Как измерить влажность материалов;

Как измерить влажность материалов; Анемометр
Содержание
  1. Измерения влажности веществ и материалов;
  2. Разновидности влагомеров
  3. Игольчатые
  4. Бесконтактные
  5. Устройства для бетона
  6. Для дерева
  7. Сыпучих материалов
  8. Для определения влажности строительных материалов
  9. Для грунта и почвы
  10. Для неводных жидкостей
  11. Для солей
  12. Датчики воздуха и газов
  13. По способу действия
  14. Весовые
  15. Химические
  16. Оптические
  17. Кондуктометрические
  18. Диэлькометрические
  19. СВЧ
  20. Инфракрасные
  21. Поточные
  22. Электронные/цифровые
  23. Лучшие производители
  24. Важность правильного выбора
  25. Заключение
  26. Методы измерения влажности материалов;
  27. Типы по функционированию
  28. По типу датчиков
  29. По месту применения
  30. Устройства по сфере применения и мобильности
  31. Популярные производители
  32. PCE Instruments
  33. CEM DT-321
  34. ВИТ-3
  35. TFA 45 2020
  36. Stadler Form Selina
  37. Мегеон 20207
  38. Почему важно правильно выбрать?
  39. Полезное видео
  40. Рассмотрение теоретических основ определения содержания влаги в любом теле. Изучение методов и приборов (гигрометров) для измерения влажности газов. Описание психрометрического, сорбционного, диэлькометрического, кондуктометрического методов, точки росы.

Измерения влажности веществ и материалов;

Влажность и содержание молекул воды в веществах и материалах являются одним из наиболее важных характеристик состава. Уже указывалось, что влагу необходимо измерять в газах (концентрация паров воды), в смесях жидкостей (собственно содержание молекул воды) и в твердых телах в качестве кристаллизационной влаги, входящей в структуру кристаллов. Соответственно, набор методов и устройств для измерения содержания молекул воды в материалах оказывается весьма разнообразным.

В связи с этим характеристики влажности, а также величины и единицы влажности подразделяются на характеристики влагосостояния и влагосодержания.

Влагосодержание – величины и единицы, выражающие реальное количество влаги в веществе. Основной характеристикой влагосодержания является абсолютная влажность, определяемая как количество влаги в единице объема:

К этому классу характеристик можно отнести парциальное давление водяных паров в газах, абсолютную концентрацию молекул воды для газа, близкого к идеальному, определяемую как:

где Т -абсолютная температура, n0- постоянная Лошмидта, равная числу молекул идеального газа в 1 см3 при нормальных условиях, т. е. при p0= 760 Торр= 1015 Гпа и T0 = 273,1б К. Часто используется такая характеристика абсолютной влажности как точка росы, т. е. температура, при которой данная абсолютная влажность газа становится 100%.Эта характеристика привнесена в гигрометрию метеорологам и, т.к. является наиболее характерной при определении момента выпадения росы и определения ее количества.

температурой и максимально возможной

абсолютной влажностью дается уравнением упругости насыщенных паров воды. Это уравнение имеет вид:

Давление насыщенных паров над плоской поверхностью воды

На стандартных справочных данных, приведенных в табл. 9.1, основаны практически все пересчеты характеристик влажности. На их основе можно, например, по известной абсолютной влажности и температуре найти относительную влажность, точку росы и т. д., выразить практически любую характеристику влажности газов.

Среди приборов для измерения влажности наиболее массовыми являются приборы для определения содержания воды в газах – гигрометры. Для измерения влажности твердых и сыпучих тел чаще всего используются те же гигрометры, только процесс подготовки пробы к анализу включает в себя перевод влаги в газовую фазу, которая затем и анализируется. Существуют в принципе методы непосредственного измерения содержания влаги в жидкостях и в твердых телах, например, методом ядерного магнитного резонанса. Приборы, построенные на таком принципе, достаточно сложны, дороги и требуют высокой квалификации оператора.

Гигрометры как самостоятельные приборы являются одними из самых востребованных измерительных приборов, поскольку с давних времен в них нуждались метеорологи. По изменению влажности, также как по изменению давления и температуры, можно предсказывать погоду, можно контролировать комфортность жизнеобеспечения в помещениях, контролировать различного рода технологические процессы. Например, контроль влажности на электростанциях, на телефонных станциях, на полиграфическом производстве и т.д. и т.п. является определяющим в обеспечении нормального режима функционирования.

гигрометров породила разработки и изготовление большого количества различных типов приборов. Большинство измерителей влажности представляют собой датчики влажности с индикатором либо аналогового сигнала, либо сигнала в цифровой форме. Поскольку индикаторами являются в большинстве своем либо механические устройства, либо электроизмерительные приборы, рассмотренные в предыдущих разделах, остановимся на датчиках влажности, определяющих почти все функциональные возможности гигрометров.

Датчики гигрометров можно классифицировать по принципу действия на следующие типы:

  • волосяные датчики, в которых используется свойство волоса изменять длину при изменении влажности;
  • емкостные датчики, в которых при изменении влажности изменяется электрическая емкость конденсатора с гигроскопичным диэлектриком;
  • резистивные датчики, в которых изменяется сопротивление проводника, на поверхность которого нанесен гигроскопический слой;
  • пьезосорбционные датчики, в которых влага, поглощенная гигроскопическим покрытием, изменяет собственную частоту колебаний пьезокристалла, на поверхность которого нанесен гигроскопичный слой;
  • датчик температуры точки росы, в котором фиксируется температура, соответствующая переходу зеркального отражения металлической поверхностью в диффузное;
  • оптический абсорбционный датчик, в котором регистрируется доля поглощенной энергии света в полосах поглощения парами воды электромагнитного излучения.

