在露點(diǎn)儀的設(shè)計(jì)中,應(yīng)考慮直接影響冷凝過程中熱質(zhì)交換的各種因素。這一原則也適用于自動(dòng)化程度較低的露點(diǎn)儀操作條件的選擇。本文主要討論了鏡面冷卻速率和樣氣流量。
1.被測氣體的溫度通常是室溫。因此,當(dāng)氣流經(jīng)過露點(diǎn)室時(shí),必然會(huì)影響系統(tǒng)的傳熱傳質(zhì)過程。在其他條件固定的情況下,加大流量將有利于氣流與反射鏡之間的傳質(zhì)。特別是測量低霜點(diǎn)時(shí),應(yīng)適當(dāng)增加流量,以加快暴露層的形成,但流量不能過大,否則會(huì)造成過熱。這對于制冷功率較低的熱電制冷露點(diǎn)儀尤為明顯。如果流量過大,露點(diǎn)室內(nèi)的壓力會(huì)降低,流量的變化會(huì)影響系統(tǒng)的熱平衡。因此,在露點(diǎn)測量中選擇合適的流量是必要的。流量的選擇應(yīng)取決于制冷方法和露點(diǎn)室的結(jié)構(gòu)。總流量范圍為0.4至0.7升﹒分鐘/分鐘。為了減少傳熱的影響,可以考慮在被測氣體進(jìn)入露點(diǎn)室之前進(jìn)行預(yù)冷處理。
2.在露點(diