壓縮空氣中的露點常見問題

2024-11-19 09:49:08

1、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，首先要知道氣體的一般性質。

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。空氣的主要成分是氮氣、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”環境下，添加更多水氣會發生冷凝。這種冷凝現象可用來測量水氣含量。

水氣濃度未知的氣體經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的飽和水氣壓力。下表顯示了一些溫度值及其對應的飽和水氣壓力值：

2、露點與霜點有何區別？

露點 (Td) 是含水氣的氣體在恒壓下達到飽和時的溫度。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水。霜點 (Td/f) 指低于冰點時的飽和溫度，對應的表面為冰。實際上，在冷凍條件下，霜往往比露珠更早形成。

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這種差異是由于水氣在水面或冰面上方時，其分壓發生輕微變化造成的。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，當露點低于 0 °C 時，霜點將被用來表達此時的狀態。維薩拉儀表默認使用相應的 Td/f，并且可以計算和輸出您的應用所需的任一變量。

3、露點與“壓力露點”有何區別？

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”這一術語。它是指氣體在壓力環境下的露點溫度。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。

4、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，那么根據道爾頓定律，水氣的分壓 e 也將加倍到 5.6 mbar。5.6 mbar 對應的露點溫度約為 -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 的關系可表示為：

P1/P2 = e1/e2

通過將露點溫度換算為對應的飽和水氣壓力，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換回對應的露點溫度。這些計算可以使用表格手動完成，也可以借助各種軟件進行。

5、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期用途。在很多情況下，露點并非關鍵（氣動工具的便攜式壓縮機、加氣站輪胎充氣系統等）。

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，高露點可能導致管路凍結和堵塞。許多現代工廠利用壓縮空氣來操作各種設備，如果內部部件上發生冷凝，有些設備可能會出現故障。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范。另外，醫療和制藥工藝可能會將水氣和其他氣體視為污染物，要求達到非常高的純度。

6、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境溫度，最低可達 -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系統往往會產生在環境溫度下飽和的壓縮空氣。裝有冷干機的系統中的壓縮空氣會流經某種冷卻式熱交換器，從而使氣流中的水冷凝析出。這些系統通常會產生露點不低于 5 °C 的空氣。吸干機系統中的干燥劑吸收氣流中的水氣，可產生露點為 -40 °C 的空氣，必要時可進一步干燥。

適用于儀表空氣的 ANSI/ISA-7.0.01-1996。

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7、壓縮空氣的質量標準是什么？

ISO8573.1 是具體說明壓縮空氣質量的國際標準。該標準定義了三類空氣質量的限值：

任何殘余顆粒物的最大顆粒尺寸

允許的最高露點溫度

最大殘余油含

下表中每個類別都具有一個介于 1 到 6 之間的質量等級編號，其依據為表中所示的參考值。例如，如果某個系統符合 ISO8573.1 標準，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。空氣中所有殘余顆粒物尺寸不超過 0.1 μm，最大油含量為 0.01 mg/m3。另有其他壓縮空氣質量標準，例如適用于儀表空氣的 ANSI/ISA- 7.0.01-1996。

8、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：

 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。

  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。可以安裝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，則測量的露點值必須進行壓力補償校正。

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”部分安裝露點傳感器。

9、露點傳感器出現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”，其讀數始終為可能的最低值。

;儀表讀數不穩定，在很寬的數值范圍內快速或隨機變化。

儀表顯示不可能的干/濕露點值。

10、應該多久檢查或校準一次露點傳感器？

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