Наиболее древний, наиболее простой и наиболее дешевый датчик влажности представляет собой обычный волос, натянутый между двумя пружинами. Для измерения влажности используется свойство волоса изменять длину при изменении влажности. Несмотря на кажущуюся примитивность такого датчика и на то, что процесс, лежащий в основе измерения, не определяется законами физики и поэтому не поддается расчету, гигрометры с волосяными датчиками изготавливаются в большом количестве.

На поверхности алюминиевого покрытия образуется тонкая пленка окиси Al2O3. На окисленную поверхность наносится напылением второй электрод из металла, свободно пропускающего пары воды. Такими материалами могут быть тонкие пленки палладия, родия или платины. Внешний пористый электрод является второй обкладкой конденсатора.

Конструкция резистивного датчика влажности представляет собой меандр из двух не соприкасающихся электродов, на поверхность которого нанесен тонкий слой гигроскопического диэлектрика. Последний, сорбируя влагу из окружающей среды, изменяет сопротивление промежутков между электродами меандра. О влажности судят по изменению сопротивления или проводимости такого элемента.

В последнее время появились гигрометры, в основу работы которых положен фундаментальный физический закон поглощения электромагнитного излучения – закон Ламберта-Бугера-Бера. Согласно этому закону через слои поглощающего или рассеивающего вещества проходит электромагнитное излучение интенсивностью Iλ, равное:

где Iλ – интенсивность излучения, падающего на поглощающий столб; N – концентрация поглощающих атомов (число молекул в единице объема); l – длина поглощающего столба, δλ- молекулярная константа, равная площади «тени», создаваемой одним атомом и выраженной в соответствующих единицах.

Пары воды имеют интенсивные полосы поглощения в инфракрасной области спектра и в области длин волн от 185 нм до 110 нм – в так называемой вакуумной ультрафиолетовой области. Имеются отдельные разработки по созданию инфракрасных и ультрафиолетовых оптических влагомеров, и все они имеют одно общее положительное качество – это влагомеры мгновенного действия. Под этим понимается рекордно быстрое установление аналитического сигнала для пробы, помещенной между источником света и фотоприемником. Другие особенности оптических датчиков определяются тем, что в инфракрасной области поглощение молекулами воды соответствует вращательно-колебательным степеням свободы. Это означает, что вероятности переходов, и, соответственно, сечения поглощения в законе Ламберта-Бугера-Бера зависят от температуры объекта. В вакуумной ультрафиолетовой области сечение поглощения от температуры не зависит. По этой причине ультрафиолетовые датчики влажности являются более предпочтительными, но инфракрасная техника, которая используется в ИК датчиках влажности, намного долговечнее и проще в эксплуатации, чем ВУФ техника.

У оптических датчиков имеется и один общий недостаток – влияние на показание мешающих компонентов. В инфракрасной области это различные молекулярные газы, например окиси углерода, серы, азота, углеводороды и т. д. В вакуумном ультрафиолете основным мешающим компонентом является кислород. Тем не менее можно выбрать длины волн в ВУФ, где поглощение кислорода минимально, а поглощение паров воды максимально. Например, удобной областью является излучение резонансной линии водорода с длиной волны А, = 121,6 нм. На этой длине волны у кислорода наблюдается «окно» прозрачности в то время, как пары воды заметно поглощают. Другой возможностью является использование излучения ртути с длиной волны 184,9 нм. В этой области кислород излучения не поглощает и весь сигнал поглощения определяется парами воды.

есть еще одна особенность – возможность изменять чувствительность изменением расстояния от лампы до фотоприемника. В самом деле, с увеличением расстояния наклон характеристики dU/dN выходного сигнала от концентрации прямо пропорционален величине зазора между лампой и фотодиодом.

Важным качеством оптического датчика является следствие из закона Ламберта-Бугера-Бера, состоящее в том, что такой датчик нужно калибровать только в одной точке. Если, например, определить сигнал с прибора при какой-либо одной определенной концентрации паров воды, то отградуировать шкалу прибора можно расчетным путем на том основании, что изменение логарифма сигналов при различных концентрациях равно:

где N – концентрация (число) молекул в единице объема; δλ – сечение поглощения, I – длина поглощающего промежутка.

Для определения относительной и абсолютной влажности на практике часто используются приборы, получившие название

психрометров. Психрометры представляют собой два одинаковых термометра, один из которых обернут фитилем и смачивается водой. Мокрый термометр показывает температуру ниже, чем сухой термометр в том случае, если относительная влажность не равна 100%. Чем ниже относительная влажность, тем больше разность показаний сухого и мокрого термометров. Для психрометров различных конструкций составляются так называемые психрометрические таблицы, по которым находятся характеристики влажности. Схема психрометра дана на рис. 9.5

Психрометр не очень удобен в эксплуатации, поскольку его показания не просто автоматизировать, и требуется постоянное увлажнение фитиля. Тем не менее именно психрометр является самым простым и вместе с тем достаточно точным и надежным средством измерения влажности. Именно по психрометру чаще всего градуируются гигрометры с волосяными, емкостными или резистивными датчиками.

