35. Весовой плотномер. Схема.

Плотномер, прибор для непрерывного (или периодического) измерения плотности веществ в процессе их производства или переработки, устанавливается непосредственно в технологических линиях или производственных агрегатах. Весовые Плотномер основаны на непрерывном взвешивании определённого объёма жидкости. Погрешность таких плотномера ±(0,5—1)%.

Различают плотномеры весовые например, пикнометр- стеклянный сосуд специальной формы и определённой вместимости, применяемый для измерения плотности веществ в газообразном, жидком и твёрдом состояниях. Измерение плотности пикнометром основано на взвешивании находящегося в нём вещества (обычно в жидком состоянии), заполняющего пикнометр до метки на горловине или до верхнего края капилляра, что соответствует номинальной вместимости пикнометра. Измерения объёма значительно упрощаются, если вместо одной метки у пикнометра имеется шкала. Очень удобен в работе пикнометр с боковой капиллярной трубкой, у которой пробкой служит тело термометра. Основные достоинства пикнометрического метода определения плотности: высокая точность измерений;возможность использования малых количеств вещества; малая площадь свободной поверхности жидкости в пикнометре, что практически исключает испарение жидкости и поглощение влаги из воздуха; раздельное проведение операций термостатирования и последующего взвешивания.

 

36. Описание схемы и работы весового плотномера.

Плотномер, прибор для непрерывного (или периодического) измерения плотности веществ в процессе их производства или переработки, устанавливается непосредственно в технологических линиях или производственных агрегатах. Весовые Плотномер основаны на непрерывном взвешивании определённого объёма жидкости. Погрешность таких плотномера ±(0,5—1)%.

Различают плотномеры весовые например, пикнометр- стеклянный сосуд специальной формы и определённой вместимости, применяемый для измерения плотности веществ в газообразном, жидком и твёрдом состояниях. Измерение плотности пикнометром основано на взвешивании находящегося в нём вещества (обычно в жидком состоянии), заполняющего пикнометр до метки на горловине или до верхнего края капилляра, что соответствует номинальной вместимости пикнометра. Измерения объёма значительно упрощаются, если вместо одной метки у пикнометра имеется шкала. Очень удобен в работе пикнометр с боковой капиллярной трубкой, у которой пробкой служит тело термометра. Основные достоинства пикнометрического метода определения плотности: высокая точность измерений;возможность использования малых количеств вещества; малая площадь свободной поверхности жидкости в пикнометре, что практически исключает испарение жидкости и поглощение влаги из воздуха; раздельное проведение операций термостатирования и последующего взвешивания.

 

37. ВЛАЖНОСТЬ ВОЗДУХА

В окружающем нас воздухе практически всегда находится некоторое количество водяных паров. Влажность воздуха зависит от количества водяного пара, содержащегося в нем. Сырой воздух содержит больший процент молекул воды, чем сухой. Большое значение имеет относительная влажность воздуха, сообщения о которой каждый день звучат в сводках метеопрогноза.

Относительная влажность — это отношение плотности водяного пара, содержащегося в воздухе, к плотности насыщенного пара при данной температуре, выраженное в процентах.

ИЗМЕРЕНИЕ ВЛАЖНОСТИ

Для измерения влажности воздуха используют измерительные приборы - гигрометры. Существуют несколько видов гигрометров, но основные: волосной и психрометрический.

Так как непосредственно измерить давление водяных паров в воздухе сложно, относительную влажность воздуха измеряют косвенным путем.

Принцип действия волосного гигрометра основан на свойстве обезжиренного волоса ( человека или животного) изменять свою длину в зависимости от влажности воздуха, в котором он находится.

Волос натянут на металлическую рамку. Изменение длины волоса передаётся стрелке, перемещающейся вдоль шкалы. Волосной гигрометр в зимнее время являются основным прибором для измерения влажности воздуха вне помещения.

Более точным гигрометром является гигрометр психрометрический – психрометр ( по др. гречески "психрос" означает холодный). Известно, что от относительной влажности воздуха зависит скорость испарения. Чем меньше влажность воздуха, тем легче влаге испаряться.

