在冬天,我們會看到一種常見現(xiàn)象,由于室外溫度較低,室內(nèi)較濕熱的空氣會在窗玻璃上結(jié)露,使窗玻璃模糊一片。假如我們再仔細(xì)觀測并研究下去,如果在室內(nèi)開啟除濕器,把室內(nèi)的濕氣逐步去除,那么盡管室外還是同樣的溫度,而我們會發(fā)現(xiàn)窗玻璃上的露水會慢慢消去,窗玻璃重又露出透明光潔的本質(zhì)。假如這時(shí)室外溫度下降了,那么溫度降到一定程度時(shí),盡管除濕器已使室內(nèi)空氣十分干燥,但在窗玻璃上仍會出現(xiàn)模糊的露層。這一現(xiàn)象說明,玻璃上的結(jié)露溫度與玻璃所在的環(huán)境氣氛的含水量有關(guān),進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),這關(guān)系是一一對應(yīng)關(guān)系,即每一個(gè)結(jié)露溫度(我們稱之為露點(diǎn)溫度)對應(yīng)環(huán)境氣氛的一個(gè)含水量值。露點(diǎn)可以簡單地理解為使氣體中水蒸汽含量達(dá)到飽和狀態(tài)的溫度,是表示氣體濕度的方式之一;由此可見,露點(diǎn)溫度是度量氣體水份含量的一種單位制。露點(diǎn)分析儀就是基于這種單位制而測量氣體中水份含量的儀器。
綜上所述,露點(diǎn)儀測量的對象離不開氣體,而相應(yīng)的氣體不外乎三個(gè)用途:動(dòng)力氣體、介質(zhì)氣體和環(huán)境氣體
動(dòng)力氣體作為一種動(dòng)力源,供給氣動(dòng)儀表和氣動(dòng)設(shè)備,廣泛應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域和有特殊防爆要求的工業(yè)現(xiàn)場。
露點(diǎn)儀應(yīng)用:
環(huán)境氣體作為一種工藝環(huán)境,廣泛地應(yīng)用民用工業(yè)和軍事工業(yè)的相關(guān)工藝環(huán)境中。
露點(diǎn)儀為了要得到高質(zhì)量的產(chǎn)品或設(shè)備正常地運(yùn)行,許多行業(yè)諸如石化、電力、電子、航空航天、冶金、紡織等對濕度測量的要求越來越高,因而,濕度測量已逐漸成為一個(gè)新興的技術(shù)領(lǐng)域,在86年我國正式成立了濕度與水分專業(yè)委員會,并開展了多次學(xué)術(shù)交流會,濕度的一些計(jì)量檢定規(guī)程也逐步建立。根據(jù)有關(guān)規(guī)程,濕度被定義為氣體中的水蒸氣含量,常用單位有:克/升,PPM,mmHg,露點(diǎn)及相對濕度等。習(xí)慣上以露點(diǎn)-20℃為界把所測氣體分為高濕度氣體與低濕度氣體(即微量水),這里重點(diǎn)介紹低濕度氣體的測量。
露點(diǎn)儀的分類
1、鏡面式
不同水份含量的氣體在不同溫度下的鏡面上會結(jié)露。采用光電檢測技術(shù),檢測出露層并測量結(jié)露時(shí)的溫度,直接顯示露點(diǎn)。鏡面制冷的方法有:半導(dǎo)體制冷、液氮制冷和高壓空氣制冷。鏡面式露點(diǎn)儀采用的是直接測量方法,在保證檢露準(zhǔn)確、鏡面制冷率和精密測量結(jié)露溫度前提下,該種露點(diǎn)儀可作為標(biāo)準(zhǔn)露點(diǎn)儀使用。目前上zui高精度達(dá)到±0.1℃(露點(diǎn)溫度),一般精度可達(dá)到±0.5℃以內(nèi)電傳感器式露點(diǎn)儀
