Основные принципы холоднозеркального прибора для измерения точки росы и точки росы.

1.Основные принципы прибора с холодным зеркалом
Когда определенный объем газа равномерно охлаждается при постоянном давлении, парциальное давление воды в газе и газе остается неизменным до тех пор, пока вода в газе не достигнет насыщенного состояния, температура в котором является точкой росы газа. Как правило, зеркало и его аксессуары устанавливаются в камере измерения потока газа, чтобы определить точку росы газа путем измерения температуры зеркала при достижении динамического равновесия количества молекул воды, покидающих и возвращающихся в зеркало за единицу времени. Определенная влажность газа соответствует температуре точки росы; Температура точки росы соответствует определенной влажности газа. Таким образом, измерение температуры росы газа позволяет определить влажность газа. Влажность может быть получена из точки росы, а относительная влажность газа может быть получена из точки росы и температуры измеренного газа. Количественное значение, указанное непосредственно прибором точки росы, - это температура точки росы, которая, точнее, должна быть « термодинамической температурой точки росы». Всемирная метеорологическая организация использует определение термодинамической температуры росы Тд влажного воздуха с давлением p и смешиванием с r, что означает температуру, при которой влажный воздух насыщен водой при заданном давлении. При этой температуре отношение насыщенной смеси влажного воздуха к rw равно заданному соотношению смеси r. Принцип работы фотоэлектрического прибора для определения точки росы можно просто описать следующим образом: при постоянном давлении измеренный газ при определенной скорости потока проходит через чистое металлическое зеркало, охлажденное холодным азотом, и по мере того, как температура уменьшается, зеркало начинает появляться (или иней), когда оно достигает определенной температуры, температура поверхности зеркала в это время - температура точки росы. Прибор измеряет температуру точки росы Td через оптические системы, схемы измерения температуры, схемы логического управления, схемы цифрового дисплея и т. Д. И показывает.

2.Некоторые вопросы, на которые следует обратить внимание при измерении точки росы

Влияние зеркального загрязнения на измерение точки росы
Зеркальное загрязнение является заметной проблемой при измерении точки росы, и его влияние проявляется главным образом в двух аспектах: во - первых, эффекте Рауля, а во - вторых, изменении уровня фонового рассеяния зеркала. Эффект Рауля вызван растворимыми в воде веществами. Если это вещество (как правило, растворимые соли) переносится в измеряемом газе, зеркальная поверхность раскрывается заранее, что приводит к положительному отклонению результатов измерений. Если загрязняющие вещества представляют собой частицы, не растворимые в воде, такие как пыль, они увеличивают уровень рассеяния фона, что приводит к нулевому дрейфу фотоэлектрического аппарата для определения точки росы. Кроме того, пары некоторых легко конденсируемых веществ (например, органических веществ) с более низкой точкой кипения, чем вода, само собой разумеется, будут мешать измерению точки росы. Поэтому любой тип датчика точки росы должен предотвращать загрязнение зеркала. В целом, воздействие промышленных процессов на анализ газов загрязнения является более серьезным. Но даже при измерении чистого газа зеркальное загрязнение накапливается с течением времени. Для устранения последствий загрязнения были разработаны различные подходы. Интуитивным методом является фильтрация измеренного газа. Также регулярно или в любое время в зависимости от конкретного случая чистить зеркало. Кроме того, обычно используется метод нагрева зеркала перед каждым измерением и продувания загрязняющих веществ. В тех случаях, когда загрязнение является более очевидным, оно также может быть достигнуто путем многократного повторения процессов росы и роспуска. Чтобы устранить помехи от легко конденсируемых углеводородов, кто - то использует двойную зеркальную технологию, чтобы добавить в камеру росы « сухое» зеркало, соединенное с росовым зеркалом, температура которого немного выше, чем у росового зеркала, и когда газ входит в комнату росы, « сухое» зеркало загрязнено так же, как и роса, но не раскрывается, обеспечивая тем самым компенсацию.

Выбор условий для измерения точки росы

При проектировании прибора для определения точки росы особое внимание уделяется нескольким факторам, непосредственно влияющим на теплообмен в процессе росы, и этот принцип в равной степени применим к выбору условий работы менее автоматизированного прибора для определения точки росы. Здесь в основном обсуждается скорость зеркального охлаждения и скорость потока газа. Температура измеряемого газа обычно является комнатной температурой. Поэтому когда воздушный поток проходит через камеру росы он неизбежно влияет на процесс теплопередачи и массопередачи системы. Когда другие условия фиксированы, увеличение плотности массы скорости потока будет способствовать передаче массы между воздушным потоком и зеркалом. В частности, при измерении точки росы скорость потока должна быть соответствующим образом увеличена, чтобы ускорить формирование слоя росы; Но скорость потока не может быть слишком большой, иначе это вызовет проблему перегрева. Это особенно заметно для термоэлектрических холодильных установок с меньшей мощностью охлаждения. Слишком высокая скорость потока может также привести к снижению давления в камере росы а изменение скорости потока в свою очередь повлияет на тепловой баланс системы. Поэтому необходимо выбрать правильную скорость потока при измерении точки росы, и выбор скорости потока должен зависеть от метода охлаждения и структуры камеры росы.

