SU911284A1 - Способ измерени влажности газа - Google Patents

Description

нение в гигрометрии вследствие преимущества в удобстве выполнени  нагрева гигроскопичесТкой соли по сравнению с охлаждением, расширение диапазона измерени  по относительной влажности достигают за счет исполь.зовани  гигроскопической соли с минимальным значением относительной влажности газа над поверхностью насьащенного водного раствора, что существенно ограничивает выбор соли. Крутизна наклона характеристики преобразовани  парциального давлени  вод ного пара в равновесную температуру насыщенного водного раствора гигроскопической соли обуславливает чувствительность -первичного преобразовани  влажности, требовани  к чувствительности вторичного Прибора и, в конечном счете, определ ет результирующую точность измерени . Поэтому дл  повышени  точности измерени  влажности газа стрем тс  к выбору гигроскопической соли с большой крутизнойнаклона характеристики преобразовани .

Количество точек изменени  гидрй ных состо ний кристаллов гигроскойи- ческой соли и значени  интервалов между этими точками опре ел ют точность измерени  влажности таэ. В св зи с тем, что сорбцйОнйые активности насыщенного водного раствора и каждого гидратного состо ни  кристаллов гигроскопической соли в идейтичных услови х разлнчнЫ|, крутизйа .1аклона характеристики пр йбраэовани  смеси насьощейного раствора И кристаллов гигроскопической соли зависит от удельного значени  аоверхностей насштениого водного и каждого гидратного состой ни  кристаллов гигроскопической соли в общей площади пове &хностй соприкосновени  их с аналйзируеМЕчМ гй зом. Соотношение .между площад ми поверхностей жидкой и фаз гигроскопической соли при известной массе ее, зафиксировайное при эксперименательном опредех(внии характеристики преобразовани  парцигшь огчэ давлени  вод ного пара в температу ру, может быть обеспечено в процессе измерений путем стабилизации массы насыщенного водного раствора в смеси за счет изменени  в общем наррёве доли стороннего нагрева. Однако в случае неоднородности гидратного состо ни  кристаллов гигроскопической соли определить и поддержать посто нным соотношение кристаллических компонентов в общей массе кристаллов в насто щее врем  не представл етс  возможным. Така  неоднородность обусловленна , в частности ,, возникновением метастабильного гидратного состо ни  кристаллов

гигроскопической, соли при изменении ее температуры от значени  в диапазоне одного гидратного состо ни  до значени  в диапазоне другого гидратного состо ни , приводит к возникно .вению погрешности измерени , значение которой измен етс  во времени по мере изменени  доли метаста- . бильного компонента в общей массе кристаллов гигроскопической соли.

Поэтому в процессе выбора отдают

предпочтение гигроскопической соли с меньшим количеством изменений гидрдтных состо ний кристаллов и с большими интервалами между фиксированными зна;чени ми температур этих изменений.

Дл  предотвращени  снижени  точ- нОсти измерений влажности газа от химического взаимодействи  гигроскопической соли с анализируемым газом выбор соли осуществл ют по максимальной индифферентности ее и компонентам этого газа. С учетом перечисленных ограничений широкое применение дй  реализации известного способу иак реИи  влажности газа получил практически лишь хлористый ЛИТИЯ/ обеспечива1щий измерение влажности газа в пределах от минус 35 до

по точке рОсы при относительной влажности 10 100 % и имеющий

три точки иэмеиеии  гвдратных состо ний кристаллов Кроме того, эксплуатаци  подогревных хлористолитиеаых преобразователей влажности дойустима только при отсутствии паров tamsiKQ., глицерина гликолей, спир- . тов и рлда кислот, что ограничивает области  р мекеии  этих Преобразователей

Таким обраэсж,. недостатками уиаз внош способа измерени  влажности газа  влжотс  отидсительио узкий диапазои измерений (из-за ограничени  одного из пределов диапазона зиачеиием температу|жг замерзани  насыщенного водного раствора гигроскопической соли и значением относительной ъп ттосу  газа над поверхностью этого расфвора) и относительно невысока  точностьизмерений (из-за возн .икновени  П1С грешностей при изменени  х гидратнь : состо ний кристаллов гигроскопических солей вследствие изменени  крутизны наклонов Характе- ,

ристики преобразовани  на участках каждого гидратного состо ни , а также из-за возникновени  погрешностей при химическсм взаимодействии гигроскопической солиле компонентами анализируемого газа)..

