Способ определения точки росы Советский патент 1992 года по МПК G01N25/68 

Изобретение относится преимущественно к методам исследования влажности газов путем определения точки росы.

Известны способы определения точки росы влажных газов, сущность которых состоит в том, что фиксируют температуру, при которой на охлаждаемой поверхности появляется сконденсировавшаяся из газа влага. Температура, соответствующая началу процесса конденсации, и является температурой точки росы. Определение момента начала конденсации влаги является одной из основных операций. Для регистрации появления влаги на конденсационной поверхности используют оптические, электрические и электрохимические датчики. Работа таких датчиков заключается в регистрации скачкообразного изменения соответствующих физических свойств конденсационной

поверхности, наступающих в момент ее увлажнения, Использование этих датчиков ограничивается случаями определения точки росы химически и механически неагрессивных газовых сред. Для определения точки росы запыленных газов и двухфазных газовых потоков, содержащих твердые дисперсные частицы, такие методы детектирования практически непригодны. Использование оптических методов детектирования невозможно ввиду частичной или полной оптической непроницаемости таких сред. Электрические и электрохимические датчики, представляющие собой пленки, наносимые на конденсационную поверхность, чувствительны к загрязнениям и абразивному износу. При загрязнении и абразивном износе конденсационной поверхности происходит изменение градуировочных характеристик

VI

ГО

со

VJ

ел VI

пленочных датчиков, приводящее к уменьшению точности определения момента выделения влаги.

Наиболее близким к предлагаемому является способ, включающий охлаждение конденсационной поверхности, измерение ее температуры, измерение теплового потока, проходящего через конденсационную поверхность, а также фиксацию температуры в момент начала конденсации влаги. Момент начала конденсации влаги устанавливают по скачкообразному изменению величины теплового потока. Скачкообразное изменение величины теплового потока при охлаждении конденсационной поверхности происходит в результате теплового эффекта, сопровождающего переход влаги из газообразного в жидкое состояние. Проявление теплового эффекта фазового перехода воды не зависит от химических и физических воздействий газовой среды на конденсационную поверхность.

К недостаткам указанного метода определения точки росы относится то. что заметное (ощутимое для измерительных средств) скачкообразное изменение величины теплового потока имеет место лишь при относительно большой скорости конденсации влаги. Это требует соответствующих больших скоростей охлаждения конденсационной поверхности. Однако с увеличением скорости охлаждения снижается точность определения температуры конденсационной поверхности, а вместе с ней и температуры точки росы. При уменьшении скорости охлаждения увеличивается точность определения температуры конденсационной поверхности, но при этом возникают осложнения в идентификации скачка теплового потока. При небольших скоростях охлаждения, когда количество конденсирующейся влаги в единицу времени ничтожно мало, скачок величины теплового потока обнаружить практически невозможно.

Целью изобретения является повышение точности определения температуры точки росы влажных газов.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу, в котором фиксируют температуру охлаждаемой конденсационной поверхности в момент начала конденсации влаги, момент начала конденсации устанавливают по скачкообразному изменению величины коэффициента теплоотдачи между газом и конденсационной поверхностью.

За счет того, что момент начала конденсации фиксируют по скачкообразному изменению величины коэффициента теплоотдачи, обеспечивается более надежная идентификация момента начала конденсации влаги. При охлаждении конденсационной поверхности в момент появления на ней конденсата происходит скачкообразное изменение теплового потока и скорости снижения ее температуры. Частное от деления одного параметра на другой, являющееся коэффициентом теплоотдачи, более отчетливо обнаруживает эффект скачка. При этом масштаб регистрируемого скачкообразного

0 увеличения коэффициента теплоотдачи всегда больше масштаба скачка теплового потока на величину, кратную изменению скорости возрастания температурного перепада.

5 На фиг. 1 изображен гигрометр точки росы, работающий по предлагаемому способу; на фиг.2 - экспериментальные результаты определения точки росы двухфазного потока.

0 Способ реализуется с помощью устройства, содержащего конденсационную поверхность 1, которая снабжена термоэлектрическим датчиком 2 и помещена в исследуемый газовый объем 3. Внутри исследуемого

5 газового объема на значительном удалении от конденсационной поверхности имеется термоэлектрический датчик 4. Конденсационная поверхность через тепломер 5 контактирует с источником 6 холода.

0Способ осуществляется следующим образом.

Источником 6 холода через тепломер 5 производят охлаждение конденсационной поверхности 1. В процессе охлаждения из5 меряют величины теплового потока тепломером 5, температуры конденсационной поверхности термоэлектрическим датчиком 2 и температурного перепада между поверхностью 1 и объемом 3 дифференциально

0 соединенными термоэлектрическими датчиками 1 и 4. Для каждого момента времени определяют значение коэффициента теплоотдачи, являющегося частным от деления теплового потока на температурный пере5 пад. Температуру точки росы устанавливают равной температуре конденсационной поверхности в момент скачкообразного изменения величины коэффициента теплоотдачи.

0 В конкретном опыте производили определение точки росы в потоке воздуха с взве- шенным в нем кварцевым песком. В качестве источника холода использовали резервуар с твердой двуокисью углерода.

5 Охлаждение конденсационной поверхности производили дискретно путем дискретного изменения термического сопротивления контакта между тепломером и источником холода.

Из результатов проведенного опыта (фиг.2) следует, что изменение величины

теплового потока (кривая а) и изменение величины температурного перепада (кривая 6) не несут в себе какой-либо видимой информации о факте наступления конденсации влаги. Их скачкообразные изменения на- столько малы, что оказываются завуалированными нестационарностью теплового состояния конденсационной поверхности. В отличие от этого изменение величины коэффициента теплоотдачи (кривая в), рассчи- тайного по этим же параметрам, происходит с отчетливо идентифицируемым скачком.

Формула изобретения

Способ определения точки росы, в котором фиксируют температуру охлаждаемой конденсационной поверхности в момент начала конденсации влаги, отли-чающий- с я тем, что, с целью повышения точности определения температуры точки росы, момент начала конденсации устанавливают по скачкообразному изменению величины коэффициента теплоотдачи между газом и конденсационной поверхностью.

а & I Ч W I

Изобретение относится к методам исследования влажности газов путем определения точки росы. Цель изобретения - повышение точности определения температуры точки росы. Способ включает охлаждение конденсационной поверхности, измерение ее температуры, измерение теплового потока, проходящего через конденсационную поверхность, фиксацию температуры в момент начала конденсации влаги. Дополнительно измеряют температурный перепад между влажным газом и конденсационной поверхностью, определяют величину коэффициента теплоотдачи На границе газа и конденсационной поверхности, фиксируют момент конденсации по скачкообразному изменению коэффициента теплоотдачи. 2 ил. Ј

100

ЛТ,К |

го

10

200ЗвО Ј,сек