оси обеспечивает возможность выполнени его низкх {&1М, что приводит к упрощению цепи управлени нагревом. . На фиг.1 изображен пример конструктивного выполнени предложенного преобразовател ; на фиг.2 - разрез А-А на фигЛ; на фиг.З - принципиаль на электрическа схема преобразовател .. Предлагаемый преобразователь устроен следующим образом. На выполненный из магнитного материала пустотелый сердечник 1, внутри которого установлен термочувствительный элемент 2, нанесены разомкнутые по периметру вдоль своей оси трубчатый пленочный резистивный нагревательный элемент 3 с токовыводами 4 по торцгш. По образующей элемента 3 выполнен вырез, а токовыводы расположены на противоположных сторонах этого выреза. Резистивный нагревательный элемент 3 покрыт слоем диэлектрика 5, на который нанесен выполненный в виде короткозамкнутого витка влагочувствительный слой б из внедренных в ткань насыщенного раствора и крис таллов гигроскопической соли, приче резистивный нагрева тельный элемент 3 выполнен с перекрытием термочувст вительного элемента 2. Поверх влаго чувствительного сло 6 с зазором установлена пропитанна гидрофобным лаком газопрокицаог1а : катуви а 7, выпол ненва , напритюр,намоткой типа универсаль или секционированной намоткой с щелевыми между секци ми. Что и Обеспечивает ее газбпроницаетлость ( эта катушка может быть также Щзптолнеиа совмЕвдённой с влагочувствительнкм слоем 6, например, путем вплетени в негр ). Катушка 7 окружена перфорированных |у1агнитопроводс 4 В (или магнитопро ао дом из пористого материала)., ко:ТОрыЙ соединен С:серлечнйком 1 поср едством eплoизoJlt цнoнныx прокладок 9. В схему преобразовател введены задатчкк; 10. н жииального эваченн влаг-осодержа и гигроскопической соли, регул тор 11 и резистор 12,, причем к одному входу регул тора 11 полйлючен выход задафчика 10, ко входу - потенциальные клем№л резистора 12, через который кат1га1ка 7 подключена к цепи источника переменного напр жени , а выход регул тора 11 соединен с токовыводами 4 резистивного нагревательного 3. При з Ф1кании цепи источника переменного напр жени в катушке 7 протекает переменный ток, который создает в магнитной цепи сердечника 1 и кагнитопровода 8 переменный магнитный поток. Этот поток индуктирует во влагочувствительном слое б электродвижущую силу, вызывающую электрический ток. В начальный момент времени, когда вс гигроскопическа соль еще находитс в состо нии ненасыденного раствора, электрическое сопротивление влагочувствительного сло 6 индуктируемому в нем току минимально. Поэтому в катушке 7 и во влагочувствительном слое б протекают максимальные токи и падение напр жени на резисторе 12, от1 ажающее влагосодержание гигроскопической соли, тоже максимально. Соответст;венно этому при получаемом с задатчика 10 стабильном напр жени , отражающем заданное значение влагосодержани гигроскопической соли, с регул тора 11 на токовыводы 4 резистивного нагревательного элемента 3 поступает максимальное управл ющее напр жение, что вызывает интенсивный разогрев его. При повышении температуры влагочувствительного сло б растворитель испар етс , концентраци гигроскопической соли в растворе повышаетс до насьвдени . По мере дальнейшего испарени растворител повЕ шени концентрации раствора и выделени из него кристаллов гигроскопической соли электрическое сопротивление влагочувсхаительного сло б возрастает , а ток в Катушев-Тт -ллдение напр жени на резисторе 12 и тепловыделение в резистивном нагревательном элементе 3 уменьшаютс . ПослеThe goal is achieved by the fact that in a heated electrolytic primary moisture converter for gases, containing a heat source, a moisture-sensitive layer based on a hygroscopic salt, a magnetic circuit of the transformer, in which the moisture-sensitive layer forms a short-circuited secondary winding, and in a thermal contact, and a sweep cell. heating element with current leads along the ends, in the resistive heating element A pinhole is made, and the current terminals are located on opposite sides of this cutout. The implementation of the resistive heating element and its current drainage open along the axis of its axis prevents the flow of transverse currents from the electric force induced in it when the magnetic