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冷镜法露点仪基本原理及其测量条件的分析
发布者:扬州凯尔电气 发布时间:2016/1/8 14:13:13 阅读:456

一、露点丈量中应当留意的若干疑问
1、低霜点测量中的疑问
    霜点计或称低霜点湿度计是微量水测定中为数不多的最有效的手法之一。但是在丈量中有些疑问有必要给予充沛的留意。首先是影响检查的霜层厚度疑问。在低含水量的状况下,霜层很薄,变化也慢,添加了检霜的艰难,如霜点低于-65℃时,镜面上水分子移动性减小,结晶速度相应下降,从霜层的呈现到相对安稳需求必定时刻。霜点温度越低,艰难也越大,丈量差错也敏捷添加。研讨标明。当霜点挨近-85℃时镜面上构成蓝色丝状结晶的薄霜,在这个温度附近霜层质量密度大约是10-8gm-2,相当于一个分子层的厚度,由此可见,在更低的霜点温度下丈量是难以进行的。另一个是过冷疑问。这种景象简略在高空勘探中发作。在低湿下,因为冰的结晶进程对比缓慢,通常在到达霜点温度时霜层还未呈现。当温度持续下降,水开端结冰,在过饱满状态下霜层敏捷构成。但此刻的饱满水汽压不是冰而应当是过冷水的饱满水汽压,如上所述:因为过冷景象,霜点丈量差错有时高达几度。因而低霜点丈量中要格外当心,坚持满足长的平衡时刻。
2、镜面污染对露点丈量的影响

