69184

Измерение состава и свойств вещества

Лекция

Физика

Измерение влажности. В ядерном энергетическом реакторе путем определения влажности газа контролируется целостность технологических каналов.Имерение влажности газов. Средства измерения влажности имеют многолетнюю историю.

Русский

2014-10-01

42 KB

16 чел.

Измерение состава и свойств вещества.

1.Общие сведения об анализе состава сред.

Широкое применение в современной атомной энергетике мощных энергоблоков привело к необходимости организации надежного автоматического непрерывного и периодического контроля за водным режимом АЭС.

Применение на АЭС автоматических средств измерения (анализаторов жидкости) повышает надежность химического контроля за показателями качества воды парогенераторов, пара и конденсата, питательной воды и очистки конденсата турбин.

Для осуществления контроля за водным режимом АЭС и работой установок очистки воды и конденсата необходимо измерять разнообразные показатели качества, отличающихся по химическому составу сред. Эти среды находятся под различным избыточным давлением, имеют различную температуру, отличаются по количеству механических и других примесей. В следствие этого во многих случаях снижения давления и температуры, а так же для удаления механических примесей или растворенных газов из пробы контролируемой среды перед первичным преобразователем необходимо установить специальные дополнительные устройства. Применение дополнительных устройств позволяет создавать для различных первичных измерительных преобразователей однообразные эксплуатационные условия и повышает точность измерений.

Условно анализ химического состава сред можно разделить на:

1.Измерение влажности.

Влажность газов, жидких сред и твердых тел является одним из важных параметров, подлежащих контролю, технологических процессов в различных отраслях промышленности.

В ядерном энергетическом реакторе путем определения влажности газа, контролируется целостность технологических каналов. Влажность необходимо измерять в сушильных установках, газосборниках и многих других случая.

2.Анализ состава жидкостей.

Анализ состава жидкостей производится при технологических процессах в различных отраслях промышленности и, прежде всего, В химико-технологических процессах. На АЭС производится непрерывный и периодический контроль за водным режимом. Контролируется показатели воды парогенераторов, конденсата, питательной воды.

Кроме задач, контроля промышленных жидкостей существует важная задача по охране окружающей среды - контроль за состоянием естественных и искусственных водоемов, анализ сбросных вод  промышленных предприятий. Для этих целей также необходимы измерительные приборы.

3.Анализ состава газов.

Задачи анализа состава газов возникают в научных исследованиях, в различных отраслях промышленности, воздушной среды при контроле окружающей среды. Средства измерения состава газов, называют газоанализаторами.

На АЭС газоанализаторы применяются в системах, обеспечивающих безопасное функционирование технологических процессов: измерение концентрации водорода в системе охлаждения турбогенераторов, в газах сдувок аппаратов с радиоактивным теплоносителем и т.д.

В последние годы в связи с усилением внимания к экологическим вопросам увеличилась потребность в газоанализаторах для контроля содержания вредных примесей в газовых выбросах промышленных предприятий, в том числе и АЭС.

Газоанализаторы градуируются в процентах и по объему: г/м3, мг/л.

    

2.Имерение влажности газов.

Средства измерения влажности имеют многолетнюю историю. Создание волосяного гигрометра относится к 1783 г., кондуктометрический метод был предложен в начале двадцатого столетия. Однако в последние годы  в технологических процессах  коренным образом изменились требования к приборам для измерения влажности и задачи измерений. Потребовались автоматические приборы контроля влажности, работающие в условиях агрессивных сред и радиационных воздействий.

Влажность воздуха и газов при технических измерениях характеризуются, следующими параметрами:

  1.  абсолютной влажностью, определяемой количеством водяного пара, содержащегося  в единице объема газа (г/м3);
  2.  влагосодержанием - массой водяного пара, отнесенного к массе сухого газа (г/кг);
  3.  температурой точки росы - температурой, при которой газ становится насыщенным содержащимся в нем водяным паром (0С);
  4.  относительной влажностью, определяемой отношением абсолютной влажности этого газа при данной температуре (%).

Разработаны следующие методы измерения влажности:

  •  психрометрический;
  •  гигрометрический метод точки росы;
  •  сорбционный и другие.

 

2.1.Психрометрический метод.

Метод основан на измерении температуры двумя одинаковыми термометрами, один из которых "сухой", другой "мокрый". Мокрый термометр непрерывно смачивается водой. Испарение влаги сопровождается охлаждением мокрого термометра. Причем интенсивности испарения и, естественно, величина понижения температуры термометра больше, чем ниже влажность окружающего его газа. Следовательно, разность температуры сухого и мокрого термометров характеризует влажность газа.

Дать график рис.  . Дать схему рис. .

График зависимости относительной влажности от температуры мокрого и сухого термометра.

На рис.  представлена принципиальная электрическая схема психрометра.

Оба термометра ("сухой" и "мокрый") включены в плечи моста, где в момент равновесия

Uab = Ucf = mUcd

где m - относительное положение движка реохорда.

При изменении влажности, и соответственно, температур, изменяется сопротивление термометра. Происходит рассогласование моста и его компенсация движком реохорда, связанного со стрелкой прибора.

При температуре выше 00С психрометры обладают высокой чувствительностью и точностью, а при низких температурах чувствительность и точность существенно снижается.

На АЭС применяется психрометрический автоматический влагометр АПВ-201, разработанный на базе стандартного моста типа КСМ-3. Его диапазон измерения относительной влажности от 10 до 100% при изменении температуры окружающей среды от 30 до 100 0С. Диапазон измерения разбит по температуре на два поддиапазона:

1.Поддиапазон от 30 до 60 0С

2.Поддиапазон от 60 до 100 0С

Погрешность ±3% относительной влажности.

 

2.2.Метод точки росы.

Метод основан на измерении температуры, до которой необходимо охладить газ, чтобы довести его до состояния насыщения находящейся в нем влаги при постоянном давлении. Эта температура определяется по началу конденсации водяного пара на зеркальной поверхности. Зеркало является чувствительным элементом прибора.

Для технических измерений разработаны автоматические влагомеры на основе метода точки росы.

Дать схему автоматического влагомера на основе метода точки росы. Смотри рис   .

Описание схемы:

                              1.Камера                                             8.Фотоэлемент

                              2. 3. 12. 13. Патрубок                        9.Усилитель

                              4.Зеркало                                          10.Регулятор

                              5.Лампа                                             11.Нагреватель

                              6. 7. Линза                                        14.Измерительный прибор

Недостатки: 1.Сложность конструкции.

              2.Точность измерения зависит от чистоты газа, состояния поверхности зеркала.

              3.Невозможность измерения агрессивных газов.

2.3. Гигрометрический метод.

Метод основан на зависимости физических свойств материалов, поглощающих влагу из анализируемого газа, от его влагосодержания.

В практике технических измерений находят применение следующие гигрометрические приборы:  

                – электролитические;

                – сорбционные;

В электролитических гигрометрах прибор содержит влагочувствительный элемент, содержащий электролит. Изменение влажности газа вызывает изменение количества влаги  в чувствительном элементе –электролите и, соответственно, изменение концентрации электролита, изменение его сопротивления и электропроводности. В качестве электролита чаще всего применяют хлористый литий. Измерительные схемы представляют собой различные варианты мостовых схем.

В сорбционных гигрометрах используется изменение физических свойств сорбционных материалов (керамики) окиси алюминия, микропористых материалов, от содержания в них влаги. Изменение содержания влаги сопровождается изменением электрического сопротивления, емкости и других параметров.

Применяются в промышленности сорбционные гигрометры деформационного типа, основанные на свойстве некоторых твердых материалов изменять свои линейные размеры в зависимости от влажности газа. В качестве чувствительного элемента впервые был применен человеческий волос. В настоящее время широко применяются влагомеры (сигнализаторы влажности) ,выполненные на основе капроновой нити, которая растягивается или сжимается при изменении влажности.

Широко применяются пьезосорбционные гигрометры. Они представляют собой пластинку кварцевого резонатора 1, на поверхность которого нанесена пленка гигроскопического материала 2, рис. .

В результате процесса сорбции водяных паров увеличивается масса кварцевой пластины. Что приводит к изменению частоты ее собственных колебаний соответственно частоты колебаний автогенератора 3.

f = f2∆m/NpS

где f - собственная частота колебаний;

      N - частотный коэффициент;

      p - плотность кварца;

      S - площадь пластины;

      ∆m - изменение массы сорбированного водяного пара.

Отношение f2/ NpS = const = k и определяется свойствами пьезоматериала, поэтому можно записать

                                                             f = k∆m

Достоинство: этот метод имеет высокую чувствительность (∆m на уровне 10-11).

 

3.методы и средства измерений влажности твердых и сыпучих тел.

Влажность твердых и сыпучих тел характеризуются следующими параметрами:

  1.  влагосодержанием U - отношением массы влаги М к массе абсолютно сухого тела М0

или ,

где M1 - масса влажного тела.

  1.  влажность - отношение массы влаги к массе влажного тела

                   

Эти величины чаще выражаются в %.

Методы можно условно разделить на три группы:

  1.  прямые методы, основанные на определении влажности лабораторными методиками в пробах;
  2.  косвенные, основанные на определении влажности по параметру, функционально связанному с влажностью.

