ADEV露点仪测量条件的选择
为了获得高质量的产品或确保设备的正常运行,许多行业,如石化、电力、电子、航空航天、冶金、纺织等,对湿度测量的要求越来越高。因此,湿度测量已逐渐成为一个新兴的技术领域。在中国,湿度与水分专业委员会于1986年正式成立,并开展了多次学术交流会。根据相关规程,湿度被定义为气体中的水蒸气含量,常用单位有:克/升、PPM、mmHg、露点及相对湿度等。这里我们重点关注低湿度气体的测量,特别是露点仪测量条件的选择。
在露点仪的设计和使用过程中,需要重点考虑直接影响结露过程热质交换的各种因素。露点仪的测量条件主要包括镜面降温速度和样气流速。
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被测气体的温度通常都是室温。因此,当气流通过露点室时,必然会影响体系的传热和传质过程。在其它条件固定的情况下,加大流速将有利于气流和镜面之间的传质。特别是在进行低霜点测量时,流速应适当提高,以加快露层形成速度。然而,流速不能太大,否则会造成过热问题,这对制冷功率比较小的热电制冷露点仪尤为明显。流速太大还会导致露点室压力降低,而流速的改变又将影响体系的热平衡。因此,在露点测量中选择适当的流速是必要的。流速的选择应视制冷方法和露点室的结构而定,一般的流速范围在0.4~0.7L·min-1之间。为了减小传热的影响,可以考虑在被测气体进入露点室之前进行预冷处理。ADEV露点仪测量条件的选择
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镜面降温速度的控制是露点测量中的一个重要问题。对于自动光电露点仪,这是由设计决定的。而对于手控制冷量的露点仪,则是操作中的问题。因为冷源的冷却点、测温点和镜面间的热传导有一个过程并存在一定的温度梯度。所以热惯性将影响结露(霜)的过程和速度,给测量结果带来误差。这种情况又随使用的测温元件不同而异。例如,由于结构关系,铂电阻感温元件的测量点与镜面之间的温度梯度比较大,热传导速度也比较慢,从而使测温和结露不能同步进行。而且导致露层的厚度无法控制。这对目视检露来说将产生负误差。
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另一个问题是降温速度太快可能造成“过冷”。在一定条件下,水汽达到饱和状态时,液相仍然不出现,或者水在零度以下时仍不结冰,这种现象称为过饱和或“过冷”。对于结露(或霜)过程来说,这种现象往往是由于被测气体和镜面非常干净,乃至缺少足够数量的凝结核心而引起的。Suomi在实验中发现,如果一个高度抛光的镜面并且其干净程度合乎化学要求,则露的形成温度要比真实的露点温度低几度。过冷现象是短暂的,其时间长短和露点或霜点温度有关。这种现象可以通过显微镜观察出来。解决的办法之一是重复加热和冷却镜面的操作,直到这种现象消除为止。另一个解决办法是直接利用过冷水的水汽压数据。并且这样作恰恰与气象系统低于零度时的相对湿度定义相吻合。
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