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鏡面污染對露點測量的影響
更新時間:2017-03-07   點擊次數(shù):1682次

鏡面污染對露點測量的影響

在露點測量中,鏡面污染是一個突出的問題,其影響主要表現(xiàn)在兩個方面;一是拉烏爾效應(yīng),二是改變鏡面本底放射水平。拉烏爾效應(yīng)是由水溶性物質(zhì)造成的。如果被測氣體中攜帶這種物質(zhì)(一般是可溶性鹽類)則鏡面提前結(jié)露,使測量結(jié)果產(chǎn)生正偏差。若污染物是不溶于水的微粒,如灰塵等,則會增加本底的散射水平,從而使光電露點儀發(fā)生零點漂移。此外,一些沸點比水低的容易冷凝的物質(zhì)(例如有機物)的蒸氣,不言而喻將對露點的測量產(chǎn)生干擾。因此,無論任何一種類型的露點儀都應(yīng)防止污染鏡面。一般說來,工業(yè)流程氣體分析污染的影響是比較嚴(yán)重的。但即使是在純氣的測量中鏡面的污染亦會隨時間增加而積累。

測量條件的選擇

在露點儀的設(shè)計中要著重考慮直接影響結(jié)露過程熱質(zhì)交換的各種因素,這個原則同樣適用于自動化程度不太高的露點儀器操作條件的選擇。這里主要討論鏡面降溫速度和樣氣流速問題。

1.被測氣體的溫度通常都是室溫。因此當(dāng)氣流通過露點室時必然要影響體系的傳熱和傳質(zhì)過程。當(dāng)其它條件固定時,加大流速將有利于氣流和鏡面之間的傳質(zhì)。特別是在進行低霜點測量時,流速應(yīng)適當(dāng)提高,以加快露層形成速度,但是流速不能太大,否則會造成過熱問題。這對制冷功率比較小的熱電制冷露點儀尤為明顯。流速太大還會導(dǎo)致露點室壓力降低而流速的改變又將影響體系的熱平衡。所以在露點測量中選擇適當(dāng)?shù)牧魉偈潜匾?,流速的選擇應(yīng)視制冷方法和露點室的結(jié)構(gòu)而定。一般的流速范圍在0.4~0.7L﹒min-1之間。為了減小傳熱的影響,可考慮在被測氣體進入露點室之前進行預(yù)冷處理。

2.在露點測量中鏡面降溫速度的控制是一個重要問題,對于自動光電露點儀是由設(shè)計決定的,而對于手控制冷量的露點儀則是操作中的問題。因為冷源的冷卻點、測溫點和鏡面間的熱傳導(dǎo)有一個過程并存在一定的溫度梯度。所以熱慣性將影響結(jié)露(霜)的過程和速度,給測量結(jié)果帶來誤差。這種情況又隨使用的測溫元件不同而異,例如由于結(jié)構(gòu)關(guān)系,鉑電阻感溫元件的測量點與鏡面之間的溫度梯度比較大,熱傳導(dǎo)速度也比較慢,從而使測溫和結(jié)露不能同步進行。而且導(dǎo)致露層的厚度無法控制。這對目視檢露來說將產(chǎn)生負(fù)誤差。

3.另一個問題是降溫速度太快可能造成“過冷”。我們知道,在一定條件下,水汽達(dá)到飽和狀態(tài)時,液相仍然不出現(xiàn),或者水在零度以下時仍不結(jié)冰,這種現(xiàn)象稱為過飽和或“過冷”。對于結(jié)露 (或霜)過程來說,這種現(xiàn)象往往是由于被測氣體和鏡面非常干凈,乃至缺少足夠數(shù)量的凝結(jié)核心而引起的。Suomi在實驗中發(fā)現(xiàn),如果一個高度拋光的鏡面并且其干凈程度合乎化學(xué)要求,則露的形成溫度要比真實的露點溫度低幾度。過冷現(xiàn)象是短暫的,共時間長短和露點或霜點溫度有關(guān)。這種現(xiàn)象可以通過顯微鏡觀察出來。解決的辦法之一是重復(fù)加熱和冷卻鏡面的操作,直到這種現(xiàn)象消除為止。另一個解決辦法是直接利用過冷水的水汽壓數(shù)據(jù)。并且這樣作恰恰與氣象系統(tǒng)低于零度時的相對濕度定義相吻合。

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