В психрометре есть два термометра. Один - обычный, его называют сухим. Он измеряет температуру окружающего воздуха. Колба другого термометра обмотана тканевым фитилем и опущена в емкость с водой. Второй термометр показывает не температуру воздуха, а температуру влажного фитиля, отсюда и название увлажненный термометр. Чем меньше влажность воздуха, тем интенсивнее испаряется влага из фитиля, тем большее количество теплоты в единицу времени отводится от увлажненного термометра, тем меньше его показания, следовательно, тем больше разность показаний сухого и увлажненного термометров.

Абсолютная влажность газа — количество водяных паров в единице объема/массы газа (соответственно, абсолютная объемная, г/м³,/абсолютная массовая влажность, г/кг). Относительная влажность газа φ (степень насыщения газа водяными парами), доля единицы или процент, — отношение ­фактически содержащегося в газе количества водяною пара к максимально возможному при заданных температуре и давлении.Относительную влажность газа можно выразить через отношение парциального давления p_i находящегося в газе водяного пара к давлению р_нас насыщенного пара при той же температуре, т.е. φ = p_i/р_нас

38. Методы измерения влажности принято делить на прямые и косвенные. В прямых методах производится непосредственное разделение материала на сухое вещество и влагу. В косвенных методах измеряется величина, функционально связанная с влажностью материала. Косвенные методы требуют предварительной калибровки с целью установления зависимости между влажностью материала и измеряемой величиной.

Психрометрический метод основан на измерении разности двух температур. Прибор, который работает на этом принципе, называется психрометр и состоят из двух термометров. Один термометр «сухой», другой – «влажный». Для того, что бы второй термометр был влажным, он оборачивается в хлопчатобумажную ткань, которая опускается в воду и является постоянно влажной за счёт капиллярного эффекта. Испаряясь, вода охлаждает влажный термометр. В результате этого получается разница между показаниями «сухого» и «влажного» термометров. Исходя из разницы температур «влажного» и «сухого термометров», и температуры «сухого» термометра – т.е. температуры в помещении, по специальным таблицам, которые называются психометрическими определяют относительную влажность воздуха.  

В качестве примера выпускаемого промышленностью психрометрического гигрометра, можно назвать прибор ВИТ-1 .Он имеет два спиртовых термометра с пределом измерения 0…. +24 градуса. Один из термометров постоянно находится во влажном состоянии – для этого существует специальная емкость, которая заполняется водой. В емкость опускается трубка из хлопчатобумажной материи и надевается на колбочку термометра. На корпус психрометра нанесены таблицы, по которым сразу определяется влажность в помещении.

39. Температура точки росы газа (точка росы) — это значение температурыгаза, при достижении которойводяной пар, содержащийся в газе, охлаждаемом изобарически, становится насыщенным над плоской поверхностью воды

Точка росы определяется относительной влажностью воздуха. Чем выше относительная влажность, тем точка росы выше и ближе к фактической температуре воздуха. Чем ниже относительнаявлажность, тем точка росы ниже фактической температуры. Если относительная влажность составляет 100 %, то точка росы совпадает с фактической температурой.

Значения точки росы в градусах °C для ряда ситуаций определяют с помощью пращевого психрометраи специальных таблиц. Сначала определяют температуру воздуха, затем влажность, температуру подложки и с помощью таблицы Точки росы определяют температуру, при которой не рекомендуется наносить покрытия на поверхность.

Если вы не можете найти точно ваши показания на пращевом психрометре, то найдите один показатель на одно деление выше по обеим шкалам, как относительной влажности, так и температуры, а другой показатель соответственно на одно деление ниже и интерполируйте необходимое значение между ними. Стандарт ISO 8502-4 используется для определения относительной влажности и точки росы на стальной поверхности, подготовленной для окраски

40. Гигрометры = влагомеры точки росы. Гигрометры сорбционного типа, в том числе емкостные. Чувствительный элемент гигрометров сорбционного типа имеет активный адсорбирующий слой, который поглощает влагу из анализируемой среды. Отличительная особенность воды состоит в том, что молекулы воды обладают очень большим дипольным моментом, за счет этого при изменении концентрации молекул воды (изменении влажности) изменяются электрические параметры чувствительного элемента.

