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壓縮空氣中的露點常見問題及解決方案

發(fā)布日期:2022-01-21| 瀏覽:

一、什么是露點?

  露點溫度用于衡量氣體中的水氣含量。水具備這樣一種特性:能夠在多種條件下以液體、固體或氣體的形式存在。為了解水蒸氣的性質(zhì),首先要知道氣體的一般性質(zhì)。

  對于任何氣體混合物而言,總壓等于所有組分氣體的分壓之和。這就是道爾頓定律,其表示如下:

P總和=P1+P2+P3…

  混合物中任何氣體的量都可以用壓力來表示??諝獾闹饕煞质堑獨?、氧氣和水氣,因此大氣總壓由這三種氣體的分壓組成。雖然氮氣和氧氣的濃度較為穩(wěn)定,但水氣的濃度變化很大,必須通過測量來確定。

  水氣的最大分壓隨溫度變化而變化。例如,溫度為20°C時,水氣的最大分壓為23.5 mbar。23.5 mbar被稱為20°C時的“飽和水氣壓力”。在20°C的“飽和”環(huán)境下,添加更多水氣會發(fā)生冷凝。這種冷凝現(xiàn)象可用來測量水氣含量。

  水氣濃度未知的氣體經(jīng)過一個溫度受控的表面。將表面冷卻,直至形成冷凝。冷凝形成時的溫度稱為“露點溫度”。因為溫度與飽和水氣壓力之間存在獨特的相關(guān)性(請注意,水氣的最大分壓,又稱“飽和水氣壓力”,隨溫度變化而變化),所以測量氣體的露點溫度就可以直接測量水氣的分壓。知道露點溫度,就可以計算出或查到對應(yīng)的飽和水氣壓力。下表顯示了一些溫度值及其對應(yīng)的飽和水氣壓力值:

二、露點與霜點有何區(qū)別?

  露點(Td)是含水氣的氣體在恒壓下達(dá)到飽和時的溫度。這是相對于冰點以上的溫度而言的,此時表面冷凝物是液態(tài)水。霜點(Td/f)指低于冰點時的飽和溫度,對應(yīng)的表面為冰。實際上,在冷凍條件下,霜往往比露珠更早形成。

  這種差異是由于水氣在水面或冰面上方時,其分壓發(fā)生輕微變化造成的。這種變化被用來計算代表高于和低于冰點溫度的飽和點的值。低于冰點溫度時的飽和點越低,Td與Td/f之間的差異就越大(請參見圖表)。

  理解這種差異的一個簡單方法是,當(dāng)露點低于0°C時,霜點將被用來表達(dá)此時的狀態(tài)。維薩拉儀表默認(rèn)使用相應(yīng)的Td/f,并且可以計算和輸出您的應(yīng)用所需的任一變量。

三、露點與“壓力露點”有何區(qū)別?

  在高于大氣壓的壓力條件下測量氣體的露點溫度時,我們會用到“壓力露點”這一術(shù)語。它是指氣體在壓力環(huán)境下的露點溫度。這一點非常重要,因為改變氣體壓力會改變該氣體的露點溫度。

四、壓力對露點有什么影響?

  增大氣體壓力會使該氣體的露點溫度升高。例如,大氣壓力為1013.3 mbar,此時露點溫度為-10°C。由上表可知,水氣的分壓(用符號“e”表示)為2.8 mbar。如果將空氣壓縮,使總壓力加倍到2026.6 mbar,那么根據(jù)道爾頓定律,水氣的分壓e也將加倍到5.6 mbar。5.6 mbar對應(yīng)的露點溫度約為-1°C,因此很明顯,增大空氣壓力也會使空氣的露點溫度升高。相反,將壓縮空氣膨脹到大氣壓力會降低所有氣體組分(包括水氣)的分壓,從而降低氣體的露點溫度。總壓力與水氣分壓e的關(guān)系可表示為:P1/P2=e1/e2。

  通過將露點溫度換算為對應(yīng)的飽和水氣壓力,可以輕松地計算出總壓力變化對飽和水氣壓力的影響。然后可以將新的飽和水氣壓力值轉(zhuǎn)換回對應(yīng)的露點溫度。這些計算可以使用表格手動完成,也可以借助各種軟件進(jìn)行。提供多種采樣單元硬件(包括快速斷路器、冷卻線圈和焊接的壓縮配件),使露點傳感器可以在任何工藝過程中輕松安裝。

提供多種采樣單元硬件(包括快速斷路器、冷卻線圈和焊接的壓縮配件),使露點傳感器可以在任何工藝過程中輕松安裝。

五、為什么了解壓縮空氣中的露點很重要?

  壓縮空氣中露點溫度的重要性取決于空氣的預(yù)期用途。在很多情況下,露點并非關(guān)鍵(氣動工具的便攜式壓縮機(jī)、加氣站輪胎充氣系統(tǒng)等)。

  有些情況下,露點很重要,因為輸送空氣的管路暴露在冰凍溫度下,高露點可能導(dǎo)致管路凍結(jié)和堵塞。許多現(xiàn)代工廠利用壓縮空氣來操作各種設(shè)備,如果內(nèi)部部件上發(fā)生冷凝,有些設(shè)備可能會出現(xiàn)故障。有些需要壓縮空氣的水敏工藝(例如噴漆)可能有特定的干燥規(guī)范。另外,醫(yī)療和制藥工藝可能會將水氣和其他氣體視為污染物,要求達(dá)到非常高的純度。

六、壓縮空氣中露點溫度通常的范圍是多少?

