ИЗМЕРЕНИЕ ВЛАЖНОСТИ И ТЕМПЕРАТУРЫ ВОЗДУХА В ХРАНИЛИЩЕ

Влажность и температура воздуха непосредственно влияют на интенсивность транспирации срезки, интенсивность дыхания, теплообмен с окружающей средой, а следовательно, и на сохранность цветочной продукции при сухом способе хранения срезки, а также хранении вегетативных органов и семян. Новые усовершенствованные хранилища должны быть оснащены аппаратурой контроля и регулирования микроклимата, чтобы свести к минимуму потери продукции.

Обычно содержание воды в воздухе принято характеризовать так называемой относительной влажностью, представляющей собой отношение фактической упругости водяного пара в воздухе к максимально возможной упругости водяного пара при данной температуре. Этим параметром выражается насыщенность воздуха водяным паром. В настоящее время выпускается несколько модификаций гигрометров и термогигрометров, которые пригодны для измерения влажности воздуха при хранении продукции.

Наиболее простой гигрометр основан на свойстве некоторых гигроскопических материалов изменять свои линейные параметры при сорбции атмосферной влаги. Чувствительным элементом таких гигрометров служит обезжиренный волос или пучок волос, удлиняющихся при повышении относительной влажности воздуха, отчего эти приборы называются волосными. Широкое распространение получил волосной метеорологический гигрометр MB-1, рабочий диапазон которого соответствует 30— 100% относительной влажности. Выпускается также гигрограф, рабочий элемент которого животная пленка.

Такие сорбционно-дефракционные гигрометры отличаются простотой конструкции, легко градуируются, работоспособны в широком диапазоне влажностей, характерном для хранилищ с цветочной продукцией, стоимость их невелика. К недостаткам этих приборов относятся нестабильность работы и значительные погрешности измерений, доходящие до 7—15% измеряемой величины, причем эта погрешность наиболее велика в том диапазоне (от —3 до +3° С), который наиболее важно измерять при хранении цветочной продукции.

К числу традиционно используемых приборов для измерения влажности относятся психрометры, измерение влажности которыми основано на измерении температуры двумя термометрами — обыкновенным (сухим) и «мокрым» со смоченным водой фитилем, опущенным в небольшую емкость. Испарение с поверхности фитиля, обволакивающего конец с шарообразным утолщением, где помещается термическая жидкость (окрашенный спирт), вызывает понижение температуры тем большее, чем ниже влажность воздуха. По показаниям сухого и влажного термометров с помощью специальных психрометрических таблиц или графиков определяют относительную влажность воздуха.

На показания психрометров влияет скорость циркуляции воздуха. Поэтому аспирационные психрометры со стеклянными термометрами имеют электромотор с вентилятором, что обеспечивает стабильную скорость воздушного потока 3—4 м/с. Недостатки таких гигрометров — трудность измерения влажности даже при небольших отрицательных температурах. При температурах выше 0° С эти психрометры дают стабильные показания, отличающиеся высокой точностью измерений. Вместо стеклянных жидкостных термометров могут применяться термопары или полупроводниковые термисторы.

Существуют гигрометры, измеряющие влажность на основе определения температуры, до которой необходимо охладить не насыщенный водяным паром воздух, чтобы довести его до состояния насыщения. В этом случае точка росы определяется по началу конденсации водяного пара на плоской поверхности твердого тела, охлаждаемой в атмосфере исследуемого влажного воздуха. Этот способ в связи с развитием метода термоэлектрического охлаждения получает большое распространение. Он дает возможность дистанционных измерений в широком диапазоне температуры и влажности. Однако практическое использование таких гигрометров связано с некоторыми трудностями. Результаты измерений зависят от состояния поверхности измерительного зеркальца — осаждающаяся пыль может резко ухудшить точность определения. Кроме того, необходимо иметь охлаждающее и фиксирующее точку росы устройства.

Пьезокварцевыми сорбционными гигрометрами влажность измеряют на основе анализа измерений параметров пьезокварцевого элемента при сорбции влаги его поверхностью. Обычно таким параметром является частота колебаний пластинки пьезоэлектрического материала с нанесенным на ее поверхность влагочувствительным веществом — пленкой цеолита, связанной термообработанным полиакрилнитрилом. Для измерения влажности в хранилищах такие приборы могут применяться лишь ограниченно, так как их рабочий диапазон охватывает температуры от 5 до 35° С.

Кулонометрические гигрометры основаны на определении относительной влажности воздуха путем электролиза влаги, поглощенной специальным влагочувствительным элементом датчика. В качестве влагочувствительного материала используется фосфорный ангидрид. Приборы такого типа обладают высокой точностью измерений, но чувствительны к изменению температуры и давления, а также даже незначительному количеству примесей, реагирующих с веществом сорбента. Кулонометрические датчики не могут работать при высокой влажности, при которой возможно образование конденсата. Это делает их малопригодными для контроля влажности в хранилищах.

К числу наиболее пригодных для работы в холодильных камерах с продукцией, выделяющей влагу, относятся гигрометры, в качестве чувствительного элемента у которых применяется электрическое сопротивление, изменяющееся в зависимости от влажности (гигристор). При изменении влажности воздуха в пределах 35—100% происходит значительное изменение сопротивления гигристора, обеспечивающее высокую чувствительность гигрометра к влажности. Это дает возможность использовать простейшие мостовые схемы на переменном токе, не прибегая к усилению сигнала. Шкала прибора градуируется в процентах относительной влажности воздуха. Серийно выпускается термогигрометр типа ТГ-70, который предназначен для измерения относительной влажности и температуры в различных помещениях сельскохозяйственного назначения, в том числе и в хранилищах. Предел измерения влажности 50—100%, температуры — от —20 до 50° С с погрешностью ±1° С. Прибор имеет две шкалы — для влажности и для температуры. Термогигрометр может нормально работать в широком интервале давления воздуха. Измерительная схема прибора включает в себя мост переменного тока, терморезисторы ММТ-4 в качестве первичных преобразователей температуры. Конструктивно переносной термогигрометр состоит из датчика и измерительного блока, связанных кабелем. В датчике имеются первичные преобразователи влажности и температуры, расположенные в единой оправке, предохраняющей от механических воздействий, но обеспечивающей свободный доступ контролируемого воздуха.