Также часто различают (выделяют) гигрометры емкостно-сорбционного или импедансного типа в зависимости от того, какой электрический параметр измеряется. Гигрометры сорбционного типа очень часто имеют взрывозащищенное исполнение для взрывоопасных зон. В ряде случаев гигрометры сорбционного типа позволяют проводить измерение влагосодержания в жидких углеводородных смесях.

Типичные характеристики гигрометров сорбционного типа: - диапазон измерения: -80 .. +20 °С точки росы (в наилучшем случае от -100 до +20 °С точки росы с интерполяцией до диапазона -120 .. +30 °С точки росы) - погрешность: +/- 2 ..3 °С точки росы (в наилучшем случае до +/- 1 °С точки росы)

Применения:

• технологический контроль производственных процессов на предприятиях химической, нефтехимической отраслей промышленности, энергетики,

• контроль влажности природного газа,

• защитные атмосферы,

• воздух КИП

41 Влажность зависит от природы вещества, а в твёрдых телах, кроме того, от степени измельчённости или пористости. Содержание химически связанной, так называемой конституционной воды, например гидроокисей, выделяющейся только при химическом разложении, а также воды кристаллогидратной не входит в понятие влажности.

Влажность обычно характеризуется количеством воды в веществе, выраженным в процентах (%) от первоначальной массы влажного вещества (массовая влажность) или её объёма (объёмная влажность).

Влажность можно характеризовать также влагосодержанием, или абсолютной влажностью — количеством воды, отнесённым к единице массы сухой части материала. Такое определение влажности широко используется для оценки качества древесины.

Эту величину не всегда можно точно измерить, так как в ряде случаев невозможно удалить всю неконституционную воду и взвесить предмет до и после этой операции.

Относительная влажность характеризует содержание влаги по сравнению с максимальным количеством влаги, которое может содержаться в веществе в состоянии термодинамического равновесия. Обычно относительную влажность измеряют в процентах от максимума.

Установление степени влажности многих продуктов, материалов и т. п. имеет важное значение. Только при определённой влажности многие тела (зерно, цемент и др.) являются пригодными для той цели, для которой они предназначены. Жизнедеятельность животных и растительных организмов возможна только в определённых диапазонах влажности и относительной влажности воздуха. Влажность может вносить существенную погрешность и вес предмета. Килограмм сахара или зерна с влажностью 5 % и 10 % будет содержать разное количество сухого сахара или зерна.

Измерение влажности определяется высушиванием влаги и титрованием влаги по Карлу Фишеру. Эти способы являются первичными. Помимо них разработано множество других, которые калибруются по результатам измерений влажности первичными способами и по стандартным образцам влажности.

42 Емкостный метод измерения уровня жидкости основан на изменении емкости конденсатора при погружении его в жидкость, уровень которой измеряется.

Емкостный метод измерения размеров может быть бесконтактным или контактным. Бесконтактный емкостный метод измерения размеров основан на непосредственном включении контролируемого изделия в электрическую цепь в качестве одной из пластин конденсатора. Контактный емкостный метод измерения размеров основан на применении емкостных датчиков.

Емкостный метод измерения уровня жидкости основан на изменении емкости конденсатора при погружении его в жидкость, уровень которой измеряется.

Емкостный метод измерения влажности вещества основан на том, что диэлектрическая проницаемость влажного вещества является линейной функцией его влагосодержания, обычно выраженного в процентах.

При емкостном методе измерения скорости свободной поверхности создается конденсатор, одной из обкладок которого является исследуемая свободная поверхность образца мишени.

Более широко применяется емкостный метод измерения влажности. Он основан на использовании большого различия между значением диэлектрика. Примеси, содержащиеся в воде, значительно меньше влияют на е, чем на проводимость материала. На е воды в сильной степени сказывается способность материала адсорбировать ее на поверхности твердых частиц, е адсорбированной воды значительно меньше ч свободной. Для большинства сухих материалов е незначительно меняется с темп-рой ( температурный коэфф. ГС); е влажных материалов изменяется с темп-рой в более широких пределах.

