Способ определения фазового состояния конденсата
О П И С A H u E 506792
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Со1оо деоетскнк
Социавистичоскик
Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 07.12.72 (21) 1856365/26-25 с присоединением заявки № (23) Приоритет
Опубликовано 15.03.76. Бюллетень № 10
Дата опубликования описания 26.05.76 (51) М. Кл,з G 01N 25/00
Государственный комитет
Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 543.275.1 (088.8) (72) Автор изобретения
В. П. Петухов (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФАЗОВОГО СОСТОЯНИЯ
КОНДЕНСАТА
Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в автоматических гигрометрах точки росы.
Известен способ определения фазового состояния конденсата с использованием конденсационного гигрометра с фотооптической индикацией, основанной на охлаждении зеркала до температуры выпадения конденсата, удалении конденсата подогревом зеркала и поддержании постоянной толщины слоя конденсата, в котором твердую фазу конденсата определяют по изменению полосы частот, поглощаемых конденсатом. Известны и другие способы, основанные на изменении проводимости конденсата, изменении проницаемости радиоактивным лучом и т. д. Недостатком известных способов является сложность их реализации, чувствительность к наличию загрязнений.
С целью упрощения способа и повышения надежности определения фазового состояния конденсата предлагают осаждать на зеркале гигрометра слой конденсата до получения максимального рассеивания отраженного пучка света, фиксируя величину сигнала фотоприемника, после удаления этого слоя конденсата по соответствующей величине фотосигнала осаждать толщину слоя, время образования которого меньше времени замерзания его при температуре зеркала в момент выпадения конденсата, и поддерживать данную толщину слоя с момента выпадения конденсата до получения установившегося значения непрерывно регистрируемой температуры зеркала.
5 Наличие твердой фазы конденсата определяется по наличию разности между температурой зеркала в момент выпадания конденсата и ее установившимся значением.
Способ основан на двух положениях, каса10 ющихся свойств водяного пара и закономерностей процесса ее конденсации. Первое положение заключается в том, что упругость водяного пара над поверхностью воды больше упругости его над поверхностью льда при од15 ной и той же температуре насыщения, т. е. при одной и той же упругости водяного пара состояние насыщения его над водой наступает при более низкой температуре, чем насыщение надо льдом, причем разница может иметь ве20 личину от 0 до 5 С в диапазоне температур от 0 до — 60 С по точке росы.
Второе положение основывается на теоретических выводах и экспериментальных данных зарубежных и отечественных авторов, а так25 же на экспериментальном материале, полученном автором предалгаемого способа. Это положение заключается в том, что конденсация водяных паров на полированной металлической поверхности (зеркале) всегда проис30 ходит через стадию образования жидкой фа506792
Предмет изобретения
Способ определения фазового состояния конденсата, основанный на осаждении на зеркало слоя конденсата, периодическом охлаждении зеркала до температуры выпадения конденсата, удалении конденсата подогревом зеркала, отл и ч а ю щи и ся тем, что, с цеJILIo упрощения способа и повышения надежности определения фазового состояния, после осаждения на зеркале слоя конденсата толщину слоя поддерживают с момента выпадения до получения установившегося значения непрерывно регистрируемой температуры зеркала, а наличие твердой фазы конденсата определяют по наличию разности между температурой зеркала в момент выпадения кон60 денсата и ее установившимся значением. ель Глушко
Андреева
Корректор Е. Хмелева
Редактор Новожилова
Заказ 1048/8
Техред Г
Изд. № 1211
Тираж 1029
Подписное
Типография, нр. Сапунова, д. 2 зы и последующее ее замерзание при достаточно низких температурах. Экспериментальная проверка этого положения была проведена автором в диапазоне температур от 0 до — 60 С.
Предлагаемый способ заключается в следующем. В процессе охлаждения полированной металлической поверхности (зеркала) при достижении состояния насыщения водяного пара в пограничном слое газа на поверхности в первый момент во всех случаях сконденсируется жидкая фаза, а температура зеркала будет соответствовать температуре точки росы.
Если эта температура достаточно низкая, то в процессе дальнейшего поддержания состояния насыщения водяного пара под постоянным слоем конденсата жидкая фаза может замерзнуть и на зеркале образуется слой инея (льда) . Так как состояние насыщения водяного пара надо льдом достигается при более высокой температуре при одной и той же упругости его, чем над водой, то для сохранения равновесного состояния «пар — лед» при той же толщине слоя конденсата зеркало должно быть подогрето до температуры нового состояния насыщения над твердой фазой конденсата. Эта температура будет соответствовать температуре точки инея. Таким образом, между температурой зеркала в момент выпадения конденсата и температурой нового установившегося состояния насыщения будет иметь место разница в значениях, которая соответствует разности температур насыщения водяного пара над водой и надо льдом и будет, следовательно, указывать на наличие на зеркале твердой фазы.
Отсутствие разности температур указывает на то, что на зеркале выпала жидкая фаза, которая затем и поддерживается в установившемся состоянии. Для того, чтобы разность температуры в указанные моменты надежно фиксировалась, должно выполняться следующее условие: толщина слоя конденсата, поддерживаемого на зеркале автоматической следящей системой после выпадения конденсата должна быть такой, чтобы время его образования было меньше времени его замерзания при температуре, соответствующей температуре точки росы в момент выпадения конденсата.
Область температур и давлений, в которой способ работоспособен, определяется возможностью существования жидкой фазы в метастабильном состоянии в течении времени, необходимом для образования достаточной для фиксирования следящей системой толщины слоя конденсата.
Например, для водяного пара при давлении, близком к атмосферному, получены экспериментальные данные, подтверждающие рабоСоставит тоспособность способа в диапазоне температур от 0 до — 60 С.
Способ может быть реализован, например, а автоматическом гигрометре точки росы, со5 держащем металлическое полированное зеркало, нагреватель, холодильник, датчик температуры, фотоэлектрическую следящую систему и регистрирующий прибор.
Включают холодильник и осаждают на зер10 кале слой конденсата, одновременно измеряя сигнал фотоприемника, воспринимающего отраженный от зеркала пучок света. Осаждение производят до прекращения роста сигнала фотоприемника. Фиксируют максимальный
15 сигнал фотоприемника. Удаляют конденсат подогревом зеркала до полного испарения последнего. 3 адают отрицательным разбалансом фотоэлектрической следящей системы толщину слоя, поддерживаемого системой, 20 время образования которого меньше времени замерзания при температуре, соответствуюц1ей моменту выпадения конденсата. Величина разбаланса определяется в процентах от максимального сигнала фотоприемника в за25 висимости от температуры и может быть расчитана теоретически или определена экспериментально. Затем включают холодильник и следящую систему и непрерывно регистрируют температуру зеркала. После выпадения
30 конденсата фотооптическая следящая системы поддерживает заданную толщину слоя до получения установившегося значения температуры зеркала.
Наличие твердой фазы определяют по нали35 чию разности между температурой в момент выпадения конденсата и ее установившимся значением. Фиксация разности может производиться автоматически, используя появление сигнала в следящей системе в момент выпа40 дения конденсата и возвратное движение кинематического узла регистрирующего прибора при замерзании росы.
