GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN ĐO LƢỜNG ĐIỆN LẠNH NGHỀ KỸ THUẬT MÁY LẠNH VÀ ĐIỀU HÒA

SỞ LAO ĐỘNG THƢƠNG BINH VÀ XÃ HỘI TỈNH HÀ NAM TRƢỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ HÀ NAM GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN ĐO LƢỜNG ĐIỆN LẠNH NGHỀ KỸ THUẬT MÁY LẠNH VÀ ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ TRÌNH ĐỘ TRUNG CẤP Ban hành kèm theo Quyết đ.giáo trình học tập, tài liệu cao đẳng đại học, luận văn tiến sỹ, thạc sỹ

SỞ LAO ĐỘNG THƢƠNG BINH VÀ XÃ HỘI TỈNH HÀ NAM TRƢỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ HÀ NAM GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN: ĐO LƢỜNG ĐIỆN LẠNH NGHỀ: KỸ THUẬT MÁY LẠNH VÀ ĐIỀU HỊA KHƠNG KHÍ TRÌNH ĐỘ: TRUNG CẤP Ban hành kèm theo Quyết định số: 835/QĐ – CĐN ngày 31 tháng 12 năm 2021 Trường Cao Đẳng Nghề Hà Nam Hà Nam, năm 2021 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng ngun trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo nhằm phục vụ cho giáo viên sinh viên Trường Cao Đẳng Nghề Hà Nam Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm Dựa theo giáo trình này, giảng dạy cho trình độ ngành/nghề khác nhà trường LỜI GIỚI THIỆU Giáo trình “Đo Lường Điện Lạnh” nhằm cung cấp cho học sinh, sinh viên kiến thức, kỹ phương pháp kỹ thuật đo lường đại lượng điện, lạnh Giáo trình gồm Yêu cầu học sinh sau học xong module học sinh phải, biết sử dụng, lắp đặt thành thạo dụng cụ, thiết bị đo đại lượng điện, lạnh Giáo trình tài liệu tham khảo cho học sinh, sinh viên chuyên nghành Kỹ Thuật Máy Lạnh Và Điều Hịa Khơng Khí Trong q trình biên soạn chắn chúng tơi cịn có nhiều thiếu sót, mong q độc giả góp ý để chúng tơi hồn thiện tốt cho lần chỉnh sữa sau Mọi góp ý xin gửi Email: trannhumanh02@gmail.com Xin chân thành cảm ơn! Hà Nam, ngày 26 tháng 11 năm 2021 Tham gia biên soạn Trần Nhữ Mạnh MỤC LỤC Trang Mã mô đun: MĐ 19 Tên mô đun: Đo lƣờng điện lạnh .4 Vị trí, tính chất, ý nghĩa vai trị mô đun Mục tiêu mô đun: Nội dung mô đun: BÀI 1: ĐO LƢỜNG ĐIỆN Mã bài: MĐ19-01 Khái niệm chung đo lƣờng điện Đo dòng điện Đo điện áp .16 Đo điện trở .24 BÀI 2: SỬ DỤNG ĐỒNG HỒ V.O.M VÀ AMPE KÌM 34 Mã bài: MĐ19-02 .34 Khái niệm chung V.O.M Ampe kìm 34 Cách sử dụng đồng hồ V.O.M 34 Cách sử dụng đồng hồ Ampe kìm 42 BÀI 3: ĐO NHIỆT ĐỘ .47 Mã bài: MĐ19-03 .47 Khái niệm đo nhiệt độ 47 Các phƣơng pháp đo nhiệt độ .51 Sử dụng đồng hồ đo nhiệt độ 53 BÀI 4: ĐO ÁP SUẤT VÀ CHÂN KHÔNG .64 Mã bài: MĐ 19-04 64 Khái niệm đo áp suất chân không .64 Các phƣơng pháp đo áp suất chân không .66 Sử dụng đồng hồ đo áp suất chân không 67 BÀI 5: ĐO LƢU LƢỢNG 74 Mã bài: MĐ19-05 .74 Khái niệm - phân loại dụng cụ đo lƣu lƣợng : 74 Các phƣơng pháp đo .75 Sử dụng dụng cụ đo lƣu lƣợng .80 BÀI 6: ĐO ĐỘ ẨM .87 Mã bài: MĐ19-06 .87 Khái niệm - phân loại dụng cụ đo độ ẩm: 87 Các phương pháp đo 90 Sử dụng dụng cụ đo độ ẩm .92 TÀI LIỆU THAM KHẢO 97 GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN Mã mô đun: MĐ 19 Tên mô đun: Đo lƣờng điện lạnh Vị trí, tính chất, ý nghĩa vai trị mơ đun - Vị trí: Đo lường điện - lạnh mô đun chuyên môn chương trình nghề máy lạnh điều hồ khơng khí Mơ đun xếp sau học xong mô đun : Kỹ mềm, Anh văn chuyên ngành làm