Более широко применяется емкостный метод измерения влажности. Он основан на использовании большого различия между значением диэлектрич. примеси, содержащиеся в воде, значительно меньше влияют на е, чем на проводимость материала. На е воды в сильной степени сказывается способность материала адсорбировать ее на поверхности твердых частиц, е адсорбированной воды значительно меньше е свободной. Для большинства сухих материалов е незначительно меняется с темп-рой ( температурный коэфф. С); е влажных материалов изменяется с темп-рой в более широких пределах. Практически зависимость е от темп-ры приводит к введению незначительно.

43.

44 Методы измерения вязкости     Вискозиметры можно классифицировать по трем главным типам:  1. Капиллярные вискозиметры измеряют расход фиксированного объема жидкости через малое отверстие при контролируемой температуре. Скорость сдвига можно измерить примерно от нуля до 106 с^-1, заменяя капиллярный диаметр и приложенное давление. Типы капиллярных вискозиметров и их режимы работы:     Стеклянный капиллярный вискозиметр (ASTM D 445) — Жидкость проходит через отверстие устанавливаемого - диаметра под влиянием силы тяжести. Скорость сдвига - меньше чем 10 с^-1. Кинематическая вязкость всех автомобильных масел измеряется капиллярными вискозиметрами.  Капиллярный вискозиметр высокого давления (ASTM D 4624 и D 5481) —Фиксированный объем жидкости выдавливается через стеклянный капилляр диаметра под действием приложенного давления газа. Скорость сдвига может быть изменена до 106 с^-1. Эта методика обычно используется, чтобы моделировать вязкость моторных масел в рабочих коренных подшипниках. Эта вязкость называется, вязкостью при высокой температуре и высоком сдвиге (HTHS) и измеряется при 150°C и 106 с^-1. HTHS вязкость измеряется также имитатором конического подшипника, ASTM D 4683 (см. ниже).  2. Ротационные вискозиметры используют для измерения сопротивления жидкости течению вращающий момент на вращающемся вале. К ротационным вискозиметрам относятся имитатор холодной прокрутки двигателя (CCS), миниротационный вискозиметр (MRV), вискозиметр Брукфильдаи имитатор конического подшипника (TBS). Скорость сдвига может быть изменена за счет изменения габаритов ротора, зазора между ротором и стенкой статора и частоты вращения.  Имитатор холодной прокрутки (ASTM D 5293) — CCS измеряет кажущуюся вязкость в диапазоне от 500 до 200000 сПуаз. Скорость сдвига располагается между 104 и 105 c^-1. Нормальный диапазон рабочей температуры - от 0 до -40°C. CCS показал превосходную корреляцию с пуском двигателя при низких температурах. Классификация вязкости SAE J300 определяет низкотемпературную вязкостную эффективность моторных масел пределами по CCS и MRV. 3. Разнообразные приборы используют множество других принципов; например, время падения стального шарика или иглы в жидкости, сопротивление вибрации зонда, и давления, прилагаемого к зонду текущей жидкостью. Индекс вязкости     Индекс вязкости (ИВ) - эмпирическое число, указывающее степень изменения в вязкости масла в пределах данного диапазона температур. Высокий ИВ означает относительно небольшое изменение вязкости с температурой, а низкий ИВ означает большое изменение вязкости с температурой. Большинство минеральных основных масел имеет ИВ между 0 и 110, но ИВ полимерсодержащего масла (multigrage) часто превышает 110.     

45. Приборы для измерения вязкости называют вискозиметрами. Обычно используют капиллярные, ротационные и шариковые вискозиметры. Наиболее распространенные капиллярные вискозиметры применяют для определения вязкости неструктурированных и слабоструктурированных жидкостей. Основным элементом этих вискозиметров является капилляр. Определение вязкости проводят путем измерения времени t течения жидкости от метки a до метки b. Напряжение деформации может задаваться извне путем присоединения штуцера к моностату, в котором создается давление (или разрежение) Рм. Жидкость может вытекать также под действием гидростатического давления:Pг = rgh, где r – плотность жидкости, g – ускорение свободного падения, h – среднее расстояние между уровнями жидкости в резервуарах А и В.

Вязкость рассчитывают по уравнению Пуазейля:,

где V – объем жидкости, вытекающей из капилляра за время t; P – давление, под действием которого жидкость течет; r – радиус капилляра; l – длина капилляра.Рис. 2.48. Схема простейшегоротационного вискозиметра

Для измерения вязкости структурированных тиксотропных систем существует группа простых ротационных вискозиметров, в которых статор неподвижен, а измеряется регистрируемая частота вращения ротора под действием постоянной заданной силы. Схема такого прибора приведена на рис 2.48. В этом вискозиметре исследуемую жидкость заливают также в зазор между коаксиальными цилиндрами (ротор 4 и статор 5). Ротор прибора связан со шкивом 2, приводимым во вращение под действием грузов, которые помещают на чашки, закрепленные на капроновом шнуре. Эти чашки можно поднимать, не вращая ротор, что позволяет измерять вязкость структурированных систем без нарушения целостности структуры на подготовительном этапе опыта. На одной оси с ротором закреплен лимб 1, по которому проводят отсчет оборотов вращения ротора. Лимб зафиксирован стопорным винтом 3, при опускании которого чашечки начинают опускаться и вращать ротор совместно с лимбом. Статор прибора установлен на подъемной площадке 6 и зафиксирован винтом 7. Суспензию заливают во внешний цилиндр (статор), который поднимают с помощью подъемного устройства 9, вращая маховик 8 до тех пор, пока верхние торцы ротора и статора не установятся в одну плоскость. Суспензия должна заполнить весь объем между статором и ротором.

46. Вя́зкость (вну́треннеетре́ние) — одно из явлений переноса, свойство текучих тел (жидкостей и газов) оказывать сопротивление перемещению одной их части относительно другой. Вязкость твёрдых тел обладает рядом специфических особенностей и рассматривается обычно отдельно.

Различают динамическую вязкость (единицы измерения: пуаз, 0,1Па•с) и кинематическую вязкость (единицы измерения: стокс, м²/с, внесистемная единица — градус Энглера).

1. Метод Стокса. Этот метод определения вязкости основан на измерении скорости медленно движущихся в жидкости небольших тел сферической формы.

На шарик, который падает в жидкости вертикально вниз, действуют три силы: сила тяжести Р=(4/3);πr3ρg (ρ - плотность шарика), сила Архимеда FA=(4/3);πr3ρ'g (ρ' - плотность жидкости) и сила сопротивления, эмпирически установленная Дж. Стоксом: F=6πηrν, где r - радиус шарика, ν - его скорость. При равномерном движении шарика P=FA+F или

откуда

Измерив скорость равномерного движения шарика, можно определить вязкость жидкости (газа).

2. Метод Пуазейля. Этот метод основан на ламинарном течении жидкости в тонком капилляре. Для капилляр радиусом R и длиной l в жидкости мысленно выделим цилиндрический слой радиусом r и толщиной dr (рис. 1).

Рис.1

Сила внутреннего трения , которая действуюет на боковую поверхность этого слоя,

где dS - боковая поверхность цилиндрического слоя; знак минус говорит оттом, что при возрастании радиуса скорость уменьшается.

Для установившегося течения жидкости сила внутреннего трения, которая действующет на боковую поверхность цилиндра, уравновешивается силой давления, действующей на его основание:

проинтегрировав, полагая, что у стенок имеет место быть прилипание жидкости, т. е. скорость на расстоянии R от оси равна нулю, получаем

Отсюда видно, что скорости частиц жидкости распределяются по параболическому закону, причем вершина параболы лежит на оси трубы.

За время t из трубы вытечет жидкость, объем которой

откуда вязкость

47.

Рис. 8.2. Распределение скорости по сечению трубы при стабилизированном ламинарном (а) и турбулентном (б) течении жидкости.

где r0 - радиус трубы; ωmax - скорость на оси трубы (при r=0). Средняя скорость при этом равна половине максимальной - выражение (*). При турбулентном движении почти все сечение трубы заполнено турбулентно текущей жидкостью. У стенки же образуется вязкий подслой. При больших числах Re толщина подслоя составляет ничтожную часть диаметра трубы. Несмотря на это, для малотеплопроводных сред вязкий подслой является основным термическим сопротивлением.

