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露点测量仪测量中应该注意的问题分析
点击次数:474 发布时间:2017-09-24
露点测量仪测量中应该注意的若干问题
1、镜面污染对露点测量的影响
露点测量仪露点测量中,镜面污染是一个突出的问题,其影响主要表现在两个方面;一是拉乌尔效应,二是改变镜面本底放射水平。拉乌尔效应是由水溶性物质造成的。如果被测气体中携带这种物质(一般是可溶性盐类)则镜面提前结露,使测量结果产生正偏差。若污染物是不溶于水的微粒,如灰尘等,则会增加本底的散射水平,从而使光电露点仪发生零点漂移。此外,一些沸点比水低的容易冷凝的物质(例如有机物)的蒸气,不言而喻将对露点的测量产生干扰。因此,无论任何一种类型的露点仪都应防止污染镜面。一般说来,工业流程气体分析污染的影响是比较严重的。但即使是在纯气的测量中镜面的污染亦会随时间增加而积累。
2、露点测量仪测量条件的选择
在露点仪的设计中要着重考虑直接影响结露过程热质交换的各种因素,这个原则同样适用于自动化程度不太高的露点仪器操作条件的选择。这里主要讨论镜面降温速度和样气流速问题。
被测气体的温度通常都是室温。因此当气流通过露点室时必然要影响体系的传热和传质过程。当其它条件固定时,加大流速将有利于气流和镜面之间的传质。特别是在进行低霜点测量时,流速应适当提高,以加快露层形成速度,但是流速不能太大,否则会造成过热问题。这对制冷功率比较小的热电制冷露点仪尤为明显。流速太大还会导致露点室压力降低而流速的改变又将影响体系的热平衡。所以在露点测量中选择适当的流速是必要的,流速的选择应视制冷方法和露点室的结构而定。一般的流速范围在0.4——0.7L﹒min-1之间。为了减小传热的影响,可考虑在被测气体进入露点室之前进行预冷处理。
在露点测量中镜面降温速度的控制是一个重要问题,对于自动光电露点仪是由设计决定的,而对于手控制冷量的露点仪则是操作中的问题。因为冷源的冷却点、测温点和镜面间的热传导有一个过程并存在一定的温度梯度。所以热惯性将影响结露(霜)的过程和速度,给测量结果带来误差。这种情况又随使用的测温元件不同而异,例如由于结构关系,铂电阻感温元件的测量点与镜面之间的温度梯度比较大,热传导速度也比较慢,从而使测温和结露不能同步进行。而且导致露层的厚度无法控制。这对目视检露来说将产生负误差。
另一个问题是降温速度太快可能造成“过冷”。我们知道,在一定条件下,水汽达到饱和状态时,液相仍然不出现,或者水在零度以下时仍不结冰,这种现象称为过饱和或“过冷”。对于结露(或霜)过程来说,这种现象往往是由于被测气体和镜面非常干净,乃至缺少足够数量的凝结核心而引起的。Suomi在实验中发现,如果一个高度抛光的镜面并且其干净程度合乎化学要求,则露的形成温度要比真实的露点温度低几度。
过冷现象是短暂的,共时间长短和露点或霜点温度有关。这种现象可以通过显微镜观察出来。解决的办法之一是重复加热和冷却镜面的操作,直到这种现象消除为止。另一个解决办法是直接利用过冷水的水汽压数据。并且这样作恰恰与气象系统低于零度时的相对湿度定义相吻合。
由上可见,无论是从热惯性或过冷现象来考虑,降温速度都不宜太快,如果超过合理范围,则降温速度愈快,热惯性也愈大,露点测量的误差就愈大,也越容易出现过冷。zui佳降温速度一般通过实验来确定。
3、低霜点测量中的问题
霜点计或称低霜点湿度计是微量水测中为数不多的zui有效的手段之一,但是在测量中有些问题必须给予充分的注意。
首先是影响检测的霜层厚度问题。在低含水量的情况下,霜层很薄,变化也慢,增加了检霜的困难,如霜点低于-65℃时,镜面上水分子移动性减小;结晶速度响应下降,从霜层的出现到相对稳定需要一定时间。霜点温度越低,困难也越大,测量误差也迅速增加。研究表明,当霜点接近-85℃时镜面上形成蓝色丝状结晶的薄霜。在这个温度附近霜层质量密度大约是10 -8g.min-2,相当于一个分子层的厚度,由此可见,在更低的霜点温度下测量是难以进行的。
另一个是过冷问题,这种现象容易在高空探测中发生。在低湿下,由于冰的结晶过程比较缓慢,往往在达到霜点温度时霜层还未出现。当温度继续降低,水开始结冰,在过饱和状态下霜层迅速形成。但此时的饱和水汽压不是冰而应该是过冷水的饱和水汽压。如上所述,由于过冷现象,霜点测量误差有时高达几度。因此低霜点测量中要特别小心,保持足够长的平衡时间。
4、测量要考虑时漂和温漂
在实际使用中,由于尘土、油污及有害气体的影响,使用时间一长,电子式湿度传感器会产生老化,精度下降,电子式湿度传感器年漂移量一般都在±2%左右甚至更高。一般情况下,生产厂商会标明1次标定的有效使用时间为1年或2年,到期需重新标定。
传感器需要进行远距离信号传输时,要注意信号的衰减问题,电缆的延伸距离尽量不大于50米,信号线的延长会影响测量精度,所以露点仪在校准时,也必须考虑到电缆伸长度对传输信号的影响。
5、露点的其他影响因素
露点传感器是非密封性的,为保护测量的准确度和稳定性,应尽量避免在酸性、碱性及含有机溶剂的气氛中使用。也避免在粉尘较大的环境中使用。为正确反映被测空间的湿度,还应避免将传感器安放在离墙壁太近或空气不流通的死角处。如果被测的房间太大,就应放置多个传感器。有的露点传感器对供电电源要求比较高,否则将影响测量精度。或者传感器之间相互干扰,甚至无法工作。使用时应按照技术要求提供合适的、符合精度要求的供电电源或及时更换电池。
 
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