Про анемометры:  Шпаргалка Экзаменационные билеты и ответы по охране труда для операторов котельных

В заключение кратко остановимся на методах измерения

влажности жидкостей и твердых материалов. Наиболее распространенным является метод высушивания или выпаривания влаги из вещества с последующим взвешиванием. Обычно пробу высушивают до тех пор, пока не перестанет изменяться ее вес. При этом, естественно, делается два допущения. Первое – что вся сортированная и химически связанная влага при выбранном режиме выпаривания улетучивается. И второе – что вместе с влагой не испарится никакой другой компонент. Очевидно, что во многих случаях гарантировать корректность выполнения процедур выпаривания очень сложно.

Другим универсальным методом измерения влажности жидких и твердых тел является метод, когда влага из них переходит в газовую фазу в каком-либо замкнутом объеме. В этом случае стандартизуют методику подготовки пробы, а измерения ведут одним из упомянутых типов гигрометров, предназначенных для измерений влаги в газовой фазе. С целью получения надежных результатов такие устройства калибруют по стандартным образцам влажности.

Как измерить влажность материалов;

Как в домашних условиях, так и на производствах или в магазинах могут создаваться ситуации, когда требуется выяснить уровень влажности в воздухе, продуктах питания, строительных материалах и многом другом.

В этом случае определить его поможет влагомер – прибор, способный в процентном соотношении выявить, какое количество влаги приходится на массу объема того или иного сырья.

Так как многие материалы, как и продукты, способны впитывать влагу, то применение влагомера помогает вовремя устранить причину их разрушения, чтобы они не стали опасными или непригодными для использования.

Применяются влагомеры в строительстве для определения влажности в материалах, например, бетоне, древесине, в пищевой промышленности и сельском хозяйстве.

  • Разновидности влагомеров
  • Лучшие производители
  • Важность правильного выбора
  • Заключение

Разновидности влагомеров

Все виды влагомеров можно разделить по критериям. Типы:

  • конструкции;
  • назначению;
  • принципу работы.

Бывает два вида анализаторов.

Игольчатые

Эти устройства оснащены щупами, через которые подается электрический сигнал. При погружении в исследуемый объект сенсор прибора считывает степень электрического сопротивления. То есть, если влаги в материале много, то сопротивление низкое. Такие устройства можно настраивать на отдельные виды материалов, занося в их память нужные параметры.

Как измерить влажность материалов;

Работают эти приборы следующим образом:

  • включенный влагомер погружается в материал, например, раствор бетона;
  • пускается электрический импульс;
  • на сенсорном экране отображаются показатели уровня влаги в растворе.

Игольчатые устройства дают точные показатели с материалами, в которые их можно погрузить. То есть при выявлении степени электрического сопротивления в древесине, например, их данные могут не соответствовать действительности или щупы нарушат целостность объекта, что неприемлемо, особенно при проверке дорогих сортов дерева.

Они не подходят для работы с объектами, которые впитывают мало влаги – сенсоры просто не уловят слабые сигналы.

Самые популярные на отечественном рынке модели влагомеров:

  • Condtrol Hydro-Test – оптимальное сочетание цены и качества. Подходит для выявления влажности в древесине, штукатурке, бетонной стяжке и даже в кирпичах.
  • KWB 0121-00 – отличается высокоточными показателями. Применяется для проверки стройматериалов, считается многофункциональным.
  • CMT DMM-001 – очень легкий и прочный прибор, точно определяющий степень влажности в бетоне, гипсокартоне и древесине.

Бесконтактные

Эти приборы проверяют уровень влажности при помощи сверхчувствительного сенсора. Достаточно прикоснуться им к поверхности объекта, чтобы колбы/пластины, встроенные в корпус, изменили свое состояние, а датчик считал и вывел на экран показатели. Этот тип влагомеров подходит для проверки материалов с низким уровнем впитывания влаги.

Как измерить влажность материалов;

Наиболее популярные модели:

  • DM200W – прибор для определения влажности древесины с девятью режимами. Точность его показателей равна ±1.5%.
  • Exotek MC-380XCA – этот прибор производства Германии способен проверить до 230 пород древесины и 19 других видов стройматериалов.
  • MS310 (MM310) – прибор с 20 режимами и способностью проверять материалы разные по плотности: от цемента, золы, извести и пены до бумаги, угля, торфа, дерева, камня и мрамора.

Кроме конструкции, эти устройства отличаются по назначению. Есть, конечно, универсальные приборы, которые способны определить влажность в различных материалах, но более точными считаются целевые по направлению, например, для древесины, сыпучих материалов и других.

Устройства для бетона

Чтобы бетонный раствор получился качественным, влажность его нужно определять на всех стадиях изготовления, начиная с сухого цемента и до его схватывания и полного отвердения. Особенно эти измерения важны при строительстве таких объектов, как мосты, дамбы, причалы или фундаменты заглубленного типа, то есть те, что прямо или косвенно подвергаются увлажнению.

Как измерить влажность материалов;

Влагомеры для бетона бывают:

  • Кондуктометрическими. Это игольчатый тип устройств, которые не подходят для проверки сооружений или качества бетонной смеси с уровнем влажности до 5 %, так как не улавливают ее.
  • Диэлькометрическими. Они оснащены радиочастотным генератором. Принцип работы заключается в том, чтобы правильно прижать прибор к поверхности, после чего чувствительный датчик определит уровень диэлектрической проницаемости.

