Конденсационный гигрометр

, Кер 4083249,блик. 11.04.28.тельство СССР1/11, 1971 ностног 54) (57) одержащ ены эер истраци ания ро и, и; тяжестсточник веетки до зерсвета, т температ польволны и ка свет ния над ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(прототип). АЦИОННЫЙ ГИГРОМЕТР,у, в которой установтическая система реения момента образоетителем и приемникомрея с регистраторомиросыотличачто, с целью повышебыстродействия КОНДЕН ий каме ало, о достиж ысос рмобат ры точ я тем ностигигрометра, с зазором к поверхностзеркала установлена находящаяся втепловом контакте,с термобатареейи выполненная иэ теплопроводящегоматериала съемная сетка, размерячеек которой определяется соотношнием ее (. 16а+Е " - рг - приведенный радиус ячейки- коэффициент по натяжения жидк плотность жидк- ускорение силы- расстояние от та до сетки;- расстояние от кала, - значение длины зуемого источи1 1163Изобретение относится к аналитическому приборостроению и может быть использовано для определения влажности воздуха по точке росы в различных условиях эксплуатации. 5Известно устройство, содержащее измерительное зеркало, холодильник для его охлаждения, датчики температуры точки росы и температуры среды, вентилятор, осветитель и светочувст вительный элемент, причем вентилятор размещен между осветителем и светочувствительным элементом 1 3.Недостатком данного устройства является низкая надежность работы, 15 обусловленная тем, что дгэя срабатывания устройства капли на зеркале должны достичь достаточно большой величины, чтобы вызвать рассеивание падающего на него светового потока. 20 Кроме того, вследстви" неоднородностей условий обтекания зеркала воздушным потоком и неравномерного охлаждения зеркала возникает разброс моментов срабатывания автоматической системы охлаждения зеркала. Все это, а также зависимость показаний устройства от температуры среды приводит к неустойчивой работе устройства, необходимости длительной егоЗ 0 юстировки и вывода на режим, что в свою очередь снижает готовность устройства и сопряжено с значительными трудозатратами и непроизводительным расходом электроэнергии и газа, 35Наиболее близким к изобретению по технической сущности является конденсационный гигрометр, содержащий камеру, в которои установлены зеркало, оптическая система регистрации 40 достижения момента образования росы с осветителем и приемником света, термобатарея с регистратором темпера.туры точки росы 2.Целью изобретения является повы шение надежности и быстродействия гигрометра.Указанная цель достигается тем, что в конденсационном гигрометре, содержащем камеру, в которой установлены зеркало, оптическая система регистрации достижения момента образования росы с осветителем и пр умником света, термобатарея с регистратором температуры точки росы, с 55 зазором к поверхности зеркала установлена находящаяся в тепловом контакте с термобатареей и выполненная 238из теплопроводящего материала съемная сетка, размер ячеек которой определяется соотношениемгде г - радиус ячейки;Ь - коэффициент поверхностногонатяжения жидкости;у - плотность жидкости;я - ускорение силы тяжести;9а. - расстояние от источника света до сетки;1 - расстояние ат сетки до зеркала;В - значение длины волны используемого источника света.На чертеже изображен конденсационный гигрометр.Предлагаемый гигрометр содержит камеру 1 в виде цилиндра с укреплен-. ными в ней двигателем 2 с вентиля" тором 3. Передняя часть камеры разделена термоиэоляционной перегородкой 4 на две части. В верхней части крепится радиатор 5 термобатареи б, которая в нижней части камеры снабжена измерительным зеркалом 7 и регистратором 8 температуры точки росы.Оптическая система регистрации достижения момента образования росы включает приемник света - фотодиод 9, призму 1 О и осветитель 11, Термосопротивление 12 служит для регист" рации температуры исследуемого потока; С зазором к поверхности зеркала 7 установлена выполненная из тепло- проводящего материала мелкоячеистая съемная сетка 13. Сетка находится в тепловом контакте с термобатареей 6, Размер ячеек сетки определяется соот" ношениемУстройство работает следующим образом,Вращающаяся многолопастная крыльчатка вентилятора 3 протягивает поток контролируемого воздуха через обе секции камеры 1. Данным потоком в верхней части охлаждается термобатарея б. Луч света от осветителя 11 через- призму 10 попадает на зеркало через сетку 13 и отражается на фотодиод 9. При отсутствии конденсата в ячейках сетки фотодиод откры1163238 0,345 с йке сетки 2 О го натяжега, перу пленки. енка будет сины тя- предельэтой линсли нона периина коэф- Зо г = а расстоянисвета дорасстояникала 3номер зоныа = 1500 мм от источникетки; т сетки до эерадиус ячейки; оверхностного Ш Пр Френеля 1=260 м. яже"-О, 04 а будет удержива пор, пока вес эа ормулы (3) и е для выбора), по- эмера Объеди кости не преодолееого натяжения. Такнза имеет формузующей ее жидкостиформуле 4 лучим выражениячейки сетки: 1 5 Й Я;тка при из тонк кой фол идрофильтом может бытпроволоки идии толщиной О,ып 3где у - иускорениеПриравполучаемния радну метал мм2) го материала.