Erittäin kosteiden ympäristöjen ilmankosteuden mittaus on haastavaa. Saturaatio aiheuttaa tällaisessa ympäristössä kondensaation muodostumista kaikille pinnoille, myös antureihin, minkä vuoksi mittaaminen voi olla joillakin teknologioilla mahdotonta. Vaisala HUMICAP® -teknologia kestää kondensaatiota, mutta sekin tarvitsee aikaa kosteuden vaikutuksista palautumiseen, ennen kuin se tuottaa taas luotettavia mittausarvoja. Tyypillisiä sovelluksia, joissa kosteus voi olla suuri tai voidaan odottaa ajoittaista kondensaatiota, ovat esimerkiksi kuivausprosessit, testikammiot, paloilman kostuttimet, meteorologiset mittaukset ja polttoainekennot.
Jotta mittaukset ovat tarkkoja myös kondensaatiota aiheuttavissa ympäristöissä, tarvitaan Vaisalan mittapään lämmitysteknologiaa. Mittapään lämmitys pitää anturin lämpötilan jatkuvasti ympäristön lämpötilaa korkeampana, jotta kondensaatiota ei pääse koskaan muodostumaan. Mittapään lämmityksen haittapuolena on, että suhteellista kosteutta ei voi mitata, sillä anturilla ei ole tietoa ympäristön lämpötilasta. Tämä ei kuitenkaan estä muiden, lämpötilasta riippumattomien parametrien mittausta. Tällaisia ovat esimerkiksi kastepiste ja sekoitussuhde. Myös suhteellista kosteutta on mahdollista mitata käyttämällä ylimääräistä lämpötila-anturia.
Toimintaperiaate
Lämmityselementti mittapään rungossa lämmittää koko mittapäätä. Tässä kuvassa mittapää ja suodatin on esitetty punahehkuisina sen kuvaamiseksi, miten mittapään lämmitys pitää suodattimen sisäisen mikroilmaston ympäristöä lämpimämpänä. Todellinen lämpötila on vain muutaman asteen ympäristön lämpötilaa korkeampi. Seuraavassa on esimerkki:
Ympäristön lämpötila:
Ta = 14 °C
RHa = 97 %RH)
Tda = 13 °C
Kosteusanturi:
Ts = 16 °C
RHs = 83 %RH
Tda = 13 °C (laskettu)
Kuten edellä olevasta esimerkistä ilmenee, lämmitys ei vaikuta kastepisteeseen. Jos tarvitaan suhteellisen kosteuden tai muun lämpötilaan liittyvän parametrin mittausta, ympäristön lämpötilaa voi mitata erillisellä lämpötila-anturilla, jotta nämäkin parametrit voidaan laskea.
Lämpöeristys ja tiiveys on syytä huomioida prosessiliitoksissa
Kosteusmittapään asennuspaikan valinta voi olla haastavaa, kun suuren kosteuden lisäksi esiintyy lämpötilan vaihtelua. Ajatellaan esimerkiksi kuivaussovellusta, jossa poistoilman kosteus on lähellä saturaatiota (RH 95 %) ja lämpötila on 40 °C. Mitä tapahtuu, jos mittapää asennetaan siten, että suodatin on prosessissa ja puolet mittapäästä on ympäristön lämpötilassa 25 °C? Tässä tilanteessa edes mittapään lämmitys ei välttämättä pysty kompensoimaan lämpöhäviötä, joka aiheutuu lämmön johtumisesta mittapään metallisen rungon läpi. Lämpöhäviö muodostaa kylmän pisteen prosessipuolelle, ja kondensaatio aiheuttaa epätarkkuutta mittaukseen. Ratkaisu tähän on mittapään kunnollinen eristys.
Jos prosessikaasu on kylmempää kuin ympäristön ilma, on tärkeää, että mittapään prosessiliitos on tiivis. Jos liitos vuotaa, järjestelmään pääsee lämmintä ja mahdollisesti kosteaa ilmaa, joka voi aiheuttaa anturin lähelle kondensaatiota ja tuottaa näin mittausongelmia.
Ääriolosuhteet, kuten PEM-polttokennosovellukset
Joissakin vaativissa sovelluksissa mittapään lämmittäminen vain muutaman asteen verran ympäristön lämpötilaa lämpimämmäksi ei riitä. Yksi esimerkki tällaisesta sovelluksesta on polymeeri-elektrolyytti-membraani (PEM) ‑polttokenno. HMT330- ja HMT310-sarjojen tilauslomakkeissa on valittavissa sovelluskohtaisia asetuksia. Näissä kokoonpanoversioissa mittapäätä lämmitetään suuremmalla teholla, jotta mittaus toimii ääriolosuhteissa. Näissä sovelluksissa voidaan käyttää myös HMP7-mittapäätä tai HMM170-moduulia, joissa lämmitystoiminnot ovat vapaasti konfiguroitavissa Insight-PC-ohjelmistolla.
Yhteenveto
Anturin saturaation voi välttää kondensoivissa tai korkean kosteuden olosuhteissa käyttämällä mittalaitetta, joka hyödyntää mittapään lämmitysteknologiaa. Tämän lisäksi kunnollinen eristys ja tiivis asennus takaavat parhaan mahdollisen ympäristön luotettavalle kosteusmittaukselle.
Lisätietoja tästä aiheesta on saatavilla englanninkielisestä webinaaristamme: Measuring Humidity in Condensing Environments.
Lämmitettävän mittapään teknologia löytyy useasta tuotteestamme. Kaikki seuraavat tuotteet ovat määritettävissä tilauksen yhteydessä: HMM170, HMT317, HMT337 ja HMP7. Seuraavan taulukon avulla löydät oikean ratkaisun korkean kosteuden teollisuussovelluksellesi.
* Voidaan konfiguroida käyttämällä USB-kaapelia ja Insight-PC-ohjelmistoa
** Suhteellisen kosteuden laskenta on mahdollista, kun ulkoisen lämpötilan tieto kirjoitetaan Modbus-rekisteriin
t) Konfiguroitavissa: tarvitaan ylimääräinen lämpötilamittapää)