Более подробная информация в этой статье.

Для дерева

Чтобы проверить состояние неочищенной от коры древесины, мастера используют игольчатые приборы. Ими легко пробить кору и определить влажность под ней, тогда как сенсорные не смогут «прочесть» данные.

Как измерить влажность материалов;

С другой стороны, когда древесина очищена, то, чтобы не нарушить ее целостность, лучше применять бесконтактные приборы.

Задача упрощается, если влагомер имеет память, в которую можно занести параметры по каждому сорту древесины.

Сыпучих материалов

Без этих устройств не обойтись в сельской и пищевой промышленности. Чтобы, например, зерно не подгнило, следует регулярно проверять уровень его влажности. Для этого используются специальные приборы с длинными щупами.

В пищевой промышленности необходимо следить за влажностью таких сыпучих продуктов, как мука, соль, сахар и крупы. Для этого применяют либо игольчатые влагомеры, либо насыпные со специальной емкостью.

Как измерить влажность материалов;

Для определения влажности строительных материалов

Без этих устройств трудно определять качество бетонных смесей, степень влажности отштукатуренных стен, кирпича или стяжки. Есть влагомеры, функционал которых рассчитан на все виды стройматериалов, но часто мастера используют приборы для древесины, в которых в настройках можно указать бетон, штукатурку или известь.

Как измерить влажность материалов;

Для грунта и почвы

Чаще всего эти приборы применяют в питомниках, в которых выращивают деревья и рассаду. Также без них не обойтись на виноградниках. Эти устройства имеют два длинных щупа, которые заглубляются в почву для определения влажности, а значит, оптимального времени полива.

Так как влагомер может проверить данные грунта, попавшего между его щупами, то для получения показателей на большей глубине придется рыть яму, на дне которой установить прибор.

Для неводных жидкостей

Они используются в газовой и нефтяной промышленности, в агротехнических комплексах для выявления уровня влаги в растительных маслах, нефтепродуктах и других неводных жидкостях. Это оборудование относится к категории профессиональной измерительной техники.

Как измерить влажность материалов;

Для солей

Чтобы определить степень влажности солей, можно использовать приборы для сыпучих материалов. Главное, чтобы они могли настраиваться на проверку сырья с высокой электропроводимостью: солей и их концентратов, соды и других материалов.

Также важно, чтобы влагомеры были изготовлены из прочного пластика и сплавов, на которые исследуемые объекты не будут оказывать негативного воздействия.

Как измерить влажность материалов;

Датчики воздуха и газов

Чтобы определить влажность в газах, используются не влагомеры, а гигрометры. Последние являются разновидностью первых.

Как измерить влажность материалов;

Подробнее о гигрометрах здесь.

По способу действия

По принципу работы эти приборы делятся на.

Весовые

Этот способ подходит для работы с сыпучим сырьем и газами:

  • Первые просто засыпаются в емкость прибора, который взвешивает их, после чего подвергает сушке. Разница в весе до и после процесса и является показателем влажности.
  • Вторые помещаются в камеру с гигроскопическим материалом. Прибор взвешивает его, после чего в камеру вводится газ, влага из которого впитывается исследуемым образцом.

Как измерить влажность материалов;

Разница в его весе и есть показатель влажности.

Химические

В данном варианте приборы работают с веществами, реагирующими на воду и поглощающими ее. Реагенты нужны для обработки исследуемого образца. Разница в весе последнего до обработки и после и является показателем влажности. Приборы этого типа применяются для исследования газов и жидкостей.

Как измерить влажность материалов;

Оптические

Влагомеры с этим принципом действия подходят для работы с твердым сырьем и газами. В их основе – определение оптической плотности (экстинкции) образца, которая зависит от уровня влажности в них.

Как измерить влажность материалов;

Кондуктометрические

Эти приборы определяют электрическое сопротивление исследуемых объектов, которое проявляется только во влажной среде. Подходят для проверки сыпучего сырья.

Как измерить влажность материалов;

Диэлькометрические

Этот тип влагомеров чаще всего используется:

  • в нефтяной промышленности;
  • для проверки сыпучих материалов в лабораторных условиях.

Как измерить влажность материалов;

В его основе проверка степени электрической проводимости в исследуемом образце: чем больше в нем воды, тем выше показатель влажности.

СВЧ

Эти устройства отличаются высокой измерительной точностью. В их основе СВЧ излучения. Принцип действия прост: импульс пропускается через исследуемый образец, проверяется его мощность. Чем больше воды в материале, тем он сильнее, и наоборот. Результат выявляется за счет радиоволн, подаваемых встроенной антенной. Волны могут быть как сантиметрового, так и миллиметрового диапазона.

Влагомеры этого типа бывают переносными и стационарными (лабораторными). Применяются в строительстве, пищевой промышленности, в сельском хозяйстве и фармацевтике. Ими можно проверять зерно, крупы, сахар, муку, комбикорм, бетон, щебень и даже сигары. Влагомеры СВЧ бесконтактного типа, так что при их использовании сырье не повреждается, не меняется его химический состав.

Как измерить влажность материалов;

Инфракрасные

Эти устройства определяют влажность по отраженному от образцов свету. В них заложена информация цветов спектра, характерных для воды. То есть в них есть встроенные фильтры, которые принимают свет.

Про анемометры:  Микросенс (CH4, O2, CO, H2S) - портативный газоанализатор – купить по цене 9999999 руб.

