名词解释
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露点仪

露点仪是能直接测出露点温度的仪器。使一个镜面处在样品湿空气中降温,直到镜面上隐现露滴(或冰晶)的瞬间,测出镜面平均温度,即为露(霜)点温度。它测湿精度高,但需光洁度很高的镜面,精度很高的温控系统,以及灵敏度很高的露滴(冰晶)的光学探测系统。使用时必须使吸入样本空气的管道保持清洁,否则管道内的杂质将吸收或放出水分造成测量误差。

1.简介

在冬天,我们会看到一种常见现象,由于室外温度较低,室内较湿热的空气会在窗玻璃上结露,使窗玻璃模糊一片。假如我们再仔细观测并研究下去,如果在室内开启除湿器,把室内的湿气逐步去除,那么尽管室外还是同样的温度,而我们会发现窗玻璃上的露水会慢慢消去,窗玻璃重又露出透明光洁的本质。假如这时室外温度下降了,那么温度降到一定程度时,尽管除湿器已使室内空气十分干燥,但在窗玻璃上仍会出现模糊的露层。这一现象说明,玻璃上的结露温度与玻璃所在的环境气氛的含水量有关,进一步研究发现,这关系是一一对应关系,即每一个结露温度(我们称之为露点温度)对应环境气氛的一个含水量值。露点可以简单地理解为使气体中水蒸汽含量达到饱和状态的温度,是表示气体绝对湿度的方式之一;由此可见,露点温度是度量气体水份含量的一种单位制。露点分析仪就是基于这种单位制而测量气体中绝对水份含量的仪器。

综上所述,露点仪测量的对象离不开气体,而相应的气体不外乎三个用途:动力气体、介质气体和环境气体

动力气体作为一种动力源,供给气动仪表和气动设备,广泛应用于工业领域和有特殊防爆要求的工业现场。

介质气体作为一种工艺介质,或参与工艺反应,或作为保护性气体,或作为标准气体,广泛地应用于现代工业中相应的生产过程中

环境气体作为一种工艺环境,广泛地应用民用工业和军事工业的相关工艺环境中。

露点仪为了要得到高质量的产品或设备正常地运行,许多行业诸如石化、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,因而,湿度测量已逐渐成为一个新兴的技术领域,在86年我国正式成立了湿度与水分专业委员会,并开展了多次学术交流会,湿度的一些计量检定规程也逐步建立。根据有关规程,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。习惯上以露点-20℃为界把所测气体分为高湿度气体与低湿度气体(即微量水),这里重点介绍低湿度气体的测量。

2.选择仪器

露点仪(湿度仪器)测量的方法可谓五花八门,其性能与价格也相差悬殊,这就要求我们选用仪器时要谨慎小心,不但要考虑到性能和价格,还应该考虑到仪器使用的场合和所测气体的种类及腐蚀性等。总体原则如下:

(1)国家级湿度基准:考虑到要求测量准确度高,样气理想,一般应选用冷镜式露点仪,国产的如武汉瑞恒工控的RHD-200,进口的如美国Edgetech公司1500,美国GE公司的M3,英国Michell的S4000TRS,或瑞士MBW公司DP30等露点仪,用户应根据实际量程和精度选用合适的产品。

(2)企业基准或实验室分析:如果测量准确度要求较高,可选用冷镜法仪器,如,美国Edgetech公司的RH-CAL和1500(性价比很高);英国Michell公司的S4000系列产品或瑞士MBW公司的DP19;如果量程要求较低(露点-80℃以下)且气体较清洁,可选用电解法仪器,如美国Edgetech公司的1-C,杜邦公司的M303。

(3)现场检测:如果测量准确度要求较高,可选用冷镜法仪器(同上);如果要求测量速度快或气体污染较重,最好选用阻容法仪器,如美国菲美特公司的DPT500/600便携式露点仪;英国Michell的MDM300便携表、英国Systech、英国Alpha湿度仪器公司的SADPmini手持式露点仪或美国XENTAUR公司的XPDM等。

(4)连续在线监测:如果精度要求不太高,可选用阻容法仪器,如美国菲美特公司的DPT810系列;英国Michell的Easidew系列、英国Systech、英国Alpha湿度仪器公司的DS-1000在线露点仪或新型的DS-2000在线露点仪,以及美国XENTAUR公司的XDT型,它们共同具有价格低且安装调试方便的特点;如果精度要求较高,可选用美国AMETEK公司的560B或冷镜式仪表。如果需要精度高且贴近中国市场价格需求的有原中科院上海冶金所的LJ系列露点仪,系我国唯一掌握核心部件氧化铝阻容探头技术的机构。

(5)天然气防爆测量:在石化和天然气行业,我们都要求防爆处理,所以需要有特定本安防爆的露点仪,比如美国菲美特公司的DPT900及DPT910(天然气在线分析系统);GE的PM8800系列露点仪、Michell的DM系列等等,他们都是针对石化天然气的解决方案。

(6)气体空分行业露点测量:我们知道空分行业,一般要求水分含量很低,露点在-70℃以下(1ppm级别),原理上来说冷镜式露点仪、电解法露点仪、薄膜露点仪都没法对低于-80℃的气体进行测量,所以还是选择电容法原理的露点仪比较合适,目前做的比较好的如美国菲美特的DPT500/600系列露点仪(纳米技术)、Michell的DM系列露点仪,其他如SHAW和国产品牌的在低湿度环境下面就不太适用了。

3.测量注意

镜面污染对露点测量的影响

在露点测量中,镜面污染是一个突出的问题,其影响主要表现在两个方面;一是拉乌尔效应,二是改变镜面本底放射水平。拉乌尔效应是由水溶性物质造成的。如果被测气体中携带这种物质(一般是可溶性盐类)则镜面提前结露,使测量结果产生正偏差。若污染物是不溶于水的微粒,如灰尘等,则会增加本底的散射水平,从而使光电露点仪发生零点漂移。此外,一些沸点比水低的容易冷凝的物质(例如有机物)的蒸气,不言而喻将对露点的测量产生干扰。因此,无论任何一种类型的露点仪都应防止污染镜面。一般说来,工业流程气体分析污染的影响是比较严重的。但即使是在纯气的测量中镜面的污染亦会随时间增加而积累。

测量条件的选择

在露点仪的设计中要着重考虑直接影响结露过程热质交换的各种因素,这个原则同样适用于自动化程度不太高的露点仪器操作条件的选择。这里主要讨论镜面降温速度和样气流速问题。

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