露點(diǎn)儀是能直接測出露點(diǎn)溫度的儀器。
使一個(gè)鏡面處在樣品濕空氣中降溫,直到鏡面上隱現(xiàn)露滴(或冰晶)的瞬間,測出鏡面平均溫度,即為露點(diǎn)(霜)溫度。
它測濕精度高,但需光潔度很高的鏡面,精度很高的溫控系統(tǒng),以及靈敏度很高的露滴(冰晶)的光學(xué)探測系統(tǒng)。
使用時(shí)必須使吸入樣本空氣的管道保持清潔,否則管道內(nèi)的雜質(zhì)將吸收或放出水分造成測量誤差。
在露點(diǎn)儀的設(shè)計(jì)中要著重考慮直接影響結(jié)露過程熱質(zhì)交換的各種因素,這個(gè)原則同樣適用于自動化程度不太高的露點(diǎn)儀器操作條件的選擇。這里主要討論鏡面降溫速度和樣氣流速問題。
1.被測氣體的溫度通常都是室溫。
因此當(dāng)氣流通過露點(diǎn)室時(shí)必然要影響體系的傳熱和傳質(zhì)過程。當(dāng)其它條件固定時(shí),加大流速將有利于氣流和鏡面之間的傳質(zhì)。
特別是在進(jìn)行低霜點(diǎn)測量時(shí),流速應(yīng)適當(dāng)提高,以加快露層形成速度,但是流速不能太大,否則會造成過熱問題。
這對制冷功率比較小的熱電制冷露點(diǎn)儀尤為明顯。流速太大還會導(dǎo)致露點(diǎn)室壓力降低而流速的改變又將影響體系的熱平衡。
所以在露點(diǎn)測量中選擇適當(dāng)?shù)牧魉偈潜匾?,流速的選擇應(yīng)視制冷方法和露點(diǎn)室的結(jié)構(gòu)而定。
一般的流速范圍在0.4~0.7L﹒min-1之間。為了減小傳熱的影響,可考慮在被測氣體進(jìn)入露點(diǎn)室之前進(jìn)行預(yù)冷處理。
2.在露點(diǎn)測量中鏡面降溫速度的控制是一個(gè)重要問題,對于自動光電露點(diǎn)儀是由設(shè)計(jì)決定的,而對于手控制冷量的露點(diǎn)儀則是操作中的問題。
因?yàn)槔湓吹睦鋮s點(diǎn)、測溫點(diǎn)和鏡面間的熱傳導(dǎo)有一個(gè)過程并存在一定的溫度梯度。
所以熱慣性將影響結(jié)露(霜)的過程和速度,給測量結(jié)果帶來誤差。
這種情況又隨使用的測溫元件不同而異,例如由于結(jié)構(gòu)關(guān)系,鉑電阻感溫元件的測量點(diǎn)與鏡面之間的溫度梯度比較大,熱傳導(dǎo)速度也比較慢,從而使測溫和結(jié)露不能同步進(jìn)行。
而且導(dǎo)致露層的厚度無法控制。這對目視檢露來說將產(chǎn)生負(fù)誤差。
3.另一個(gè)問題是降溫速度太快可能造成“過冷”。我們知道,在一定條件下,水汽達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí),液相仍然不出現(xiàn),或者水在零度以下時(shí)仍不結(jié)冰,這種現(xiàn)象稱為過飽和或“過冷”。
對于結(jié)露 (或霜)過程來說,這種現(xiàn)象往往是由于被測氣體和鏡面非常干凈,乃至缺少足夠數(shù)量的凝結(jié)核心而引起的。
Suomi在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),如果一個(gè)高度拋光的鏡面并且其干凈程度合乎化學(xué)要求,則露的形成溫度要比真實(shí)的露點(diǎn)溫度低幾度。過冷現(xiàn)象是短暫的,共時(shí)間長短和露點(diǎn)或霜點(diǎn)溫度有關(guān)。
這種現(xiàn)象可以通過顯微鏡觀察出來。解決的辦法之一是重復(fù)加熱和冷卻鏡面的操作,直到這種現(xiàn)象消除為止。另一個(gè)解決辦法是直接利用過冷水的水汽壓數(shù)據(jù)。
并且這樣作恰恰與氣象系統(tǒng)低于零度時(shí)的相對濕度定義相吻合。
便攜式露點(diǎn)儀采用抽取式或通入式采用方式便攜式安裝,本文主要講便攜式露點(diǎn)儀的特點(diǎn)。