tiền đề đề học mô đun : An toàn điện lạnh, Cơ sở kỹ thuật nhiệt – lạnh điều hịa khơng khí - Tính chất: Là mơ đun quan trọng thiếu nghề kỹ thuật máy lạnh điều hồ khơng khí trình lắp đặt, vận hành, bảo dưỡng, sửa chữa máy lạnh thường xuyên phải sử dụng dụng cụ đo kiểm tra dòng điện, điện áp, công suất, điện trở, nhiệt độ, áp suất, lưu lượng, độ ẩm - Ý nghĩa vai trị mơn học/mơ đun: Khi hồn thành mơ đun tiền đề để người học tiếp tục học mô đun Mục tiêu mô đun: - Về kiến thức: + Trang bị cho học viên khái niệm bản, phương pháp loại dụng cụ đo lường nhiệt, đo lường điện, đo áp suất, lưu lượng + Nắm vững nguyên lý cấu tạo, làm việc dụng cụ đo lường biết ứng dụng trình làm việc - Về kỹ năng: + Lựa chọn dụng cụ đo cho phù hợp với công việc: Chọn độ xác dụng cụ đo, thang đo sử lý kết đo + Đo xác đánh giá đại lượng đo điện, điện áp, công suất, điện trở, nhiệt độ, áp suất, lưu lượng độ ẩm - Về lực tự chủ trách nhiệm: + Cẩn thận, kiên trì + Thu xếp nơi làm việc gọn gàng ngăn nắp + Đảm bảo an toàn cho người thiết bị + Rèn luyện tinh thần làm việc nhóm có hiệu quả, vận dụng thực tiễn, tác phong, kỹ chuyên nghiệp, tư vấn sử dụng tạo niềm tin khách hàng, đạo đức nghề nghiệp Nội dung mô đun: BÀI 1: ĐO LƢỜNG ĐIỆN Mã bài: MĐ19-01 Giới thiệu: Đo lường điện giúp cho học sinh hiểu nguyên lý, đo điện áp, dòng điện điện trở Mục tiêu: - Hiểu mục đích phương pháp đo số đại lượng điện - Phân loại dụng cụ đo lường điện - Điều chỉnh dụng cụ đo - Đo kiểm thông số điện - Cẩn thận, xác, khoa học, an tồn Nội dung chính: Khái niệm chung đo lƣờng điện 1.1 Khái niệm đo lường Trong trình nghiên cứu khoa học nói chung cụ thể từ việc nghiên cứu, thiết kế, chế tạo, thử nghiệm vận hành, sữa chữa thiết bị, q trình cơng nghệ… u cầu phải biết rõ thơng số đối tượng để có định phù hợp Sự đánh giá thông số quan tâm đối tượng nghiên cứu thực cách đo đại lượng vật lý đặc trưng cho thơng số Đo lường q trình đánh giá, định lượng đại lượng cần đo để có kết số so với đơn vị đo Kết đo lường (Ax) giá trị số, định nghĩa tỉ số đại lượng cần đo (X) đơn vị đo (Xo): Ax = X/Xo 1.1 Từ (1.1) có phương trình phép đo: X = Ax Xo Chỉ rõ so sánh X so với Xo, muốn đo đại lượng cần đo X phải có tính chất giá trị so sánh được, muốn đo đại lượng khơng có tính chất so sánh thường phải chuyển đổi chúng thành đại lượng so sánh Ví dụ: đo dịng điện I=5A, có nghĩa là: đại lượng cần đo dòng điện I, đơn vị đo A(ampe), kết số 1.2 Khái niệm đo lường điện Đo lường điện trình đánh giá định lượng đại lượng điện (điện áp, dòng điện, điện trở, điện dung, điện cảm, tần số, công suất, điện năng, hệ số công suất… ) để có kết số so với đơn vị đo 1.3 Các phương pháp đo Định nghĩa: Phương pháp đo việc phối hợp thao tác trình đo, bao gồm thao tác: xác định mẫu thành lập mẫu, so sánh, biến đổi, thể kết hay thị Phân loại: Trong thực tế thường phân thành hai loại phương pháp đo: Phương pháp đo biến đổi thẳng Phương pháp đo so sánh 1.3.1 Phương pháp biến đổi thẳng - Định nghĩa: Là phương pháp đo có sơ đồ cấu trúc theo kiểu biến đổi thẳng, nghĩa khơng có khâu phản hồi - Quá trình thực hiện: + Đại lượng cần đo X qua khâu biến đổi để biến đổi thành số NX, đồng thời đơn vị đại lượng đo XO biến đổi thành số NO + Tiến hành