  壓縮空氣中的露點溫度范圍上限為環(huán)境溫度,最低可達(dá)-80°C,有時在特殊情況下會更低。沒有空氣干燥能力的壓縮機(jī)系統(tǒng)往往會產(chǎn)生在環(huán)境溫度下飽和的壓縮空氣。裝有冷干機(jī)的系統(tǒng)中的壓縮空氣會流經(jīng)某種冷卻式熱交換器,從而使氣流中的水冷凝析出。這些系統(tǒng)通常會產(chǎn)生露點不低于5°C的空氣。吸干機(jī)系統(tǒng)中的干燥劑吸收氣流中的水氣,可產(chǎn)生露點為-40°C的空氣,必要時可進(jìn)一步干燥。適用于儀表空氣的ANSI/ISA-7.0.01-1996。

 七、壓縮空氣的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)是什么?

  ISO8573.1是具體說明壓縮空氣質(zhì)量的國際標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)定義了三類空氣質(zhì)量的限值:

  1、任何殘余顆粒物的最大顆粒尺寸

  2、允許的最高露點溫度

  3、最大殘余油含

  下表中每個類別都具有一個介于1到6之間的質(zhì)量等級編號,其依據(jù)為表中所示的參考值。例如,如果某個系統(tǒng)符合ISO8573.1標(biāo)準(zhǔn),且等級被評定為1.1.1,則它能提供露點不高于-70°C的空氣??諝庵兴袣堄囝w粒物尺寸不超過0.1μm,最大油含量為0.01 mg/m3。另有其他壓縮空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),例如適用于儀表空氣的ANSI/ISA-7.0.01-1996。

八、如何可靠地測量壓縮空氣中的露點?

  露點測量的一些原則適用于所有類型的儀表,無論制造商是誰:

  1、選擇具有正確測量范圍的儀表:有些儀表適合測量高露點,但不適合測量低露點。同樣,有些儀表適測量非常低的露點,但在暴露于高露點時,性能會受到影響。

  2、了解露點儀表的壓力特征:有些儀表不適合在加工壓力下使用??梢园惭b這些儀表來測量膨脹到大氣壓力后的壓縮空氣,但如果壓力露點是所需的測量參數(shù),則測量的露點值必須進(jìn)行壓力補(bǔ)償校正。

  3、正確安裝傳感器:遵循制造商的說明。不要在短管末端或其他無氣流的管道的“死區(qū)”部分安裝露點傳感器。

  維薩拉生產(chǎn)的露點系列儀表,是測量壓縮空氣露點溫度的理想之選。DRYCAP?傳感器技術(shù)可在低至-80°C的環(huán)境溫度下快速測量露點,且在整個范圍內(nèi)都能保持±2°C的準(zhǔn)確度。

除上述一般原則,在選擇和安裝維薩拉露點儀表時還應(yīng)考慮以下事項:

  A.露點傳感器的最佳安裝方式是將傳感器與壓縮空氣管路隔離開來??蓪鞲衅靼惭b在“采樣單元”中,然后將該單元采用T型方式連接到壓縮空氣管路。會有少量壓縮空氣排出并流經(jīng)傳感器。采樣單元應(yīng)由不銹鋼制成,并用導(dǎo)管(1/4”或6 mm)連接到T形接頭。在采樣單元和空氣管路之間安裝一個隔離閥將會非常實用,便于輕松地安裝和拆卸傳感器。

  B.流量調(diào)節(jié)裝置對于控制流經(jīng)傳感器的氣流必不可少。所需的流速僅為1 slpm。調(diào)節(jié)裝置可以是泄露螺釘或閥門。為了測量壓力露點,應(yīng)將調(diào)節(jié)裝置安裝在傳感器的下游,以便當(dāng)隔離閥打開時,傳感器處于工藝過程壓力之中。要在大氣壓力下測量露點,應(yīng)將調(diào)節(jié)裝置安裝在露點傳感器的上游。

  C.請勿在超過推薦流速的空氣中采樣。測量壓力露點時,流速過高會在傳感器處產(chǎn)生局部壓降。因為露點溫度對壓力很敏感,這會導(dǎo)致測量出錯。

  D.最佳的氣流導(dǎo)管材質(zhì)是不銹鋼(SS)。非金屬管能吸收和解吸水氣,導(dǎo)致測量響應(yīng)滯后。如果沒有不銹鋼管,請考慮使用PTFE或其他不吸水的材料。不要使用透明塑料管或黃色橡膠管。

  E.通過將傳感器直接安裝在壓縮空氣管路中,可以降低永久性露點儀表的安裝成本。在這些情況下,應(yīng)選擇一個傳感器有足夠氣流且壓縮空氣溫度等于或接近環(huán)境溫度的位置,這一點非常重要。

九、露點傳感器出現(xiàn)故障的警示信號是什么?

  儀表總是顯示一個值,仿佛輸出或顯示被鎖定了。

  儀表“觸底”,其讀數(shù)始終為可能的最低值。

  儀表讀數(shù)不穩(wěn)定,在很寬的數(shù)值范圍內(nèi)快速或隨機(jī)變化。

  儀表顯示不可能的干/濕露點值。

  十、應(yīng)該多久檢查或校準(zhǔn)一次露點傳感器?

  最好遵循制造商的建議。維薩拉建議校準(zhǔn)間隔為一年或兩年,視儀表具體型號而定。有時,對照經(jīng)過校準(zhǔn)的便攜式儀表進(jìn)行簡單的現(xiàn)場檢查就足以驗證其他儀表的運行是否正常。維薩拉在每種儀表的對應(yīng)用戶指南中提供了詳細(xì)的校準(zhǔn)信息。如果您對露點儀表的性能有任何疑問,請隨時檢查其校準(zhǔn)情況。

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