卷烟厂HCSYH校验系统设计文献综述
2020-04-12 08:48:32
一、湿度
湿度是指气体中的水蒸气含量,日常生活中所指的湿度为相对湿度,用RH%表示。即气体中所含水蒸气量与其空气相同情况下饱和水蒸气量的百分比。但由于湿度测量诞生于生产实践,不同行业的工艺需求出现了各种各样的湿度表达方式,且都难于以实物方式来体现,它们之间虽然可以相互换算,但换算时还涉及到温度、压力、密度、成分等很多参数,因此要实现湿度量值的完全统一和建立湿度国际标准就显得十分困难,目前理论上比较成熟、溯源性比较好、在国际上能够实现相互比对的湿度物理量只有露点温度和霜点温度(有时统称为露点温度)。
二、湿度的表示
目前常用的湿度表示方式很多,其中化学类湿度量主要有:质量混合比(Mixing rate,g/kg)、含湿量/ 比湿(Specific Humidity,g/kg)、体积比/ 体积分数(Parts per million,μL/L)等;物理类湿度量主要有:相对湿度(Relative Humidity,%RH)、露点温度(Dewpoint temperature,℃ DP)、霜点温度(Frostpoint temperature,℃ FP)、绝对湿度(Absolute Humidity,kg/m3)、水蒸气分压力(Fractional Vapor pressure,Pa)等,其中具有成分含量概念的湿度量(如混合比、体积比、比湿、饱和度等),在测量过程中均与其温度、压力等状态参数无关;物理类湿度量中,露点温度、霜点温度等参数在测量过程中却与温度无关,仅与压力有关;而相对湿度、绝对湿度、水蒸气分压力等参数则与温度、压力均有关。湿度的表示方法有绝对湿度、相对湿度、露点、比湿等。
相对湿度是人们最熟知、应用最广泛的湿度量,主要用于室内外环境湿度测量(包括气象探测)。它是指气体中水蒸气的摩尔分数与相同温度、压力条件下饱和水蒸气的摩尔分数之比,用百分数表达,代表了气体接近水饱和的程度,空气达到水饱和就可能凝露、结霜或下雨,在实验室和厂房中相对湿度越高,凝露风险越大。由于相对湿度与温度、压力密切相关,有时尽管空气中的含湿量增加了,但因空气温度上升得更多,其相对湿度反而降低。
三、湿度的检测#8212;#8212;露点法
露点本是个温度值,可为什么用它来表示湿度呢?这是因为,当空气中水汽已达到饱和时,气温与露点相同;当水汽未达到饱和时,气温一定高于露点温度。所以露点与气温的差值可以表示空气中的水汽距离饱和的程度。在100%的相对湿度时,周围环境的温度就是露点。露点越小于周围环境的温度,结露的可能性就越小,也就意味着空气越干燥,露点不受温度影响,但受压力影响。
露点湿度计的原理可以通过一个简单的实验来说明。若将一个光洁的金属表面放到相对湿度低于100%的空气中并使之冷却,当温度降到某一数值时,靠近该表面的相对湿度达到100%,这时将有露在表面上形成。因为在这个温度下空气中的水汽达到了饱和,冷表面附着的水膜和空气中的水份处于动态平衡,也就是说,在单位时间内离开和返回到表面上的水分子数相同。该原理可以叙述为:当一定体积的湿空气在恒定的总压力下被均匀降温,直到空气中的水汽达到饱和状态,该状态叫做露点;在冷却的过程中,气体和水汽两者的分压力保持不变。
四、露点的检测#8212;#8212;露点仪
露点仪工作过程基本是:被测量气体通过露点测量室时掠过冷镜面,当镜面温度高于该气体的露点温度时,镜面呈干燥状态,此时,发光二极管发出的光照在镜面上,几乎完全反射,由光电传感器感应到并输出光电信号,经控制回路比较、放大,驱动热电泵,对镜面制冷,当镜面温度降至样气的露点温度时,镜面上开始结露(或霜),光照在镜面上后出现漫反射,光电传感器感应到的反射光信号随之减弱,此变化经控制回路比较、放大后调节热电泵激励,使其制冷功率减小,这样通过自动控制使冷镜面上的露(或霜)与气体中的水蒸气呈相平衡状态,此时通过镜面冷凝状态观察镜,可以判断镜而上的冷凝物是液态的露(呈圆或椭圆形)还是固态的霜(呈晶形),镜面温度由一紧贴在冷镜面下方的铂电阻温度传感器感应,准确测量出镜面的温度(即露或霜层的温度),从而获得气体的露点温度。