trình so sánh đại lượng đo đơn vị (thực phép chia NX/NO), Thu kết đo: AX = X/XO = NX/NO (1.2) Hình 1.1: Lưu đồ phương pháp đo biến đổi thẳng Quá trình gọi trình biến đổi thẳng, thiết bị đo thực trình gọi thiết bị đo biến đổi thẳng Tín hiệu đo X tín hiệu đơn vị XO sau qua khâu biến đổi (có thể hay nhiều khâu nối tiếp) qua biến đổi tương tự-số A/D để có NX NO , qua khâu so sánh có NX/NO Dụng cụ đo biến đổi thẳng thường có sai số tương đối lớn tín hiệu qua khâu biến đổi có sai số tổng sai số khâu, dụng cụ đo loại thường sử dụng độ xác u cầu phép đo khơng cao 1.3.2 Phương pháp đo kiểu so sánh - Định nghĩa: phương pháp đo có sơ đồ cấu trúc theo kiểu mạch vịng, nghĩa có khâu phản hồi Hình 2: Lưu đồ phương pháp đo biến đổi kiểm so sánh - Quá trình thực hiện: + Đại lượng đo X đại lượng mẫu XO biến đổi thành đại lượng vật lý thuận tiện cho việc so sánh + Q trình so sánh X tín hiệu XK (tỉ lệ với XO) diễn suốt trình đo, hai đại lượng đọc kết XK có kết đo Quá trình đo gọi trình đo kiểu so sánh Thiết bị đo thực trình gọi thiết bị đo kiểu so sánh (hay gọi kiểu bù) - Các phương pháp so sánh: so sánh SS thực việc so sánh đại lượng đoX đại lượng tỉ lệ với mẫu XK, qua so sánh có: ∆X = X - XK Tùy thuộc vào cách so sánh mà có phương pháp sau: + So sánh cân bằng: Quá trình thực hiện: đại lượng cần đo X đại lượng tỉ lệ với mẫu XK = NK.XO so sánh với cho ∆X = 0, từ suy X = XK = NK.XO ⇒ suy kết đo: AX= X/XO = NK (1.3) Trong trình đo, XK phải thay đổi X thay đổi để kết so sánh ∆X = từ suy kết đo Độ xác: phụ thuộc vào độ xác XK độ nhạy thiết bị thị cân (độ xác nhận biết ∆X = 0) Ví dụ: cầu đo, điện kế cân … + So sánh khơng cân bằng: Q trình thực hiện: đại lượng tỉ lệ với mẫu XK không đổi biết trước, qua so sánh có ∆X = X - XK, đo ∆X có đại lượng đo X = ∆X + XKtừ có kết đo: AX = X/XO = (∆X + XK)/XO Độ xác: độ xác phép đo chủ yếu độ xác XK định, ngồi cịn phụ thuộc vào độ xác phép đo ∆X, giá trị ∆X so với X (độ xác phép đo cao ∆X nhỏ so với X) Phương pháp thường sử dụng để đo đại lượng không điện, đo ứng suất (dùng mạch cầu không cân bằng), đo nhiệt độ… + So sánh khơng đồng thời: Q trình thực hiện: dựa việc so sánh trạng thái đáp ứng thiết bị đo chịu tác động tương ứng đại lượng đo X đại lượng tỉ lệ với mẫu XK, hai trạng thái đáp ứng suy X = XK Đầu tiên tác động X gây trạng thái đo thiết bị đo, sau thay X đại lượng mẫu XK thích hợp cho gây trạng thái X tác động, từ suy X = XK Như rõ ràng XK phải thay đổi X thay đổi Độ xác: phụ thuộc vào độ xác XK Phương pháp xác thay XK X trạng thái thiết bị đo giữ nguyên Thường giá trị mẫu đưa vào khắc độ trước, sau qua vạch khắc mẫu để xác định giá trị đại lượng đo X Thiết bị đo theo phương pháp thiết bị đánh giá trực tiếp vônmét, ampemét thị kim + So sánh đồng thời: Quá trình thực hiện: so sánh lúc nhiều giá trị đại lượng đo X đại lượng mẫu XK, vào giá trị suy giá trị đại lượng đo Ví dụ: xác định inch mm: lấy thước có chia độ mm (mẫu), thước theo inch (đại lượng cần đo), đặt điểm trùng nhau, đọc điểm trùng là: 127mm inch, 254mm 10 inch, từ có được: inch = 127/5 = 254/10 = 25,4 mm Trong thực tế thường sử dụng phương pháp để thử nghiệm đặc tính cảm biến hay thiết bị đo để đánh giá sai số chúng Từ phương pháp đo có