Наиболее близким по технической сущности к изобретению  вл етс  способ измерени  влажности газа, заключающийс  в той, что анализируемую среду подают в Измерительную камеру , в которой помещена смесь насыщенного водного раствора и кристаллов гигроскопической соли, при равновесной температуре этой смеси регулируют и измер ют давление в из-мерительной камере и определ ют вла ность в анализируемой среде по равновесной температуре с учетом отношени  давлени  в анализируемой сред к давлению в измерительной камеРе 2. Этот способ обеспечивает расширение диапазона измерений за счет введени  в расчетную формулу дл  определени  влажности анализируемого газа масштабного коэффициента преобр азовани  в виде отношейи  дав Ленин анализируемого газа в объекте давлени  в анализируемой среде к давлению газа в измерительной камере . Недостатком указанного способа измерени  влажности газа  вл етс  относительно невысока  точность измерений из-за возникновени  norpefiiностей при изменени х гидратных сос то ний кристаллов гигроскопической соли вследствие изменени  крутйз ь наклона характеристики преобразовани , а также из-за вЪзникновени  погрешйости при химическом взаимодействии гигроскопической соли с ко поментамй анализируемого fasa. Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерени  влажности газа за счет предрфвращейи  изменений гидратного состо ни  кристалл используемой Гигроскопической соли и предотвращени  химическагб взаимодействи  ее с кс 4понёнтами .анали зируемого газа. Пос авленна;1 цель достигаете тем что согласно способу измерени  влажности гаэа.дакхшчаюздемус  в ОМ что анализируемую) среду в из мерительную камеру, в которой noMat e на.смесь насыщенного водного раствора и кристал:4о& гигроскопической сол при 1 авновесной тёмперату|1е этой смеси регулируют .и измер ют давление в измерительной камере и определ ют Влажность в анализируемой среде по равновесной температуре с учетом отношени  давлени  в анализируемой среде к давлению в измерительной камере, равновесную температуру смеси насыщенного раствора и кристаллов гигроскопической соли поддёрживайт посто нной Равновесную температуру задают в диапазоне термической устойчивости одного из гидратных состо ний кристаллов используемой гигроскопической соли, а регулирование давлени  газа в измерительной kciMepe ведут до компенсации отклонени  рав новесиой температуры от заданногозначени , что обеспечивает стабили . зацию равновесной температуры смесИ насыщенного водного раствора и крис- таллов гигроскопической соли и ста- , билизацию соответствующего этой температуре парциального -давлени  вод ного nap, в измерительной камере во всем диапазоне измерени  за счет изменени  общего давлени  газа в измерительной камере обратно пропорционально изменению па.рциального давлени  вод ного пара в анализируемой среде ,что предотвращает возникновение метастабильного состо ни  кристаллов гигроскопической соли и обусловленной им погрешности измерени , обеспечивает стабилизацию гидратного состо ни  кристаллов соли н приводит , в конечном счете, к повьииению точности измерени  Влажности газа во всем диапазоне измер емых значений . Нар ду с этим стабилизаци  температуры смеси н:асый«енн4эго раствора И кристаллов гигроскопической солИ в диапазоне термической устойчивости одного из гидратных состо ний ее кристаллов обеспечивает возможность выбора гигроскойнческой Соли дл  измерени  влажности газа только по химической стойкости по -отношению к компонентам анализируемого газа (а не по количеству точек изменений гидратных состо ний к интервалу между ними по температуре, как это Осуществл ют в известном способе)f что приводит к повышению точности измерени  влажности газа известного химического состава. Кроме того, посто нство парциального давлени  вод ного пара в измерительной камере во всем диапазоне измерени  обеспечивает линеарИзадию градуировочной Характеристики преобразовани  измер емого па1 циального давлени  вод ного пара в от ношении давлени  анализируемого газа ,в объекте и давлению газа в нзме рительиой камере, Что приводит к повышению точности преобразовани  сигнала измерительной информации на последующих Стади х его передачи и обработки. При посто нном давлении анализируемого газа в объекте это, В частности, обеспечивает Возможность Градуировани  шкалы средства измере- , Ии  давлени  газа в измерительной камере непосредствеино в единицах измер емого парциального давлени  вод ного пара, что повышает удобство считывани  Информации. Способ измерени  влажности газа осуществл ют пооперационно следующим образом., Задёиот значение равновесной температуры сМеси насыщенного водного раствора и кристаллов используемой гигроскопической соли в диапазоне ; одного из известных гидратных состо ний этих кристаллов. При этом выбОР гигроскопической соли осуществл ют , исход  из максимальной индифферентности ее по отношению к известному химическому составу анализируе мого газа, а выбор базового гидратноге состо ни кристаллов, определ ющего диапазон допускаемого изменени  равновесной температуры/ осуществл ют по максимальному значению его сербционной активности, что обеспечивает максимальную крутизну наклона характеристики преобразовани  парциального давлени  вод ного пара в равновесную температуру и обеспечивает повышенную точностъ измерени  влажности, как по минимальному значению энергозатрат на работу устройства .