DE1598993A1

DE1598993A1 - Method for measuring the water vapor pressure in gases, particularly in the atmosphere, and arrangement for practicing the method

Info

Publication number: DE1598993A1
Application number: DE19651598993
Authority: DE
Inventors: Bachem Dr Christian; Guenter John; Gustav Rust
Original assignee: SPRENGER ALBIN KG
Current assignee: SPRENGER ALBIN KG
Priority date: 1965-05-20
Filing date: 1965-05-20
Publication date: 1970-04-16
Also published as: DE1598993B2; DE1598993C3

Description

"Verfahren zur Messung des Wasserdampfdruckes in Gasen, insbesondere in der Atmosphäre und Anordnung zur Ausilbung des Verfahrens" BESCHRE BUNGs Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung des Wasserdampfdruokes insbesondere in der Atmosphäre. Als Maß dient dabei diejenige Temperatur eines Elektrolyten, bei der Salz, gesättigte Lösung und Wasserdampf im Gleichgewicht stehen. "Method for measuring the water vapor pressure in gases, in particular in the atmosphere and arrangement for practicing the procedure "DESCRIPTIONS The The invention relates in particular to a method for measuring water vapor pressure in the atmosphere. The temperature of an electrolyte is used as a measure, in which salt, saturated solution and water vapor are in equilibrium.

Das neue Verfahren wird, wie an sich bekannt, ausgeübt, mittels einer Meßkammer, die vom zu messenden Gas-Dampfgemisch durchstrdmt ist, enthaltend elektrolytische Zelle und Thermometer und ist gekennzeichnet durch ein auf die elektrolytische Zelle wirkendes Heizelement, welches von einem mit dem Zellenstrom wachsenden Heizstrom durchflossen wird, insbesondere unter Einschaltung eines Verstärkers zwischen Zelle und Heizelement, Diese Anordnung mißt genauer und weniger träge als die bisher bekannten.As is known per se, the new method is carried out by means of a Measuring chamber through which the gas-vapor mixture to be measured flows, containing electrolytic Cell and thermometer and is characterized by an on the electrolytic cell effective heating element, which is generated by a heating current that grows with the cell current is flowed through, in particular with the connection of an amplifier between the cell and heating element, this arrangement measures more precisely and less sluggishly than those previously known.

Es sind Meßanordnungen, gemäß dem Oberbegriff, bekannt, bei denen z. B. ein mit LiCl-Lösung getränkter und mit einem Elektrodenpaar 1 bewiokelter Docht 2 auf einem Thermometer 3 aufgebracht ist. (s. Abb. 1 a) Das System ist in einer mit Luftlöchern 4 und 5 versehenen Kammer angeordnet. (Abb. 1 b) Eine Spannungsquelle 6 wirkt über .i4'en Begrenzungswiderstand 7 auf die Elektrolytstrecke swtsoh.n den Silberdrähten 1 (Abb. 1 a) und erwärmt diese samt dem von Ihr umschlossenen Thermometer 3 (Abb. 1 a) so lange, bis Salz, gesättigte Lösung und Wasserdampf im Gleichgewient stehen. Die am Thermometer 3 sich einstellende Temperatur ist dabei ungefähr diejenige, bei der der über gesättigter LiCl-Lösung herrschnnde Dampfdruck gleich demjenigen in der umgebenden liuft ist. Insofern kann die mit dem Thermometer 3 ermittelte Temperatur als Maß für den Dampfdruck bzw.There are measuring arrangements, according to the preamble, known in which z. B. a soaked with LiCl solution and with a pair of electrodes 1 fogged Wick 2 is applied to a thermometer 3. (see Fig. 1 a) The system is in a chamber provided with air holes 4 and 5. (Fig. 1 b) A voltage source 6 acts via .i4'en limiting resistor 7 on the electrolyte path swtsoh.n den Silver wires 1 (Fig. 1 a) and heats them together with the thermometer enclosed by them 3 (Fig. 1 a) until salt, saturated solution and water vapor are in equilibrium stand. The on Thermometer 3 setting temperature is included approximately that at which the vapor pressure prevailing above saturated LiCl solution is equal to that in the surrounding air. In this respect, the one with the thermometer 3 determined temperature as a measure for the vapor pressure or

Taupunkt des durch die Kammer strömenden Gases dienen.Serve the dew point of the gas flowing through the chamber.