cách thực phép đo là: - Đo trực tiếp: kết có sau lần đo - Đo gián tiếp: kết có phép suy từ số phép đo trực tiếp - Đo hợp bộ: gián tiếp phải giả phương trình hay hệ phương trình có kết - Đo thống kê: đo nhiều lần lấy giá trị trung bình có kết Đo dòng điện 2.1 Nguyên lý đo dòng điện Để đo dòng điện người ta thường dùng ampemet từ điện, điện tư, điện động, từ điện chỉnh lưu…mắc nối tiếp với mạch cần đo hình vẽ 2.1.1 Hình ảnh ampe mét + Ampe mét analog c) b) Hình 1.3: Hình ảnh Vơn kế analog a) Ampe mét từ điện b) Ampe mét điện từ c) Ampe mét điện động + Ampe kế digital a) Hình 1.4: Hình ảnh Ampe mét Digital 2.1.2 Nguyên lý đo dòng điện Để đo dòng điện ta dùng Ampe kế mắc nối tiếp với mạch cần đo dịng điện hình vẽ Hình 1.5: Ngun lý đo dịng điện 2.2 Cấu tạo nguyên lý làm việc Ampe mét Ampe mét cấu tạo dựa cấu thị từ điện, điện từ, điện động, từ điện chỉnh lưu… 2.2.1 Các yêu cầu Ampe mét Công suất tiêu thụ: đo dòng điện ampemét mắc nối tiếp với mạch cần đo Như ampemét tiêu thụ phần lượng mạch đo từ gây sai số phương pháp đo dịng Phần lượng cịn gọi cơng suất tiêu thụ ampemét PA tính: PA= IA2.RA với: IA dịng điện qua ampemét (có thể xem dịng điện cần đo) RA điện trở ampemét Trong phép đo dịng điện u cầu cơng suất tiêu thụ PA nhỏ tốt, tức yêu cầu RA nhỏ tốt - Dải tần hoạt động: đo dòng điện xoay chiều, tổng trở ampemét chịu ảnh hưởng tần số: Z =R +X - Ống đo gồm hai ống ghép lại ống đo áp suất tồn phần P2 nằm có lỗ đặt trực giao với dịng chảy - Ống ngồi bao lấy ống đo P2 có khoan lỗ để đo áp suất tĩnh P1 - Phần đầu ống pito nửa hình cầu, lỗ lấy áp suất động có vị trí (3 ÷ 4)d - Nhánh I nhánh không chịu ảnh hưởng ống đỡ (L), nhánh II nhánh chịu ảnh hưởng ống đỡ - Khi đo, ống đặt lệch phương dịng chảy đến (5 ÷ 6) mà khơng ảnh hưởng đến kết đo, số lượng lỗ khoan từ (7 ÷ 8) lỗ - Trong thực tế ta dùng ống pito để đo có đường kính d = 12 mm phịng thí nghiệm dùng loại d = ÷ 12 m, áp dụng cho tỷ số d/D < 0,05 tốt (D – đường kính ống chứa mơi chất) - Khi đặt vị trí khác phải thêm hệ số hiệu chỉnh ζ 3.1.3 Đo lưu lượng phương pháp tiết lưu: a Định nghĩa: Thiết bị tiết lưu thiết bị đặt đường ống làm dịng chảy có tượng thu hẹp cục tác dụng lực quán tính lực ly tâm b Cấu tạo: Khi qua thiết bị tiết lưu, chất lỏng bị mát áp suất (P dịng chảy bị thu hẹp nhiều P lớn thường P < 1000 mmHg (P đo hiệu áp kế) Xét mặt học chất lỏng quan hệ lưu lượng độ chênh áp suất phụ thuộc nhiều yếu tố như: kích thước, hình dạng thiết bị, tiết lưu, tình trạng lưu chuyển dịng chảy, vị trí chỗ đo áp suất, tình trạng ống dẫn chất lỏng Q trình tính tốn tiết lưu có quy định phương pháp tính tốn sau: - Dịng chảy liên tục (khơng tạo xung) - Đường ống > 50 mm Nếu dùng ống Venturi đường ống > 100mm, 83 vành ống phải nhẵn Nhờ nghiên cứu lý luận thực nghiệm lâu dài người ta giả định số thiết bị tiết lưu quy chuẩn Hiện phương pháp đo lưu lượng thông dụng - Thiết bị tiết lưu quy chuẩn thiết bị mà quan hệ lưu lượng giáng áp hồn tồn dùng phương pháp tính tốn để xác định Hình 5.10 Các phương pháp đo tiết lưu b Nguyên lý đo lưu lượng : Ta xét vòng chắn: Nhờ tổn thất dòng qua thiết bị tiết lưu, dựa vào phương trình Becnuli tìm tốc độ trung bình dịng tiết diện đo Xét tiết diện I II ta có thay đổi động : Dựa vào phương trình liên tục ta có: γ.F.