在冬天,我們會看到一種常見現象,由于室外溫度較低,室內較濕熱的空氣會在窗玻璃上結露,使窗玻璃模糊一片。假如我們再仔細觀測并研究下去,如果在室內開啟除濕器,把室內的濕氣逐步去除,那么盡管室外還是同樣的溫度,而我們會發現窗玻璃上的露水會慢慢消去,窗玻璃重又露出透明光潔的本質。假如這時室外溫度下降了,那么溫度降到一定程度時,盡管除濕器已使室內空氣十分干燥,但在窗玻璃上仍會出現模糊的露層。這一現象說明,玻璃上的結露溫度與玻璃所在的環境氣氛的含水量有關,進一步研究發現,這關系是一一對應關系,即每一個結露溫度(我們稱之為露點溫度)對應環境氣氛的一個含水量值。露點可以簡單地理解為使氣體中水蒸汽含量達到飽和狀態的溫度,是表示氣體濕度的方式之一;由此可見,露點溫度是度量氣體水份含量的一種單位制。露點分析儀就是基于這種單位制而測量氣體中水份含量的儀器。
綜上所述,露點儀測量的對象離不開氣體,而相應的氣體不外乎三個用途:動力氣體、介質氣體和環境氣體
動力氣體作為一種動力源,供給氣動儀表和氣動設備,廣泛應用于工業領域和有特殊防爆要求的工業現場。
露點儀應用:
環境氣體作為一種工藝環境,廣泛地應用民用工業和軍事工業的相關工藝環境中。
露點儀為了要得到高質量的產品或設備正常地運行,許多行業諸如石化、電力、電子、航空航天、冶金、紡織等對濕度測量的要求越來越高,因而,濕度測量已逐漸成為一個新興的技術領域,在86年我國正式成立了濕度與水分專業委員會,并開展了多次學術交流會,濕度的一些計量檢定規程也逐步建立。根據有關規程,濕度被定義為氣體中的水蒸氣含量,常用單位有:克/升,PPM,mmHg,露點及相對濕度等。習慣上以露點-20℃為界把所測氣體分為高濕度氣體與低濕度氣體(即微量水),這里重點介紹低濕度氣體的測量。
露點儀的分類
1、鏡面式
不同水份含量的氣體在不同溫度下的鏡面上會結露。采用光電檢測技術,檢測出露層并測量結露時的溫度,直接顯示露點。鏡面制冷的方法有:半導體制冷、液氮制冷和高壓空氣制冷。鏡面式露點儀采用的是直接測量方法,在保證檢露準確、鏡面制冷率和精密測量結露溫度前提下,該種露點儀可作為標準露點儀使用。目前上zui高精度達到±0.1℃(露點溫度),一般精度可達到±0.5℃以內電傳感器式露點儀
采用親水性材料或憎水性材料作為介質,構成電容或電阻,在含水份的氣體流經后,介電常數或電導率發生相應變化,測出當時的電容值或電阻值,就能知道當時的氣體水份含量。建立在露點單位制上設計的該類傳感器,構成了電傳感器式露點分析儀。目前上zui高精度達到±1.0℃(露點溫度),一般精度可達到±3℃以內。
2、冷鏡法
也是一種經典的測量方法。讓樣氣流經露點冷鏡室的冷凝鏡,通過等壓制冷,使得樣氣達到飽和結露狀態(冷凝鏡上有液滴析出),測量冷凝鏡此時的溫度即是樣氣的露點。該方法的主要優點是精度高,尤其在采用半導體制冷和光電檢測技術后,不確定度甚至可達0.1℃;缺點是響應速度較慢,尤其在露點-60℃以下,平衡時間甚至達幾個小時,而且此方法對樣氣的清潔性和腐蝕性要求也較高,否則會影響光電檢測效果或產生‘偽結露’造成測量誤差。
3、阻容法
是一種不斷完善的濕度測量方法。利用一個高純鋁棒,表面氧化成一層超薄的氧化鋁薄膜,其外鍍一層多空的網狀金膜,金膜與鋁棒之間形成電容,由于氧化鋁薄膜的吸水特性,導致電容值隨樣氣水分的多少而改變,測量該電容值即可得到樣氣的濕度。該方法的主要優點是測量量程可更低,甚至達-100℃,另一突出優點是響應速度非???,從干到濕響應一分鐘可達90%,因而多用于現場和快速測量場合;缺點是精度較差,不確定度多為±2~3℃。老化和漂移嚴重,使用3~6個月必須校準。
3選擇儀器
露點儀(濕度儀器)測量的方法可謂五花八門,其性能與價格也相差懸殊,這就要求我們選用儀器時要謹慎小心,不但要考慮到性能和價格,還應該考慮到儀器使用的場合和所測氣體的種類及腐蝕性等??傮w原則如下:
1)*濕度基準:考慮到要求測量準確度高,樣氣理想,一般應選用冷鏡式露點儀。
2)企業基準或實驗室分析:如果測量準確度要求較高,可選用冷鏡法儀器,如果量程要求較低(露點-80℃以下)且氣體較清潔,可選用電解法儀器或者阻容法露點儀。
3)現場檢測:如果測量準確度要求較高,可選用冷鏡法儀器(同上);如果要求測量速度快或氣體污染較重,選用阻容法儀器。
4)連續在線監測:如果精度要求不太高,可選用阻容法儀器;
5)天然氣防爆測量:在石化和天然氣行業,我們都要求防爆處理,所以需要有特定本安防爆的露點儀。
6)氣體空分行業露點測量:我們知道空分行業,一般要求水分含量很低,露點在-70℃以下(1ppm級別),原理上來說冷鏡式露點儀、電解法露點儀、薄膜露點儀都沒法對低于-80℃的氣體進行測量,所以還是選擇電容法原理的露點儀比較合適。