и, прежде всего, компрессора, в зависимости от существенности каждого из этих критериев в конкретных услови х измерени  влажности газа. Затем регулируют давление газа в измерительной камере, поддержива  равновесную температуру смеси раств ра и кристаллов посто нно,т.е. до ко пенсации отклонени  равновесной температуры от заданного значени . После этого измер ют давление анализируемой среды (газа в объекте и давление в измерительной камере. Влажность анализируемого газа в .объекте определ ют по значению равновесной .температуры Ус. учетом отношени  давлени  анализируемдго газа в объекте и давлению газа в измерительной камере по формуле р .. . ПК р k где Р) - парциальное давление вод ного Ьара в анализируемом газе; РV - парциальное давление вод ного пара в измерительной камере; Р - давление анализируеМого газа в объекте; Р - давление газа в измерительной камере; tn - Заданное значение равновесной температуры смеси насыщенного водного раст вора и кристаллов гигроскопической соли; k - коэффициент пропорциональности между заданным значением равновесной те пературы и соответствующим ему значением парциального давлени  вод ног пара в измерительной камере , определ емый по гр дуировочной характеристи ке используемой гигроско пической соли. На -чертеже изображен вариант структурной схемы устройства, реали зующего предлагаемый способ измерени  влажности газа. Устройство состоит из технологической и приборной частей. Технологическа  часть устройства представл ет собой канал движени  анализируемого газа и состоит из последовательно соединенных компрессоров 1, проточной измерительной камеры 2 с установленным в ней преобразователем 3 парциального давлени  вод ного пара в равновесную температуру смеси насыщенного водного раствора и кристаллов гигроскопической соли и регулирующего клапана 4. Приборна  часть устройства включает измери тель 5 д&влени  анализируемого газа в объекте на входе в компрессор 1, измеритель б давлени  (например, манометры) визмерительной камере 2, задатчик 7 и регул тор 8. Причем один вход регул тора 8 соединен с задатчиком 7 температуры, второй вход - с преобразователем 3, выход регул тора 8 соединен с регулирующим клапаном 4. . Компрессор 1 всасывает анализируемый газ из объекта и нагнетает его в измерительную камеру 2, из которой через регулирующий клапан 4 под- давлением г«аз выходит в окружающую среду. В процессе нагнетани  температура газа возрастает, а относительна  влажность понижаетс , что предотвращает компенсацию вод ного пара в канале движени  газа. До тех пор, пока температура смеси насыщенного водного раствора и кристаллов гигроскопической соли в преобразователе 3 ниже заданного на задатчике 7 значени , регул тор 8 путем воздействи  на регулирующий клапан 4 обеспечивает меньший расход газа из камеры 2 по сравнению с поступлением , вследствие чего давление газа в измерительной камере 2 возрастает . Одновременно с общим давлением газа возрастает и парциальное давление вод ного пара в измерительной камере 2, что приводит к соответствующему повышению температуры гигроскопической сОли в преобр зователе 3. При равенстве температурн ссЯти в преобразователе 3 заданному на задатчике 7 значению регул тор 8 путем воздействи  на регулирующий клапан 4 обеспечивает равенство расхода газа из измерительной камеры 2 поступлению в нее. После завершени  переходного процесса и установлени  в преобразователе 3 равновесной температуры, что фиксируетс  при достижении ее стабильности измер ют давление анализируемого газа на объекте и давление газа в измерительной камере 2 путем считывани  показаний со шкал соответственно измерителей 5 и 6

Claims (1)

1. 20 Формула изобретения

   Способ измерения влажности газа, заключающийся в том, что анализируемую среду подают в измерительную ка25 меру, в которой помещена смесь насыщенного водного раствора и кристаллов гигроскопической соли, при равновесной температуре этой смеси ре-. • гулируют и измеряют давление в из3Q мерительной камере и определяют влажность в анализируемой среде по равновесной температуре с учетом отношения давления в анализируемой среде к давлению в измерительной камере, з-отличающийс я тем, что, .· ³ |с целью повышенияточности измерения, равновесную температуру смеси насыщенного раствора и кристаллов гигроскопической соли поддерживают постоянной.