Для регулирования температурного режима в хранилищах применяют дилатометрические и биметаллические датчики температуры. Эти датчики-реле выполняют роль управляющих элементов в различных системах автоматики или сигнализации (Беляев, 1985). Чувствительный элемент дилатометрических термодатчиков состоит из трубки, выполненной из металла с большим коэффициентом температурного линейного расширения (латунь, алюминий и др.), и находящегося внутри трубки металлического стержня с малым коэффициентом температурного расширения (например, из инвара). Трубку прибора полностью погружают в контролируемую среду. При изменении температуры среды изменяется длина трубки; связанный с ней стержень перемещается, в результате чего замыкаются (размыкаются) контакты или перемещается чувствительный элемент преобразователя (рис. 39, а).

Рис. 39. Дилатометрический (а), биметаллический (б) преобразователи температуры и термоэлектрический термометр (в): 1 — трубка из материала с большим коэффициентом температурного расширения; 2 — стержень из металла с малым коэффициентом температурного расширения; 3,4 — полоски металлов с разными коэффициентами температурного расширения; 5 — держатель подвижного контакта

В качестве чувствительного элемента в биметаллических преобразователях используется пластинка или спираль, состоящая из двух сваренных по всей длине металлических пластин с разными коэффициентами температурного линейного расширения (например, из меди и инвара). При изменении температуры среды биметаллическая пластинка (спираль) изгибается, перемещая чувствительный элемент преобразователя или переключая контакты (рис. 39,6).

Различают термодатчики двухпозиционные типа ДТКБ (биметаллические) и типа ТУДЭ (дилатометрические), а также трехпозиционные типа ТБ-ЭЗК (биметаллические). Датчики-реле температуры камерные биметаллические трехпозиционные типа ТБ-ЭЗК применяют для автоматизации санитарно-технических устройств, систем вентиляции и кондиционирования, а также технологических процессов, связанных с поддержанием необходимой температуры воздуха в помещении.

Используют также термоэлектрические термометры. Действие их (первичных измерительных преобразователей) основано на использовании термоэлектрических явлений, возникающих в твердых телах в результате взаимодействия термоградиентных и электрических процессов. Так, в замкнутой цепи, состоящей из последовательно соединенных разнородных проводников, спаи которых поддерживают при разных температурах, возникают термоэлектродвижущие силы. Термопары обычно состоят из двух специально подобранных проволок (рис. 39, в), одни из которых спаяны, другие подключены к индикатору (чувствительному вольтметру). При нагревании спаянного конца образуется термоэлектродвижущая сила, пропорциональная разности температур между спаем и свободными концами.

Для измерений, проводимых при хранении цветов, пригоден серийно выпускаемый термоэлектрический термометр ТХА-0515, рабочий диапазон которого начинается с —50°С. Прибор виброустойчив, постоянная времени, которой характеризуется тепловая инерция, составляет 10—40 с.

Другой широко распространенный датчик температур — термометр сопротивления, используемый для измерения температуры газообразных и жидких сред. Такие термометры часто применяют при измерении температуры воздуха в кондиционируемых помещениях.

Выпускаются стандартные и нестандартные термометры сопротивления с применением платиновой (ТСП) или медной (ТСМ) проволоки. Платиновыми термометрами сопротивления измеряют температуры в диапазоне от —260 до 1100°С, медными от —50 до 180°С. Металлический терморезистор изготовляется из тонкой проволоки, намотанной на электроизоляционный каркас, и закрывается защитным кожухом. Терморезистор медными выводами соединяют с электроизмерительным прибором и источником постоянного или переменного тока (Беляев, 1985). Чувствительный элемент медных термопреобразователей представляет собой бескаркасную безындукционную катушку (обмотку) из изолированной медной проволоки, покрытой фторопластовой пленкой. Для обеспечения механической и виброударной прочности катушка помещена в тонкостенную металлическую гильзу и засыпана ингибиторным керамическим порошком.

В хранилищах с цветочной продукцией можно применять термометры типа ТСМ-6114 с рабочим диапазоном от —50 до 100°С, отличающиеся надежностью и долговечностью.

Сейчас распространены полупроводниковые терморезисторы с большим температурным коэффициентом электрического сопротивления (ТКС). Изменение величины электрического сопротивления терморезистора может быть вызвано изменением температуры окружающей среды; нагревом терморезистора электрическим током; одновременным воздействием обоих предыдущих факторов; изменением величины тока, протекающего по специальной подогревной обмотке, расположенной вблизи терморезистора, но электрически изолированной от него. Полупроводниковые терморезисторы сделаны из медно-марганцовых или кобальто-марганцовых полупроводниковых порошков со специальными добавками. Это позволяет изготавливать резисторы почти с любой величиной номинального сопротивления в пределах от 1 до 10 Ом. Для измерения температуры воздуха в хранилищах вполне пригодны терморезисторы типа СТ 1—2 с сопротивлением около 100 Ом. Температурный диапазон измерений такого терморезистора от —40 до 85°С.