Файл: Виноградов Г.С. Автоматический фотоэлектронный индикатор влажности 8Ш31.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 05.04.2024
Просмотров: 73
Скачиваний: 1
Рижское высшее коыандно-инженерное Краснознаменное училище имени Маршала Советского Союза Бирюзова С.С
Г.С.ВИНОГРАДОВ, В.И.КНЯЗЕВ
АВТОМАТИЧЕСКИЙ ФОТОЭЛЕКТРОННЫЙ ИНДИКАТОР ВЛАЖНОСТИ 8131
Издание второе
Рига - 1969
м
- 2 -
L.
Ь ~ 3 9 П З
Настоящая книга является вторым изданием учебного пособия
В.И.Князева "Автоматический фотоэлектронный индикатор влажнос ти 8Ш31", вышедшего в училище в 1963 г .
В ней рассматривается устройство и принцип работы прибора
8Ш31, показаны его конструктивные доработки, улучшающие условие эксплуатации и надежность измерений. Основное внимание уделяет»-
ся особенностям работы электрической схемы прибора и объясне нию физической сущности происходящих при этом процессов.
Книга предназначена для слушателей Рижского высшего ко мандно-инженерного Краснознаменного училища в качестве учебно го пособия. Помимо этого, она может оказать необходимую помощь и офицерам строевых частей, эксплуатирующих прибор.
-3 -
Вв е д е н и е
Безотказная работа различных автоматических устройств с дистанционным пневматическим управлением, нашедших широкое при менение в военной технике, в значительной степени зависит от качества используемых сжатых газов. Это обусловило необходимость создания приборов, которые позволяли бы просто, быстро, с доста- - точкой точностью и надежностью определять кондиционность сжатых газов, поступающих в ресиверы или н потребителям.
Качество рабочей газовой среды зависит от количества содер жащихся в ней механических и нежелательных газовых примесей, наличия масел и влаги. Очистка от вредных примесей осуществля ется в системах газодобывающих станций.
Наиболее жесткие требования предъявляются к влажности сжа тых газов. Повышенное количество влаги приводит к обмерзанию трубопроводов, клапанов, жиклеров и т .д . Аналогичные последст вия могут возникать при дросселировании сжатых газов, сопровож дающемся для большинства газовых сред понижением температуры.
ft газах всегда, как правило, находится определенное коли чество водяного пара. В том случае, когда в газе содержится максимально возможное для данной температуры и давления коли чество водяного пара, он называется насыщенным. Количество во дяного папа, необходимое для насыщения газа при определенной температуре и давлении, оказывается недостаточным или избыточ ным при иных величинах температуры и давления. Так, при повыше нии температуры или понижении давления влажный газ становится ненасыщенным, е при понижении температуры или увеличинии давле ния это количество водяного пара становится избыточным, части его конденсируются, выпадая в виде росы.
Для характеристики влажности воздуха и других газов исполь зуется ряд величин. Наиболее распространенными из них являются:
са водяного пара, содержащаяся в единице объема газа при давле нии 760 мм рт.ст. Абсолютная влажность имеет тот же физический
|
- |
4 - |
|
смысл, |
что и плотность водяного пара |
J) , выражаемая обычно |
|
в г/см |
3 . Абсолютная влажность |
газа , |
находящегося в состоянии |
насыщения при постоянном давлении, однозначно связана с темпе
ратурой |
насыщения. |
( У[%] ) - отношение ко |
2 . |
Относительная влажность |
личества водяного пара, находящегося в г а зе , к его предельно возможному количеству при той же температуре и давлении. При состоянии насыщения Ч = 100%. Величина относительной влаж ности может быть вычислена по формуле
4=100-*- ,
<ns-
где р - упругость водяного пара, который содержится в в о з-
пдухе или другом газе;
рns - упругость насыщения водяного пара при данной темпе-:
ратуре.
3 . |
Точка £осы_ ('Г[ “С]) - |
температура, которую имеет влаж- |
||
ный гав, охлажденный до |
полного |
насыщения. |
||
4 . |
Влагосодержание |
( d [~^~] |
или [~~~] ) “ отноше |
ние массы водяного пара к массе сухого газа в том же объеме.
Использование этой характеристики позволяет освободиться от необходимости указания температуры и давления, при которых определялось влагосодержание газа , так как от этих параметров
величина d |
до |
начала конденсации |
водяного пара не зависит. |
||||
|
5 . 05ъеыное_влагосойержание_ |
( |
г М31 |
) - отношение |
|||
|
X j-pj |
I |
|||||
парциального объема водяного пара к объему газа , содержащего |
|||||||
этот пар при |
той же температуре и давлении. |
|
|||||
|
Данная величина используется обычно для характеристики веоь- |
||||||
ма |
малых концентрации водяного паоа |
В этом |
случае безразмер- |
||||
ную величину |
х |
лиО |
, |
т .е . в миллионных долях |
|||
выражают в—— |
|||||||
по объему, и применяют обозначение "м .д." |
(миллионная доля) |
||||||
или |
ррМ |
|
(от англ. )} patts |
рег |
million”). |
||
Таким образом, |
ippM=i~ss Ю |
|
|
Иногда эту единицу определяют как концентрацию водяного пара,
при которой на 10° молекул контролируемого газа приходится од
- 5 -
на молекула воды. Справедливость этой формулировки вытекает из соотношения объемов пара и газа при одинаковых давлениях и тем пературе с учетом закона Авогадро.
Между всеми величинами* характеризующими влажность газа ,
существуют вполне определенные зависимости. По известному зна чению одной из указанных величин можно определить остальные,
используя также готовые графики или таблицы. Так, например, в
таблице приведено соотношение величин точек росы, объемного влагосодержания и абсолютной влажности воздуха.