Nach obigem Prinzip aufgebaute Meßanordnungen haben jedoch gewisse Mängel und auch systematische Fehler, die Fehlanzeigen des Taupunktes um mehrere Grad Celsius verursachen können.However, measuring arrangements constructed according to the above principle have certain Defects and also systematic errors, the false indications of the dew point by several Degrees Celsius.

Dies hat u. a, folgende Ursachen: Die in der Elektrolytschicht 1 entwickelte Wärme wird überwiegend an das durchströmende Gas abgegeben. Bei rascher Änderung des Wärmeüberganges von der Elektrolytschicht auf das Gas treten vorübergehende grosse Fehlanzeigen auf. Ursachen für die Änderung des Wärmedberganges sind sowohl eine Änderung der Strömungsgeschwindig keit z.B. durch aussen auftretende über 4 und 5 wirkende Windboen als auch die Änderung der Temperatur des zuströmenden Gases.This is due to the following causes, among others: The developed in the electrolyte layer 1 Heat is mainly given off to the gas flowing through it. In the event of a rapid change The heat transfer from the electrolyte layer to the gas occurs temporarily major false reports. Causes for the change in the heat transfer are both a change in the flow velocity, e.g. due to external occurrences over 4 and 5 gusts of wind acting as well as the change in temperature of the inflowing gas.

Zwar passt sich die Wärmeentwicklung in der Elektrolytschicht den veränderten Verhrltnissen allmählich an, jeedoch ist die Zeit, in der dies geschieht, beträchtlich.The heat development in the electrolyte layer adapts to the changed conditions gradually, but the time in which this happens is considerably.

Bis zur Wiederherstellung des Gleichgewichtes kann die Temperaturabweichung mehrere Grad Celsius erreichen. Diese Fehlerart wird üblicherweise durch starke Drosselung der Ventilation klein gehalten, wodurch dann aber die Einstellträgheit besonders gross wird, Ausser solchen vorübergehenden Anzeigefehlern treten aber auch permanente Fehler au9, die,ausser von der Belüftung und Temperatur des zuströmenden Gases, von der geometrischen Gestalt der Anordnung der Dicke des Drahtes u,a, mehr abhängen.The temperature deviation can take place until the equilibrium is restored reach several degrees Celsius. This type of error is usually caused by strong Throttling of the ventilation kept small, which then, however, the adjustment sluggishness becomes particularly large, apart from such temporary display errors also permanent errors, except for the ventilation and temperature of the inflowing Gas, from the geometric Shape the arrangement of the thickness of the Wire u, a, depend more.

Hat z.B. die aussenliegende Schicht des Elektrolytträgers die dem Dampfdruckgleichgewicht entsprechende Temperatur erreicht, so werden die weiter innen liegenden Schichten wärmer, als die äusseren Schichten, da die gesättigte Lösung sich über die ganze Dicke des Elektrolytträgers verteilt und die in der Schicht entstehende Wärme an der Oberfläche leichter abgegeben wird.For example, does the outer layer of the electrolyte carrier have the If the vapor pressure equilibrium is reached, the temperature will continue inner layers warmer than the outer layers because the saturated one Solution is distributed over the entire thickness of the electrolyte carrier and that in the layer the resulting heat on the surface is more easily dissipated.

