Меню

В каком гигрометре необходимо измерять ток электролиза

ГИГРОМЕТРЫ С КУЛОНОМЕТРИЧЕСКИМИ ДАТЧИКАМИ

Принцип действия кулонометрических гигрометров, предложенных Кейделем в 1956 г., основан на непре­рывном поглощении влаги пленкой гигроскопического вещества и одновременном электролитическом разложе­нии поглощенной влаги. Материал, из которого изготов­лен чувствительный элемент, должен являться высоко­эффективным сорбентом, иметь высокое удельное сопро­тивление в сухом виде и высокую проводимость после адсорбции влаги, обладать хорошими адгезионными свойствами и механической прочностью, а также не под­вергаться разложению в процессе электролиза. Сумме

ГИГРОМЕТРЫ С КУЛОНОМЕТРИЧЕСКИМИ ДАТЧИКАМИ

Этйх требований лучше всего удовлетворяет фосфорный ангидрид Р2О5 [4]. Исследуемый газ пропускают через датчик над тонкой пленкой частично гидратированного Р2О5, снабженной двумя металлическими электродами, к которым подводится постоянный ток. В датчике непре­рывно происходят два процесса: поглощение влаги плен­кой с образованием фосфорной кислоты и электролиз воды с регенерацией фосфорного ангидрида:

2НР0,-»Н2 + 4-02 + Р206-

Влага из газа должна полностью поглощаться чув­ствительным элементом и электролиз воды должен быть полным. Для этого напряжение на электродах должно быть не меньше 2 в (потенциал разложения воды бли­зок к этой величине), а датчик должен иметь размеры (длину), достаточные для поглощения из потока газа. всей влаги. При соблюдении этих условий между обоими процессами наступает равновесие и установившееся зна­чение силы тока, протекающего через электроды, про­порционально произведению абсолютной влажности на расход газа.

Верхний предел напряжения на электродах опреде­ляется электрической прочностью датчика.

Согласно закону Фарадея сила тока электролиза в. указанных условиях равна:

ИЗМЕРЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПСИХРОМЕТРЫ

Психрометрический метод является одним из старей­ших и распространенных в ‘промышленности, метеороло­гии и научных исследованиях методов измерения влаж­ности воздуха при положительных температурах. Он основан на зависимости между влажностью воздуха и разностью …

Методы измерения влажности

М. А. БЕРЛИНЕР Методы измерения влажности твердых материалов, жидкостей и газов, основанные на преобразовании влаж­ности в другую физическую величину с использованием современной измерительной техники, насчитывают всего несколько десятилетий; некоторые из …

МЕТРОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ИЗМЕРЕНИЙ ВЛАЖНОСТИ

Задачи метрологического обслуживания измерений влажности возникли сравнительно недавно, после того как эти измерения заня­ли место одной из отраслей аналитической техники. Как и в других отраслях измерительной техники, основной метрологической’ зада­чей …

Источник

В каком гигрометре необходимо измерять ток электролиза

ВЛАГОМЕРЫ И ГИГРОМЕТРЫ. Влагомеры (В.) — приборы для измерения влажности жидких и твердых веществ, гигрометры (Г.) — влажности газов. Ранее Г. называют приборы для определения влажности воздуха. В статье рассмотрены лишь те приборы, которые наиболее распространены при автоматич. измерениях в химии и химический технологии.

Кулонометрические влагомеры и гигрометры. В Г. этого типа чувствительный элемент выполнен в виде трубчатого корпуса из электроизоляц. материала, внутри которого размещены две несоприкасающиеся спирали (электроды) из Pt и Rh. Пространство между спиралями заполнено адсорбентом- частично гидратированным Р2О5. К электродам подведено напряжение, обеспечивающее электролиз поглощенной влаги. Анализируемый газ с постоянным расходом пропускают через элемент, и водяные пары практически полностью поглощаются Р2О5. Ток электролиза связан с концентрацией влаги соотношением:

где I — сила тока, А, с — концентрация влаги, кг/м 3 , Q — расход газа, м 3 /с, n — число электронов, необходимое для электролиза одной молекулы воды, F — число Фарадея, М — молекулярная масса воды.