= const 3.2 Sử dụng dụng cụ đo lưu lượng a Vận hành kho lạnh máy sấy: Kiểm tra thiết bị kho lạnh máy sấy: - Kiểm tra phần tử thiết bị - Kiểm tra phần điện kho lạnh, máy sấy xem có bị hư hỏng, đứt dây, hở dây hay không b.Chuẩn bị thiết bị, dụng cụ đo lưu lượng: 84 Hình 5.11: Các thiết bị dùng để đo lưu lượng - Dụng cụ đo lưu lượng: + Lắp ráp hoàn thiện dụng cụ đo lưu lượng dụng cụ đo lưu lượng chất lỏng + Khởi động dụng cụ đo để kiểm tra hoạt động thiết bị cịn hoạt động hay khơng + Đo thử thơng số lưu lượng khơng khí phịng để kiểm tra thiết bị + Điều chỉnh độ nhạy thiết bị c Tiến hành đo lưu lượng, vị trí đo, vị trí đặt đầu dị thiết bị đo - Sau khởi động kho lạnh, máy sấy chạy ổn định tiến hành đưa thiết bị dụng cụ đo vào vị trí cần đo - Đối với dụng cụ đo chất lỏng cần cho dịng chất lỏng chảy qua quan sát lưu lượng chất lỏng chảy qua - Tiến hành đo lưu lượng kho lạnh máy sấy nhiều vị trí khác thiết bị đo lưu lượng khí - Quan sát bảng điện tử thị: số dụng cụ đo tăng nhanh dừng hẳn d Tổng hợp xử lý kết đo - Tiến ghi lại kết đo nhiều vị trí khác kho lạnh máy sấy - Lấy trung bình kết đo sau so sánh với giá trị cần đạt kho lạnh máy sấy xem phù hợp hay chưa - Thông qua kết đo dựng mối quan hệ lưu lượng thơng số máy e.Đóng máy, thực vệ sinh công nghiệp Sau lấy số liệu cần đo tiến hành ngắt máy vệ sinh kho lạnh máy sấy, đặt thiết bị đo vào hộp cất vào vị trí theo quy định 85 Bài tập Trình bày nguyên lý đo lưu lượng lưu lượng kế? Trình bày bước sử dụng đồng hồ đo lưu lượng? Trình bày nguyên lý hoạt động ống pito? Trình bày nguyên lý hoạt động đo lưu lượng phương pháp tiết lưu? Yêu cầu đánh giá kết học tập: - Sinh viên phải biết sử dụng lưu lượng kế - Sinh viên phải nắm bước đo lưu lượng lưu lượng kế - Sinh viên phải hiểu sơ đồ nguyên lý cấu tạo loại lưu lượng kế 86 BÀI 6: ĐO ĐỘ ẨM Mã bài: MĐ19-06 Giới thiệu: Mục tiêu: Sau học xong Bài người học có khả năng: - Hiểu mục đích phương pháp đo độ ẩm - Hiểu khái niệm, tính chất nước khơng khí ẩm - Phân biệt cấu tạo, nguyên lý hoạt động, phân loại dụng cụ đo độ ẩm Lựa chọn, lắp đặt dụng cụ đo Điều chỉnh dụng cụ đo Đo kiểm độ ẩm Cẩn thận, xác, kỹ thuật, an tồn Nội dung chính: Khái niệm - phân loại dụng cụ đo độ ẩm: 1.1 Khái niệm Là đại lượng đặc trưng cho lượng nước tồn khơng khí Độ ẩm biểu diễn dạng độ ẩm tuyệt đối độ ẩm tương đối + Độ ẩm tuyệt đối khối lượng nước có m3 khơng khí - + Độ ẩm tương đối là tỷ số phần trăm lượng nước có m3 khơng khí so với lượng nước cực đại hịa tan m3 khơng khí có nhiệt độ Trong đó: Gh – khối lượng nước hịa tan m3 khơng khí Gmax – lượng nước cực đại hịa tan 1m3 khơng khí có nhiệt độ Từ phương trình trạng thái chất khí: P.V = G.R.T Ta có: Trong đó: P – áp suất V – thể tích T – nhiệt độ chất khí R – hệ số vạn chất khí G – khối lượng khí 87 Các ký hiệu có số h nước Như ta có: Khi = 100% khơng khí bão hịa nước, nghĩa nước khơng thể bốc tiếp vào khơng khí Nếu nhiệt độ khơng khí tk < 100 oC tăng nhiệt độ lên, khả hòa tan nước vào khơng khí tăng lên (Pmax tăng) Như tk < 100 oC tăng nhiệt độ chuyển trạng thái khơng khí bão hịa nước sang khơng bão hịa Ngược lại giảm nhiệt độ chuyển trạng thái khơng bão hịa nước sang trạng thái bão hòa nước 1.2 Phân loại dụng cụ đo độ ẩm 1.2.1.