采用親水性材料或憎水性材料作為介質(zhì),構(gòu)成電容或電阻,在含水份的氣體流經(jīng)后,介電常數(shù)或電導(dǎo)率發(fā)生相應(yīng)變化,測出當(dāng)時(shí)的電容值或電阻值,就能知道當(dāng)時(shí)的氣體水份含量。建立在露點(diǎn)單位制上設(shè)計(jì)的該類傳感器,構(gòu)成了電傳感器式露點(diǎn)分析儀。目前上zui高精度達(dá)到±1.0℃(露點(diǎn)溫度),一般精度可達(dá)到±3℃以內(nèi)。
2、冷鏡法
也是一種經(jīng)典的測量方法。讓樣氣流經(jīng)露點(diǎn)冷鏡室的冷凝鏡,通過等壓制冷,使得樣氣達(dá)到飽和結(jié)露狀態(tài)(冷凝鏡上有液滴析出),測量冷凝鏡此時(shí)的溫度即是樣氣的露點(diǎn)。該方法的主要優(yōu)點(diǎn)是精度高,尤其在采用半導(dǎo)體制冷和光電檢測技術(shù)后,不確定度甚至可達(dá)0.1℃;缺點(diǎn)是響應(yīng)速度較慢,尤其在露點(diǎn)-60℃以下,平衡時(shí)間甚至達(dá)幾個(gè)小時(shí),而且此方法對樣氣的清潔性和腐蝕性要求也較高,否則會影響光電檢測效果或產(chǎn)生‘偽結(jié)露’造成測量誤差。
3、阻容法
是一種不斷完善的濕度測量方法。利用一個(gè)高純鋁棒,表面氧化成一層超薄的氧化鋁薄膜,其外鍍一層多空的網(wǎng)狀金膜,金膜與鋁棒之間形成電容,由于氧化鋁薄膜的吸水特性,導(dǎo)致電容值隨樣氣水分的多少而改變,測量該電容值即可得到樣氣的濕度。該方法的主要優(yōu)點(diǎn)是測量量程可更低,甚至達(dá)-100℃,另一突出優(yōu)點(diǎn)是響應(yīng)速度非???,從干到濕響應(yīng)一分鐘可達(dá)90%,因而多用于現(xiàn)場和快速測量場合;缺點(diǎn)是精度較差,不確定度多為±2~3℃。老化和漂移嚴(yán)重,使用3~6個(gè)月必須校準(zhǔn)。
3選擇儀器
露點(diǎn)儀(濕度儀器)測量的方法可謂五花八門,其性能與價(jià)格也相差懸殊,這就要求我們選用儀器時(shí)要謹(jǐn)慎小心,不但要考慮到性能和價(jià)格,還應(yīng)該考慮到儀器使用的場合和所測氣體的種類及腐蝕性等??傮w原則如下:
1)*濕度基準(zhǔn):考慮到要求測量準(zhǔn)確度高,樣氣理想,一般應(yīng)選用冷鏡式露點(diǎn)儀。
2)企業(yè)基準(zhǔn)或?qū)嶒?yàn)室分析:如果測量準(zhǔn)確度要求較高,可選用冷鏡法儀器,如果量程要求較低(露點(diǎn)-80℃以下)且氣體較清潔,可選用電解法儀器或者阻容法露點(diǎn)儀。
3)現(xiàn)場檢測:如果測量準(zhǔn)確度要求較高,可選用冷鏡法儀器(同上);如果要求測量速度快或氣體污染較重,選用阻容法儀器。
4)連續(xù)在線監(jiān)測:如果精度要求不太高,可選用阻容法儀器;
5)天然氣防爆測量:在石化和天然氣行業(yè),我們都要求防爆處理,所以需要有特定本安防爆的露點(diǎn)儀。
6)氣體空分行業(yè)露點(diǎn)測量:我們知道空分行業(yè),一般要求水分含量很低,露點(diǎn)在-70℃以下(1ppm級別),原理上來說冷鏡式露點(diǎn)儀、電解法露點(diǎn)儀、薄膜露點(diǎn)儀都沒法對低于-80℃的氣體進(jìn)行測量,所以還是選擇電容法原理的露點(diǎn)儀比較合適。