Dauwpunt spiegel hygrometer
 
De dauwpuntspiegel-hygrometer is een apparaat voor het bepalen van het dauwpunt van waterdamp in lucht of in procesgassen. Het dauwpunt is de temperatuur van vochtige lucht, die met onveranderde druk beneden moet worden gedaald zodat waterdamp zich kan afscheiden als dauw of nevel. De relatieve vochtigheid op het dauwpunt is 100%. De lucht is dan verzadigd met waterdamp. De dauwpuntspiegel-hygrometer gebruikt een temperatuurgestuurde spiegel om het dauwpunt te meten. Tijdens de meting wordt het reflectievermogen van de spiegel gemeten,
dat vervolgens begint af te nemen naarmate de temperatuur daalt, wanneer het dauwpunt wordt bereikt en de spiegel beslaat
 
Meetproces
 
De dauwpuntspiegelhygrometer moet goed worden geventileerd (of worden overstroomd met procesgas). Indien nodig wordt de spiegel eerst verwarmd totdat deze condensvrij is en dus niet
meer beslaat. De spiegel wordt dan langzaam weer afgekoeld tot hij beslaat. Dit wordt gedetecteerd door optiek te meten, de bijbehorende spiegeltemperatuur is dan de dauwpunttemperatuur.

Lage vochtgehaltes en dus lage dauwpunttemperaturen vereisen langere meettijden. Hoewel een meting doorgaans slechts enkele seconden duurt bij hoge dauwpunttemperaturen, kan een meting langer dan een uur duren als er sporen van vocht zijn (bijv. Bij een zeer lage dauwpunttemperatuur). Zulke lange meettijden zijn niet te wijten aan het feit dat het lang duurt om de lage temperaturen te bereiken, maar eerder aan het feit dat het gas dan zeer weinig watermoleculen bevat. Je moet dus wachten of voldoende procesgas door de spiegel laten gaan zodat er voldoende moleculen kunnen worden afgezet om als condensaat zichtbaar te worde
 
Fysieke basis
 
Vochtmeetapparaten (hygrometers) die werken volgens het condensatieproces maken gebruik van de vorming van vloeibaar water of ijs (door sublimatie).

Het dauwpunt, als temperatuur van een vochtig gasmengsel, waarbij de condensatie en verdamping van de vochtige component exact in balans zijn, wordt bereikt als het gas net verzadigd is
met de damp. De partiële dampdruk die in deze evenwichtstoestand heerst, is de verzadigde dampdruk. Hoe hoog de verzadigingsdampspanning bij een bepaalde temperatuur is, blijkt uit het fasediagram van het water of de stoffen in andere gasmengsels. Omdat de niet-condenseerbare delen van het gasmengsel vrijwel geen invloed hebben op het gedrag van de stoom, is het dauwpunt van vochtige lucht vrijwel uitsluitend afhankelijk van de partiële druk van het water dat het bevat. Elke dergelijke evenwichtstoestand wordt bepaald door een punt in het p-T-diagram.
Als je al deze punten met elkaar verbindt, krijg je de dauwpuntcurve als fasegrenslijn.

Als de energiestroom kan worden geregeld om de temperatuur te verlagen, gelden de beschreven fysieke afhankelijkheden ook voor open systemen, zoals stroomprocessen.
 
Dauwpuntcurve in blauw. Een dauwpunt met dezelfde partiële waterdampdruk (blauwe punt) hoort bij elke toestand (rode punt). Het dauwpuntverschil (20 ° C) en de relatieve luchtvochtigheid zijn af te lezen op de horizontale en verticale hulplijnen.  
 
Daniell dauwpunt-hygrometer  
 
Daniell dauwpunt-hygrometer  
 
Typen hygrometers 
 
Daniell dauwpunt-hygrometer 
In 1820 slaagde John Frederic Daniell erin de luchtvochtigheid te meten met behulp van een dauwpunt-hygrometer die hij had ontwikkeld.
 
Lay-out en functie
Een U-vormige glazen buis met naar beneden wijzende pootjes is bevestigd aan een kolom die een thermometer draagt ​​om de luchttemperatuur te bepalen. De twee poten van de U-buis zijn
aan de uiteinden tot kogels gevormd  
 
De linker bol A is gedeeltelijk gevuld met diethylether. In been B zit een thermometer waarvan de punt is ondergedompeld in de ether. In het inwendige van de gehele U-buis C en ook van de rechter bol D bevindt zich dus etherdamp met een partiële druk die overeenkomt met de omgevingstemperatuur. 
 
De rechterbol is aan de buitenkant met stof bekleed en aan de buitenkant wordt ether gemiezeld. Door de verdamping van de buiten aangebrachte ether daalt de temperatuur van de rechter bol en condenseert de binnenste etherdamp binnen deze bol. Dit vermindert de partiële druk in het inwendige van de glasconstructie. Omdat de partiële druk weer moet stijgen naargelang de buitentemperatuur, verdampt ether in de linker bol. Dit leidt op zijn beurt tot een temperatuurdaling in de linker bol. 
 