При стабилизированном турбулентном течении жидкости в трубах распределение скорости по поперечному сечению имеет вид усеченной параболы. Максимальная скорость по-прежиему на оси трубы. Наиболее резко скорость изменяется вблизи стенки.

Распределение скоростей в турбулентной части потока можно описать с помощью универсального логарифмического закона где(рис. 8.2). Согласно данным ряда исследований для турбулентного ядра (≥30) χ=0,4 и η=5,5; для промежуточной между турбулентным ядром и вязким подслоем области (≈5÷30) 1/χ=5,0 и η=3,05. В пределах вязкого подслоя (≈0÷5) принимается линейное изменение скорости:

48. 1. Метод Стокса. Этот метод определения вязкости основан на измерении скорости медленно движущихся в жидкости небольших тел сферической формы.

На шарик, который падает в жидкости вертикально вниз, действуют три силы: сила тяжести Р=(4/3);πr3ρg (ρ - плотность шарика), сила Архимеда FA=(4/3);πr3ρ'g (ρ' - плотность жидкости) и сила сопротивления, эмпирически установленная Дж. Стоксом: F=6πηrν, где r - радиус шарика, ν - его скорость. При равномерном движении шарика P=FA+F или

откуда

Измерив скорость равномерного движения шарика, можно определить вязкость жидкости.

2. Метод Пуазейля. Этот метод основан на ламинарном течении жидкости в тонком капилляре. Для капилляр радиусом R и длиной l в жидкости мысленно выделим цилиндрический слой радиусом r и толщиной dr (рис. 1).

Сила внутреннего трения , которая действуюет на боковую поверхность этого слоя,

где dS - боковая поверхность цилиндрического слоя; знак минус говорит оттом, что при возрастании радиуса скорость уменьшается.

Для установившегося течения жидкости сила внутреннего трения, которая действующет на боковую поверхность цилиндра, уравновешивается силой давления, действующей на его основание:

проинтегрировав, полагая, что у стенок имеет место быть прилипание жидкости, т. е. скорость на расстоянии R от оси равна нулю, получаем

Отсюда видно, что скорости частиц жидкости распределяются по параболическому закону, причем вершина параболы лежит на оси трубы. За время t из трубы вытечет жидкость, объем которой

откуда вязкость

49. Ротационный вискозиметр. Конструкция. Принцип действия.

Ротационный вискозиметр – вискозиметр, принцип действия которого основан на методе концентрических вращающихся цилиндров. Вязкость определяют на основе предварительных относительных измерений калибровки; в качестве калибровочных жидкостей используют масла или растворы, вязкость которых известна.

Ротационный вискозиметр имеет центральную втулку, наружный измерительный цилиндр, закрепленный на ней, и внутренний измерительный цилиндр, установленный на измерительном валике, помещенном на подшипниках в центральной втулке, подвижный диск с подшипником, силоизмеритель, состоящий из двух цилиндрических пружин различной жесткости, датчик угла поворота, электропривод, электронную схему индикации момента сопротивления на внутреннем цилиндре, на центральной втулке на двух шарикоподшипниках установлена шестерня. Причем на верхнем конце центральной втулки установлена вспомогательная подпружиненная втулка с ограничивающим ее вертикальное перемещение стопорным кольцом, на вспомогательной втулке на шарикоподшипнике установлен стальной нижний диск, сверху к нижнему диску жестко прикреплена измерительная пружина большей жесткости, второй конец которой жестко закреплен на втулке, установленной на верхнем конце измерительного валика, к этой втулке присоединена другая измерительная пружина, второй конец которой соединяется с верхним диском.

Принцип действия ротационного вискозиметра основывается на нескольких положениях. Вращательное движение от одного тела (ротора) передается жидкостью к другому телу. Теория ротационного метода вискозиметрии предполагает отсутствие проскальзывания жидкости у поверхностей тел. Следовательно, момент вращения, передаваемый от одной поверхности к другой, является мерой вязкости жидкости.

Суть опыта при определении вязкости состоит в измерении крутящего момента при заданной угловой скорости или по угловой скорости при заданном крутящем моменте. Для этих целей ротационный вискозиметр снабжён динамометрическим устройством.

