Устройство для предотвращения конденсации водяного пара из парогазовой среды Советский патент 1992 года по МПК G01W1/11 

Изобретение относится к измерениям относительной влажности, в особенности при метеорологических наблюдениях, может быть использовано также в других областях техники, где необходимы средства предотвращения образования водяного конденсата на локальных поверхностях, например при хранении и эксплуатации изделий электронной техники, приборов в климатически нерегулируемых объемах.

Известны устройства, понижающие относительную влажность без повышения температуры, выполненные в виде патронов с перфорированными отверстиями, заполненных сорбентом (например, цеолитом или силикагелем).

Однако они эффективны лишь в замкнутых объемах, так как с течением времени насыщаются влагой, теряют сорбционную способность и требуют скорой замены. Кроме того, использование подобных устройств

в климатических защитах гигрометров приводило бы к погрешностям измерений.

Устройство, осуществляющее подогрев поверхности с помощью электронагревательных элементов, выбранное за прототип, не имеет указанного недостатка. Но оно должно содержать в своем составе схему регулирования тока, датчик температуры поверхности и датчик точки росы (или относительной влажности, если имеется устройство для пересчета ее в точку росы). Устройство должно быть отрегулировано таким образом, чтобы температура поверхности несколько превышала текущее значение точки росы.

Однако и такое устройство (гигроуправ- ляемый электронагреватель) малоэффективно из-за своей сложности и постоянного энергопотребления (связанного с потреблением мощности источника питания схемой управления, работающей в дежурном режиме даже в отсутствие тока нагревания).

(Л

С

1 ел ел

р

(Л

Целью изобретения является упрощение устройства и снижение его энергопотребления. Использование изобретения приводит к достижению положительного эффекта, состоящего втом, что исключается необходимость в довольно сложной системе автоматического регулирования, снижается энергопотребление благодаря возможности осуществления поверхностной локализации действия устройства и полному отсутствию энергопотребления в дежурном режиме (т.е. при влажности менее 98%), гигроуправляемый нагреватель реализуется в виде листового материала, не содержащего дорогостоящих дефицитных компонентов и допускающего необходимую обработку (выкройку, гибку) без потери его свойств, достигается при необходимости измерение относительной влажности парогазовой смеси ( в частности, воздуха) в диапазоне 98-100% по измеренному значению тока через сульфаткалиевую ячейку в составе гйгроуправляемого электронагревателя,ч, ,

Цель достигается тем, что гигроуправляемый электронагреватель выполнен в виде электролитической ячейки с сульфатом калия на гибком изолирующем основании.

На фиг. 1 представлено устройство; на фиг, 2 - конструкция климатической защиты с применением устройства.

Гигроуправляемый нагреватель (фиг, 1) состоит из металлической подложки 1, на которую уложена стеклоткань 2, пропитанная водным раствором сульфата калия. На эту ткань наложена мелкоячеистая сетка 3 из электропроводящего материала, не взаимодействующего химически с сульфатом калия (например, медная или из угольных нитей - углена). Все три перечисленных элемента зафиксированы с помощью стягивающей их электронепроводящей нити 4, химически стойкой к сульфату калия (напри- мер, лавсановая, капроновая, стекло волокон на я).

Согласно фиг. 2 климатическая защита сорбцион но-эл ектричес кого гигрочувстви- тельного элемента 5 содержит радиационную защиту 6, препятствующую нагреву гигрочувствительного элемента солнечными лучами, и аспиратор 7, обеспечивающий подвод анализируемого воздуха к гигрочув- ствительному элементу. Чувствительный элемент 5 находится внутри предлагаемого устройства, выполненного в виде цилиндра 8, предотвращающего конденсацию на чувствительном элементе, другое такое устройство, выполненное в виде цилиндра 9 большего диаметра, предотвращает конденсацию на внутренней поверхности радиационной защиты.

Устройство работает следующим образом.

Электролитическая ячейка в виде отрезка листового трехслойного материала, структура которого изображена на фиг. 1, присоединяется к источнику электрического напряжения низкой частоты (для исключе0 ния эффекта электрической поляризации). При температуре ниже +20°С и относительной влажности менее 98% (т.е. ниже равновесного значения относительной влажности для насыщенного водного раствора сульфа5 та калия) сульфат калия практически неэлек- тропроводен, в связи с чем ток отсутствует и, следовательно, температура ячейки равна температуре воздуха. Если относительная влажность в зоне расположения ячейки

0 превысит 98%, то вследствие поглощения водяного пара образуется водный раствор сульфата калия, через который начинает проходить ток, отчего ячейка подогревается и в дальнейшем ток самостоятельно поддер5 живается на уровне, при котором раствор оказывается в насыщенном состоянии. Значение тока, а следовательно, и перегрева ячейки относительно температуры воздуха увеличивается с увеличением влажности от0 носительно 98%. Перегрев достигает 0,1- 0,3°С при относительной влажности 100% и температуре ниже +20°С ( с понижением температуры перегрев уменьшается). При использовании предлагаемого устройства в

5 составе климатической защиты сорбцион- но-электрического гигрочувствительного элемента относительной влажности (согласно фиг. 2) ячейки 8 и 9, выполненные в виде цилиндров или спиралей из описанного

0 трехслойного материала, образуют коаксиальные конструкции с внутренним цилиндром радиационной защиты и с цилиндрической поверхностью гигроэлемента. В результате, если относительная влажность

5 превышает 98%, то цилиндрические или спиралевидные ячейки будут подогреваться и, благодаря теплообмену движущегося за счет аспирации воздуха с ячейкой и с поверхностями внутреннего цилиндра защиты и

0 гигроэлемента, относительная влажность в зоне контакта с поверхностями будет меньше 100%, а температура поверхностей будет стремиться к температуре воздуха, даже превышая ее, и тем самым образование кон5 денсата будет предотвращено.

При влажности выше 98% в результат измерения гигроэлементом будет вноситься неопределенность. Учитывая, что ток через ячейку проходит при влажности 98-100%, можно лишь по его наличию принимать значение влажности, равным 99%. Эта неопределенность невелика - всего лишь i 1 %, т.е. не превышает предела допускаемой погрешности сорбционного гигрометра. Вместе с тем предлагаемое устройство содержит возможность снятия указанной неопределенности. Эта возможность заключается в том, что, как отмечалось, в диапазоне относительной влажности 98-100% ток через ячейку увеличивается от 0 до некоторого предельного значения. Таким образом, при необходимости, измеряя этот ток, можно точно определить значение от

носительной влажности в этом узком диапазоне.

Формула изобретения v Устройство для предотвращения конденсации водяного пара из парогазовой среды, включающее гигроуправляемый электронагреватель с источником питания, отличающееся тем, что, с целью упрощения и снижения энергопотребления, гигроуправляемый электронагреватель выполнен в виде электролитической ячейки с сульфатом калия на гибком изолируюшем основании.

Использование: измерение относительной влажности при метеорологических наблюдениях, а также в климатически нерегулируемых объектах для хранения изделий электронной техники. Сущность изобретения устройство содержит гигроуправ- ляемый электронагреватель, выполненный в виде электролитической ячейки с сульфатом калия на гибком изолируемом основании. Габариты и место установки гигро- управляемого электронагревателя опреде- ляются защищаемой от конденсата поверхностью. 2 ил.

/

I ©

X

г

fit/e.l

- 5