Als de temperatuur daalt tot onder de condensatietemperatuur van de omgevingslucht op het oppervlak van de bol, wordt watercondensaat gevormd op het linkeroppervlak van de bol.
Op de linkerbal is een streep verguld voor een betere herkenning van condensatie. Als er condensatie optreedt, wordt de temperatuur afgelezen op de thermometer links binnen. 
Door het apparaat te kantelen kan de ether van de linker bol naar de rechter bol stromen. De linker bol neemt warmte op uit de omgeving en de vorming van condens verdwijnt weer.
De temperatuur wordt nu ook afgelezen op de linker thermometer. De dauwpunttemperatuur wordt bepaald uit het gemiddelde van de twee gemeten temperatuurwaarden.
 
Regnault dauwpuntkappen 
Henri Victor Regnault, een Frans-Duitse natuurkundige en chemicus, ontwikkelde de dauwpuntkap in 1845 
 
Lay-out en functie 
Een gedeeltelijk gespiegeld glazen vat wordt in het gebied van de spiegeling gevuld met ether. Het glazen vat wordt na het vullen aan de bovenzijde gesloten. Glazen buisjes worden door twee openingen gestoken, een buis dompelt onder in de ether. Door de sluiting wordt de thermometer ook in de ether gebracht. 
 
Lucht wordt door de buis geblazen, die uitsteekt in de ether. De ether verdampt in de ruimte door de opname van warmte uit deze luchtstroom. De etherdamp komt uit de tweede opening. 
De verdamping van de ether leidt tot een temperatuurdaling van de spiegelwand, waarop zich dan een laag condensaat uit het water uit de omgevingslucht vormt. De vorming van afzettingen
wordt met het oog waargenomen en de temperatuur van het oppervlak, die gelijk is aan de temperatuur van de ether, wordt gemeten met de thermometer. 
 
Deze oppervlaktetemperatuur is de dauwpunttemperatuur.
 
Toepassingsgebied 
Het toepassingsgebied van de dauwpuntkappen voor het meten van dauwpunttemperaturen strekte zich uit tot enkele graden onder de omgevingstemperatuur. De meetonzekerheid was groot omdat enerzijds het tijdstip van condensatie afhangt van de gevoeligheid van het menselijk oog voor differentiatie en anderzijds de afleesonzekerheid van de thermometer door de mens wordt meegerekend.  
 
Regnault dauwpuntkap
 
Regnault dauwpuntkap
 
Dauwpunt-hygrometer volgens Lambrecht
 
Dauwpuntbak volgens Lambrecht 
Wilhelm Lambrecht verbeterde het vermogen om condensatie te detecteren aanzienlijk. De grootste onzekerheid bij het meten met de dauwpuntdop is de bepaling van de condensatietijd.
Het menselijk oog is erg traag bij sluipende veranderingen. Lambrecht introduceerde een gespleten spiegelwand. 
 
Lay-out en functie 
Een metalen plaat A, aan de voorkant glanzend gepolijst, draagt ​​een ronde metalen doos B aan de achterkant, waarin van bovenaf een thermometer Th uitsteekt. Het metalen blikje is half
gevuld met ether. Door middel van een handblazer wordt lucht door de ether door een pijp C geblazen. Dit verdampt en koelt het hele vat en ook de lucht in de directe omgeving.

Wanneer het dauwpunt is bereikt, condenseert de waterdamp in de lucht en stoomt de kale plaat A op. Zodat het moment waarop de plaat beslaat duidelijk kan worden waargenomen en de thermometer onmiddellijk kan worden afgelezen, is het middelste deel van de plaat kaal oppervlak is door een gleuf D het onderdeel eronder. De condensatielaag verschijnt dan alleen op het bovenste middelste deel van het oppervlak dat is verbonden met de metalen bus en is gemakkelijk te herkennen aan het niet-beslagen deel.
 
Automatisch werkende dauwpuntspiegels volgens Harold E. Edgerton 
In 1965 slaagde Harold E. Edgerton er voor het eerst in een automatisch werkende, gekoelde dauwpuntspiegel te bouwen.
 
Lay-out en functie 
Automatische dauwpuntspiegels bestaan ​​uit een spiegelend oppervlak, dat meestal door middel van een Peltier-element op condensatietemperatuur wordt gebracht.
Wanneer de dauwpunttemperatuur is bereikt, condenseert het water op de spiegel, waardoor het reflectievermogen van de spiegel wordt verminderd. Dit proces wordt automatisch gedetecteerd met optica en de huidige temperatuur wordt bepaald.

