Umgebungen mit hoher Feuchte sind für Feuchtemessungen problematisch. Durch Sättigung der Umgebungsluft bildet sich Kondensation auf allen Oberflächen einschließlich der Messsensoren, was für einige Technologien fatal sein kann. Während die Vaisala HUMICAP®-Technologie der Kondensation zwar standhält, 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, Verbrennungsluftbefeuchter, meteorologische Messungen und Brennstoffzellen.
Zur Aufrechterhaltung genauer und zuverlässiger Messungen selbst in kondensierenden Umgebungen ist die Sondenbeheizungstechnologie von Vaisala perfekt geeignet. Eine beheizte Sonde hält den Sensor ständig über der Umgebungstemperatur und stellt dadurch sicher, dass zu keinem Zeitpunkt Kondensation auftritt. Der Nachteil einer Sondenbeheizung besteht darin, dass die relative Feuchte nicht mehr messbar ist, da der Sensor die Umgebungstemperatur nicht mehr erfassen kann. Das beeinträchtigt jedoch nicht die Messung anderer temperaturunabhängiger Parameter wie Taupunkt oder Mischungsverhältnis. Es ist auch möglich, die relative Feuchte mittels eines zusätzlichen Temperatursensors zu messen.
Funktionsprinzip
Das Heizelement im Sondenkörper 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 über der Umgebungstemperatur, wie im folgenden Beispiel zu sehen:
Wie das obige Beispiel zeigt, beeinträchtigt die Beheizung den Taupunkt nicht. Falls die relative Feuchte oder ein anderer temperaturbezogener Parameter erwünscht ist, kann die Umgebungstemperatur mit einer separaten Temperatursonde gemessen werden, damit diese Parameter ebenfalls berechnet werden.
Isolierung und dichte Prozessverbindungen
Die Auswahl der Platzierung der Feuchtesonde kann unter Bedingungen mit hoher Feuchte und Temperaturschwankungen schwierig sein. Beispiel: Bei einer Trocknungsanwendung, bei der die Feuchte der ausgestoßenen Luft in den Sättigungsbereich kommt (rF 95 %) und bei der die Temperatur 40 °C beträgt: Was passiert, wenn der Sensorkopf so montiert 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. Eine undichte Verbindung führt dazu, dass warme und möglicherweise feuchte Luft in das System gelangt, die in der Nähe des 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 beheizen. Ein Beispiel für eine solche Anwendung ist eine Brennstoffzelle mit Polymerelektrodenmembran (PEM). Anwendungsspezifische Konfigurationen finden Sie in den Bestellformularen für die Baureihen HMT330 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 einzusetzen, da die Heizfunktion innerhalb der PC-Software Insight beliebig konfigurierbar ist.
Zusammenfassung
Die Sättigung am Sensor lässt sich unter Bedingungen mit hoher Feuchte und Kondensation vermeiden, indem ein Messgerät mit Sondenbeheizung verwendet wird. Zusätzlich garantieren eine sachgemäße Isolierung und dichte Installation die bestmögliche Umgebung für zuverlässige Feuchtemessungen.