Последний направляется на исследуемый материал, затем его отражение фиксируется сенсором влагомера: чем больше воды в образце, тем слабее отраженный сигнал. Данный тип приборов применяется для проверки сыпучих и других видов материалов, используется на предприятиях, например, на конвейерах, подающих сырье для дальнейшей переработки или упаковки. Способны работать в непрерывном бесконтактном режиме.

Как измерить влажность материалов;

Поточные

Они состоят из:

  • Измерительного (ИП). Емкость, через которую пропускают нефть между электродами
  • Электронного (ЭП) преобразователей. Блок, принимающий данные, устанавливаемый за пределами взрывобезопасных зон.

Как измерить влажность материалов;

Кроме нефтяной промышленности, поточные влагомеры используются для проверки влажности тонких листовых (бумага) и нитевидных (волокна, ткани) образцов.

Электронные/цифровые

Это самый популярный вид анализаторов, так как отличается достаточно точными показателями влажности, не требует особых знаний: достаточно прочесть инструкцию и сделать соответствующие настройки. Бывает игольчатого и бесконтактного вида.

Также влагомеры различаются по типу и количеству датчиков. Бывают с одним и несколькими преобразователями, например, многодатчиковые погружного типа. Последние применяются в промышленности и сельском хозяйстве, например, когда необходимо выявить уровень влажности зерновых или масленичных культур как при их уборке или сушке, так и при переработке.

Как измерить влажность материалов;

Лучшие производители

Среди популярных брендов можно отметить:

  • Condtrol. Российский бренд, выпускающий высокоточные приборы на внутренний и внешний рынок.
  • KWB. Немецкий производитель, представляющий влагомеры для строительной отрасли.
  • CMT. Итальянский бренд, выпускающий анализаторы влажности для всех видов древесины.
  • Testo. Еще один немецкий бренд, выпускающий анализаторы влажности окружающей среды.
  • CEM. Китайский бренд, изготавливающий приборы высокой точности для анализа различных материалов.

Подробнее о брендах здесь.

Важность правильного выбора

На самом деле на российском рынке представлены анализаторы влаги производителей из США, Азии, Европы и отечественных брендов, так что при выборе устройства нужно внимательно ознакомиться с его характеристиками и убедиться в надежности фирмы.

Правильно подобранный анализатор поможет:

  • избежать порчи стройматериалов или сыпучего сырья;
  • укажет на уровень влажности почвы;
  • прочность бетона или конструкций из него.

Дополнительные советы по выбору:

Заключение

Влагомеры – важные измерительные приборы, применяемые в различных промышленных, строительных, пищевых и других областях. Благодаря им можно предотвратить порчу различного типа сырья – от нефти, бумаги и тканей, до сыпучих (зерновые, мука, сода, соль, сахар, щебень, песок и др.) и твердых (камень, мрамор, гипсокартон, древесина) материалов.

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

Санкт-Петербургский Горный университет

Измерение влажности веществ и материалов

Выполнил: студент гр. ТПР-14

Проверил: Доцент /Морокина Г.С.

Санкт-Петербург 2017 год

  • Введение
  • 1. Основная часть
  • 1.1 Влажность веществ и материалов
  • 2. Приборы измерения влажности
  • 3. Методы измерения влажности веществ и материалов
  • Заключение
  • Список использованных источников и литературы
  • Глоссарий

Методы измерения влажности материалов;

1 Методы сушки и взвешивания

Классическим методом определения влажности материала и для многих материалов в качестве стандартного метода является химическая сушка и определение влажности материала на основе массы пробы до и после осушки. Метод сушки и взвешивания служит для определения единичных измерений. Автоматизировать можно только косвенные методы, в которых свойства чувствительных элементов изменяются пропорционально содержанию влаги. При косвенных методах определения содержания воды на точность измерения оказывают влияние следующие факторы:

– колебание качества материала;

– колебание химического состава;

– удельная поверхность;

– содержание электролита;

– зернистость структуры;

– текстура волокон;

Хотя точность измерения массы составляет доли миллиграмма, это не означает, что аналогичная точность достигается при определении влажности методом сушки и взвешивания. Из гигроскопического материала трудно удалить всю воду без остатка. Этому препятствует давление водяных паров окружающей атмосферы, а так же наличие химически связанной влаги. Другие погрешности связаны с тем, что при сушке удаляется не только влага, но и некоторые компоненты. Методом сушки и взвешивания нельзя определять влажность материалов, которые или окисляются, или превращаются в газ.

2 Метод измерения с использованием карбида кальция

Образец влажного материала обрабатывают карбидом кальция. В результате реакции образуется газ, количество которого пропорционально влажности объекта. Например, песок перемешивают с карбидом кальция в герметичном сосуде. Давление образующегося ацетилена служит мерой влажности песка.

3 Метод Карла-Фишера

Универсальный химический метод обнаружения воды основан на использовании йодометрической реакции. Этот метод предпочтителен, так как обработка материала органическим растворителем более полно и быстрее удаляет воду. Этот метод нельзя использовать для материалов, которые образуют соединения с растворителями. Метод применяется для измерения влажности в потоке материала. Мерой содержания влаги является получаемый ток при электролизе.

4 Элекрокондуктометрический метод измерения влажности

Метод широко распространен благодаря простоте конструкции, малой стоимости аппаратур, непрерывности измерений и малой инерционности. Затрудняет считывание значений влажности логарифмическая зависимость между измеряемой влажностью и электропроводностью. Метод применим для материалов, неэлектропроводных в сухом состоянии. Метод не применим для измерения лишком сухих материалов и слишком влажных.

