露点测量办法及优缺点#内容清晰

1、仪器测量原理湿度测量仪原则上可分为冷镜、完全吸收电解、Al2O3电容性、薄膜电容性、电阻式、湿球、机械式。双全吸收式电解微水表、Al2O3电容式露点器一般用于低湿范围测量，电阻、干湿球、机械湿度计只能用于相对湿度测量，冷镜、薄膜电容式(Vaisala corporation的专利)湿度计不仅可以用于低湿测量，还可以用于中高湿，即相对湿度测量上述各种原则的机构各有优缺点。其中，冷镜小贩是最准确、最可靠、最基本的测量方法，广泛用于标准传递，但其缺点是价格比较贵，需要熟练的人操作和裴珉姬维修。1.1冷镜露点机1.1.1测量原理测量的湿气进入露点测量室时，冷镜掠过，镜子的温度高于湿气露点温度时，镜子显

2、示出干燥的状态，此时光电检测装置的光源发出的光几乎完全反射到镜子上，光传感器检测出光电信号，输出，通过控制电路比较、放大、热电泵驱动对镜子进行冷热。镜子温度下降到湿气露点温度时，镜子中会开始露(霜)，镜子中出现光漫反射现象，光电传感器检测到的反射信号减弱，这种变化比较控制电路，放大后调节热电泵激励，使冷战力适当减少，最后镜子温度保持在类似的露点温度下。镜子温度由附在冷镜子下的铂电阻温度传感器检测，并显示在显示窗口中。世界各地的公司，如美国的GE、Edgetech和瑞士的MBW，都采用了这一原理，英国的MICHELL将反射光和散射光同时检测系统，芬兰的Vaisala将声波作为检测系统。在测量过程

3、中，温度越低，被测量气体中的水蒸气越接近饱和状态，重力的作用使水分子吸附在镜子上，形成薄薄的水膜。这是形成露水的第一步。镜子温度持续下降，水膜厚度逐渐增加，形成露水的第二阶段。在这个阶段内，自由表面的重力与水膜表面张力之间的力的对比开始变化，后者的效果逐渐占主导地位。此时，如果冷却表面不稳定的元素，例如镜子上的小疤痕，水膜可能会通过液滴缩聚而收缩。镜子温度进一步下降，露珠开始出现。通过显微镜可以看到孤立生长、不规则分布的露珠，然后在表面上迅速扩散的露珠，这时液体-蒸汽平衡开始了，达到了露点。1.1.2结构1.1.2.1镜子镜子必须具有良好的疏水性、导热性、耐磨性、耐蚀性、光学特性。过去用金作为

4、镜子，但现在主要用铑作为镜子。1.1.2.2镜子冷却过去，使用醚蒸发、机械冷却、液化气或干冰引起的冷却、压缩空气引起的冷却，现在最常用的是热电冷却或热电与机械冷却的结合(露点小于-60 )。本文重点讨论热电制冷。热电冷却，也称为半导体冷却。其原理是，如果有通过两种不同金属构成的NP元件的直流电，则热会从一种金属传递到另一种金属，与热电偶温度测量相反。因此，当瓦尔迪冷端与镜子连接，另一端成为散热端时，镜子可能会变冷。为了获得不同程度的低温，可以利用多级叠加。根据美国GE提供的数据，一般室温为25 时发生一级冷气的话，冷热端温差可达55，二级冷气到75，四级冷气端温差可达105，五级冷气端温差可达

5、120 。每个公司的产品冷却量也可能略有不同。高温端温度越高，冷却效率越高，冷热端温差也越大。通常，为了降低冷端的温度，使用风冷、水冷和机械冷却来降低热端的温度。但是也不能无限制地降低。要注意，冷却能力并不代表露点计的测量范围。露点系统的测量范围可以定义为镜子上的稳定性，具有一定厚度的露水或霜层时可以表示镜子的温度，因此一般露点/霜点的测量范围通常比其冷却能力高5c，底霜点的测量范围通常高10c 12c。例如，瑞士MBW公司制造的DP19露点计的最小测量范围为-60，室内温度为20 ，最小测量范围为-55，室内温度为35 ，则最小测量范围为-45 。氢和氦的热导率很高，测量范围减少了几度。测量

6、目标气体的压力增加也会缩小测量范围，如果高于大气压力，则每次增加一个大气压，测量范围就会降低到0.67 左右。1.1.2.3温度测量装置目前，大部分使用4线式铂电阻温度测量。铂电阻温度传感器元件在相当大的温度范围内，电阻和温度接近线性关系，准确度高，稳定性好，输出信号强，易于数字显示。1.1.2.4测试系统芬兰Vaisala最近开发的冷镜露点测量仪，除了使用声波原理测量外，还用光电探测器测量、控制。光电检测技术有几十年的历史，比较成熟，但也有不能区分过冷和霜冻的缺点。1.1.3使用注意事项1.1.3.1冷水和奶油在0 -20 时，镜子很容易形成过冷水。由于冰面和水面的饱和蒸汽压不同，在镜子中形

