СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ТОЧКИ РОСЫ СЖАТОЙ ГАЗОВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ Российский патент 1997 года по МПК G01N25/66 

Изобретение относится к способам контроля влажности воздуха или газа, применяемым в метеорологии, метеорологии, различных отраслях промышленности, в научных исследованиях.

Известен способ измерения температуры точки росы, заключающийся в охлаждении металлической неокисляемой зеркальной поверхности с помощью полупроводниковых элементов или кипящей жидкости при пропускании над ней воздуха. В момент, когда зеркальная поверхность затуманивается выпавший из воздуха влагой росой, измеряют температуру этой поверхности, равную температуре точки росы воздуха при помощи температуры или косвенным путем. Одновременно измеряют температуру воздуха по сухому термометру. Зная температуру точки росы и температуру воздуха, по диаграмме определяют влажность и другие параметры состояния воздуха (см. например, книга Ю.В. Захарова "Судовые установки кондиционирования воздуха и холодильные машины", Л. Судостроение, 1972, стр. 29).

Однако известный способ имеет следующие недостатки.

Момент помутнения зеркальной поверхности фиксируется фотоэлементом или визуально, что вносит погрешность в результаты измерения температуры.

Большие затруднения возникают при контроле агрессивных газов или газовых смесей.

Фиксация момента начала конденсации влаги на поверхности твердого тела условна, субъективна.

Инерционное состояние системы также вносят погрешность измерения за счет увеличения скорости вентиляции и повышения абсолютной влажности воздуха. Стремление уменьшить инерционность прибора влечет дополнительные требования к его конструкции.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому является способ измерения температуры точки росы и устройство его реализации описанны в книге М.А. Берлинер "Измерение влажности", М. Энергия, 1973. стр. 210 217.

В описанном на стр. 212 способе измеряется величина температуры сухого и мокрого термометров и давление испытуемой газо-воздушной среды.

Но при этом возникают затруднения в виде погрешности, обусловленной диффузным проникновением атмосферной влаги через стенки газопроводящей коммуникации; в виде большой разницы парциальных давлений водяного пара в окружающем воздухе и в анализируемом газо-воздушном потоке; в виде низкой точности измерения.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, состоит в устранении указанных недостатков путем повышения точности и быстродействия измерения.

Управляющее воздействие формируют как результат использования выходных сигналов датчиков температуры сухого и мокрого термометров, измеренных при атмосферном давлении и избыточном давлении, по которым автоматически вычисляют температуру точки росы газо-воздушной среды в трубопроводе по эмпирической зависимости.

Основным техническим результатом предложенного способа являются повышение точности измерения за счет применения элементов автоматики в процессе измерения, автоматизации процесса воздухоподготовки для систем пневмоавтоматики; быстродействия измерения и внесение корректирующих поправок в систему управления за счет применения вычислительного устройства и совершенного математического аппарата.

Благодаря этому, можно установить измерительную камеру с датчиками вне исследуемой среды на значительном расстоянии и подводить к ней исследуемую среду.

Пример осуществления способа поясняется чертежом.

К трубопроводу 2 сжатой газо-воздушной среды подключают измерительную камеру 1, у которой выпускной клапан 4 открыт, а впускной клапан 3 закрыт. Открывают впускной клапан 3 и продувают измерительную камеру. Одновременно закрывают впускной и выпускной клапаны. Измерительная камера наполнена исследуемой средой.

Производят измерение температуры среды и избыточного давления в трубопроводе датчиком давления 5 установленным в магистрали и соединенным с вычислительным устройством 6. К вычислительному устройству 6 подключены датчики температуры сухого 7 и мокрого 8 термометров, установленные в измерительной камере 41. По показаниям датчиков, связанных с вычислительным устройством, рассчитывают выходной сигнал, который подают на индикатор 10 и в систему управления воздухоподготовки 9.

Во время измерения температуры сухого и мокрого термометров сжатия газо-воздушная среда находится под атмосферным давлением. Значение величины психрометрического коэффициента соответствует условиям измерения температуры мокрого и сухого термометров при атмосферном давлении.

При сбросе сжатой среды в измерительную камеру удается избежать выпадение росы за счет применения обычных золотниковых устройств медленного дросселирования, показатель политропы расширения которых равен 1,1.

После продувки измерительной камеры 1 с выходов датчиков 5, 7, 8 информация поступает на вход вычислительного устройства 6, в котором реализована программа вычисления температуры точки росы сжатой газо-воздушной среды в соответствии с формулой:

где t_pu температура точки росы сжатой среды, ^oC;
p_u избыточное давление, бар;
t_m температура мокрого термометра, ^oC;
t_c температура сухого термометра, ^oC.

Выходной сигнал вычислительного устройства, соответствующей температуре точки росы сжатой газо-воздушной среды, в дискретном виде поступает на индикатор 10, а в аналоговом в систему управления блоком воздухоподготовки.

Использование: в метрологии, метеорологии. Сущность изобретения: для определения температуры точки росы сжатой газо-воздушной среды измеряют давление среды, P_u, температуру влажного и сухого термометров (t_м, t_c) в среде при атмосферном давлении и вычисляют температуру точки росы, t_pu, по формуле
1 ил.

Способ измерения температуры точки росы сжатой газовоздушной среды, заключающийся в измерении давления среды, температуры влажного и сухого термометров в среде при атмосферном давлении с последующим расчетом температуры точки росы, отличающийся тем, что температуру точки росы определяют по формуле

где температура точки росы сжатой среды, ^oC;
P_и избыточное давление, бар;
t_м температура мокрого термометра, ^oC;
t_с температура сухого термометра, ^oC.