5 Диэлектрические методы

Получили значительное распространение как дополнение к электрокондуктометрическим методам. Пригодны для измерения влажности изолированных снаружи изделий, а так же в материалах с повышенной влажностью Большое влияние оказывает плотность материала.

6 Инфракрасные методы

Инфракрасные гигрометры основаны на использовании характерных полос поглощения воды для измерения влажности воздуха. Для твердых веществ поглощение измеряется путем отражения от поверхности. Недостаток: можно определить содержание влаги в поверхностных слоях. Для устранения подобного недостатка материал размельчают и перемешивают. Преимуществом метода считают бесконтактность метода, небольшое влияние температуры, плотности и химического состава. Однако метод чувствителен в слоях различной толщины и зернах различных размеров.

7 Нейтронный метод

Применяют для измерения содержания влаги в больших объемах материала: песка, строительных материалов, шлаков, для определения влажности строительного грунта.

8 Метод измерения влажности по температуре сушки

Между влажностью и температурой осушаемого материала существует четкая зависимость, при условии проведения сушки в камере при постоянных параметрах. Температура влажного осушаемого материала в начале снижается в результате испарения, а затем остается постоянной, пока поверхность объекта не увлажняется за счет поступающей из внутренних слоев влаги. Только в области гигроскопической влажности температура материала может повышаться. Поэтому проводя бесконтактные измерения температуры осушаемого материала с помощью низкотемпературных пирометров можно управлять сушильными камерами.

9 Метод гигротермического равновесия

Между влагосодержанием гигроскопических веществ и относительной влажностью окружающего воздуха существует тесная зависимость, описываемая изотермой сорбции вещества. Метод используют для оценки сильно гигроскопических товаров, и позволяет определять влажность с погрешностью ±1%.

Как измерить влажность материалов;

Влажность – важный фактор, влияющий как на состояние людей, так и на материалы, растительность, животных, продукцию сельского хозяйства и промышленности.

Поэтому так востребованы гигрометры – измерители влажности окружающей среды.

Чаще всего их применяют в лабораториях, в пищевой промышленности, растениеводстве и животноводстве, машиностроении, фармацевтике, в архивах, хранилищах и музеях, в банях и домах, в других областях жизнедеятельности людей.

Чтобы правильно выбрать гигрометр, следует знать их типы и принципы работы.

В первую очередь эти устройства отличаются конструкцией и принципом работы. Именно от них зависит их вид. Чаще всего в промышленности и быту применяются следующие варианты гидрометров.

Эти приборы используются во время проведения экспериментов или испытаний в лабораторных условиях, когда требуются показатели уровня влажности. Эти гигрометры состоят из:

  • соединенных изогнутых трубок (цифра 3 на рисунке);
  • гигроскопического вещества, например, хлористого кальция (цифра 3);
  • корпуса со шкалой (цифра 1);
  • насоса (цифра 4).

Как измерить влажность материалов;

Работает весовой аппарат следующим образом:

  • через насос в трубки с веществом подают порцию воздуха;
  • если в нем есть влага, вещество ее впитывает;
  • проводится измерение веса устройства;
  • разница в показаниях учитывается с количеством воздушного потока, так и определяется степень влажности последнего.

Принцип его работы основан на способности человеческого волоса вытягиваться при увлажнении. Измеритель состоит из:

  • обезжиренного волоса;
  • пружины;
  • грузика;
  • стрелки и шкалы.

Как измерить влажность материалов;

Чтобы «считать» влажность в исследуемом месте, прибор устанавливается на высоте 1,5 м от пола. Если в воздухе высокая влажность (от 30 до 100 %), волос ее впитает и изменит длину, опустив при этом груз. Последний, будучи прикрепленным к стрелке, сдвинет ее по шкале, указывая в каком процентном соотношении увеличилась влажность.

Если воздух сухой, то волос укорачивается, поднимая груз и толкая стрелку в другую сторону. Без этого прибора трудно обойтись при вычислении уровня влажности при низких температурах. Ему не требуется калибровка или другие настройки.

Он состоит из:

  • органической мембраны (цифра 1);
  • стрелки с грузиком (цифра 2);
  • шкалы (3).

Как измерить влажность материалов;

Принцип работы прост:

  • мембрана, обладающая гигроскопическими свойствами, соединена с передаточным механизмом;
  • при повышении или понижении влажности она меняется (деформируется), передавая сигнал механизму;
  • растянутая от влаги мембрана при помощи последнего сдвигает стрелку по шкале;
  • высушенная в сухом воздухе, она сжимается, возвращая стрелку в исходное положение.

Этот вид гигрометров также можно использовать при минусовых температурах.

В основе его работы уровень электрического сопротивления. Он состоит из изолированной пластины, например, из стекла, покрытой хлористым литием. Так как это вещество гигроскопично, то реагирует на влагу изменением степени сопротивления.

Прибор считывает разницу в показателях последнего до начала измерений и после. Это устройство способно давать точные результаты только при положительных температурах.

Как измерить влажность материалов;

Работа этого измерителя также зависит от определения степени сопротивления. В нем есть емкость с керамической массой, например, измельченной глиной или кремнием. При повышении влажности масса ее впитывает, меняя свойства токопроводности.