Een essentieel element van automatisch werkende gekoelde spiegelinstrumenten is het verwarmings- en koelelement. Hiervoor worden meestal Peltier-elementen gebruikt, die teruggaan op
een uitvinding van de Franse natuurkundige Jean Peltier in 1834. Hij herkende dat een soldeerverbinding van twee verschillende soorten metaal waardoor een elektrische stroom vloeit,
opwarmt of afkoelt, afhankelijk van de richting van de stroom. Hierdoor kan door het elektrisch regelen van de stroom een ​​bepaalde temperatuur worden opgewekt op een verbindingspunt tussen twee verschillende metalen. Het Peltier-element werd grotendeels genegeerd tot het midden van de 20e eeuw. Pas bij de ontwikkeling van halfgeleiders nam ook Peltier-elementen een vlucht en in de jaren zestig leidde dit tot het technische gebruik van Peltier-elementen in verwarmings- en koeltechnologie. 
 
Dauwpuntspiegel vandaag  
 
Het technische ontwerp van het gesloten menggasvolume en de manier waarop de temperatuur wordt verlaagd is voor de afzonderlijke apparaten verschillend geïmplementeerd.
Moderne dauwpunt spiegels zijn meestal als volgt geconstrueerd: 
 
Een spiegelend metalen oppervlak wordt door middel van een Peltier-element afgekoeld tot de condensatietemperatuur. Wanneer de dauwpunttemperatuur is bereikt, condenseert het water
op de spiegel. Dit vermindert het reflectievermogen van de spiegel. Als de spiegel wordt verlicht door een lichtgevende diode en het gereflecteerde licht wordt opgevangen door een fotodiode, wordt een elektrische stroom gegenereerd die afhankelijk is van het reflectievermogen van de spiegel. 
 
Een tweede lichtstraal, die niet wordt beïnvloed door het condensatieverschijnselen, dient als referentiewaarde. Beide lichtstralen hebben dezelfde intensiteit voor condensatie en genereren dezelfde stroom op twee fotodiodes. De vergelijking van de twee stromen, bij voorkeur in een brugcircuit, wordt gebruikt om de Peltier-stroom te regelen. Als de gereflecteerde bundel afwijkt van de oorspronkelijke verlichtingssterkte, die wordt geregistreerd door de referentiestraal, vanwege het optreden van condens op de spiegel, wordt een verschilsignaal gegenereerd op de brug, dat wordt gebruikt om de Peltier-stroom te regelen. 
 
 
Automatisch werkende gekoelde spiegel met optiek, Peltier stroomregeling en temperatuurmeting met PT100
 
 
ComAir gekoelde spiegel van EdgeTech (opvolger van EG & G)
 
Bij een constante dauwpunttemperatuur wordt de Peltier-stroom binnen zeer nauwe grenzen geregeld, zodat de temperatuur van het spiegeloppervlak stabiel is tot ± 0,05 ° C. Condensatie- en verdampingsprocessen zijn daarom in evenwicht. 
 
De dauwpunttemperatuur wordt gemeten met behulp van een temperatuurafhankelijke platina meetweerstand (Pt100, Pt1000) als de oppervlaktetemperatuur (of lichaamstemperatuur) van de spiegel zonder drift en hysterese.  
 
Dauwpuntspiegels met Peltier-koeling kunnen worden gebruikt voor een meetbereik van −100 ° C [5] tot 100 ° C met een minimale meetonzekerheid van ± 0,1 K. Dauwpuntspiegels kunnen cryostatische koeling met vloeibare stikstof hebben in plaats van of naast Peltier-koeling. Dergelijke meetopstellingen kunnen dauwpunttemperaturen tot −115 ° C meten  
 
Dauwpuntspiegels zijn gevoelig voor vaste en vloeibare deeltjes in het meetgas, aangezien deeltjes van welke aard dan ook zowel de meetlichtbundel kunnen verstrooien als het
reflectievermogen van de spiegel kunnen verstoren. De meetmethode kan niet onderscheiden of het verstrooiende deeltje gecondenseerd water of vuil is. 
 
In combinatie met een gastemperatuursensor en een druksensor kunnen sommige apparaten niet alleen alle drie relevante fysische grootheden meten en weergeven, maar ook alle andere parameters van de luchtvochtigheid berekenen met behulp van een ingebouwde computer. Er zijn twee verschillende groepen apparaten: apparaten die bij de berekening rekening houden met
de verbeteringsfactoren en apparaten die werken met de eenvoudige Magnus-formule. 
 
Koolwaterstof dauwpunt 
In de praktijk is het dauwpunt van water waarschijnlijk het meest gemeten dauwpunt. Koolwaterstoffen, b.v. B. Oplosmiddel, een zogenaamd koolwaterstofdauwpunt, dat, afhankelijk van het proces, significant is en gemeten moet worden.

Een ongewijzigde dauwpunt spiegel hygrometer is niet geschikt voor het meten van koolwaterstof dauwpunten, het condensaat van de koolwaterstoffen verandert de spiegel eigenschappen in geringe mate. Daarom wordt met koolwaterstofdauwpuntsensoren het verstrooide licht van opgeruwde oppervlakken, dat wordt verminderd door de vorming van condensatie, gemeten.  
 
Bronnen: Wikipedia-de
   
 
web design florida