Материал: Методы и средства испытаний и контроля приборов и систем. Никитин Л.Н., Пирогов А.А
сорбционных гигрометров деформационного типа.
4. Определяют влажность воздуха с помощью гигрометров, принцип действия которых основан на зависимости механических свойств некоторых материалов от влажности окружающей среды.
К наиболее распространенным приборам этого типа относят волосяные гигрометры, использующие свойство обезжиренных волос изменять свою длину при изменении влажности воздуха. Точность измерения волосяных гигрометров не превышает ± 5 % Психрометрический метод основан на зависимости между упругостью водяного пара е (в гПа) и показаниями сухого tc и влажного 1в термометров
е =Емах - А-р. (tc - tв), |
(2.4) |
где Емах - максимально возможная упругость водяною пара при температуре ta ,гПа (табл. 2.8);
А - психрометрический коэффициент, учитывающий скорость движения влажную воздуха.
Рис. 2.5. Психрометр
Для скорости воздуха 2-2,5 м/с, А = 79,47·10-5. Поскольку с уменьшением скорости коэффициент несколько увеличивается, для практических расчетов он может быть принят равным 10-3, р - атмосферное давление, гПа. По этой формуле легко определить относительную влажность воздуха
111
как φ = е/Е, где. Е - максимальная упругость водяного пара при температуре tc, гПа.
Точность психрометрического метода определяется главным образом погрешностями измерения температур tc и tв.
Рис. 2.6. Конструкция хлористолитиевого чувствительного элемента
Таблица 2.6 Значения максимальной упругости воздуха
t,°C |
Е, гПа |
t,°C |
Е, гПа |
T,°C |
Е, гПа |
|
|
|
|
|
|
10 |
12,28 |
23 |
28,4 |
36 |
59,49 |
|
|
|
|
|
|
11 |
13.13 |
24 |
29,86 |
37 |
62,83 |
|
|
|
|
|
|
12 |
14.03 |
25 |
31.70 |
38 |
66,30 |
|
|
|
|
|
|
13 |
14,98 |
26 |
33.64 |
39 |
70,01 |
14 |
15.99 |
27 |
35,68 |
40 |
73,85 |
|
|
|
|
|
|
15 |
17,06 |
28 |
37.84 |
41 |
77,88 |
|
|
|
|
|
|
16 |
18,19 |
29 |
40,10 |
42 |
82.10 |
|
|
|
|
|
|
17 |
19,38 |
30 |
42,48 |
43 |
86,51 |
|
|
|
|
|
|
18 |
20,65 |
31 |
44,98 |
44 |
91,12 |
|
|
|
|
|
|
19 |
21,98 |
32 |
47,60 |
45 |
95,95 |
|
|
|
|
|
|
20 |
23,39 |
33 |
50,36 |
46 |
100,99 |
|
|
|
|
|
|
21 |
24.88 |
34 |
53,26 |
47 |
106,26 |
|
|
|
|
|
|
22 |
26,46 |
35 |
56,30 |
48 |
111,76 |
|
|
|
|
|
|
112
Для получения большей точности измерения в большинстве электрических психрометров предусмотрены устройства для аспирации воздуха с постоянной скоростью не ниже 3-4 м/с. Увлажняющий фитиль мокрого термометра должен обладать хорошей всасывающей способностью, при этом температура воды не должна значительно отличаться от температуры сухого термометра. К преимуществам психрометрического метода можно отнести достаточную точность при положительных температурах и не очень большую инерционность. В качестве чувствительного элемента могут применяться ртутные стеклянные термометры, термопреобразователи сопротивления, термисторы. Для смачивания термометра применяют 3%-ный раствор формальдегида.
Метод точки росы основан на зависимости:
φ=100Er/Et, |
(2.5) |
где Er - упругость насыщенного пара при температуре точки росы;
Et - упругость насыщенного пара при температуре t.