ичение рассеив Резко емостприволяет предел ка конденсато нз на сетке п го пот образовании Л з ить начительно стройства,инерционно его точно уменьшени овысит инозникающее при эт вается и через соответствующую схему включает питание термобатареи. Зер" кало 7 с сеткой 13 начинает охлаждаться, и при достижении температуры точки росы в ячейках сети появляются 5 капли конденсата, образующие линзы, рассеивающие луч света. При достиже-. нии точки росы питание термобатареи 6 выключается, конденсат испаряется с ячеек сетки 13 и цикл повторяется. Иелкоячеистая сетка, устанавливаемая на зеркало, позволяет при достижении точки росы образовывать большое количество малых "жидких" линз рядом с поверхностью зеркала, что существенно увеличивает рассеиваемость светового потока конденсатом. Диаметр этих "жидких" линз равен диаметру отверстий сетки 13.При выпадении росы в яче 13 за счет сил поверхностно ния будет накапливаться вла воначально принимающая форм По мере накопления влаги пл утолщаться и под действием жести примет форму линзы. В ном случае радиус кривизны зы равен радиусу ячейки. Е верхность жидкости ограниче метром смачивания, то велич фициента поверхностного натяжения равна силе, действующей на единицу длины периметра смачивания и направленной нормально к ней, т,е. 2 Уггде г - приведенный р6 - коэффициент пнатяжения;Р - сила поверхностного нния."Жидкая" линзв ячейке до техченной в ней жидсилу поверхностикак в пределе лишара, масса обраопределяется по1 Для воды в широком диапазонетемператур получим Следовательно, максимальный рад ус ячейки сетки должен быть не бо лее 0,345 см.Поскольку в начальный момент в падения росы в ячейке сетки образ ется тонкая пленка, которая эа счет сил поверхностного натяжения имеет форму двояковогнутой линзы, тс прп соизмеримости толщины плен ки с половиной длины волны М /2 св та источника она эа счет итерфере ции станет светонепроницаемой. При этом засветка приемника 9 прекраща ется, что приводит к выключению термобатареи 6 и фиксации точки росы. Таким образом, толщина пленки, равная В/2, может считаться оптимальной по точности для предлагаемого устройства.Интенсивность засветки зеркала эа ячейкой будет, максимальна, если она открывает первую зону Френеля (зону засветки), определяемую по формулетенсивности светового потока от всей поверхности зеркала позволяет исключить случаи ложного срабатывания прибора, тем самым повысить 5 достоверность отсчета точки росы.В известном устройстве зеркало выполняет две функции - отражает световой поток и является местом конденсации влаги, Указанное совме щенке обуславливает наличие недостатков, присущих известному устройству.В предлагаемом устройстве эти функции разделены, зеркало по-прежнему предназначено для отражения светового потока, а для конденсации влаги введен новый элемент - сетка, находящаяся в тепловом контакте с термообработкой. Обтекание сетки потоком газа становится более равно мерным и улучшаются условия тепло- обмена между потоком газа и сеткой,Кроме того, небольшая масса сетки значительно ускоряет ее тепло- обмен как между потоком газа, так и термобатареей, что снижает тепловую инерцию устройства, В этих условиях возникает необходимость охлаждать лишь сетку, имеющую небольшую30 массу, что сокращает время замера,повышает оперативность контроля засчет снижения тепловой инерции прибора. С другой стороны, при заполнении ячеек сетки пленкой влаги, когда толщина последней достигает половины длины волны источника света,сетка за счет интерференции становится полностью непроницаемой и практически полностью перекрывает световой поток, падающий на зеркало,что также снижает инерционность работЫ устройства и повышает надежность его функционирования,Воэможность съема сетки позволяет испольэовать прибор для грубых и точных замеров в различных условиях эксплуатации, что говорит о расширении области применения прибора, а также увеличивает надежность прибора..Предлагаемое устройство позволяет увеличить надежность измерений влажности, что в свою очередь повысит эффективность контроля за состоянием атмосферы, и производительность труда обслуживающего персонала.Составитель В.Екаев Техред И,Асталош Коррек Тираж 897ударствейного комитета изобретенийи открытий Ж, Раушская наб.; д