Методы и приборы для анализа состава и измерения параметров веществ общие сведения. Классификация методов и приборов для анализа состава и измерения параметров веществ

ВЛАГОМЕРЫ ДЛЯ ГАЗОВ И СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ

Влажность газа необходимо измерять при кондиционировании воздуха, в сушильных установках, газосборниках и во многих других случаях. Часто нужно поддерживать определенную влажность при некоторых химических реакциях, контролировать и регулировать влагосодержание чистых газов (азота, водорода, кислорода, метана и др.), контролировать степень осушки воздуха и различных газов.

Влага — один из обязательных компонентов твердых неметаллических материалов. Влажность часто служит показателем качества материалов, характеризует их чистоту, теплофизические свойства, влияет на технологические свойства материала. В процессах сушки и грануляции минеральных удобрений, продуктов анилино-красочной промышленности важное место занимает автоматический контроль и регулирование влажности сыпучих материалов.
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:
или ,
где М — масса влаги; М₀ — масса абсолютного сухого материала; М₁ — масса влажного материала.
Для перехода от влагосодержания к влажности и наоборот используют соотношения:
и
Обычно в производственной практике используют влажность W.


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:
сорбционно-электролитический — о влажности судят по изменению электрической проводимости пленки с нанесенным на нее поглотителем влаги (сорбентом); в качестве сорбента чаще всего используют хлористый литий или фтористый барий со смесью поваренной и сегнетовой солей;
сорбционно-кулонометрический метод — влажность определяют по количеству электричества, затрачиваемого на электролиз влаги, которая поглощена пленкой частично гидратированной пятиокиси фосфора; разновидность этого метода — сорбционно-кулонометрический диффузионный, при котором сорбент отделяется от анализируемой среды пористой перегородкой (диффузионным барьером), пропускающей только часть влаги, массу которой определяют электролизом;
пьезосорбционный метод — используют зависимость собственной частоты колебаний кварцевого резонатора от массы вещества, нанесенного на поверхность кварцевой пластины;
сорбционно-деформационный метод — используют зависимость размеров некоторых влагосорбирующих материалов от влажности окружающей среды; в качестве чувствительных элементов в этих приборах применяют капроновую нить, различные пленки;
сорбционно-массовый метод — основан на свойстве некоторых веществ (силикагель, хлористый кальций, хлористый литий, фосфорный ангидрид и др.) поглощать влагу; абсолютную влажность газа определяют по увеличению массы поглотителя и количеству пропущенного через поглотитель газа;
сорбционно-термический метод — основан на измерении количества теплоты, выделяющейся при сорбции влаги гигроскопическим материалом;
последние три разновидности сорбционного метода используют преимущественно в лабораторной практике.
Конденсационный метод основан на охлаждении исследуемого газа в холодильнике до полной конденсации содержащейся в нем 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 + 2Н₂О ↔ 2J^- + SO₄^2- + 4H⁺.
Метод теплопроводности основан на различии теплопроводности сухого и влажного газа.
Ниже рассмотрены первые три из указанных методов, как наиболее распространенные.