При неизменном давлении точка росы не зависит от температуры воздуха. Погрешность определения относительной влажности методом точки росы прямо пропорциональна относительной влажности и погрешности измерения температуры и обратно пропорциональна квадрату абсолютной температуры точки росы.
При сорбционном методе о влажности судят по изменению электропроводности пленки, на которой нанесен поглотитель влаги - сорбент. Конструкция чувствительного элемента для измерения относительной влажности воздуха показана на рис 2.5. Чувствительный элемент состоит из изолированной металлической гильзы 4, покрытой стеклянным волокном 3, пропитанным водным раствором хлористого лития. Чувствительный элемент подогревают с помощью спирально намотанных электродов 2. Так как
113
солевой раствор хлористого лития хорошо проводит электрический ток, то цепь от вторичной обмотки понижающего трансформатора через электроды замыкается раствором соли хлористого лития. При этом вода, содержащаяся в растворе соли, испаряется, сопротивление раствора увеличивается и нагрев уменьшается. При испарении чувствительный элемент охлаждается и вследствие гигроскопичности соли хлористого лития начинает поглощать влагу из окружающей среды.
В установившемся режиме подведенная энергия полностью расходуется на испарение воды из солевого раствора. Таким образом, нагрев чувствительного элемента определяется величиной сопротивления солевого раствора хлористого лития, которое, в свою очередь, определяется относительной влажностью воздуха окружающей среды. Равновесие наступает при температуре точки росы. Эту температуру измеряют малоинерционным термопреобразователем сопротивления 1, помещенным в гильзу измерителя влажности и соединенным с измерительным прибором 5. Электролитические элементы применяют не только для измерения температуры точки росы, но и для измерения относительной влажности воздуха. В измерительных схемах используют неравновесные мостовые и компенсационные схемы.
2.3. Вакуумные машины и установки
При проектировании вакуумных машин и установок выбор откачных средств должен производиться с учетом физических явлений, лежащих в основе работы насосов различных типов, а также характерных особенностей их эксплуатации [2]. Существующие вакуумные насосы в зависимости от принципа действия можно разделить на несколько групп: 1) объемные, 2) инжекторные, 3) диффузионные, 4) молекулярные, 5) ионно-сорбционные, 6) криогенные.
114
К объемным насосам относятся вращательные, двухмоторные, поршневые и водокольцевые механические насосы. Принцип действия их основан на периодическом заполнении объема рабочей камеры насоса откачиваемым газом, последующим сжатием и вытеснением его в другой насос или в атмосферу. Наибольшее распространение получили вращательные насосы, которые в свою очередь делятся на пластинчато-роторные, пластинчато-статорные и плунжерные. Все они имеют рабочий орган, совершающий во время сжатия и вытеснения газа вращательное движение. Сжатие газа обеспечивается эксцентричным расположением осей ротора и статора и наличием разделяющей камеры всасывания и сжатия подвижной пластины, расположенной в пластинчато-роторных насосах в роторе, а в пластинчатостаторных - в статоре. В плунжерных насосах вместо разделительной пластины используется плунжер, совершающий карательное движение.
Во все вращательные насосы для улучшения условий трения движущихся частей и создания герметичного уплотнения масляной пленкой заливается рабочая жидкость - вакуумное масло ВМ-4 или ВМ-6. Пластинчато-роторные насосы обычно имеют не большую производительность. Их быстроты откачки при давлении 760-1 торр лежат в пределах от 0,1 до 6 л/с. Предельное давление5·10-2 торр для одноступенчатых и 5·10-3 торр для двухступенчатых конструкций.
Основные характеристики современных пластинчаторотных насосов представлены в табл. 2.7. Все насосы, кроме ВН-494 и ВН-01, снабжены газобалластными устройствами и могут откачивать пары воды при парциальном давлении 17 торр.
Газобалластное устройство напускает атмосферный воздух в камеру сжатия насоса, уменьшает коэффициент компрессий и предотвращает конденсацию паров воды внутри насоса.
Пластинчато-статорные насосы ВН-461М, ВН-461МГ и
115