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過冷水對冷鏡式露點儀測量精度的影響

來源:無錫徽科特測控技術有限公司   2019年01月21日 10:27  

過冷水影響因素分析:

  當溫度高于0℃時,水只能以一種穩定的熱力學狀態存在,它可以是氣體,即水蒸氣;同時水蒸氣也可冷凝成水,即結露。當溫度不超過0℃時,水除了可以呈氣態和固態外,還存在第三種熱力學狀態過冷水。而在(-40~0)℃范圍內,過冷水現象普遍存在。鏡面狀態、露層性質及結構對提高測量準確度十分重要。露滴形成的基本條件是有一個憎水的拋光表面和一定數量的露核(表面上的微小固體粒子)及表面上的微小裂痕等。

  當氣體中水蒸氣接近飽和時,露滴開始形成并在表面孤立地生長;在此過程中,相鄰露滴逐漸縮小距離,直至互相接觸而結合。隨著溫度的降低,被測氣體中的水蒸氣接近飽和狀態,水分子由于引力被吸附在鏡面上,形成一層薄水膜,這是形成露的一階段。當溫度逐漸下降時,水膜的厚度逐漸增加,這是形成露的二階段。此時,冷卻表面的任何不穩定因素都會使水膜聚成液滴(如鏡面上的微小傷痕)。隨著鏡面溫度的進一步下降,不斷生長且分布不規則的露滴形成露層并很快在表面上擴散。此時,液-氣或固-氣平衡,即達到露點(或霜點)。一定條件下,水蒸氣達到飽和時,液相仍不出現,或是水在零度以下仍不結冰,這種現象稱為過飽和過冷

  對于結露(或霜)過程來說,出現此現象往往是由于被測氣體和鏡面很干凈,以致缺少足夠數量的露核而引起的。另外,在低溫測量時,由于冰的結晶過程比較慢,往往到達霜點溫度時霜層還未出現。當溫度繼續降低時,水汽開始結露,在過冷水狀態下很快形成露層,但此時的蒸汽壓不是冰的飽和蒸汽壓而是過冷水的飽和蒸汽壓。當露點儀鏡面溫度低于0℃而鏡面上凝結的是露而不是霜時,雖然此時實測到的是露點溫度,但露點儀仍把它當作霜點溫度來處理。因此,這時測得的濕度值不正確。由于過冷現象,濕度測量的誤差有時高達幾度,在-10℃時誤差大可達1℃左右,-20℃時誤差大可達2℃左右,在-30℃時誤差大可達3℃左右。

  3.2 減少過冷水因素影響的措施

  減少過冷水影響的措施有:

  (1)可對鏡面進行反復加熱和冷卻,當鏡面逐漸升溫時,水層會逐漸蒸發;

  (2)可在傳感器上加裝顯微鏡來判斷此過程,如發現過冷水可對鏡面加熱使水層消失;

  (3)利用過冷水的蒸汽壓數據進行計算,對結果進行修正。

  結束語:

  從冷鏡式露點儀原理分析入手,進而提出了影響這種露點儀測量的三大影響因素,然后逐一對這些影響因素進行分析,并提出了減少這些影響因素的措施,對冷鏡式露點儀的測量和使用具有指導意義。

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