В промышленных условиях применяются косвенные методы:

  1.  кондуктометрический метод онован на свойстве капилярно-пористых тел поглащать влагу, сто приводит к изменению их электрического сопротивления.
  2.  Емкостной метод основан на свойстве твердых и сыпучих материалов изменять диэлектрическую проницаемость при изменении влажности. Изменение диэлектрической проницаемости определяют по изменению емкости конденсатора, между обкладками которого помещают анализируемый материал.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

64280. МОДЕЛІ АРХІТЕКТУРНИХ РІШЕНЬ ТА МЕТОДИ ЇХ ОЦІНКИ В ПРОЦЕСІ РЕІНЖИНІРИНГУ ІНФОРМАЦІЙНИХ СИСТЕМ ОРГАНІЗАЦІЙНОГО УПРАВЛІННЯ 3.38 MB
  Цей контекст визначає важливість задачі забезпечення ефективної трансформації архітектури інформаційної системи. Саме адекватна архітектурна модель та її послідовна реалізація в процесі розробки інформаційної системи забезпечує логічну цілісність проекту...
64281. РОЗРОБКА ТЕХНОЛОГІЇ КОВБАСНИХ ВИРОБІВ ЗІ ЗНИЖЕНИМ ВМІСТОМ НІТРИТУ 205.5 KB
  Метою роботи є наукове обґрунтування та розробка технології варених варенокопчених та сирокопчених ковбасних виробів зі зниженим вмістом нітриту натрію за...
64282. ОЦІНЮВАННЯ ОБМЕЖЕНЬ У ВИКОРИСТАННІ ЕКОНОМІЧНОГО ПОТЕНЦІАЛУ ПІДПРИЄМСТВА 147 KB
  При цьому ряд ознак впливу цих чинників інтенсивність тривалість і сила впливу та його негативний характер дозволяє стверджувати вже не про тимчасовий негативний вплив окремого чинника або їх групи а про існування...
64283. УКРАЇНСЬКЕ ПОРІВНЯЛЬНЕ ЛІТЕРАТУРОЗНАВСТВО КІНЦЯ ХІХ - ПЕРШОЇ ТРЕТИНИ ХХ СТ.: ТЕОРЕТИКО-МЕТОДОЛОГІЧНИЙ ДИСКУРС 303 KB
  Для сучасного літературознавства характерне розмаїття поглядів та співіснування різних течій, напрямів, шкіл. Посилюється інтерес до інтердисциплінарних, рецептивних, феноменологічних досліджень; вагомою є теорія дискурсу архетипів, концептів...
64284. Енерго- та ресурсозберігаючі технології муниципальної теплоенергетики на основі установок термознешодження відходів 431.04 KB
  Для досягнення поставленої мети вирішені наступні задачі: на підставі огляду літературних джерел і існуючих способів і засобів теплопостачання міст виявлені напрямки підвищення ефективності їх роботи...
64285. СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКЕ МАШИНОБУДУВАННЯ УКРАЇНСЬКОЇ РСР В УМОВАХ НАРОСТАННЯ КРИЗОВИХ ЯВИЩ 210.5 KB
  Отже вивчення стану справ у сфері сільськогосподарського машинобудування України в 1980х роках дає змогу виявити причини існуючої на той час невідповідності рівня технічного...
64286. Закономірності формування структури і фізико-механічних властивостей вольфрамових важких сплавів з високим вмістом нікель-залізної зв’язки 1.7 MB
  Закономірності отримання порошків вольфраму встановлені Меєрсоном Г. свідчать про те що у процесі відновлення вольфраму воднем з вихідних вольфрамвмісних речовин реалізуються декілька стадій що впливають на морфологію та дисперсність частинок кінцевого продукту.
64287. РОЗВИТОК РЕГІОНАЛЬНОЇ ПРОМИСЛОВОЇ ПОЛІТИКИ ДЕРЖАВИ В РИНКОВИХ УМОВАХ 326.5 KB
  З цього приводу необхідні чітко відпрацьовані в теоретичному та практичному аспектах підходи до формування та реалізації регіональної промислової політики держави.
64288. ФУНКЦІОНАЛЬНИЙ ВЗАЄМОЗВ‘ЯЗОК МАСОГАБАРИТНИХ Й ЕНЕРГЕТИЧНИХ ПАРАМЕТРІВ ТРАНСФОРМАТОРІВ 247.5 KB
  Зокрема в Україні як під впливом сусідства з Росією так й у зв‘язку з розвитком співробітництва в області трансформаторобудування із країнами Євросоюзу і в країнах Близького Сходу через відсутність у них власної електромашинобудівної індустрії...