Т а б л и ц а
? |
х t |
а |
Г. |
* , |
Q , |
°с р р М |
г/м 3 |
°с |
р р М |
г/м 3 |
|
-80 |
0,526 |
0,42 -Ю"3 |
-40 |
127 |
0,103 |
-70 |
2,55 |
. 2 ,0 4 -Ю-3 |
-30 |
376 |
0,300 |
-60 |
10,6 |
8,47 -К Г 3 |
-20 |
I02C |
0,815 |
-50 |
39,4 |
33,5. Ю"3 |
-10 |
2560 |
2,050 |
Для измерения влажности воздуха и газов применяются мно гочисленные методы и разнообразные приборы. Остановимся крат ко на некоторых из них.
I . Психометрический метод (р и с .1 ).
Он широно применяется для измерения относительной влажности атмосферного воздуха, а также упругости водяных паров, содержа
щихся в нем. |
|
|
|
|
J |
|
среды, влажность которой определяется двумя термометрами |
||||||
и 4 |
. Баллончик одного |
из |
них смачивается |
водой при |
помо |
|
щи увлажненного фитиля 5 |
, |
а другой |
- не смачивается, Первый |
|||
из них называется "мокрым", |
второй - |
"сухим". |
Чем1 ниже влаж |
|||
ность |
га за , окружающего термометры, |
тем более |
интенсивно |
про |
исходит испарение воды с поверхности баллончика мокрого тер мометра 4 , тем ниже зафиксированная с его помощью темпера-
|
— 6 — |
|
|
|
|
тура. Показания сухого термометра / от влажности газовой |
среди |
||||
не зависят. Разность показаний |
сухого и мокрого термометров |
||||
|
|
характеризует влажность |
ис |
||
|
|
следуемой среды. |
|
|
|
|
|
В простейшем и наиболее |
|||
|
|
распространенном типе |
псих |
||
|
|
рометров используются |
два |
||
|
|
расположенных ряден одинако |
|||
|
|
вых ртутных термометра. В |
|||
|
|
качестве фитиля применяется |
|||
|
|
марля или батист, смоченные |
|||
|
|
дистиллированной водой. Чис |
|||
|
|
тота фитиля |
и смачивающей |
||
|
|
жидкости необходимы для по |
|||
|
|
лучения точных результатов |
|||
|
|
измерения. |
|
|
|
|
|
Лучшим прибором для опре |
|||
|
|
деления относительной |
влаж |
||
Г |
\ у |
ности воздуха при положитель- |
|||
ной температуре является |
ас* |
||||
Г |
пирационный |
психрометр, |
схе |
||
|
|
ма которого |
изображена |
на |
|
|
|
рис.1. С помощью пружинного |
привода в нем осуществляется вращение крыльчатки аспира тора 3 , что обеспечивает движение через входные пат рубки воздуха с постоянной скоростью. Воздух омывает установленные в патрубках бал
лончики термометров. Это дает возможность исключить влияние изменения скорости движения гоздуха на результат измерения влажности.
Вцелях уменьшения инерционности при измерении температур,
атакже для использования психрометра в автоматических устрой ствах в качестве датчиков температуры применяют термометры, термометры сопротивления или полупроводниковые термосопротивле ния.
- 7 -
2 . Меха нический_гигрометр^еформаци оннor оjrn n a .
В этом приборе используется свойство некоторых тел изме нять свои линейные размеры в зависимости от влажности окружа ющего газа. Например, в так называемых гигрометрах волосяного типа чувствительным элементом служит обезжиренный волос. Иног да в таких приборах используют капроновую нить, целлофан и дру гие материалы. Эти приборы просты по устройству, но обладают сравнительно большой инерционностью и малой стабильностью по
казаний. Они используются |
обычно в метеорологии м при |
измере |
||||||||||
ниях влажности Еоздуха в помещениях. Принцип работы прибора |
||||||||||||
заключается в следующем (рис.2): зубчатая |
рейка |
>3 |
связана |
|||||||||
с волосом |
1 |
и с |
зубчатым |
сектором |
4 |
, |
на |
котором |
имеется |
|||
|
|
|
|
|
|
|
стрелка |
S . |
Зубчатая |
|||
|
|
|
|
|
|
|
рейка |
поджимается пру |
||||
|
|
|
|
|
|
|
жиной |
2. вверх |
так, что |
|||
|
|
|
|
|
|
|
волос 1 всегда оказывает |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
ся в натянутом состоянии. |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
При изменении влажности |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
воздуха длина волоса ме |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
няется, а следовательно, |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
будет меняться и положе |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
ние |
стрелки |
относительно |
|||
|
|
|
|
|
|
|
шкалы, которая отградуи' |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
рована в единицах изме |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
рения влажности. С увели- |
|||||
|
Рис.2. |
Схема механического |
чением влажности |
длина |
||||||||
I - |
волос; |
гигрометра. |
|
волоса увеличивается. |
||||||||
|
2 |
- |
пружина: |
сек |
|
|
|
|
|
|
||
3 |
- рейка; |
4 |
- |
зубчатый |
|
|
|
|
|
|
||
тор; |
5 - стрелка. |
|
|
|
|
|
|
|
3. Влагомеры с электрическими_гиг£ометрическими_датчиками.
Принцип действия этих приборов основан на зависимости электрических свойств чувствительного элемента от влажности газовой среды. Примером такого гигрометра может служить сигнилизатор относительной влажности CPBI-0I, принципиальная схе ма включения датчика которого изображена на рис.З.