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壓縮空氣中的露點(diǎn)測量若干疑問

2014-12-04

1.什么是露點(diǎn)？

      露點(diǎn)溫度(簡稱露點(diǎn))是衡量某種氣體中水蒸氣含量的指標(biāo)之一。水具有能夠在各種條件下存在于液體、固體或氣體中的特性。為了解水蒸氣的性質(zhì),首先要知道氣體的一般性質(zhì)。任何混合氣體產(chǎn)生的總壓強(qiáng)(俗稱總壓力)等于各組分氣體分壓強(qiáng)(分壓力)之和，這就是道爾頓定律，用公式表示如下：
P總= P1 + P2 + P3 … 
      混合氣體中任何組分氣體的數(shù)量多少可以用壓力表示。空氣的主要成分有氮?dú)?氧氣和水蒸氣,所以大氣總壓力就由這三種氣體的分壓所組成。氮?dú)夂脱鯕獾臐舛认鄬Ψ€(wěn)定,而水蒸氣的濃度變化很大,必須通過測量加以確定。
      最大水蒸氣分壓完全隨溫度變化而變化。例如,在20 ℃(68 ℉)時(shí), 水蒸氣的最大分壓為23.5毫巴。也稱20℃(68℉)時(shí)的“飽和蒸氣壓”。在20 ℃(68 ℉)的“飽和”環(huán)境中,如果繼續(xù)增加水氣，便會形成液態(tài)水。利用這種凝結(jié)現(xiàn)象就可以測量氣體中水蒸氣含量。維薩拉DRYCAP? 手持式露點(diǎn)儀如果使某種未知水氣濃度的氣體經(jīng)過一個(gè)溫度受控的表面,將該表面溫度冷卻至形成水凝結(jié)，開始出現(xiàn)冷凝水時(shí)的溫度稱為“露點(diǎn)溫度”。由于溫度和飽和蒸氣壓(也就是最大水氣分壓,注意：它完全隨溫度變化而變化)之間存在獨(dú)特的相互關(guān)系,所以測量氣體露點(diǎn)溫度就是直接測量水蒸氣分壓力。知道了露點(diǎn)溫度，便可以計(jì)算或查找出相應(yīng)的飽和蒸氣壓。 
 
 

2.“露點(diǎn)”和“壓力露點(diǎn)”有何區(qū)別?

      所謂“壓力露點(diǎn)”是指在高于大氣壓力的環(huán)境下測量出的露點(diǎn)溫度值，也就是氣體在壓力下的露點(diǎn)溫度。這一點(diǎn)非常重要，因?yàn)楦淖儦怏w壓力會使氣體的露點(diǎn)溫度發(fā)生變化。

3.壓力對露點(diǎn)有何影響？

      增加氣體壓力會使氣體的露點(diǎn)溫度提高。以大氣壓1013.3毫巴,露點(diǎn)溫度-10℃(14℉)的空氣為例。根據(jù)上表，水蒸氣的分壓(用“e” 表示)）是2.8毫巴。如果將空氣壓縮,總壓力倍增至2026.6毫巴,根據(jù)道爾頓定律，水蒸氣的分壓e同時(shí)倍增至5.6毫巴。相應(yīng)于水蒸氣的分壓5.6毫巴,露點(diǎn)溫度約為-1℃(30℉),很明顯空氣壓力增加的同時(shí),空氣的露點(diǎn)溫度也隨之升高。相反,將壓縮氣體膨脹至大氣壓力則會使所有組分氣體(包括水蒸氣)的分壓下降,從而降低氣體露點(diǎn)溫度?？倝毫εc水蒸氣分壓e的關(guān)系可以表示如下：
P1/P2 = e1/e2 
      通過將露點(diǎn)溫度轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的飽和蒸氣壓,可以很容易計(jì)算出總壓變化對飽和蒸汽壓的影響。新的飽和蒸汽壓也可轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的露點(diǎn)溫度。這些計(jì)算可以采用數(shù)據(jù)表格手動完成,或利用各種軟件進(jìn)行。

4. 為什么了解壓縮空氣的露點(diǎn)很重要?

      露點(diǎn)溫度對壓縮空氣的重要性取決于它的用途,在很多情況下露點(diǎn)并非決定因素，如氣動工具中的手持式壓縮機(jī)、加油站輪胎充氣系統(tǒng)等等)。只有在輸送空氣的管道暴露在冷凝溫度之下的場合，露點(diǎn)才變得十分重要，此時(shí)高露點(diǎn)可導(dǎo)致管道凍結(jié)和堵塞。壓縮空氣在許多現(xiàn)代化工廠中用于操作各種設(shè)備，如果內(nèi)部零件上形成水蒸氣凝結(jié)，則其中一些設(shè)備可能會出現(xiàn)故障。某些需要使用壓縮空氣的水敏性工藝(如噴漆)可能對干燥度有具體的規(guī)定。還有醫(yī)療和制藥工藝將水蒸氣和其他氣體視為污染物，會對其要求非常高的純度。 
 

5.壓縮空氣中測得的代表性露點(diǎn)溫度范圍是多少?

