ВЛАГОМЕРЫ И ГИГРОМЕТРЫ

Влагомеры (В.) - приборы для измерения влажности жидких и твердых в-в, гигрометры (Г.) - влажности газов. Ранее Г. наз. приборы для определения влажности воздуха. В статье рассмотрены лишь те приборы, к-рые наиб. распространены при автоматич. измерениях в химии и хим. технологии.

Кулонометрические влагомеры и гигрометры. В Г. этого типа чувствительный элемент выполнен в виде трубчатого корпуса из электроизоляц. материала, внутри к-рого размещены две несоприкасающиеся спирали (электроды) из Pt и Rh. Пространство между спиралями заполнено адсорбентом- частично гидратированным Р ₂ О ₅. К электродам подведено напряжение, обеспечивающее электролиз поглощенной влаги. Анализируемый газ с постоянным расходом пропускают через элемент, и водяные пары практически полностью поглощаются Р ₂ О ₅. Ток электролиза связан с концентрацией влаги соотношением:

где I - сила тока, А, с - концентрация влаги, кг/м ³, Q - расход газа, м ³/с, n - число электронов, необходимое для электролиза одной молекулы воды, F - число Фарадея, М - мол. масса воды.

Диапазон измерений от 10^-5 до 0,1%. Недостаток прибора - невозможность измерения влажности газов, к-рые содержат щелочные и полимеризующиеся компоненты. В первом случае Р ₂ О ₅ реагирует со щелочным компонентом, во втором служит инициатором полимеризации, а образующаяся пленка полимера препятствует поступлению водяных паров к пов-сти адсорбента. При наличии в газе паров спирта возникает дополнит. погрешность, связанная с его гидролизом и образованием дополнит. влаги.

В кулонометрич. В. при анализе жидкостей влага извлекается из них потоком сухого газа, и затем влажный газ анализируется описанным выше способом. При определении влажности твердых сыпучих материалов известная навеска в-ва продувается постоянным потоком сухого газа (при необходимости - с одновременным подогревом пробы), к-рый далее поступает в чувствительный элемент. Зависимость между концентрацией влаги и силой тока определяется ф-лой:

где G - масса пробы, Т - длительность измерения, выбираемая т. обр., чтобы остаточная влага в навеске была пренебрежимо мала.

Погрешность кулонометрич. приборов обычно 1-5% при концентрации влаги порядка сотых долей процента и 10-20% при концентрации 10^-4-10^-3 %. Постоянная времени (время р-ции прибора на изменение влажности) от десятков сек до 10 мин при концентрации влаги соотв. в диапазонах 10^-2-10^-1 и 10^-4-10^-3 %. Эти приборы применяют, в частности, для определения влажности полимеров (напр., полиэтилена и полипропилена), а также для контроля влажности воздуха, предназначенного для питания контрольно-измерит. приборов.

Пьезосорбционные влагомеры и гигрометры. Действие их основано на зависимости собственной частоты колебаний кварцевого резонатора от его массы. Кристалл кварца покрывают слоем в-ва, избирательно сорбирующего водяные пары. Изменение частоты резонатора зависит от массы поглощенной влаги и, следовательно, от концентрации влаги в атмосфере, окружающей кристалл: , где F-собств. частота колебаний резонатора (обычно 5-15 МГц), k-коэф., зависящий от типа и геометрии кристалла, -изменение массы кристалла (в кг). Как правило, достигает неск. кГц. Для измерения относит. влажности (отношение парциального давления водяного пара к давлению насыщ. пара при одних и тех же давлении и т-ре) в пределах 0-100% в кач-ве сорбентов используют гидрофильные полимеры, в частности поликапроамид. Толщина пленки полимера, наносимой на кристалл резонатора, не превышает неск. мкм, постоянная времени при применении поликапроамида 15 с, диапазон т-р от 5 до 60