Ẩm kế dây tóc: Ẩm kế dây tóc ẩm kế làm việc theo nguyên lý: Khi độ ẩm môi trường thay đổi chiều dài dây tóc thay đổi Hình 6.1 Ẩm kế dây tóc 1- dây tóc (30 ÷ 50) mm với đường kính 0,05 mm ; – dây kéo ; – lò xo ; – kim tím ; – gương ; – kim ; – điều chỉnh ; – bảng điều khiển 1.2.2 Ẩm kế ngưng tụ: Để đo độ ẩm môi chất nhiệt độ cao người ta phải sử dụng ẩm kế làm việc nguyên tắc đo nhiệt độ điểm đọng sương Hình 6.2 Cấu tạo ẩm kế ngưng tụ 88 Nguyên lý hoạt động: Ống trụ trịn (1) mà mặt ngồi gia cơng nhẵn bóng đóng vai trị mặt gương tiếp xúc với môi chất cần xác định độ ẩm Phía hình trụ cho chất lỏng làm lạnh liên tục chảy qua với nhiệt độ điều chỉnh đốt nóng điện (2) Để trì nhiệt độ dịch thể làm lạnh người ta dùng rơ le điện từ (3) tế bào quang điện (F) Tế bào quang điện (F) nhận tia sáng bóng đèn (4) qua phản xạ gương Khi nhiệt độ vách trụ hay nhiệt độ mặt gương nhiệt độ đọng sương mặt gương xuất sương mù Chính sương mù đọng lại mặt gương làm giảm dòng ánh sáng phản xạ đến tế bào quang điện (F) Kết rơ le điện từ (3) tác động ngắt dịng điện vào đốt nóng (2) Căn vào nhiệt độ đọng sương người ta xác định độ ẩm môi chất 1.2.3 Ẩm kế điện ly: Loại dùng để đo lượng nước nhỏ khơng khí chất khí Phần tử nhạy ẩm kế đoạn ống dài khoảng 10 cm Trong ống hai điện cực platin rodi, chúng lớp P2O5 Khi chất khí nghiên cứu chạy qua ống đo nước bị lớp P2O5 hấp thụ hình thành H2PO3 Đặt điện áp chiều cỡ 70V hai điện cực gây tượng điện phân nước giải phóng O2, H2 tái sinh P2O5 Dòng điện điện phân I = k.Cv, tỉ lệ với nồng độ nước Cv , Qc lưu lượng khí qua đầu đo (m3 /s) Hình 6.3 Ẩm kế điện ly 1.2.4.Ẩm kế tụ điện polyme: Ẩm kế tụ điện sử dụng điện mơi màng mỏng polyme có khả hấp thụ phân tử nước Hằng số điện môi ε lớp polyme thay đổi theo độ ẩm, điện dung tụ điện polyme phụ thuộc vào ε, tức phụ thuộc vào độ ẩm: ε – số điện môi màng polyme εo – số điện mơi chân khơng A – điện tích cực L – chiều dày màng polyme 89 Vì phân tử nước có cực tính cao, hàm lượng ẩm nhỏ dẫn tới thay đổi điện dung nhiều Hằng số điện môi tương đối nước 80 vật liệu polyme có số điện mơi từ đến ẩm kế tụ điện polyme phủ điện cực thứ tantan, sau lớp Cr dày 100 Ao đến 1000 Ao phủ tiếp lên polyme phương pháp bay chân khơng Hình 6.4 Ẩm kế polyme Các thơng số chủ yếu ẩm kế tụ điện polyme là: - Phạm vi đo từ đến 100% - Dải nhiệt độ - 40 đến 1000C - Độ xác ± 2% đến ± 3% - Thời gian hồi đáp vài giây - Ít chịu ảnh hưởng nhiệt độ, phần tử nhạy nhúng vào nước mà khơng bị hư hỏng Các phƣơng pháp đo 2.1 Giới thiệu phương pháp đo a Phương pháp điểm sương b Phương pháp bốc ẩm c Phương pháp biến dạng d Phương pháp dẫn điện 2.2 Cách đo theo phương pháp a Phương pháp điểm sương: Dựa vào tính chất chuyển trạng thái khơng khí từ khơng bão hịa nước sang bão hòa nước giảm nhiệt độ Trước hết đo nhiệt độ khơng khí dựa vào giá trị nhiệt độ xác định áp suất nước bão hịa khí Pmax 90 Giảm nhiệt độ khơng khí chuyển từ trạng thái khơng bão hịa sang trạng thái bão hịa nước đo nhiệt độ trạng thái Nhiệt độ gọi nhiệt độ điểm sương Để phát thời khắc đặt gương để quan sát, mặt gương có phủ mờ bụi nước điểm sương Dựa vào điểm sương để xác định