50. Схема ротационного вискозиметра.

В проточном корпусе 1 вискозиметра ротационного типа с постоянной скоростью вращается конусный диск 2. Чувствительный элемент 3, выполненный в виде вилки, охватывает часть диска и закреплен плоской пружиной 4 на опоре 5. Перемещение чувствительного элемента в вертикальном направлении под действием вязкостных сил изменяется дифференциально-трансформаторным преобразователем 6, собранном на двух Ш-образных сердечниках; последние размещены в герметичном корпусе 7 из немагнитной стали. Ферромагнитные сердечники 8 закреплены на чувствительном элементе и перемещаются вместе с ним. Вискозиметр снабжен датчиком температуры 9, включенным в схему автоматической термокомпенсации.

51. Описание схемы работы ротационного вискозиметра.

Сигнал с дифференциально-трансформаторного преобразователя ДТП после выпрямления компенсируется напряжением, снимаемым с R_P и подаваемым через цепочку термокомпенсации R1 – R_t1 . Напряжение расбаланса поступает на электронный усилитель ЭУ, управляющий реверсивным двигателем РД. Последний перемещает движок КПР R_p и перо регистрирующего устройства РУ до тех пор, пока на входе ЭУ не установится баланс. Резисторы R_н и R_к служат для подгонки начала и конца шкалы. Резисторы R2 и R_t2 компенсируют влияние температуры контролируемой среды на сопротивление питающей обмотки ДТП. Диапазон измерения 2,5 – 22,5 Па·с. Погрешность ±3 %.

52. Газовый анализ. Методы газового анализа.

ГАЗОВЫЙ АНАЛИЗ, качественное обнаружение и количественное определение компонентов газовых смесей. Проводится как с помощью автоматических газоанализаторов, так и по лабораторным методикам. Как правило, методы газового анализа основаны на измерении физических параметров (свойств) среды (электрической проводимости, магнитной восприимчивости, теплопроводности, оптической плотности, коэффициента рассеяния и др.), значения которых зависят от концентраций определяемых компонентов.

По характеру измеряемого физического параметра методы газового анализа можно разделить на механические, акустические, тепловые, магнитные, оптические, ионизационные, масс-спектрометрические, электрохимические, полупроводниковые.

         К механическим методам относят пневматические, среди которых различают аэростатический и аэродинамический. В первом измеряют плотность газовой смеси, во втором - зависящие от плотности и вязкости параметры таких процессов, как дросселирование газовых потоков, взаимодействие струй, вихреобразование и т.д. Акустические методы основаны на измерении поглощения или скорости распространения звуковых и ультразвуковых волн в газовой смеси.

  Тепловые методы основаны на измерении теплопроводности газовой смеси (термокондуктометрич. метод) или теплового эффекта реакции с участием определяемого компонента - (термохимический метод).

В магнитных методах измеряют физические характеристики газа, обусловленные магнитными свойствами определяемого компонента в магнитном поле.

В оптических методах измеряют оптическую плотность (абсорбционные методы), интенсивность излучения (эмиссионные методы), коэффициент преломления (рефрактометрический) и некотоорые др. оптические свойствава.

Ионизационные методы основаны на измерении электрической проводимости ионизованных газовых смесей. Ионизацию осуществляют радиоактивным излучением, электрическим разрядом, пламенем, УФ-излучением, на нагретой каталитически активной поверхности.

Масс-спектрометрические методы, основанные на измерении масс ионизованных компонентов анализируемого газа.

В электрохимических методах измеряют параметры системы, состоящей из жидкого или твердого электролита, электродов и определяемого компонента газовой смеси или продуктов его реакции с электролитом.

В полупроводниковых методах измеряют сопротивление полупроводника (пленки или монокристалла), взаимодействующего с определяемым компонентом газовой смеси.

53. ГАЗОАНАЛИЗАТОРЫ, приборы, измеряющие содержание (концентрацию) одного или нескольких компонентов в газовых смесях. Каждый газоанализатор предназначен для измерения концентрации только определенных компонентов на фоне конкретной газовой смеси в нормированных условиях.

