Файл: Петров И.К. Технологические измерения и приборы в пищевой промышленности учебник.pdf

фиксируемый с помощью фотоэлемента 8, включенного по схе­ ме фотореле, происходит замыкание контактов 7 и включение милливольтметра 6 на измерение температуры зеркальца. Од­ новременно включается электронагревательный элемент нагре­ вателя воздуха 5, который остается включенным до тех пор, по­ ка зеркальце не нагреется и не станет вновь ясным. Как толь­ ко роса с зеркальца полностью испарится, нагреватель отклю­ чается и зеркальце охлаждается. Таким образом, процесс измерения будет циклически повторяться.

Имеется ряд конструкций приборов, предназначенных для измерения влажности по методу точки росы, отличающихся ме­ тодом охлаждения чувствительного элемента, на котором кон­ денсируются водяные пары,- фиксаций момента конденсации, измерения температуры выпадения росы и т. п. Однако все эти влагомеры представляют собой достаточно сложные устройства,

положена способность некоторых веществ, имеющих пористую структуру, адсорбировать влагу на поверхности пор. Эта влага находится в равновесном состоянии с влажностью измеряемой среды. Количество воды, адсорбируемой на поверхности, увели­ чивается с повышением влажности газа. Параллельно с этими изменениями будут меняться механические, электрические, мас­ совые, цветовые и другие свойства материала, из которого из­ готовлены датчики.

Механические сорбционные влагомеры. Широко применяют­ ся сорбционные механические датчики, изменяющие линейные размеры (длину) в зависимости от влажности окружающей сре­ ды (воздуха). Чаще всего в таких приборах чувствительным элементом является пучок обезжиренных волос, животные плен­ ки, капроновые нити, целлофан. Недостатками этих приборов являются слабое усилие, развиваемое чувствительным элемен­ том, большая инерционность, возрастающая с понижением тем­ пературы, наличие гистерезиса и др.

Электрические сорбционные влагомеры. В настоящее время получают распространение электрические сорбционные датчики, принцип действия которых основан на изменении электрических свойств сорбента, как правило, активного сопротивления или емкости. Одним из таких устройств является датчик с чув­ ствительным элементом из микропористого эбонита с напылен­ ными металлическими электродами. Сопротивление датчика из­ меняется в зависимости от влажности окружающей газовой среды.

ки, изготовляемые из очищенного специально обработанного хризотил-асбеста. В общем виде сила тока чувствительного эле­

Удельное сопротивление такого датчика изменяется с изме­ нением влажности от 10 до 2 - Ю 3 Ом-м.

Передаточная функция хризотил-асбестового датчика имеет следующий вид:

кварц, оксидные алюминиевые пленки, пленки из йодистого се­ ребра, кадмия, свинца и др.

Электролитические сорбционные влагомеры. Распростра­ ненными приборами для измерения влажности газов являют­ ся устройства, выполненные на основе использования электро­ литических датчиков. Влагочувствительные элементы этих при­ боров содержат электролиты, концентрация которых является функцией влажности окружающей газовой среды. Чувствитель­ ный элемент электролитического датчика влажности представ­ ляет собой жидкую или сухую пленку электролита, которая поглощает влагу из окружающей среды до тех пор, пока не установится динамическое равновесие между давлением пара непосредственно над поверхностью раствора и давлением пара окружающей среды. Изменение влажности среды вызывает ли­ бо поглощение влаги чувствительным элементом, либо испаре­

применяется смесь электролита со связующими пленкообразую­ щими веществами (целлюлоза, желатин, поливинилацетат и др.).

Электролитические датчики влажности газов охватывают практически весь диапазон измерения — от следов водяного па­ ра до 100%-ной относительной влажности.

На рис. 177 приведены зависимости сопротивления электро­ литических датчиков от относительной влажности при различной концентрации электролита. Как видно, повышение концент­ рации LiCl в растворе смещает характеристику Rx (ф) в об­ ласть более низкой влажности. Постоянная времени электролитических сорбционных датчиков составляет 3—50 с, в зависимо­ сти от типа датчика и влажности окружающей среды.

В последние годы получили широкое распространение так называемые подогревные электролитические датчики влажности газовых сред, конструкция которого схематично показана на рис. 178. Чувствительный элемент состоит из изолированной металлической гильзы 4, которая покрывается стекловолокном 3, пропитанным водным раствором соли хлористого лития опреде­ ленной концентрации. На эту гильзу спирально наматываются нагревательные электроды 2, к которым подводится электропи­ тание от понижающего трансформатора Тр. Так как раствор хлористого лития обладает хорошей проводимостью, по поверх­ ности датчика проходит электрический ток и чувствительный элемент нагревается. При нагревании вода, содержащаяся в растворе соли, испаряется, сопротивление раствора увеличи­ вается и нагрев уменьшается. При испарении воды чувствитель­ ный элемент охлаждается, вследствие чего соль хлористого ли­ тия вновь начнет поглощать влагу из окружающей газовой сре­ ды. После нескольких колебаний температуры система приходит к установившемуся режиму, характеризуемому некоторой рав­ новесной температурой tp. В этом режиме подводимая к датчи­ ку электроэнергия полностью расходуется на испарение воды из солевого раствора и, таким образом, нагрев чувствительного элемента зависит от величины сопротивления солевого раствора, которое в свою очередь определяется относительной влажностью окружающей среды. Следовательно, равновесное состояние на­ ступает при температуре точки росы. Эта температура измеряет­ ся малоинерционным термометром сопротивления 1, помещен­ ным в гильзу датчика влажности, и включенным в схему изме­ рительного прибора 5.

На рис. 179 изображены кривые равновесного состояния па­ ров воды (кривая 2) и раствора LiCl (кривая 1) над поверхно­ стью испарения подогревного электролитического датчика. Из этих кривых видна зависимость между точкой росы и равно­ весной температурой хлористолитиевого элемента, и на их ос­ нове достаточно просто может быть получена градуировочная кривая.

Подогревные электролитические датчики являются наиболее