flux changes in the resistive heating element and prevents uncontrolled heating of the heating heating element, t. e. prevents heat release in it, which are not functionally related to the moisture content of the hygroscopic salt in the moisture sensitive layer. This leads to a decrease in the value of the lower conversion limit in relative humidity, and also reduces the load on the transformer, which makes it possible to reduce the cross section of the magnetic conductor and the total mass of the converter and ultimately leads to an increase in its speed and accuracy. In addition, making a resistive heating element and its current leads open around the perimeter along its axis allows it to be made low {& 1M, which simplifies the heating control circuit. . Figure 1 shows an example of a constructive implementation of the proposed converter; figure 2 - section aa on figl; in fig.Z - principal on the electrical circuit of the converter. The proposed converter is arranged as follows. A hollow core 1 made of a magnetic material, inside of which a temperature-sensitive element 2 is installed, is applied to a tubular film resistive heating element 3 that is open along the perimeter along its axis with current leads 4 along the end face. On forming element 3 cutout is made, and current terminals are located on opposite sides of this cutout. The resistive heating element 3 is covered with a dielectric layer 5, on which a moisture sensitive layer b made of a short-circuited coil is applied from a saturated solution embedded in the tissue and hygroscopic salt crystals, and the resistive heating element 3 is made with overlapping thermal sensing element 2. Over the moisture sensitive layer 6 with a gap installed impregnated with a hydrophobic lacquer gasprokatsaa: katuvi a 7, performed not, for example, winding type universal or sectional winding with a slit bubbled between the sections. This ensures its gas permeability (this coil can also be combined with a moisture-sensitive layer 6, for example, by weaving it into a black). The coil 7 is surrounded by perforated 4V magnetoconductors (or by a magnetic porous material)., To: TORY is connected to C: serlechnyk 1 via thermal pads 9. Pads are inserted into the transducer circuit; 10. The liquid level of the moisture-containing and hygroscopic salt, the controller 11 and the resistor 12, and to one input of the controller 11 there is a switch output of the key 10, to the input are potential terminals of the resistor 12 through which the source 7 is connected. AC voltage, and the output of the regulator 11 is connected to the current leads 4 of the resistive heating 3. When the AC voltage source is applied to the circuit of the coil 7, an alternating current flows which creates an alternating magnetic flux in the magnetic circuit of core 1 and cable conduit 8. This flux induces an electromotive force in the moisture sensitive layer b, causing an electric current. At the initial moment of time, when the entire hygroscopic salt is still in the state of unsaturated solution, the electrical resistance of the moisture-sensitive layer 6 to the current induced in it is minimal. Therefore, in the coil 7 and in the moisture-sensitive layer b, maximum currents flow and the voltage drop across the resistor 12, which corresponds to the moisture content of the hygroscopic salt, is also maximal. Accordingly, when a stable voltage is obtained from the setting unit 10, which reflects the set value of the moisture content of the hygroscopic salt, from the controller 11, the maximum control voltage enters the current leads 4 of the resistive heating element 3, which causes its intense heating. When the temperature of the moisture sensitive layer increases, the solvent evaporates, the concentration of hygroscopic salt in the solution rises to saturation. As the solvent evaporates, the concentration of the solution and the release of hygroscopic salt crystals from it increase, the electrical resistance of the moisture sensitive layer b increases, and the current in Katushev-Tm decreases the voltage across resistor 12 and the heat dissipation in resistive heating element 3 decreases. After