Диапазон измерений от 10 -5 до 0,1%. Недостаток прибора — невозможность измерения влажности газов, которые содержат щелочные и полимеризующиеся компоненты. В первом случае Р2О5 реагирует со щелочным компонентом, во втором служит инициатором полимеризации, а образующаяся пленка полимера препятствует поступлению водяных паров к поверхности адсорбента. При наличии в газе паров спирта возникает дополнительной погрешность, связанная с его гидролизом и образованием дополнительной влаги.

В кулонометрич. ВЛАГОМЕРЫ И ГИГРОМЕТРЫ при анализе жидкостей влага извлекается из них потоком сухого газа, и затем влажный газ анализируется описанным выше способом. При определении влажности твердых сыпучих материалов известная навеска в-ва продувается постоянным потоком сухого газа (при необходимости — с одновременным подогревом пробы), который далее поступает в чувствительный элемент. Зависимость между концентрацией влаги и силой тока определяется формулой:

где G — масса пробы, Т — длительность измерения, выбираемая т. обр., чтобы остаточная влага в навеске была пренебрежимо мала.

Погрешность кулонометрич. приборов обычно 1-5% при концентрации влаги порядка сотых долей процента и 10-20% при концентрации 10 -4 -10 -3 %. Постоянная времени (время реакции прибора на изменение влажности) от десятков сек до 10 мин при концентрации влаги соответственно в диапазонах 10 -2 -10 -1 и 10 -4 -10 -3 %. Эти приборы применяют, в частности, для определения влажности полимеров (например, полиэтилена и полипропилена), а также для контроля влажности воздуха, предназначенного для питания контрольно-измерит. приборов.

Пьезосорбционные влагомеры и гигрометры. Действие их основано на зависимости собственной частоты колебаний кварцевого резонатора от его массы. Кристалл кварца покрывают слоем вещества, избирательно сорбирующего водяные пары. Изменение частоты резонатора зависит от массы поглощенной влаги и, следовательно, от концентрации влаги в атмосфере, окружающей кристалл: , где F-собств. частота колебаний резонатора (обычно 5-15 МГц), k-коэффициент, зависящий от типа и геометрии кристалла,-изменение массы кристалла (в кг). Как правило, достигает несколько кГц. Для измерения относит. влажности (отношение парциального давления водяного пара к давлению насыщ. пара при одних и тех же давлении и температуре) в пределах 0-100% в качестве сорбентов используют гидрофильные полимеры, в частности поликапроамид. Толщина пленки полимера, наносимой на кристалл резонатора, не превышает несколько мкм, постоянная времени при применении поликапроамида 15 с, диапазон температур от 5 до 60 °С, погрешность несколько %. Определению мешает присутствие паров спиртов, NH3 и др. полярных соединений, сорбируемых полимером. При измерениях микроконцентраций влаги используют высокоэффективные адсорбенты, например силикагель. При этом ниж. предел определения концентрации влаги порядка 10 -4 %.

Пьезосорбционные приборы устойчивы к перегрузкам по влажности, имеют небольшие массу и габариты. ВЛАГОМЕРЫ И ГИГРОМЕТРЫ используют, например, в промышлености органическое синтеза (в производстве бензола, толуола, циклогексана и др. углеводородов), Г.-в установках кондиционирования воздуха в промышлености химический волокон.

Электросорбционные гигрометры. Принцип их действия состоит в измерении электрич. проводимости вещества, поглощающего влагу. Адсорбенты: Al2О3, LiCl, силикагель, SnO2, цеолиты, асбест и др. наиболее распространены датчики на основе первых двух адсорбентов.

При использовании Al2О3 чувствительный элемент, выполненный из алюминия, является одним из электродов датчиков. На его поверхность электролитич. способом наносят тонкую пористую пленку Al2О3. Тонкий паропроницаемый слой Аи или графита на этой пленке образует второй электрод. Полное сопротивление такого элемента зависит от концентрации влаги в среде, окружающей адсорбент, и измеряется с использованием переменного тока пром. частоты. Датчики на основе Al2О3 позволяют, в частности, определять содержание влаги в пропилене, бутиленах и др. олефинах от 10 -6 до несколько % и обладают высоким быстродействием.

Читайте также:  Электроды при силе тока 350

Применяют также так называемой подогревные хлористолитиевые датчики, в которых между электродами электрич. нагревателя помещают волокнистый материал, пропитанный водным раствором LiCl. Температура нагрева, измеряемая термометром сопротивления, служит мерой влажности газа. Эти приборы обладают меньшей, чем датчики на основе Al2О3, погрешностью, большей стабильностью показаний и более широким температурным диапазоном измерения (150-200 °С).

Диэлькометрические влагомеры и гигрометры. Их действие основано на сильной зависимости диэлектрическая проницаемости веществ от содержания в них влаги; это обусловлено аномально большойводы (81 при 20 °С). Измерение в диапазоне средних частот тока (0,1-30 МГц) сводится к определению емкости С конденсатора, между обкладками (электродами) которого помещено исследуемое в-во (С =, где Сo-емкость незаполненного конденсатора). В диапазоне сверхвысоких частот (30 МГц-300 ГГц) измеряют частоту колебаний объемного резонатора, в котором находится влажное вещество.

Для определения влажности жидкостей и газов применяют обычно датчики с цилиндрич. коаксиальными или плоскопараллельными электродами. Миним. предел измерения содержания влаги составляет: в жидкостях от 0,01 до 0,1%, в газах от 0,05 до 0,1%. Погрешность не превышает 2,0-2,5% при высокой влажности и до 10% при приближении к миним. пределу. Постоянная времени 1-2 мин.

Влажность твердых сыпучих материалов определяют с помощью датчиков с кольцевыми или др. электродами, расположенными в одной плоскости. Миним. предел и погрешность измерений от 0,1 до 0,2%. На результат определения оказывают влияние характер взаимодействие влаги с материалом, а также гранулометрич. состав и степень уплотнения или предварит. измельчения пробы. При использовании диапазона сверхвысоких частот удается бесконтактно измерять содержание влаги в материалах, движущихся на конвейере.

Диэлькометрич. ВЛАГОМЕРЫ И ГИГРОМЕТРЫ применяют в производстве минеральных удобрений, в горнохимический промышлености, диэлькометрич. Г.-обычно для определения влажности агрессивных газов (например, NH3, H2S).

ЯМР-влагомеры. Принцип их действия заключается в резонансном поглощении энергии высокочастотного электромагн. поля входящими в состав воды ядрами водорода в постоянном магн. поле (см. Ядерный магнитный резонанс). Величина поглощенной энергии служит мерой влажности материала. Достоинства этих ВЛАГОМЕРЫ И ГИГРОМЕТРЫ: высокая избирательность и возможность бесконтактного измерения. Кроме того, анализируя резонансную кривую поглощения, можно определять также характер взаимодействие влаги с веществом, т. к. ширина кривой изменяется при переходе от свободный влаги к адсорбированной. Диапазон измерения концентраций от О до 100%. Погрешность зависит от плотности, состава вещества и характера взаимодействие с ним влаги и колеблется от 10 -3 до несколько %. Постоянная времени от несколько секунд до 1 мин и более. ЯМР-влагомеры используют, в частности, в производстве пластич. масс (для определения влажности пресспорошков) и в научных исследованиях (для измерения содержания влаги в твердых сыпучих материалах, реже в жидкостях).

Нейтронные влагомеры. Их действие основано на замедлении ядрами водорода потока быстрых нейтронов. При этом последние теряют энергию и превращаются в медленные нейтроны. Если главный водородсодержащий компонент в веществе — вода, а замедление нейтронов, вызванное присутствием др. элементов, достаточно мало, можно оценить содержание влаги, измеряя плотность потока медленных нейтронов. Для получения быстрых нейтронов применяют, как правило, радиоактивные источники, содержащие Be в смеси с одним из радиоактивных элементов, — Ra, Po или Ри (интенсивность 10 3 -10 5 нейтронов в 1 с). Детекторы -борные или сцинтилляционные счетчики или комбинация из кадмиевой фольги и галогенного счетчика. Измерения проводят при размещении источника и счетчика как в толще материала, так и на его поверхности. Диапазон определения от 0 до 100%. Погрешность — от 0,5 до 2,0% — обусловлена наличием в анализируемом веществе иных, помимо воды, водородсодержащих соединение, а также элементов с большим сечением захвата нейтронов (Cl, В, Li и др.). Сильное влияние оказывают также изменения плотности вещества. Поэтому для снижения погрешности вводят соответствующие поправки. Нейтронные ВЛАГОМЕРЫ И ГИГРОМЕТРЫ применяют для тех же целей, что и ЯМР-влагомеры.

Гигрометры, основанные на измерении точки росы. Анализируемый газ охлаждают до температуры, отвечающей температуре насыщения водяного пара, т.е. до росы точки. Эту температуру определяют в момент начала конденсации пара (выпадение росы) на плоской полированной поверхности зеркальца. Для охлаждения газа используют дросселирующие, термоэлектрич., термомагн. и др. устройства. Момент выпадения росы фиксируется фотоэлектрич. (по изменению рассеяния света) или кондуктометрич. методом. В последнем случае измеряют поверхностное сопротивление зеркальца, на котором находится конденсат. Применяют также радиац. детекторы, основанные на поглощении илиизлучений. Зная точку росы и температуру (t)анализируемого газа, можно вычислить относит. влажность по формуле: , где p1 и р2— соответственно давления насыщ. водяного пара при точке росы и t (см. Газов увлажнение).

Достоинства этих Г.: низкий предел обнаружения влаги (точка росы — 100°С, что отвечает концентрации 10 -6 %); погрешность лучших образцов от 0,3 до 0,5 °С, и, как правило, не выше 1 °С. Длительность измерения от несколько секунд при высокой влажности до десятков мин при ниж. пределе измерения. Недостаток: невозможность определения содержания влаги в газах (парах), температура конденсации которых выше, чем измеряемая точка росы (например, в пропилене). Эти Г. широко применяют в заводских лабораториях.

Психрометры. Основаны на определении разности температур двух термометров — обычного, или сухого (tс), и мокрого (tM), т.е. непрерывно увлажняемого так, что на его поверхности поддерживается влажность, соответствующая насыщению при данной температуре. Оба термометра помещены в анализируемую среду (газ). Температура мокрого термометра снижается вследствие испарения влаги, обусловленного разностью ее концентраций на термометре и в анализируемом газе, и зависит от относит. влажности, которая может быть найдена по формуле:

где рм и рс-соответственно давления насыщ. пара при tM и tc; р-атм. давление, A-психрометрич. коэффициент, зависящий от конструкции прибора и параметров исследуемого газа.

В качестве датчиков температуры используют стеклянные термометры и термометры сопротивления. Пределы измерения 20-100% при температурах от — 5 до 40 °С, погрешность 3-10%, длительность измерения не превышает несколько мин. Недостаток: возможность загрязнения фитиля, смачивающего мокрый термометр, пылью, твердыми частицами и нарушение из-за этого градуировочной характеристики.

Читайте также:  Сила тока статора электродвигателя

Оптические влагомеры и гигрометры. Действие этих приборов основано на поглощении влагой ИК-излучения, преимущественно в коротковолновой области (длина волны 0,8-4,0 мкм). В этом диапазоне спектр воды содержит ряд интенсивных полос поглощения с центрами, соответствующими длинам волн 0,94; 1,1; 1,38; 1,87; 2,7; 3,2; 3,6 мкм. Источники излучения-лампы накаливания, лазеры, а при зондировании атмосферы — солнечная радиация. Приемники излучения: избирательные — оптико-акустические, интегральные — фоторезисторы (наиболее чувствительны), а также термометры и болометры. Область применения абсорбц. разновидности метода — определение содержания влаги в жидкостях (например, в метаноле и уксусной кислоте) и твердых пленочных материалах. Диапазон измерения 10 -5 -20%, предел погрешности не выше несколько %.

Модификация метода, в которой используется рассеянное излучение, позволяет получать информацию о диспергированной воде в эмульсиях. Для контроля влажности твердых материалов используют метод индикации отраженного излучения (погрешность 5-10%). Достоинства ВЛАГОМЕРЫ И ГИГРОМЕТРЫ: широкий диапазон определяемых концентраций (шкалы 0-0,5% и 0-80%), возможность бесконтактного измерения влажности материалов, движущихся на конвейере (например, минеральных удобрений), высокое быстродействие. Недостаток: дополнительной погрешность, обусловленная возможной неоднородностью концентрационного поля при измерении содержания влаги в поверхностном слое материала.

Химическая энциклопедия. Том 1 >> К списку статей

Источник

Метод электрических гигрометров

Для измерения влажности в агропромышленном комплексе нашли широкое применение приборы с электронными пирометрическими датчиками (ЭГД), имеющими чувствительный элемент, выполненный из гигроскопического материала, который при измерениях влажности находится в гидротермическом равновесии с контролируемым газом. Выходной величиной ЭГД является тот или иной электрический пара­метр влагочувствительного элемента. Эти датчики могут работать как в неподвижном газе, так и при изменении его скорости в широких пределах, не требуют применения подводящих коммуникаций, кроме кулонометрических, регуляторов расхода или давления газа. Благодаря возможности миниатюризации ЭГД можно применять для измерения влажности очень малых объемов газа. К достоинствам ЭГД относятся также простота конструкции, возможность дистанционных измерений, низкая стоимость, малые габариты и масса.

Основной недостаток многих ЭГД — их старение в процессе эксплуатации или хранения.

Электрические гигрометрические датчики принято делить на электролитические, сорбционные и кулонометрические.

Электролитические датчики состоят из жидкой или сухой пленки электролита, которая поглощает влагу из окружающей среды до тех пор, пока давление пара над поверхностью образующегося раствора не достигнет равновесия с давлением водяного пара окружающей среды. Дальнейшее изменение влажности среды в зависимости от знака этого изменения вызовет поглощение влаги чувствительным элементом или испарение ее до достижения нового состояния.

В зависимости от влажности окружающего газа изменяется сопротивление элек­тролитической пленки которое, в свою очередь, зависит еще от температуры и кон­центрации растворенного вещества. Как правило, эти зависимости нелинейны, поэтому электролитические ЭГД градуируют опытным путем. Примером такого датчика может служить преобразователь типа ЭВ4, имеющий диапазон контролирования влажности от 35 до 80 или от 60 до 90 %. Инерционность датчика 5 мин. Основная погрешность 3-5 %.

Существует большое число разнообразных чувствительных элементов, из которых для примера можно выделить хлористо-литиевый гигрометрический датчик с гребенкообразными электродами (рис.2.5, а), зависимость сопротивления которого от влажно­сти воздуха показана на рисунке 2.5, б. Из графика видно, что он может работать в диапазоне температур от — 40 до +40 °С. Инерционность таких датчиков 1..2 мин.

Промышленность выпускает преобразователи типов ДЭВС-1 и ДИВ. Преобразователь ДЭВС-1 работает в диапазоне температур 20. 40 °С диапазон измерений влажности 50. 90 % с погрешностью 3 %. Он имеет довольно большую инерционность — до 10 мин, чувствителен к запыленности воздуха, параметры его нестабильны во времени.

Преобразователь ДИВ-2 реагирует на изменение влажности воздуха от 20 до 90 % с основной погрешностью 3,5 %, постоянная времени 20 мин. Обычно этот датчик служит чувствительным элементом влагомера ВВ2. Преобразователь ДИВ-2 более стабилен во времени и долговечен.

Электрические сорбционные датчики можно разделить на адсорбционные и абсорбционные. В первых используется явление адсорбции влаги внешней поверхностью материала в виде тонкого слоя, а объектом измерения являются электрические

характеристики этой поверхности (например, поверхностное сопротивление), обусловленные наличием на ней водной пленки с нонами водорастворимых веществ.

Рисунок 2.5 — Хлористо-литиевый пирометрический датчик (а) и кривые (б)

зависимости его сопротивления от влажности воздуха (при температуре: 1) — 40 °С;

2) -20 °С; 3) 0°С; 4) +20 °С; 5 +40 °С); гигротермодатчик (в) и зависимость его

полного сопротивления от влажности воздуха (г).

В ЭГД второй группы чувствительный элемент представляет собой тонкий слой вла-гочувствительного материала на водостойкой подложке или определенный объем капиллярно пористого материала. Механизм действия датчиков второй группы аналогичен: водяной пар, содержащийся в газе, поглощается капиллярами всего объема чувствительного элемента и изменяет его объёмное сопротивление.

Наибольшее практическое применение получили сорбционные датчики следующих типов: угольные, пьезокварцевые и алюминиево-оксидные. Алюминиево-оксидный гигротермодатчик с температурной компенсацией показан на рисунке 2.5. На внутренней и внешней цилиндрических поверхностях тонкостенной алюминиевой трубки 4 имеются оксидные слои 3 и 5. Поверх этих слоев нанесены проводящие графитовые слои (электроды) 2. Внутренняя полость трубки 4 заполнена влагоизолирующим лаком 1, вследствие него влагочувствительный слой 3 находится в гигротермическом, а слой 5 — только в термическом равновесии с окружающей средой. Такой «совмещенный» гигротермодатчик позволяет одновременно измерять влажность и температуру среды.

Влажностные характеристики датчиков получают экспериментальным путем при постоянной температуре. На рисунке 2.5, г приведена снятая при t =20°C влажностная характеристика датчика, показывающая зависимость полного сопротивления от относительной влажности воздуха при частоте 50 Гц.

Промышленность выпускает пьезосорбционные преобразователи относительной влажности ДОВП-1, которые применяют в составе влагорегуляторов В4-536У и В4-510У в теплицах и овощехранилищах. Диапазон контролирования этих преобразователей от 0 до 100 % с погрешностью 2,5 %. Они позволяют дистанционно контролировать влажность (до 1000 м) и имеют небольшую инерционность (2 мин).

Принцип действия гигрометров с кулонометрическими датчиками основан на непрерывном поглощении влаги пленкой гигроскопического вещества и одновременном электролитическом разложении поглощенной влаги. Наиболее простой и распространенный кулонометрический датчик — трубчатый. Он состоит из цилиндрической пластмассовой втулки, на внутренней поверхности которой за креплены два проволочных (платиновых) электрода в виде параллельных геликоидальных спиралей. На поверхности между электродами нанесена пленка частично гидратированной пятиокиси фосфора. Датчик закреплен в корпусе (пластмассовом или металлическом) с контактами для соединения датчика с измерительным устройством.

В диффузионном датчике часть влаги из исследуемого газового потока диффундирует сквозь пористый гидрофобный барьер, а за тем подвергается электролизу. Скорость диффузии не зависит от скорости воздуха поэтому в диффузионном гигрометре отпадает необходимость в регуляторе расхода газа, так как его функции выполняет диффузионный барьер. Зависимость силы тока электролиза от влагосодержания у диффузионного датчика линейна в широких пределах. Его недостаток — существенное увеличение инерционности, особенно в диапазоне низких влагосодержаний.

Читайте также:  Определите период переменного тока с частотой 50 гц 1 кгц 5 мгц

Измерительное устройство кулонометрических гигрометров отличается простотой. Последовательно с датчиком и источником постоянного тока включен многопредельный прибор, измеряющий силу тока электролиза.

Источник

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Кулонометрический гигрометр

Кулонометрические гигрометры осуществляют непрерывное измерение; можно, однако, наметить два исполнения этих приборов. В лабораторных гигрометрах ( с ручной наводкой) расход газа через датчик регулирует оператор по показаниям ротаметра; в гигрометрах этой категории используется показывающий измерительный многопредельный прибор и иногда батарейное питание. [1]

Достоинством кулонометрических гигрометров при определении воды с использованием отдувки из жидкости является их высокая чувствительность. Основные недостатки: требуется применение осушенного инертного газа, необходимо точно поддерживать расходы жидкости и газа. [3]

В осуществленных кулонометрических гигрометрах чувствительный элемент содержит фосфорный ангидрид, подвергающийся непрерывному электролизу; при условии полного поглощения влаги фосфорным ангидридом прибор, измеряющий величину тока электролиза, показывает влажность газа. [4]

Принцип действия кулонометрических гигрометров , предложенных Кейделем в 1956 г., основан на непрерывном поглощении влаги пленкой гигроскопического вещества и одновременном электролитическом разложении поглощенной влаги. Материал, из которого изготовлен чувствительный элемент, должен являться высокоэффективным сорбентом, иметь высокое удельное сопротивление в сухом виде и высокую проводимость после адсорбции влаги, обладать хорошими адгезионными свойствами и механической прочностью, а также не подвергаться разложению в процессе электролиза. [5]

Измерительное устройство кулонометрических гигрометров отличается простотой. Последовательно с датчиком и источником постоянного тока включен многопредельный прибор, измеряющий силу тока электролиза. [6]

Динамические свойства кулонометрических гигрометров определяются запаздыванием и инерционностью газоподводящей системы и влагочувствительного элемента. Инерционность газового тракта зависит от скорости газа, внутреннего объема коммуникаций и элементов тракта, а также от материала, из которого они изготовлены. [7]

Опыт эксплуатации кулонометрических гигрометров показывает, что основным источником отказов является чувствительный элемент. Одной из основных причин выхода из строя является образование между электродами мостиков из платиновой черни, замыкающих электроды накоротко и загрязняющих канал. Образованию мостиков платиновой черни в значительной мере способствует работа датчика при повышенных влаго-содержаниях; длительная работа в таких условиях, а также кратковременные перегрузки по влажности существенно сокращают срок службы датчиков. Кроме того, указанному процессу содействует озон, выделяющийся в полости датчика, например, при его регенерации ортофосфорной кислотой. Значительно меньший процент отказов обусловлен дефектами и повреждением отдельных элементов датчиков. [8]

Принцип действия кулонометрических гигрометров основан на непрерывном поглощении водяного пара из потока анализируемого газа гидрофильным веществом с одновременным электролизом образующегося при этом раствора. [9]

Принцип действия кулонометрических гигрометров основан на измерении силы тока между электродами в адсорбционно-элект-рохимическом чувствительном элементе — кулонометрической ячейке, через которую непрерывно, с постоянной скоростью пропускается анализируемый газ. На поверхность электродов нанесен тонкий слой гигроскопического вещества. [10]