7、成过冷水时，测量的值比霜点低，温度不同，因此存在差异。例如，如果霜点为-10 ，则冷水的温度为-11.23 。因此，在此温度段必须非常小心。如果乐器配有内窥镜，可以用内窥镜进行观察区分。现在，大多数仪器具有测试功能，即测试最低冷却能力的功能，此时可以先使用测试功能，使镜子的温度低于-20，使镜子形成霜，然后用公式测量。1.1.3.2开尔文效应表面的饱和水蒸气压力与平面上的不同。露水在金属表面形成后，由于表面张力的作用，平衡水蒸气压力，即弯曲表面的饱和水蒸气压力，这种效果称为开尔文效应。开尔文效应引起的露点温度低于实际测量的气体露点温度。1.1.3.2劳尔效果镜子中有水溶性物质的话，是指系统的平

8、衡水蒸气压力低于纯净水时的饱和水蒸气压力。这种水溶性物质可能嵌入镜子中，也可能包含在测量的气体中。根据拉乌尔定律，溶液平衡水蒸气压力的减少也是在达到溶液浓度比例测量的气体露点温度之前发生早期凝结现象的原因。凯尔文效果与拉乌尔效果相反，因此会有所抵消。但是在露点测量中，劳尔的效果比凯尔文效果明显得多。因为水溶性物质必然存在于镜子和测试的气体中，气体中的杂质有时会对镜子中的水产生不溶性物质和化学反应或光化学反应，从而转化为可溶性物质。这种情况在工业工程煤气的水分测定中更为明显。因此，使用适当的过滤装置去除气体中的固体颗粒，反复去除冷凝和露水，进一步去除镜子中残留的可溶性物质的方法被广泛使用。在实际

9、工作中，我们经常发现镜子上的结露不一定。露层总是首先出现在镜子的特定部位，原因往往是镜子上出现瑕疵，因为在这些有缺陷的地区，一次性剩下的物质不容易去除，有缺陷的边缘起到“露芯”的作用，加快结露过程。因此，在露点计的使用中，特别是清洁镜子时，要注意不要让镜子受到机械损伤。1.1.3.3镜子污染一是劳尔效应，二是改变镜子背景散射水平。劳尔效应主要是水溶性物质引起的。如果有正在测量的气体中的这种物质(通常是可溶性盐)，镜子会提前凝结，测量结果会以正数偏差。如果污染物是不溶于水的尘埃等粒子，背景散射将增加，光电露点计将发生零漂移。1.1.3.4采样管道大气中的含水量高，水分子是极性分子，因此很容易向管

10、道内壁发出指令或通过管道。因此，为了防止外部环境的水分泄漏，测量时空气长度系统必须密封，壁厚必须在1mm以上。如果环境温度变化很大，则需要重新检查管路的密封。如果测量的气体直接排放到大气中，就要考虑大气水分扩散到测量系统内部的问题。最常见的方法是在排气口连接适当长度的管子。其长度和直径基于不影响测量腔的压力。采样管路尽可能短，最小化接头数量，防止“死区”，从而减少背景水分的干扰。取样管和测量模穴的内壁要努力保持清洁和光洁度，使用疏水强的材料。图2-2是饱和吸附状态下通过干气的各种材料的解吸-时间曲线。实验结果表明，可以获得不锈钢、PTFE、铜、聚乙烯、最差尼龙、橡胶管等材料选择顺序，不应用于底

11、栖点测量。此外，在底栖点测量时，即使使用内部抛光的不锈钢管，管外径一般为6mm或1/4英寸。测量高露点时，要注意观察到的露点不要低于周围环境温度3 以上。这样才能防止水蒸气在管道中凝结。露点器测量湿度时，流量范围通常为0.25L/min到1L/min。在此范围内，流速的变化不会影响测量结果。取样一般可分为两种方案，一种是压力取样，根据取样方法可分为压力测量和大气测量。请参阅图2-3和图2-4。另一种是在大气压下测量，用泵提取样品。在这种情况下，经常由于采样方法不同而发生人为的正压和负压，如图2-5所示，采样时，露点器在压力状态下测量，测量结果中出现正误差，如果改变泵和流量计的位置，露点器在声压