Das Thermometer wird daher, solange dessen Wärmeableitung durch Halterungen oder durch von der LiCl-Schicht nicht beheizte Teile überwiegt, su kalt anzeigen, jedoch zu warm anzeigen, wenn die Wärmeableitung des Thermometers zurücktritt, wie dies B. bei relativ warmen@ Gas der Fall ist.The thermometer is therefore, as long as its heat dissipation through brackets or predominantly due to parts not heated by the LiCl layer, see below cold, but show too warm if the heat dissipation of the thermometer recedes, like this is the case, for example, with relatively warm @ gas.

Die oben geschilderten Pehler vorübergehender und permanenter Art, sowie die grosse Trägheit, die bei herkömmlichen Anordnungen auftreten, werden durch die erfindungsgemässe, im nachfolgenden beschriebene, Anordnung vermieden.The temporary and permanent faults outlined above, as well as the great inertia that occurs with conventional arrangements are due to the arrangement according to the invention, described below, avoided.

AUFBAU UND WIRKUNGSWEISE: Die mit einem geeigneten Elektrolyten getränkte zylindrisohe Steuerstrecke 101 (Abb. 2) befindet sich in der Meßkammer 102 (Abb. 2). Sie ist elektrisoh mit dem Eingang eines Verstärkers verbunden und reguliert je nach ihrem Leitwert die ai Ausgang des Verstärkers 103 liegende Heizung 104 (Abb. 2). Der Motor 105 (Abb. 2) sorgt, zusammen mit dem Rührer 106 (Abb. 2), für eine gute Verwirbelung des Gases in der Kammer 102 und für den dosierten Durchsatz des Gases durch die Kammer. Das Gas tritt durch 108 in die Kammer ein und verlässt diese nach einer grossen Zahl von Umläufen durch 109. Der Platin- oder NTC-Fühler 107 (Abb, 2) dient als Thermometer zur Messung der Lufttemperatur in der Kammer.STRUCTURE AND FUNCTIONALITY: The soaked with a suitable electrolyte The cylindrical control path 101 (Fig. 2) is located in the measuring chamber 102 (Fig. 2). It is electrically connected to the input of an amplifier and regulated Depending on its conductance, the heater 104 is located at the output of the amplifier 103 (Fig. 2). The motor 105 (Fig. 2), together with the stirrer 106 (Fig. 2), provides a good swirling of the gas in the chamber 102 and for the metered throughput of the Gas through the chamber. That Gas enters the chamber through 108 and leaves it after a large number of revolutions through 109. The platinum or NTC sensor 107 (Fig. 2) serves as a thermometer to measure the air temperature in the chamber.

Bei Inbetriebnahme des Gerätes steuert die zunächst völlig feuchte Elektrolytschicht 101 gemäss ihrem noch grossen Leitwert den Verstärker so, dass die Kammer kräftig aufgeheizt wird Dadurch erniedrigt sich der Leitwert der Elektrolytschicht und auch die Heizung in 104 bis eine Dufttemperatur erreicht ist, bei der Salz, gesättigte Lösung und Wasserdampf im Gleichgewicht stehen.When the device is started up, the initially completely humid controls Electrolyte layer 101 in accordance with its still large conductance the amplifier in such a way that the chamber is heated up vigorously This lowers the conductivity of the electrolyte layer and also the heating in 104 until a fragrance temperature is reached at which salt, saturated solution and water vapor are in equilibrium.

Die nunmehr in der Meßkammer herrschende Temperatur ist ein Maß für den Taupunkt des Gases in der Meßkammer 102.The temperature now prevailing in the measuring chamber is a measure of the dew point of the gas in the measuring chamber 102.

