壓縮空氣中的露點測量

壓縮空氣中的露點測量
1.什么是露點？
露點溫度(簡稱露點)是衡量某種氣體中水蒸氣含量的指標之一。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,首先要知道氣體的一般性質。任何混合氣體產生的總壓強(俗稱總壓力)等于各組分氣體分壓強(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量多少可以用壓力表示。空氣的主要成分有氮氣,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。氮氣和氧氣的濃度相對穩定,而水蒸氣的濃度變化很大,必須通過測量加以確定。
*大水蒸氣分壓完全隨溫度變化而變化。例如,在20 ℃(68 ℉)時, 水蒸氣的*大分壓為23.5毫巴。也稱20℃(68℉)時的“飽和蒸氣壓”。在20 ℃(68 ℉)的“飽和”環境中,如果繼續增加水氣，便會形成液態水。利用這種凝結現象就可以測量氣體中水蒸氣含量。維薩拉DRYCAP® 手持式露點儀如果使某種未知水氣濃度的氣體經過一個溫度受控的表面,將該表面溫度冷卻至形成水凝結，開始出現冷凝水時的溫度稱為“露點溫度”。由于溫度和飽和蒸氣壓(也就是*大水氣分壓,注意：它完全隨溫度變化而變化)之間存在獨特的相互關系,所以測量氣體露點溫度就是直接測量水蒸氣分壓力。知道了露點溫度，便可以計算或查找出相應的飽和蒸氣壓。


2.“露點”和“壓力露點”有何區別?
所謂“壓力露點”是指在高于大氣壓力的環境下測量出的露點溫度值，也就是氣體在壓力下的露點溫度。這一點非常重要，因為改變氣體壓力會使氣體的露點溫度發生變化。

3.壓力對露點有何影響？
增加氣體壓力會使氣體的露點溫度提高。以大氣壓1013.3毫巴,露點溫度-10℃(14℉)的空氣為例。根據上表，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,根據道爾頓定律，水蒸氣的分壓e同時倍增至5.6毫巴。相應于水蒸氣的分壓5.6毫巴,露點溫度約為-1℃(30℉),很明顯空氣壓力增加的同時,空氣的露點溫度也隨之升高。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,從而降低氣體露點溫度。總壓力與水蒸氣分壓e的關系可以表示如下：
P1/P2 = e1/e2
通過將露點溫度轉換成相應的飽和蒸氣壓,可以很容易計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換為相應的露點溫度。這些計算可以采用數據表格手動完成,或利用各種軟件進行。

4. 為什么了解壓縮空氣的露點很重要?
露點溫度對壓縮空氣的重要性取決于它的用途,在很多情況下露點并非決定因素，如氣動工具中的手持式壓縮機、加油站輪胎充氣系統等等)。只有在輸送??氣的管道暴露在冷凝溫度之下的場合，露點才變得十分重要，此時高露點可導致管道凍結和堵塞。壓縮空氣在許多現代化工廠中用于操作各種設備，如果內部零件上形成水蒸氣凝結，則其中一些設備可能會出現故障。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定。還有醫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溫度范圍是多少?
壓縮空氣的露點溫度范圍是從環境溫度至-80℃(-112℉), 在某些特殊情況下會更低。不具備干燥功能的壓縮機系統產生的壓縮空氣往往是環境溫度下的飽和壓縮空氣。壓縮空氣通過冷凍式干燥機的熱交換器，使氣流中水氣冷凝析出。這種系統產生的空氣露點通常不低于5℃(23℉)。吸附式干燥系統從氣流中吸除水蒸氣,并能根據需要產生露點為-40℃(-40℉)或更干的空氣。

6.壓縮空氣的質量標準是什么？
ISO8573.1是規定壓縮空氣質量的一項國標準。該標準定義了三類空氣質量的范圍：
• 任何剩余顆粒的*大粒徑
• *大允許露點溫度
• *大剩余油含量

例如,一個符合ISO8573.1,等級為1.1.1的系統將提供露點不高于-70℃(-94℉)的空氣。空氣中所有剩余顆粒的直徑為0.1微米或更小,*大含油量為0.01mg/m3 。壓縮空氣質量還有其他標準,如測量儀表用的氣體質量標準ANSI/ISA-7.0.01-1996。
儀表用氣的質量標準ANSI/ISA-7.0.01-1996

7.如何對壓縮空氣露點進行可靠測量？
無論選擇哪家制造商,露點測量中的一些原則適用于所有露點儀表：
• 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,但不適合測量低露點。同樣,有些儀表適合測量很低的露點,但暴露于高露點時會受損。
• 了解露點儀的壓力特性：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做測量參數，測得的常壓露點須加以修正。
• 正確安裝傳感器：按照制造商提供的說明書進行安裝。不要將露點傳感器安裝在氣流通過的管道末端或“死區”。



壓縮空氣中的露點測量
除了上述一般原則,選擇和安裝露點儀時還需考慮以下事項：

A.對于露點儀表,*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傳感器。采樣室應是不銹鋼制成,并用導管(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實用的隔離閥,這使得傳感器得安裝和拆卸變得更加方便。
B.有必要采用流量調節裝置控制流經傳感器的氣流量,一般所需流量僅為1升/分鐘(2scfh)。該調節裝置可以是帶泄漏孔的螺栓,也可以是一個閥門。為了測量露點壓力，調節裝置安裝在傳感器的下游位置,以便隔離閥打開時，傳感器處于同一壓力過程中。為了測量大氣壓力下的露點,調節裝置應安裝在露點傳感器的上游位置。
C.氣體流速不得超過廠家建議的數值。測量壓力露點時,流速過大會使傳感器局部壓力下降。由于露點溫度對壓力很敏感,會使測量結果產生誤差。
D. *佳氣流導管材質為不銹鋼(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,減少長期性使用露點儀的安裝費用。在這種情況下安裝位置非常重要,要選擇流經傳感器氣流充足, 且壓縮空氣溫度達到或接近環境溫度的位置。

8. 發生故障的露點傳感器具有哪些典型現象？
• 儀表始終顯示一個數值，好像輸出或顯示已被定。
• 儀表“指示*低點”,且讀數始終為*低可能值。
• 儀表讀數不穩定,在很大的數值范圍內發生快速或隨機變化。
• 儀表顯示的露點值過低或過高。