12、状态下测量，产生负误差。有关正确的采样方法，请参阅图2-6。1.1.4服务范围货摊的测量范围很广，目前英国米歇尔及瑞士MBW公司开发的一系列货摊达到了-95 70，可以满足大多数测量要求。1.1.5优缺点优点：基本测量，测量准确，相对稳定，目前准确度最高的仪器可达到0.1 。缺点：价格高，对操作员要求高，需要裴珉姬管理。对污染物敏感。在-20 0范围内有时会有冷水，因此要特别注意区分冷水和霜。1.2电解微水分计的完全吸收1.2.1测量原理采用连续取样方法，气体样品被用作吸湿性剂的五氧化二磷层吸收，通过氢和氧扩散、排出、五氧化二磷可再生的特殊结构电解槽流动。反应过程可以表示为：P2O5 H2O=

13、2HPO32HPO3=H2 1/2O2 P2O5合并(1)，(2)2H2O=2H2 O2吸收和电解达到平衡后，进入电解槽的水分都被五氧化二磷膜层吸收，全部电解。如果已知环境温度、环境压力和样品流量，则水的电解电流和气体样品含水量之间的关系可以根据法拉第电解定律和气体定律推导出来。(公式14)格式：-水电解电流，a；-气体样品含水量，L/L(即体积比)；-气体样本流，ml/min；-环境压力，pa；-环境的绝对温度，k；，即可从workspace页面中移除物件。从上面看，电解电流的大小与气体样品的含水量成正比，因此，通过测量水的电解电流，可以测量气体样品的含水量。在标准大气压和20 下，理想气体

14、以100ml/min的流量通过电解槽，如果气体样品含水量为1L/L(ppmv)，则电解电流自下而上计算为13.4A。这种仪器一般以ppmv为单位，可以直接读取气体样品含水量的ppmv值。在铂电极的催化下，水的电解反应是逆转过程，因此气体样本中含有氢、氧或足够氢的氢和氧的平衡向左移动，已经由电解产生的氢和氧的一部分复合生成水，然后进行二次电解，产生总电解电流值高的“氢效应”和“氧效应”，或者统称为“复合效应”。实验结果表明，如果使用本仪器测量此类气体样品的含水量，读数将更高(从几个到十多个ppmv)，但此偏差可以集中在本底值中扣除。1.2.2结构该仪器由煤气表和电路两部分组成，煤气表主要包括电解

15、槽煤气表和煤气炉的控制部分。1.2.2.1电解槽玻璃管内部，两个铂电极以双螺旋形式，用减湿剂将非常均匀的五氧化二磷膜涂上吸湿剂。在规定的测量条件下，这种内部减蚀结构可以保证进入池内的水分的全部吸收和电解。玻璃池壁有利于五氧化二磷涂层的均匀性。铂是产生的氢和氧，特别是富含氢的气体，起着重新反应生成水的作用，因此一些公司使用铑而不是铂。对于干的五氧化二磷涂层，传送至绝对干气体范例，并将适当的直流电压套用至电极后，电路会产生小电流-背景值。底部值的大小与电解槽结构、涂层状态、温度和气体样品类型有关，而与气体样品含水量无关。基准值总是可以添加到气体样本中包含的水分的电解电流中，因此在基准值之后，必须从

16、仪器读数中扣除介质的实际含水量。1.2.2.2气体控制系统煤气系统由控制阀、电解槽、流量调节阀和流量计、烘干机等组成。气流路径控制由控制阀完成。1.2.3使用注意事项如公式12所示，气体的湿度L/L(ppmv)是根据气体流量和电解电流表计算的，因此必须准确地控制和测量气体的流速。这种仪器通常使用从20，1安培校准为空气的浮子流量计。如果测量的气体不是标准条件(例如，在不同的温度和压力下或测量的气体不是空气)，则必须重新校准测量的气体，或根据修正系数进行修正。1.2.4服务范围测量范围通常为几L/L(ppmv)到2000L/L(ppmv)，准确度通常为读数的5%或整个范围的1%。可用于与P2O5没有反应的多种惰性气体、有机和无机气体。空气、氮、氢、氧、氩、氦、氖气体、一氧化碳、二氧化碳、六氟化硫、甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、天然气和一些氟利昂气体。不能用于乙醇、特定酸性气体、不饱和碳氢化合物气体等腐蚀性气体，以及与P2O5反应的气体。1.2.5优缺点优点：绝对测量法，稳定性，无漂移。缺点：电解槽寿命有限，需要再生。高湿或低湿(1ppmv)，缩短寿命。低湿时响应缓慢。对气体流动的要求很高。不能用于与P2O5反应的特定腐蚀性气体和气体。有本底。1.3氧化铝电容式湿度计1.3.1测量原理、结构和适用范围便携式电池操作、用于数据处理