Холодный зеркальный прибор S8KОбычный диапазон скоростей в0,4 л / мин ~ 0,7 л / минМежду ними. Чтобы уменьшить воздействие теплопередачи, можно рассмотреть возможность предварительного охлаждения измеренного газа до его попадания в камеру росы. Контроль скорости зеркального охлаждения при измерении точки росы является важной проблемой, которая определяется конструкцией автоматического фотоэлектрического прибора для точки росы, а для прибора для точки росы, который контролирует количество холода вручную, является эксплуатационной проблемой. Поскольку тепловая проводимость между точкой охлаждения, точкой измерения температуры и зеркалом холодного источника имеет процесс и скорость, что приводит к ошибкам в измерениях. Это, в свою очередь, связано с большим градиентом температуры между используемыми точками измерения температуры и зеркалом и медленной теплопроводностью, в результате чего измерение температуры и росы не могут быть синхронизированы. Это приводит к неконтролируемой толщине слоя. Это приведет к отрицательной ошибке при визуальном обнаружении. Другая проблема заключается в том, что слишком быстрое охлаждение может вызвать « переохлаждение». Мы знаем, что при определенных условиях, когда водяной пар достигает насыщенного состояния, жидкая фаза все еще не появляется, или вода все еще не замерзает при температуре ниже нуля, это явление называется перенасыщением или « переохлаждением». Для процесса росы (или инея) это явление часто вызвано тем, что измеренный газ и зеркало очень чисты или даже не имеют достаточного количества конденсирующих ядер. Переохлаждение является кратковременным, его продолжительность зависит от температуры точки росы или точки инея. Это явление можно наблюдать с помощью микроскопа; Одним из решений является повторное нагревание и охлаждение зеркал до тех пор, пока это явление не будет устранено. Другим решением является прямое использование данных о давлении водяного пара в холодной воде. И это точно соответствует определению относительной влажности, когда метеорологическая система находится ниже нуля. Из вышесказанного видно, что скорость охлаждения не должна быть слишком быстрой, как с точки зрения тепловой инерции, так и с точки зрения явления переохлаждения, и чем быстрее скорость охлаждения, если она превышает разумный диапазон, тем больше тепловая инерция, тем больше ошибка измерения точки росы и тем больше вероятность переохлаждения. Скорость охлаждения обычно определяется экспериментом.

Проблемы при измерении низкой температуры инея

В 2009 году компания Obert Technology Co., Ltd.Продажи начались в январе.Датчики точки росы, датчики точки росы с холодным зеркалом, датчики относительной влажности, анализаторы воды процесса, анализаторы точки росы углеводородов, микроанализаторы воды в жидких углеводородах и анализаторы кислорода.

Одним из немногих эффективных средств измерения содержания воды является прибор для измерения температуры инея или гигрометр с низкой температурой инея. Однако при проведении измерений необходимо уделять должное внимание некоторым вопросам. Во - первых, это проблема толщины инея, которая влияет на обнаружение. При низком содержании воды слой инея тонкий и медленно меняется, что увеличивает трудности с обнаружением инея, например, точка инея ниже - 65℃Когда молекулярная подвижность воды на зеркале уменьшается, скорость кристаллизации соответственно снижается, от появления слоя инея до относительной стабильности требуется определенное время. Чем ниже температура точки инея, тем больше трудности, тем быстрее увеличивается ошибка измерения. Исследования показали что. Когда точка инея приближается - 85℃Когда на зеркале образуется тонкий иней голубой нитевой кристаллизации, плотность массы слоя инея около этой температуры составляет около 10 - 8 gm - 2, что эквивалентно толщине молекулярного слоя, из чего видно, что измерения при более низкой температуре точки инея трудно провести. Другая проблема - переохлаждение. Это явление легко происходит при обнаружении на больших высотах. При низкой влажности из - за медленного процесса кристаллизации льда слой инея часто не появляется при достижении температуры точки инея. Когда температура продолжает снижаться, вода начинает замерзать, и в перенасыщенном состоянии быстро образуется слой инея. Но давление насыщенного водяного пара в это время не лед, а давление насыщенного водяного пара в холодной воде, как упоминалось выше: из - за переохлаждения погрешность измерения точки инея иногда достигает нескольких градусов. Поэтому при измерении низкой точки инея нужно быть особенно осторожным, чтобы поддерживать равновесие достаточно долго.
Кстати, здесь речь идет о других проблемах, на которые необходимо обратить внимание при измерении низкой точки инея, поскольку рабочая среда аппарата точки росы, то есть содержание влаги в атмосфере, составляет десятки тысяч × 10 - 6 (объемная доля), что создает большие трудности для работы. Результаты измерений, как правило, более расходятся по сложным причинам. Для того чтобы измерительные данные были точными и надежными, помимо обеспечения хорошей производительности и качества прибора, необходимо обратить внимание на следующие вопросы.
(1) Газовая система должна быть хорошо герметичной, чтобы предотвратить утечку влаги из внешней среды внутрь.
(2) Если измеренный газ сбрасывается непосредственно в атмосферу, следует учитывать внутреннюю диффузию в системе измерения направления влаги в атмосфере. Используемый метод заключается в том, чтобы подключить к выпускному отверстию соответствующую длину трубы, длина и диаметр которой не влияют на давление в полости измерения.
(3) Трубы для отбора проб должны быть как можно короче, минимизировать количество соединений и избегать « мертвого пространства», чтобы уменьшить помехи фоновой влаги. (4) Трубы для отбора проб и измерения внутренней стенки полости стремятся быть чистыми, чистота лучше, выберите материал с сильной гидрофобией, из результатов эксперимента мы можем получить следующий порядок отбора материалов: нержавеющая сталь хороша, за ней следует полифторэтилен, медь и полиэтилен занимают третье место, разница - нейлон и резиновые трубы, не должны использоваться при измерении с низкой точкой инея.