Wie Sie das richtige Feuchtemessinstrument für Ihre Anwendung für hohe Feuchte auswählen

Während die Vaisala HUMICAP® Technologie die Kondensation zwar aushält, dauert es jedoch einige Zeit, bis die Effekte des hohen Feuchtegehalts so weit verschwunden sind, bis wieder zuverlässige Messungen möglich werden. Zu den typischen Anwendungen, bei denen hohe Feuchte herrscht oder gelegentlich Kondensation auftritt, zählen beispielsweise Trocknungsprozesse, Prüfkammern, Systeme zur Befeuchtung von Verbrennungsluft, meteorologische Messungen und Brennstoffzellen.

Zur Aufrechterhaltung genauer und zuverlässiger Messungen auch in kondensierenden Umgebungen ist die Technologie zur Kondensationsvermeidung von Vaisala bestens geeignet. Eine beheizte Sonde hält den Sensor ständig über der Umgebungstemperatur und stellt dadurch sicher, dass zu keinem Zeitpunkt Kondensation auftritt. 

Der Nachteil einer beheizten Sonde besteht darin, dass die relative Feuchte nicht mehr messbar ist, da der Sensor auf eine höhere Temperatur als die Umgebungstemperatur erwärmt wird. In diesem Zustand können unabhängige Feuchteparameter, wie Taupunkt oder Mischungsverhältnis, gemessen werden. Die relative Feuchte kann jedoch auch mit einem zusätzlichen Temperatursensor in Kombination mit unserem Messwertgeber Indigo520 gemessen werden.

Funktionsprinzip

Das Heizelement in der Sonde erwärmt die gesamte Sonde. In dieser Abbildung sind Sonde und Filter mit einem glühroten Farbton dargestellt, um zu illustrieren, wie die Sondenbeheizung das Mikroklima im Filter auf einer erhöhten Temperatur hält. Die tatsächliche Temperatur liegt nur ein paar Grad oberhalb der Umgebungstemperatur, wie im folgenden Beispiel zu sehen:

Umgebungsbedingungen:

Ta = 14 °C 
RHa = 97% RH 
Tda = 13 °C

Beheizte Sonde HMP7:

Ts = 16 °C 
RHs = 83% RH 
Tda = 13 °C (berechnet)

Wie das Beispiel zeigt, beeinträchtigt die Beheizung den Taupunkt nicht.

Der Taupunkt ist die Temperatur, bei der die Kondensation einsetzt oder bei der die relative Feuchte 100 % betragen würde, wenn die Luft gekühlt würde.

Das Wort „relative“ in dem Begriff „relative Feuchte“ drückt die Beziehung zwischen der vorhandenen Menge von Wasserdampf und der maximal bei der jeweiligen Temperatur physikalisch möglichen Menge aus.

Hinweis: Bei alleiniger Verwendung gibt die beheizte Sonde HMP7 die Taupunkttemperatur nur digital aus (Modbus RTU über RS-485). Analoge Ausgänge sind möglich, wenn die Sonde mit einem beliebigen Indigo Messwertgeber kombiniert wird. Wenn die relative Feuchte und die Temperatur gemessen werden sollen, muss die separate Sonde zur Messung der Umgebungstemperatur (TMP1) zusammen mit dem Messwertgeber Indigo520 bestellt werden, um die Feuchte aus den Taupunkt- und Temperaturmesswerten zu berechnen.

Die Wahl des Ortes, an dem eine Feuchtesonde installiert werden sollte, kann unter Bedingungen mit hoher Feuchte und Temperaturschwankungen schwierig sein.

Bei einer Trocknungsanwendung, bei der die Feuchte der ausgestoßenen Luft in den Sättigungsbereich kommt (RH 95%) und bei der die Temperatur 40 °C beträgt: Was passiert, wenn der Sensorkopf so installiert ist, dass der Filter sich im Prozess befindet und die Hälfte des Sensors im Umgebungstemperaturbereich mit 25 °C liegt? In dieser Situation kann sogar das Beheizen der Sonde das Temperaturgefälle aufgrund der Wärmeleitung durch den metallenen Sondenkörper nicht kompensieren; der Wärmeverlust führt prozessseitig zu einer kalten Stelle, und die ggf. dort entstehende Kondensation führt zu verfälschten Messergebnissen. Die Lösung ist hierbei, die Sonde sorgfältig zu isolieren.

Wenn das Prozessgas kälter ist als die Umgebungsluft, ist es wichtig, dass die Sonde fest mit dem Prozesskanal verbunden ist. Ein Leck in der Verbindung führt dazu, dass warme und möglicherweise feuchte Luft in das System gelangt, die in der Nähe es Sensors kondensiert und Probleme für die Messung verursacht.

Extreme Bedingungen, z. B. Anwendungen mit PEM-Brennstoffzellen

Es gibt auch extreme Anwendungen, bei denen es nicht ausreicht, die Sonde nur um wenige Grad über die Umgebungstemperatur zu heizen. Ein Beispiel für eine solche Anwendung ist eine Brennstoffzelle mit Polymerelektrodenmembran (PEM). Anwendungsspezifische Ausführungen finden Sie in den Bestellformularen für die Baureihen HMP7 und HMT310. Diese Konfigurationsversionen sind so konstruiert, dass sie extremen Bedingungen standhalten, indem der Sondenkopf mit höherer Leistung beheizt wird. Es ist ebenfalls möglich, HMP7 und HMM170 in diesen Anwendungen zu nutzen, da die Heizfunktion innerhalb der Computersoftware Insight beliebig konfigurierbar ist.

Zusammenfassung

Die Sättigung am Sensor lässt sich unter Bedingungen mit hoher Feuchte und Kondensation vermeiden, indem ein Instrument mit Sondenbeheizung verwendet wird. Zusätzlich garantiert eine sachgemäße Isolation und eine gegen Lecks abgedichtete Installation die bestmögliche Umgebung für zuverlässige Feuchtemessungen.

Die Vergleichstabelle in diesem Dokument wird Ihnen helfen, das richtige Produkt für Ihre industrielle Anwendung für hohe Feuchte auszuwählen. Nähere Informationen zu den Produkten und deren Merkmale finden Sie in Datenblättern, Bedienungsanleitungen und Bestellformularen.