Про анемометры:  Датчики-реле давления Kromschroder - купить в Москве в интернет магазине, каталог о компании Салютех

Чтобы узнать показатели, через вещество пропускается ток: чем выше влажность, тем ниже сопротивление. Стрелка прибора реагирует на последний параметр и показывает результат, передвигаясь по шкале.

Как измерить влажность материалов;

Уникальность прибора в том, что он всегда реагирует на влажность в реальном времени. Ему не нужны настройки, но показатели его не отличаются высокой точностью, хотя ее хватает для использования в быту или в системах климат-контроля.

В основе этого прибора изучение точки росы, образовавшейся при понижении температуры. Для этого охлаждается специальное зеркало из металла, на котором конденсируется влага из воздуха. Прибор состоит из:

  • охлаждающего элемента;
  • зеркальца;
  • оптического (в современных моделях электрического) устройства, засекающего момент образования точки росы;
  • термометра.

Как измерить влажность материалов;

Чтобы узнать уровень влаги в атмосфере, нужно сверится с таблицей.

Эти приборы более совершенны и отличаются высокой точностью. Многие компании выпускают многофункциональные устройства, в которых есть не только влагомер и термометр, но и часы, календарь, будильник и барометр.

Он устроен так же, как и электролитический вариант. В его основе покрытая изоляцией пластина, на которую нанесен слой хлорида лития. Последний меняет уровень токопроводимости при повышении влажности.

Как измерить влажность материалов;

Измеритель самостоятельно считывает показатели сопротивления, отображая на экране результаты.

Эти устройства чутко реагируют даже на малейшее изменение влажности в атмосфере, но имеют разный показатель погрешности – чем он ниже, тем точнее будут результаты. Это нужно учитывать при покупке электронного измерителя.

В этом измерители показатели влажности вычисляются при помощи двух термометров. Первый остается сухим, тогда как второй помещен во влажную среду: его колба соприкасается со специальной лентой, опущенной в воду.

Так как из-за этого температура на нем ниже из-за испарений, то для определения влажности учитывается разность показателей обоих термометров. Результат сверяют с таблицей, напечатанной на приборе.

Как измерить влажность материалов;

Этот прибор определяет влажность по токопроводимости солей: чем она выше, тем меньше сопротивление. Результат выводится на экран.

Как измерить влажность материалов;

В его основе оксидный конденсатор. Его емкость меняется при повышении/понижении влажности. Диапазон работы от 5 до 95 %. По мере уменьшения емкости прибор требует калибровки.

Как измерить влажность материалов;

Типы по функционированию

Выбирая гигрометр, потребители часто ориентируются на его стоимость, а не функциональность, но этот параметр также нужно учитывать. Приборы этого типа бывают двух видов:

  • Механические. Они подходят как для частного, так и профессионального применения. Отличаются простой конструкцией, низкой стоимостью и высокой погрешностью. Так что их показатели приблизительны, чего хватает для определения влаги в домашних условиях, но никак не на производстве. Механические гигрометры чувствительны к ударам, поэтому с ними нужно бережно обращаться.
  • Электронные. Известны своей точностью, многофункциональностью, простотой применения и высокой стоимостью. Последняя вполне оправдана, так как эти измерители долго служат, привлекательно выглядят, не портят интерьер, если висят на стене, так как отличаются небольшими размерами.

Есть более сложные устройства, оснащенные несколькими датчиками, которые управляются радиоволнами. Их можно распределить по разным помещениям и даже на улице. Собранные данные поступают на экран прибора.

Часто такие измерители используют в системах климат-контроля: прибор автоматически включает режим увлажнения воздуха, если он сухой, или, наоборот, отключает, если влажный.

По типу датчиков

Современные измерители влажности выпускаются со встроенными (выносными) датчиками. На них отображаются показатели в цифрах или процентах. Есть приборы, в основе которых шкала со стрелкой. Они чаще всего используются в лабораторных условиях.

Как измерить влажность материалов;

Выбирая гигрометр, нужно сразу определиться с местом его применения, например, в быту или на стройке, и назначением. Есть измерители для определения влажности в атмосфере, сжиженных и неагрессивных газов. Последние применяются в промышленности для контроля за влажностью таких газов, как азот, гелий, кислород, аргон или их смесей.

Как измерить влажность материалов;

Эти приборы отличаются наличием памяти, высокой точностью, возможностью проведения измерений в цифрах и процентах.

По месту применения

Определять влажность такими устройствами можно как в помещениях, так и на улице. Одни пригодны работать лишь при положительных температурах, но есть и такие, которые применяются при минусовых показателях, например, волосные и пленочные.

Устройства по сфере применения и мобильности

Есть измерители влажности для частного использования. Они отличаются:

  • небольшими размерами:
  • относительной точностью;
  • функциональностью: оснащены дополнительно термометром, а некоторые модели – барометром, часами, будильником, календарем;
  • подсветкой дисплея;
  • цветовым разнообразием.

Профессиональные гигрометры – узкоспециализированные приборы:

  • Они применяются в лабораториях при проведении исследований или экспериментов, в фармацевтике.
  • Отличаются высокими точностью и стоимостью.
  • Работают в беспрерывном режиме в цехах или складах, где важно поддерживать определенный уровень влажности.
  • Они могут иметь несколько датчиков, чтобы считывать показатели сразу в нескольких точках, что удобно для проверки помещений больших размеров.

