Способы определения влажности

Такая процедура, как определение влажности, необходима в различных сферах и ситуациях. Охарактеризовать наличие влаги в определенном материале можно с помощью двух основных значений. Это влагосодержание и непосредственно влажность.

Таблица определения влажности.

Что такое абсолютная и относительная влажность?

По-другому эти значения называются влажностью абсолютного и относительного характера соответственно. Определить относительную влажность (да и абсолютную) можно, используя различные методы, у каждого из которых имеются свои плюсы и минусы.

Вырезка секций влажности из доски.

1. Если обратиться за объяснением к формулам, то влагосодержание – это отношение массы непосредственно влаги, обозначаемой символом «М», которая содержится в материале (теле), к абсолютному значению массы но уже сухого материала (тела), которое имеет обозначение М_0. Выглядит эта формула следующим образом: U=М:М₀.
2. А вот влажность (W) определяется немного по-другому. Найти ее значение можно при помощи формулы: W=M:(M+M₀), где символ М – это значение массы влаги, которая содержится в материале, а сумма подразумевает значение массы влажного материала.

Далее будет рассмотрено несколько методов, с помощью которых можно определить относительную влажность.

Основные способы измерения относительной влажности

Все существующие методы определения влажности материала можно условно разделить на варианты прямого и косвенного характера.

При применении прямого способа, используется разделение влажного материала непосредственно на имеющуюся в нем влагу и сухие составляющие.

Таблица измерения относительной влажности.

С помощью косвенного метода определяют уже другое значение, которое функциональным образом связано с имеющейся влажностью исследуемого материала. Применение косвенных методов нуждается в проведении предварительной калибровки, необходимой для установления зависимости между такими значениями, как влажность материала, а также вычисляемая величина.

Одним из самых распространенных методов определения влажности материала считается так называемый способ высушивания. Его процесс заключается в проведении сушки исследуемого образца воздушно-тепловым методом. В результате необходимо достичь равновесия между состоянием образца и окружающей средой.

Достигнутый уровень равновесия можно условно считать равным абсолютному удалению влаги. Практика показывает, что наиболее частыми являются процессы сушки, при которых достигается постоянный вес материала, но имеют место и ускоренные способы сушки.

Что касается первого случая, то процесс сушки завершают после того, как два следующих друг за другом взвешивания образца материала дают одни и те же результаты или близкие по значению. В результате того что скорость этого процесса медленно уменьшается, можно сделать вывод, что практически вся влага из материала будет удалена. Продолжительность проведения определения влажности этим способом составляет значение от нескольких часов и достигает суток, а иногда и больше.

А вот ускоренный способ сушки проводится в более короткие сроки, но при использовании высоких температурных режимов. Современные способы определения влажности материала подразумевают использование инфракрасного излучения в этих целях, а иногда может применяться нагрев, подразумевающий применение высокочастотного тока.

Хочется отметить, что эти методы сушки не позволяют определить истинное значение влажности. С их помощью определяется величина условного характера, приближенная по значению к истинному результату.

Таблица измерения влажности.

1. Если влажность определялась в разных по характеру условиях (температура воздуха и другие показатели), то результаты будут сильно разниться, и сопоставлять их нет никакого смысла. Наиболее точный результат можно получить в случае применения вакуумной сушки, которая проводится при условии пониженного давления до достижения значения постоянного веса.
2. Другой метод носит название дистилляционного. При его использовании образец материала подвергается нагреву в специальном сосуде, наполненном нужным количеством жидкости, которая имеет свойства не смешиваться с водой. К этим веществам можно отнести минеральное масло, бензол и другие варианты.
3. Процесс нагрева продолжается до достижения температуры кипения используемой жидкости. Полученные в результате этого пары попадают в холодильник, после чего конденсируются в специальной измерительной емкости. С ее помощью проводится измерение объема либо определение веса воды.
4. Этот метод подходит для различных материалов, как для твердых, так и для жидких. Но это не говорит о его идеальности. Измеряемая величина в этом случае тоже остается неточной. Для него тоже свойственно наличие некоторых недостатков. Погрешность образуется в результате образования капель воды, которые оседают на стенках холодильника и труб. Еще к списку недостатков можно отнести огнеопасность используемых растворителей и большие габариты аппаратуры, ее хрупкость.

Несмотря на все сказанное, описанные методы считаются стандартными при определении влажности в большинстве исследуемых материалов.

Определение влажности: выбор способа

Дистилляционный способ измерения влажности.

Прежде чем выбрать, каким способом будет определяться влажность, необходимо знать плюсы и минусы каждого из них. Так, метод сушки считается достаточно надежным, но в результате его применения образуются погрешности. И еще его применение ограничено некоторыми условиями. Шкафы, которые используются при использовании этого метода, – очень дорогостоящее оборудование, обладающее довольно сложной конструкцией.

Дистилляционный способ, как уже отмечалось выше, имеет еще большее количество минусов, таких как оборудование хрупкое, а реактивы огнеопасные. Кроме того, степень погрешности довольно велика.

Существуют и другие методы, которые не были описаны в статье. Например, экстракционный метод. Он отличается сложностью постановки и для его применения необходимо использование расходных материалов.

Метод химического характера, по сравнению с другими, способен учитывать содержание даже связанной воды в образце материала. Он отличается простотой, но требует наличия расходных материалов.

Еще один из методов основан на применение СВЧ-технологий вычисления влажности. Он считается надежным. С его помощью можно бесконтактным способом вычислять влажность материала. Но если проводить сравнение с методом кондуктометрического характера, то он является более сложным в своем исполнении.

Нейтронный способ измерения влажности.

Это еще не все существующие варианты измерения влажности. Например, нейтронный способ обладает достаточно маленькой погрешностью. Наиболее удобным он считается при проведении измерений влажности в грунте, а также в бетоне.

К минусам этого варианта можно отнести необходимость большого объема навески. А еще он оказывает свое влияние на показатели, характеризующие органические примеси. Наличие фоновой радиоактивности также можно отнести к существенным минусам, в результате чего он считается неприменимым к некоторым видам технических исследований.

Способ измерения влажности с помощью инфракрасного влагомера достаточно сложный по своему характеру. Еще для его применения требуется наличие оборудования, стоимость которого очень высока. Это такие приборы, как спектрометр или монохроматор.

Как наиболее доступный и точный вариант можно отметить использование кондуктометрических датчиков. Их чувствительность находится на высоком уровне, выполнение не доставляет особых проблем, дорогостоящего оборудования при использовании этого способа не требуется.