Durch die vom Rührwerk 105 (hbb. 2) hervorgerufene kräftige Verwirbelung des Gases in der IEeßkammer ist gewährleistet, dass sich Elektrolytschicht 101 und Thermometer 107 auf gleicher Temperatur befinden. Die vom Thermometer 107 angezeigte Temperatur ist also die tatsächliche an der Elektrolytschicht herrschende Gleichgewichtstemperatur und damit ein genaues Maß für den Herrschenden Wasserdampfdruck.Due to the strong turbulence caused by the agitator 105 (Fig. 2) of the gas in the measuring chamber ensures that the electrolyte layer 101 and Thermometer 107 are at the same temperature. The one indicated by thermometer 107 The temperature is therefore the actual equilibrium temperature prevailing at the electrolyte layer and thus an exact measure of the prevailing water vapor pressure.

Dadurch, dass die Elektrolytschicht nicht mehr selbst die notwendige Heizenergie aufbringen muss, kann die an der Schicht liegende Spannung klein und die schicht selbst dünn gehalten werden, was die Anordnung weniger träge macht.Because the electrolyte layer is no longer itself the necessary one Has to apply heating energy, the voltage on the layer can be small and the layer itself can be kept thin, which makes the arrangement less sluggish.

Fehler, die infolge Änderung der Umgebungstemperatur oder der Belüftung bei herkömnlichen Anordnrngen auftreten, werden daher hier unverzüglich aufgefangen. Ferner hat die plötzliche Änderung der äusseren Ventilation keinen Binfluss mehr auf das Meßergebnis, da in der Meßkammer eine dauernde starke Turbulenz herrscht.Errors resulting from changes in ambient temperature or ventilation occur with conventional arrangements, are therefore included here immediately. Furthermore, the sudden change in external ventilation no longer has any influence on the measurement result, as there is constant strong turbulence in the measurement chamber.

Abb. 3 zeigt mehrere elektrolytische Zellen, die zur Ausübung des neuen Meßverfahrens besonders geeignet sind.Fig. 3 shows several electrolytic cells that are used to exercise the new measuring method are particularly suitable.

In Abb, 3 a sind die Elektroden 201 zu zwei Drahthaken vereinfacht, auf denen der Docht 202 als ringartiger Faden aus Gas oder Teflonfaser oder dergleichen aufgespannt ist. Die Elektroden stehen auf einem Isoliersockel 203, Abb. 3 b zeigt eine elektrolytische Zelle, bei der gestreckte Elekitroden 201 einen Gewebestreifen 202 als Docht klemmen und mit den ebenfalls an 201 befestigten Isolierstegen 203 gehalten werden.In Fig, 3 a, the electrodes 201 are simplified to two wire hooks, on which the wick 202 as a ring-like thread made of gas or Teflon fiber or the like is stretched. The electrodes stand on an insulating base 203, Fig. 3b shows an electrolytic cell in which elongated electrodes 201 comprise a strip of fabric Clamp 202 as a wick and with the insulating bars 203 also attached to 201 being held.

Beide Formen Abb. 3 a und 9 b eignen sich für rasche Durchlüftung. Die Form Abb. 3 a passt besser zu Steuerverstärkern 103 mit hochohmigem Eingang, Abb. 3 b zu niederohmigen.Both forms Fig. 3 a and 9 b are suitable for rapid ventilation. The form of Fig. 3 a is better suited to control amplifiers 103 with a high-impedance input, Fig. 3 b to low resistance.

Claims

PATENT CLAIMS 1. Method for measuring the water vapor pressure in Mixtures of water vapor and gases using one of the mixture to be measured flow through measuring chamber 102 containing an electrolytic cell 101 and a thermometer 103, characterized in that the electrolytic cell 101 has a noticeable AC voltage that does not cause heating is supplied and by means of a connected Amplifier 103 acts on a heating element 104, which directly or by means of the measuring channel 102 gas flowing through the electrolytic cell 101 and the thermometer 103 warmed up.

2. Arrangement for performing the method according to claim 1, characterized by an agitator 105-106, which is one compared to the flow rate causes the gas to circulate rapidly in the measuring chamber 102.

3. Electrolytic cells for performing the method according to claim 1 and 2 characterized by an arrangement suitable for air admission from all sides Wicks between electrodes