По мобильности они делятся на:

  • Переносные. Эти измерители удобны, так как их можно держать в руке, они небольшого размера, мало весят.
  • Стационарные. Они используются в профессиональных сферах: на предприятиях, в архивах, музеях, на складах, то есть там, где необходимо постоянно мониторить уровень влажности.

Как измерить влажность материалов;

Для бытового использования многие производители выпускают датчики влажности, которые можно как вешать на стену, так и ставить на горизонтальную поверхность.

Как измерить влажность материалов;

Промышленные варианты либо стационарные, либо компактные, которые вешаются на стену в каждом помещении.

Популярные производители

На отечественном рынке большой выбор как профессиональной, так и домашней измерительной техники для определения влажности воздуха.

Среди них популярны.

PCE Instruments

Производство Германии. Ручные мини-климатометры этого бренда применяются для проверки условий окружающей среды в рефрижераторах, на складах и строительных площадках. PCE-444 – цифровой прибор, сочетающий в себе гигрометр и термометр. Средняя стоимость 4200 руб.

Как измерить влажность материалов;

CEM DT-321

Цифровой датчик для определения температуры и влажности. Подходит для лабораторий, промышленных предприятий. Цена от 4400 руб.

Как измерить влажность материалов;

ВИТ-3

«ПРОМА», Россия. Портативный измеритель психометрического типа. Для промышленного использования. Стоимость от 1200 руб.

Как измерить влажность материалов;

Для частного применения в квартирах, домах или банях подходят следующие модели.

TFA 45 2020

Высокоточный прибор определения климата в жилых и рабочих помещениях. Погрешность влажности +/-3%, диапазон – 35-70 %. Стоимость 3900 руб.

Как измерить влажность материалов;

Stadler Form Selina

Прибор измеряет температуру, влажность, показывает точное время. Работает от батареи. Стоимость 1990 руб.

Как измерить влажность материалов;

Мегеон 20207

Многофункциональный электронный измеритель. Отображает дату, время, температуру, влажность, оснащен памятью. Стоимость 1000 руб.

Как измерить влажность материалов;

Почему важно правильно выбрать?

От качества прибора зависит микроклимат в помещениях. Влажность, как и чрезмерная сухость воздуха, плохо отражается на здоровье людей и животных, на растениях, продуктах и материалах. Без гигрометра сегодня не обходятся ни музеи, ни хранилища, ни склады и архивы, ни библиотеки и лаборатории, ни промышленные предприятия и больницы.

Перед покупкой гигрометра нужно определиться:

  • с его видом;
  • местом использования;
  • функционалом.

Также следует изучить технические характеристики и правила использования гигрометра. В этом случае устройство станет помощником и будет приносить пользу.

Полезное видео

Гигрометр – полезный прибор, помогающий определить влажность окружающей среды. Его показатели предупреждают об отклонениях, что помогает предотвратить проблемы со здоровьем или порчей имущества/материалов.

Рассмотрение теоретических основ определения содержания влаги в любом теле. Изучение методов и приборов (гигрометров) для измерения влажности газов. Описание психрометрического, сорбционного, диэлькометрического, кондуктометрического методов, точки росы.

Методы и приборы измерения влажности

1. Основные понятия

Влага – один из обязательных компонентов твердых неметаллических материалов. Влажность часто служит показателем качества материалов, характеризует их чистоту, теплофизические свойства, влияет на технологические свойства материала.

Содержание влаги в любом теле характеризуется его абсолютной или относительной влажностью; единицей измерения абсолютной влажности является кг/м3.

Для количественной характеристики содержания влаги в материале применяют две величины – влагосодержание U и влажность W:

где M – масса влаги; М0 – масса абсолютного сухого материала; М1 – масса влажного материала.

2. Методы и приборы (гигрометры) для измерения влажности газов

К методам измерения влажности газов относятся следующие методы.

Психрометрический метод основан на психрометрическом эффекте, т.е. на зависимости скорости испарения влаги в окружающую среду от влажности этой среды. Скорость (интенсивность) испарения возрастает с уменьшением влажности газа.

Метод точки росы заключается в определении температуры, до которой необходимо охладить (при неизменном давлении) насыщенный газ для того, чтобы привести его к состоянию насыщения.

Зная температуру точки росы, можно определить абсолютную влажность газа по таблицам насыщенного водяного пара.

Сорбционный метод основан на поглощении влаги из анализируемой среды каким-либо гигроскопическим веществом. Количество поглощенной влаги определяют по изменению массы или других параметров влагосорбирующих материалов. В зависимости от этого различают следующие разновидности сорбционного метода:

Конденсационный метод основан на охлаждении исследуемого газа в холодильнике до полной конденсации содержащейся в ней влаги; количество влаги в газе определяют по объему воды, выделившейся в холодильнике,

Спектрометрический метод использует зависимость поглощения излучений от влажности исследуемого газа (применяют инфракрасное, ультрафиолетовое и радиоактивное излучения).

Электрохимический метод (метод К. Фишера) основан на измерении электрического потенциала, возникающего в растворе (раствор Фишера) подвергнутого возгонке металлического йода, безводного пиридина и сухого сернистого ангидрида в метаноле при попадании в него воды:

J2 + SO2 + 2H20 = 2J- + SOI + 4Н+.

Метод теплопроводности основан на различии теплопроводности сухого и влажного газа.

Ниже рассмотрены первые три из указанных методов, как наиболее распространенные.

Оцените статью
Анемометры
Добавить комментарий