phân áp suất nước bão hịa Pđs Đây áp suất nước khơng khí Độ ẩm tương đối xác định theo công thức: Như phương pháp điểm sương đo độ ẩm tuyệt đối tương đối b Phương pháp bốc ẩm: Tốc độ bốc nước vật ẩm phụ thuộc vào độ ẩm không khí Khi độ ẩm tăng tốc độ bốc ẩm giảm độ ẩm đạt 100% q trình bốc ẩm khơng xảy Để đo độ ẩm phương pháp người ta sử dụng nhiệt kế: nhiệt kế bình thường dùng để đo nhiệt độ khơng khí gọi nhiệt kế khơ có nhiệt độ tk nhiệt kế có bầu dịch bọc lớp bơng ln ẩm, ẩm bốc lấy nhiệt thân nhiệt kế nên nhiệt độ giảm xuống có giá trị ta gọi nhiệt độ nhiệt kế ẩm Độ ẩm khơng khí xác định: Trong đó: Pa – áp suất nước bão hịa khơng khí có nhiệt độ ta Pk – áp suất nước bão hịa khơng khí có nhiệt độ tk P – áp suất môi trường đo A – số phụ thuộc vào cấu tạo ẩm kế, tốc độ khơng khí bao quanh nhiệt kế ẩm áp suất môi trường đo Phương pháp đo độ ẩm tương đối c Phương pháp biến dạng: Các chất thay đổi độ ẩm thay đổi kích thước Tuy nhiên muốn sử dụng tính chất để làm cảm biến đo độ ẩm đòi hỏi phải bảo đảm độ nhạy cần thiết, mối liên hệ kích thước độ ẩm phải quán, quán tính cảm biến phải nhỏ nghĩa vật chất làm cảm biến đo độ ẩm phải nhạy cảm với thay đổi độ ẩm môi trường xung quanh Tóc vật liệu bảo đảm đầy đủ yêu cầu cảm biến đo độ ẩm sử dụng để chế tạo ẩm kế tóc Ẩm kế tóc đo độ ẩm tương đối khơng khí d Phương pháp dẫn điện: Các vật liệu cách điện thay đổi độ ẩm thay đổi khả cách điện Đo điện trở vật liệu cách điện xác định độ ẩm nó, mà độ ẩm 91 vật liệu lại trực tiếp phụ thuộc vào độ ẩm mơi trường khơng khí bao quanh Một vật liệu cách điện sử dụng làm cảm biến đo độ ẩm phải tuân thủ yêu cầu nêu độ nhạy, tính quán tính nhạy cảm với thay đổi độ ẩm môi trường xung quanh Sử dụng dụng cụ đo độ ẩm 3.1 Cấu tạo, nguyên lý hoạt động dụng cụ đo độ ẩm a Ẩm kế dây tóc: Ẩm kế dây tóc ẩm kế làm việc theo nguyên lý: Khi độ ẩm mơi trường thay đổi chiều dài dây tóc thay đổi Hình 6.5 Ẩm kế dây tóc 1- dây tóc (30 ÷ 50) mm với đường kính 0,05 mm ; – dây kéo ; – lò xo ; – kim tím ; – gương ; – kim ; – điều chỉnh ; – bảng điều khiển b.Ẩm kế ngưng tụ: Để đo độ ẩm môi chất nhiệt độ cao người ta phải sử dụng ẩm kế làm việc nguyên tắc đo nhiệt độ điểm đọng sương Hình 6.6 Cấu tạo ẩm kế ngưng tụ Nguyên lý hoạt động: Ống trụ trịn (1) mà mặt ngồi gia cơng nhẵn bóng đóng vai trị mặt gương tiếp xúc với môi chất cần xác định độ ẩm Phía hình trụ cho chất lỏng làm lạnh liên tục chảy qua với nhiệt độ điều chỉnh đốt nóng điện (2) Để trì nhiệt độ dịch thể làm lạnh người ta dùng rơ le điện từ (3) tế bào quang điện (F) Tế bào quang điện (F) nhận tia sáng bóng đèn (4) qua phản xạ gương 92 Khi nhiệt độ vách trụ hay nhiệt độ mặt gương nhiệt độ đọng sương mặt gương xuất sương mù Chính sương mù đọng lại mặt gương làm giảm dòng ánh sáng phản xạ đến tế bào quang điện (F) Kết rơ le điện từ (3) tác động ngắt dịng điện vào đốt nóng (2) Căn vào nhiệt độ đọng sương người ta xác định độ ẩm môi chất b.