    在露点丈量中,镜面污染是一个杰出的疑问,其影响首要表如今两个方面:一是拉乌尔效应,二是改变镜面本底散射水平。拉乌尔效应是由水溶性物质形成的。假如被测气体中带着这种物质(通常是可溶性盐类)则镜面提早结露,使丈量成果发作正差错。若污染物是不溶于水的微粒,如尘埃等,则会添加本底的散射水平,从而使光电露点仪发作零点漂移。此外,一些沸点比水低的简略冷凝的物质(例如有机物)的蒸气,不言而喻将对露点的丈量发作搅扰。因而,不管任何一种类型的露点仪都应避免污染镜面。通常说来,工业流程气体剖析污染的影响是对比严重的。但即使是在纯气的丈量中镜面的污染亦会随时刻添加而堆集。为了消除污染的影响,大家探索出各式各样的方法。最直观的方法是对被测气体进行过滤。同时根据具体状况定时或随时清洁镜面。此外,通常选用的方法是在每次丈量前对镜面进行加热,并通气吹除污染物。在污染对比显着的状况下也能够经过屡次重复进行结露和消露进程来完成。为了消除易冷凝碳氢化合物的搅扰,有人选用双镜面技术,在露点室中增设一个与露镜相连接的“干”镜面,其温度稍高于露镜,当气进入露点室时,“干”镜遭到和露镜相同的污染,但却不会结露,从而提供抵偿。
3、露点仪丈量条件的挑选
    在露点仪的规划中要侧重思考直接影响结露进程热质交流的几种要素,这个准则相同适用于主动化程度不太高的露点仪器操作条件的挑选。这儿首要评论镜面降温速度和样气流速疑问。被测气体的温度通常都是室温。因而当气流经过露点室时必然要影响体系的传热和传质进程。当别的条件固定时,加大流速的质量密度将有利于气流和镜面之间的传质。格外是在进行露点丈量时,流速应恰当进步,以加快露层构成速度;但是流速不能太大,否则会形成过热疑问。这对制冷功率对比小的热电制冷露点仪尤为显着。流速太大还会致使露点室压力下降而流速的改变又将影响体系的热平衡。所以在露点丈量中挑选恰当的流速是必要的,流速的挑选应视制冷方法和露点室的构造而定。
    通常的流速范围在0.4L/min~0.7L/min之间。为了减小传热的影响,可思考在被测气体进入露点室之前进行预冷处理。在露点丈量中镜面降温速度的操控是一个重要疑问,关于主动光电露点仪是由规划决定的,而关于手操控冷量的露点仪则是操作中的疑问。因为冷源的冷却点、测温点和镜面间的热传导有一个进程和速度,给丈量成果带来差错。这种状况又随运用的测温点与镜面之间的温度梯度对比大,热传导速度也对比慢,从而使测温文结露不能同步进行。并且致使露层的厚度无法操控。这对目视检露来说将发作负差错。另一个疑问是降温速度太快也许形成“过冷”。咱们知道,在必定条件下,水汽到达饱满状态时,液相依然不呈现,或许水在零度以下时仍不结冰,这种景象称为过饱满或“过冷”。关于结露(或霜)进程来说,这种景象通常是因为被测气体和镜面十分洁净,甚至缺少满足数量的凝结中心而导致的。过冷景象是时间短的,当时刻长短和露点或霜点温度有关。这种景象能够经过显微镜观察出来;处理的方法之一是重复加热和冷却镜面的操作,直到这种景象消除停止。另一个处理方法是直接利用过冷水的水汽压数据。并且这样做恰恰与气候体系低于零度时的相对湿度界说相吻合。由上可见,不管是从热惯性或过冷景象来思考,降温速度都不宜太快,假如超越合理范围,则降温速度愈快,热惯性也愈大,露点丈量的差错就愈大,也越简略呈现过冷。最佳降温速度通常经过试验来断定。
    这儿趁便谈一下低霜点丈量中需求留意的别的疑问,因为露点仪的工作环境,即大气中的水分含量都在数万×10-6(体积分数),从而给操作形成很大的艰难。丈量成果通常发散性对比大,其原因是杂乱的。要使丈量数据精确牢靠,除了确保仪器具有杰出的功能和质量外还有必要留意下面几个疑问。
   (A)气路体系必定要密封性好,以避免外界环境水分往里渗漏。  
   (B)假如被测气体直接排放入大气,应思考大气中的水分向丈量体系内部分散的疑问。最常用的方法是在排气口接上一段恰当长度的管子,其长度和管径以不影响丈量腔的压力为准则。
   (C)取样管道要尽量短,尽量削减接头的数量和避免“死空间”,以削减本底水分的搅扰。
   (D)取样管道和丈量腔内壁力求洁净,光亮度要好,选用憎水性强的资料,从试验成果咱们可得到如下选材次序:不锈钢最好,其次是聚四氟乙烯,铜和聚乙烯居第三位,最差的是尼龙和橡胶管,在低霜点丈量中不该运用。
二、冷镜式露点仪基本原理
    当必定体积的气体在稳定的压力下均匀降温时,气体和气体中水分的分压坚持不变,直至气体中的水分到达饱满状态,该状态下的温度即是气体的露点。通常是在气体流经的测定室中装置镜面及其附件,经过测定在单位时刻内离开和回来镜面的水分子数到达动态平衡时的镜面温度来断定气体的露点。必定的气体湿度对应一个露点温度;一个露点温度对应必定的气体湿度。因而测定气体的露点温度就能够测定气体的湿度。由露点能够得到绝对湿度,由露点和所测气体的温度能够得到气体的相对湿度。露点仪直接给出的量值是露点温度,切当地说应为“热力学露点温度”。世界气候组织选用的界说是压力为P,混合比为r 的湿空气的热力学露点温度Td,是指在给定的压力下,湿空气被水饱满时的温度。在这个温度下,湿空气的饱满混合比rw 等于给定的混合比r。
    光电露点仪的工作原理能够简略地叙述为:被测气体在稳定的压力下,以必定的流速掠过光亮的用冷氮气致冷的金属镜面,跟着温度逐步下降,镜面到达某一个温度时开端结露(或霜),此刻的镜面温度即是露点温度。仪器经过光学体系,测温电路,逻辑操控电路、数字显现电路等,丈量露点温度Td,并显现出来。


    信息来源:http://www.yzkeyq.com                   信息整理:扬州凯尔电气有限公司(生技部)
 
 

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