Основные погрешности кулонометрических гигрометров обусловлены: химической или электрохимической коррозией транспортных коммуникаций или узлов прибора; появлением в анализируемом газе частиц аэрозоля и осаждением этих частиц на рабочей поверхности чувствительного элемента; появлением концевых эффектов около чувствительных элементов гигрометров, газовые коммуникации которых выполнены из металлических трубок; появлением в анализируемом газе компонентов ( кроме паров воды), способных вступать в химическое взаимодействие с оксидом фосфора; образованием гидрофильных веществ на внутренних поверхностях газовых коммуникаций, способных вступать в массообмен с парами воды анализируемого газа и тем самым изменять их парциальное давление; образованием электропроводящих перемычек между электродами чувствительного элемента при химической коррозии электродов и последующем электрохимическом восстановлении продуктов этой коррозии. [11]

С помощью непрерывного кулонометрического гигрометра удается определить одну миллионную часть хлора в воде. Чувствительность прибора дает возможность определить несколько биллионных частей хлора. В другом патенте этого же автора26 описан кулонометрический титрометр, в котором ток электролиза и потенциал индикаторных электродов постоянны, а поток анализируемой жидкости регулируется и контролируется. [13]

Во многих отечественных и зарубежных кулонометрических гигрометрах в качестве сорбента водяных паров используют оксид фосфора Р2О5, который при соединении с водой образует метафосфорную кислоту. Кислота разлагается под действием электрического тока с выделением водорода, кислорода и исходного реагента — оксида фосфора. Оксид фосфора обеспечивает практически полную адсорбцию водяных паров из анализируемой среды. [14]

Общепринятый метод измерения посредством кулонометрического гигрометра требует непрерывного протекания исследуемого газа через датчик. [15]

Источник



Кулонометрические гигрометры

Слайд №40

Сверхвысокочастотные влагомеры

Слайд №39

Принцип действия сверхвысокочастотных (СВЧ) влагомеров основан на оценке степени взаимодействия исследуемого материала с СВЧ- радиоволнами. При прохождении СВЧ-радиоволн через влажный материал происходит поглощение и рассеяние энергии электромагнитных волн частицами вещества. Для получения информации о свойствах вещества можно использовать параметры прошедшего или отраженного излучения. При этом конструкция и схема измерительного устройства определяются способом локализации СВЧ-радиоволн.

Наиболее распространенными являются метод с использованием проходящей волны и метод с использованием отраженной волны.

Основное преимущество СВЧ-влагомеров заключается в том, что они бесконтактны и позволяют измерять влажность в широком диапазоне (0. 100 %) с высокой точностью.Выпускаемые отечественными и зарубежными фирмами СВЧ-влагомеры часто называются также микроволновыми.

В кулонометрических гигрометрах в зависимости от количества влаги в газе изменяется ток электролиза. В канале цилиндрического стеклянного корпуса 1 кулонометрического чувствительного элемента размещены родиевые электроды 2, 3 и 4, выполненные в виде геликоидальных несоприкасающихся спиралей (рис. 8.8). Электроды 3 и 4 расположены последовательно друг за другом по ходу газового тракта. На стенки канала и электрода нанесена пленка частично гидратированной пятиокиси фосфора Р205, обладающей высокой влагосорбирующей способностью. Через чувствительный элемент в направлении, указанном стрелкой, непрерывно проходит анализируемый газ, расход которого поддерживается постоянным. Значение расхода выбирается таким образом, чтобы из потока анализируемого газа извлекалась практически вся влага. К электродам приложено напряжение от источника постоянного тока 5, причем значение этого напряжения превышает потенциал разложения воды. Таким образом, в гигрометре одновременно про

исходят два процесса: непрерывное извлечение пленкой сорбирующего вещества влаги из точно дозируемого потока анализируемого газа и электролитическое разложение поглощенной влаги. В установившемся режиме ток электролиза, контролируемый гигрометром, является мерой абсолютного содержания влаги в газе.

Диапазон измерений кулонометрических гигрометров от 10

5 до 0,1 %. Недостатокэтих приборов — невозможность измерения влажности газов.

Источник