Газоанализаторов классифицируют по принципу действия на пневматические, магнитные, электрохимические, полупроводниковые и др

Термомагнитные газоанализаторы используются для определения наличия кислорода в газах и газовых смесях. Принцип действия прибора основан на использовании явления, обусловленного ярко выраженными магнитными свойствами кислорода по сравнению с такими свойствами других газов.

Рис.4. Термомагнитный газоанализатор: 1 - кольцевая камера; 2-стеклянная трубка; 3-постоянный магнит; 4-источник стабилизированного напряжения; 5-вторичный прибор; Rt и R2 - соответственно рабочий и сравнительные терморезисторы (секции платиновой спирали); R3 и R4 - постоянные резисторы.

54. Датчик прибора имеет постоянно нагреваемый током электрический проводник (проточный чувствительный элемент) - стеклянную полую цилиндрическую ампулу, внутрь которой впаяна платиновая проволока, нагреваемая до температуры 70-75 °С .

Если в контролируемом газе присутствует кислород, то его молекулы в холодном состоянии, являясь парамагнитными, проходя через датчик, первоначально втягиваются и сильное магнитное поле постоянного магнита и ускоряют своё движение в проточном элементе. За время соприкосновения кислорода в датчике с нагретым электрическим проводнике молекулы кислорода нагреваются до критической температуры (парамагнитная точка Кюри, равная 70°С). При этом кислород резко меняет свои магнитные свойство на противоположные (из парамагнитного - втягивающееся -в диамагнитное - вытягивающееся из магнитного поля). В связи с этим явлением кислород свободно выталкивается из магнитного поля датчика, создавая тем самым конвекционный поток газа, т.е. термомагнитную конвекцию. При этом платиновая спираль датчика является нагревательным элементом, способствующим возникновению термомагнитной конвекции, и одновременно чувствительным элементом, включенным в измерительную схему прибора. Большему содержанию кислорода соответствует большая термомагнитная конвекция. Отдавая теплоту, платиновая нить меняет температуру, а соответственно и электрическое сопротивление. Поэтому по величине сопротивления чувствительного элемента можно косвенно определять концентрацию кислорода.

55. В пламенно - ионизационных газоанализаторах анализируемые органические соединения ионизуют в водородном пламени. Эффективность ионизации пропорциональна числу атомов С, поступающих в пламя в единицу времени, но зависит также от наличия в молекуле вещества атомов др. элементов

Горелка служит одним из электродов ионизационной камеры. Второй электрод ("коллекторный") - тонкостенный цилиндр или кольцо. Эти газоанализаторы используют для определения органических веществ в воздухе и технологических газах. При совместном присутствии ряда органических компонентов находят либо их сумму, либо концентрацию компонентов со значительно большей эффективностью ионизации. С помощью пламенно-ионизационных газоанализаторы контролируют изменения суммарного содержания углеводородов в атмосфере и токсичные примеси в воздухе пром. помещений, чистоту выхлопных газов автомобилей, утечки газов из трубопроводов и подземных коммуникаций. Диапазон измеряемых концентраций 10-5-1%. Имеется непосредственная взаимосвязь между эффективностью ионизации органических газов и паров и степенью взрывоопасности их смесей с воздухом. Это позволяет контролировать довзрывные концентрации органических веществ в пром. помещениях, шахтах, туннелях.

Пламенно - ионизационный газоанализатор: 1-ионизац. камера; 2-горелка; 3-коллекторный электрод; 4-источник напряжения; 5-усилитель; 6-вторичный прибор

56. Действие пламенно-ионизационных газоанализаторов основано на ионизации молекул органических веществ в пламени водорода и последующем измерении силы ионизационного тока. В ионизационную камеру между двумя электродами подается водород, который поджигается специальной спиралью. Электрическая проводимость водородного пламени при отсутствии в нем органических веществ низкая.

Появление в анализируемом воздухе органических веществ и ионизация их в водородном пламени приводят к резкому увеличению электрической проводимости пламени и увеличению силы ионизационного тока. Сила ионизационного тока пропорциональна количеству органических веществ, поступающих в камеру в единицу времени.

Измерение силы ионизационного тока камеры осуществляется по падению напряжения на измерительном сопротивлении.