заверш ени переходного процесса пуал , неизменном значении парциального Aaiiri лени вод ного пара в окружаюцеМ а зе устанавливаетс равновесный режим тепловццелеци в резистивном нагревательном элементе 3, а ttojoe нио напр жени на резисторе 12 Р1Г§билизируетсд на уровне papitipM i liiчёнию напр жени задатчика luiy Й 9tw4 равновесна температзфамги дчувствительного сло 3/кот 31ЙЙ 10termination of the transient process, the constant value of the partial Aaiiri of water vapor in the surrounding area is set to equilibrium thermally in the resistive heating element 3, and ttojoe voltage across the resistor 12 P1Ggilized at the level of papitipM limped voltage across the voltage setting. equilibrium temperature of sensitive layer 3 / cat 31YY 10

определ ют по- выходно1 пар«|«Цйе|а)1Г термочувствительного эл вмвнт ; и , вл етс мерой парциал ьногр |(аЬлбнй 1 дод ногр пара в окружакхцем газё Значение дтогь давлени олре;о|ел 1РТ ifS по зНдчени о раАйовесной темпёра ту р1:11 с ncMoiitbip пре исанной преобр зоватёлю йрй статйчёсйрй характериртики преобразовани .;determine the output1 pairs "|" qie | a) 1G thermo-sensitive elmvnt; and, is a measure of the fraction of the Ngr | (albnie 1 dod nogr pair in the neighborhood of the orifice ortr);

Ьсновной технический изоб- чп р«хёни заклк чаётс Я в создании без элехт1Х}|дного п теобраз с к т л с инг , дуктившм Подводе знерГ{га к влагочувствительнрму слою. ДостоинствамThe main technical image of the johni zaklk often I am in the creation without elektlKh} | dnogo p teobraz with k tl with ing, duktivshm Supply of energy G {ha to the moisture-sensitive layer. Merits

таких беск(( преобразователей such besk ((converters

2$ вл етс практически H6brpaiiK4)ii{ : pecyjpcf быстродейртвйе и . такие же. Как и в издест мх злёхтро г них преобраз ател х недостатков которых вл етс ограниченный $ 2 is practically H6brpaiiK4) ii {: pecyjpcf speed and. the same. As in the publishing house, their transformations, the shortcomings of which are limited

вследствие электролиза гигроскопическое соли на поверхност х электро- . дов при эксплуатации преобразователей . При этом расширение диапазона преобр аэовани по относительной влажности в сторону нижних значений до уровн ограшченного физкко-ж мйчеокимй свойствами используемой гигрОсКО|Ш1чёской соли добтигаетО счет предотвращени неуправл емого рёз стивного нагревательного элемента и составл ет ориентировочно Ot S до 15% относительной влажности/ йовышенхсе быстродействи преобразоваТ1еьп достигаетс .за сЧет уменьшени об1цей масс сердечника до значений сечени и массы керамического . са в эАёкг1Х}дном преобразователе в 1,5-2 раза по cpaBHeHioo с прототИпом, а упрочение преЬбраэов |тел достигаетей упразднением соглаоунс его транс ФОрмаФора Mexgiy Усилителем и резйртив ным наг(евательньп4 лембнтом. Расишревиё дИЖгазона 6реоб зован1с по отК нос«тельнс й iiJit HiQ TH -уи пов{ |11бн | | С Эй6тви ра1 Я111|р е1 область приМенфни вод1ОГревн|Ьс :iipeo wfc меш(Н1Нес сшdue to electrolysis, a hygroscopic salt on the surfaces of electro-. Dov when operating converters. At the same time, the expansion of the range of conversion by relative humidity to lower values to the level of the limited physical and physical properties of the used hygroscopic | is achieved due to the reduction in the core mass to the values of the cross section and the ceramic mass. In the EAF with the bottom of the converter, 1.5-2 times in cpaBHeHioo with protocrypt, and the repcr. HiQ TH-ui poo {| 11bn | | C ey6tvi pa1 I111 | p e1 area in case of water supply 1Ogrevn | bc: iipeo wfc mesh (H1With us

OTHoOHTejFtii HC влажности газ ов (1Юе П1Юдолз тельно4Э1 врем без доступа обслужнвактё то пербонйеша OTHoOHTejFtii HC moisture content of gases (1HD P1Sulceptable 4E1 time without service access

Claims

(57.) A HEATING ELECTROLYTIC PRIMARY GAS MOISTURE CONVERTER containing a thermosensitive element: a moisture-sensitive layer based on hygroscopic salt, 'installed between them' the magnetic core of the transformer, in which the moisture-sensitive layer forms a short-circuited heat-sensitive contact with it. tubular resistive heating element with current leads at the ends, with the fact that, in order to expand the conversion range and increase ystrodeystviya a resistive heating element formed on its generatrix cutout and on opposite tokovyvodyraspolozheny. false sides of this cutout.