Ẩm kế điện ly: Loại dùng để đo lượng nước nhỏ khơng khí chất khí Phần tử nhạy ẩm kế đoạn ống dài khoảng 10 cm Trong ống hai điện cực platin rodi, chúng lớp P2O5 Khi chất khí nghiên cứu chạy qua ống đo nước bị lớp P2O5 hấp thụ hình thành H2PO3 Đặt điện áp chiều cỡ 70V hai điện cực gây tượng điện phân nước giải phóng O2, H2 tái sinh P2O5 Dòng điện điện phân I = k.Cv, tỉ lệ với nồng độ nước Cv , Qc lưu lượng khí qua đầu đo (m3 /s) Hình 6.7 Ẩm kế điện ly c Ẩm kế tụ điện polyme: Ẩm kế tụ điện sử dụng điện môi màng mỏng polyme có khả hấp thụ phân tử nước Hằng số điện môi ε lớp polyme thay đổi theo độ ẩm, điện dung tụ điện polyme phụ thuộc vào ε, tức phụ thuộc vào độ ẩm: ε – số điện môi màng polyme εo – số điện môi chân không A – điện tích cực L – chiều dày màng polyme Vì phân tử nước có cực tính cao, hàm lượng ẩm nhỏ dẫn tới thay đổi điện dung nhiều Hằng số điện mơi tương đối nước 80 vật liệu polyme có số điện mơi từ đến ẩm kế tụ điện polyme phủ điện cực thứ tantan, sau lớp Cr dày 100 A0 đến 1000 A0 phủ tiếp lên polyme phương pháp bay chân khơng 93 Hình 6.8 Ẩm kế polyme Các thơng số chủ yếu ẩm kế tụ điện polyme là: - Phạm vi đo từ đến 100% - Dải nhiệt độ - 40 đến 100oC - Độ xác ± 2% đến ± 3% - Thời gian hồi đáp vài giây - Ít chịu ảnh hưởng nhiệt độ, phần tử nhạy nhúng vào nước mà khơng bị hư hỏng 3.2 Sử dụng dụng cụ đo độ ẩm a Vận hành kho lạnh máy sấy: Kiểm tra thiết bị kho lạnh máy sấy: - Kiểm tra phần tử thiết bị - Kiểm tra phần điện kho lạnh, máy sấy xem có bị hư hỏng, đứt dây, hở dây hay không b Chuẩn bị thiết bị, dụng cụ đo độ ẩm: Hình 6.9: Các dụng cụ đo độ ẩm 94 Hình 6.10: Dụng cụ đo dựa mối quan hệ độ ẩm - Dụng cụ đo độ ẩm điện tử dụng cụ đo độ ẩm có đầu cảm biến: + Lắp ráp hoàn thiện dụng cụ đo độ ẩm + Khởi động dụng cụ đo để kiểm tra hoạt động thiết bị hoạt động hay không + Đo thử thông số độ ẩm phòng để kiểm tra thiết bị + Điều chỉnh độ nhạy thiết bị c Tiến hành đo độ ẩm, vị trí đo, vị trí đặt đầu dị thiết bị đo - Sau khởi động kho lạnh, máy sấy chạy ổn định tiến hành đưa thiết bị dụng cụ đo vào vị trí cần đo - Tiến hành đo độ ẩm kho lạnh máy sấy nhiều vị trí khác - Tại nơi mà không đưa thiết bị dụng cụ vào sử dụng dụng cụ đo độ ẩm có đầu đo cảm biến - Quan sát bảng điện tử thị: số dụng cụ đo tăng nhanh  dừng hẳn - Nếu thông số bảng đồng hồ mà lớn giá trị ban đầu thiết bị  nơi có độ ẩm lớn độ ẩm phịng - Nếu thơng số bảng đồng hồ mà nhỏ giá trị ban đầu thiết bị  nơi có độ ẩm nhỏ độ ẩm phòng d Tổng hợp xử lý kết đo - Tiến ghi lại kết đo nhiều vị trí khác kho lạnh máy sấy - Lấy trung bình kết đo sau so sánh với giá trị cần đạt kho lạnh máy sấy xem phù hợp hay chưa - Thông qua kết đo dựng mối quan hệ nhiệt độ độ ẩm e Đóng máy, thực vệ sinh công nghiệp Sau lấy số liệu cần đo tiến hành ngắt máy vệ sinh kho lạnh máy sấy, đặt thiết bị đo vào hộp cất vào vị trí theo quy định 95 Bài tập Trình bày nguyên lý đo độ ẩm ẩm kế? Trình bày bước sử dụng đồng hồ đo độ ẩm? Trình bày nguyên lý hoạt động ẩm kế ngưng tụ? Trình bày nguyên lý hoạt động Ẩm kế tụ điện polyme? Yêu cầu đánh giá kết học tập: - Sinh viên phải biết sử dụng ẩm kế - Sinh viên phải nắm bước đo độ ẩm ẩm kế - Sinh viên phải hiểu sơ đồ nguyên lý cấu tạo loại ẩm kế 96 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Văn Tài – Thực Hành Lạnh Cơ Bản – NXBGD - 2010 [2] Nguyễn Đức Lợi – Tủ lạnh, Tủ Đá, Tủ Kem – NXBKHKT - 2001 [3] Nguyễn Đức Lợi – Đo Lƣờng Tự Động Hóa Hệ Thống Lạnh – NXBKHKT – 2001 [4] Hoàng Dương Hùng – Đo lƣờng Nhiệt – NXBKHKT-2007 97