便攜式露點(diǎn)儀操作直觀方便;采用進(jìn)口高性能內(nèi)置全補(bǔ)償電容式氣體傳感器;獨(dú)特的氣路設(shè)計(jì),有良好的氣密性,防滲透性和抗吸水性;
獨(dú)特的傳感器保護(hù)功能,能有效的提高分析儀響應(yīng)速度;便攜式露點(diǎn)儀內(nèi)部所有采樣管路均采用內(nèi)外拋光不銹鋼管;
有數(shù)據(jù)自動存儲功能,并可隨時(shí)查閱歷史數(shù)據(jù);內(nèi)置大容量鋰電池,充一次電直通式可連續(xù)使用1個(gè)月,內(nèi)置采樣泵的可連續(xù)使用20小時(shí);內(nèi)置抽氣泵。
便攜式露點(diǎn)儀產(chǎn)品特點(diǎn):
1、堅(jiān)固、長壽的電容式傳感器。
2、線性度好、響應(yīng)迅速、讀數(shù)穩(wěn)定。
3、內(nèi)置流量計(jì)、流量控制閥。
4、使用簡單且校驗(yàn)方便。
露點(diǎn)儀是能直接測出露點(diǎn)溫度的儀器。使一個(gè)鏡面處在樣品濕空氣中降溫,直到鏡面上隱現(xiàn)露滴(或冰晶)的瞬間,測出鏡面平均溫度,即為露(霜)點(diǎn)溫度。
其廣泛應(yīng)用于石油化工、化肥廠、熱電廠、空分、凈化、制氣設(shè)備、制氫廠等場合。也可用于實(shí)驗(yàn)室分析。
露點(diǎn)儀有以下幾種測量方法:
1.鏡面式露點(diǎn)儀
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)。鏡面露點(diǎn)儀制冷的方法有: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、鏡面制冷高效率和精密測量結(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。目前國際上最高精度達(dá)到±0.1℃(露點(diǎn)溫度),一般精度可達(dá)到±0.5℃以內(nèi)。
2.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)成露點(diǎn)儀電容或電阻,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)儀。目前國際上最高精度達(dá)到±1.0℃(露點(diǎn)溫度),一般精度可達(dá)到±3℃以內(nèi)。
3.電介法露點(diǎn)儀
利用五氧化二磷等材料吸濕后分解成極性分子,從而在電極上積累電荷的特性,設(shè)計(jì)出建立在絕對含濕量單位制上的電解法微水份儀。目前國際上最高精度達(dá)到±1.0℃(露點(diǎn)溫度),一般精度可達(dá)到±3℃以內(nèi)。
4.晶體振蕩式露點(diǎn)儀
利用晶體沾濕后振蕩頻率改變的特性,可以設(shè)計(jì)晶體振蕩式露點(diǎn)儀。這是一項(xiàng)較新的技術(shù),目前尚處于不十分成熟的階段。國外有相關(guān)產(chǎn)品,但精度較差且成本很高。
5.紅外露點(diǎn)儀
利用氣體中的水份對紅外光譜吸收的特性,可以設(shè)計(jì)紅外式露點(diǎn)儀。目前該儀器很難測到低露點(diǎn),主要是紅外探測器的峰值探測率還不能達(dá)到微量水吸收的量級,還有氣體中其他成份含量對紅外光譜吸收的干擾。但這是一項(xiàng)很新的技術(shù),對于環(huán)境氣體水份含量的非接觸式在線監(jiān)測具有重要的意義。
6.半導(dǎo)體傳感器露點(diǎn)儀
每個(gè)水分子都具有其自然振動頻率,當(dāng)它進(jìn)入半導(dǎo)體晶格的空隙時(shí),就和受到充電激勵(lì)的晶格產(chǎn)生共振,其共振頻率與水的摩爾數(shù)成正比。水分子的共振能使半導(dǎo)體結(jié)放出自由電子,從而使晶格的導(dǎo)電率增大,阻抗減小。利用這一特性設(shè)計(jì)的半導(dǎo)體露點(diǎn)儀可測到-100℃露點(diǎn)的微量水份。