      壓縮空氣的露點(diǎn)溫度范圍是從環(huán)境溫度至-80℃(-112℉), 在某些特殊情況下會更低。不具備干燥功能的壓縮機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)生的壓縮空氣往往是環(huán)境溫度下的飽和壓縮空氣。壓縮空氣通過冷凍式干燥機(jī)的熱交換器，使氣流中水氣冷凝析出。這種系統(tǒng)產(chǎn)生的空氣露點(diǎn)通常不低于5℃(23℉)。吸附式干燥系統(tǒng)從氣流中吸除水蒸氣,并能根據(jù)需要產(chǎn)生露點(diǎn)為-40℃(-40℉)或更干的空氣。

6.壓縮空氣的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)是什么？

      ISO8573.1是規(guī)定壓縮空氣質(zhì)量的一項(xiàng)國標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)定義了三類空氣質(zhì)量的范圍：
      ? 任何剩余顆粒的最大粒徑
      ? 最大允許露點(diǎn)溫度 
      ? 最大剩余油含量

      例如,一個(gè)符合ISO8573.1,等級為1.1.1的系統(tǒng)將提供露點(diǎn)不高于-70℃(-94℉)的空氣?？諝庵兴惺Ｓ囝w粒的直徑為0.1微米或更小,最大含油量為0.01mg/m3 。壓縮空氣質(zhì)量還有其他標(biāo)準(zhǔn),如測量儀表用的氣體質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)ANSI/ISA-7.0.01-1996。
儀表用氣的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)ANSI/ISA-7.0.01-1996 
 

7.如何對壓縮空氣露點(diǎn)進(jìn)行可靠測量？

      無論選擇哪家制造商,露點(diǎn)測量中的一些原則適用于所有露點(diǎn)儀表：
      ? 選擇的儀表要有合適的測量范圍：有些儀表適合測量高露點(diǎn),但不適合測量低露點(diǎn)。同樣,有些儀表適合測量很低的露點(diǎn),但暴露于高露點(diǎn)時(shí)會受損。
      ? 了解露點(diǎn)儀的壓力特性：某些儀表不適合在帶壓過程中使用。它們必須安裝于壓縮空氣膨脹減壓至大氣壓后的位置測量。但如果需要用壓力露點(diǎn)做測量參數(shù)，測得的常壓露點(diǎn)須加以修正。
      ? 正確安裝傳感器：按照制造商提供的說明書進(jìn)行安裝。不要將露點(diǎn)傳感器安裝在氣流通過的管道末端或“死區(qū)”。



      除了上述一般原則,選擇和安裝露點(diǎn)儀時(shí)還需考慮以下事項(xiàng)：

      A.對于露點(diǎn)儀表,最佳的安裝方法是將傳感器與壓縮空氣主管道隔離。就是將傳感器安裝在“采樣室”中,采樣部分與壓縮空氣主管道之間采用“T”型方式連接,這樣會有少量壓縮經(jīng)傳感器。采樣室應(yīng)是不銹鋼制成,并用導(dǎo)管(1/4”或6mm)與“T”型部位相連。在采樣室與壓縮空氣主管道之間安裝一個(gè)實(shí)用的隔離閥,這使得傳感器得安裝和拆卸變得更加方便。
      B.有必要采用流量調(diào)節(jié)裝置控制流經(jīng)傳感器的氣流量,一般所需流量僅為1升/分鐘(2scfh)。該調(diào)節(jié)裝置可以是帶泄漏孔的螺栓,也可以是一個(gè)閥門。為了測量露點(diǎn)壓力，調(diào)節(jié)裝置安裝在傳感器的下游位置,以便隔離閥打開時(shí)，傳感器處于同一壓力過程中。為了測量大氣壓力下的露點(diǎn),調(diào)節(jié)裝置應(yīng)安裝在露點(diǎn)傳感器的上游位置。
      C.氣體流速不得超過廠家建議的數(shù)值。測量壓力露點(diǎn)時(shí),流速過大會使傳感器局部壓力下降。由于露點(diǎn)溫度對壓力很敏感,會使測量結(jié)果產(chǎn)生誤差。
      D. 最佳氣流導(dǎo)管材質(zhì)為不銹鋼(SS)。非金屬管可以吸收和釋放水蒸氣,造成測量反應(yīng)滯后。如果沒有不銹鋼管,可以考慮使用聚四氟乙烯管(PTFE)或其他不吸水材料。避免使用透明塑料管或黃色橡膠管。
      E. 可以通過將傳感器直接安裝在壓縮空氣管道內(nèi),減少長期性使用露點(diǎn)儀的安裝費(fèi)用。在這種情況下安裝位置非常重要,要選擇流經(jīng)傳感器氣流充足, 且壓縮空氣溫度達(dá)到或接近環(huán)境溫度的位置。

 

8. 發(fā)生故障的露點(diǎn)傳感器具有哪些典型現(xiàn)象？

      ? 儀表始終顯示一個(gè)數(shù)值，好像輸出或顯示已被定。
      ? 儀表“指示最低點(diǎn)”,且讀數(shù)始終為最低可能值。
      ? 儀表讀數(shù)不穩(wěn)定,在很大的數(shù)值范圍內(nèi)發(fā)生快速或隨機(jī)變化。
      ? 儀表顯示的露點(diǎn)值過低或過高。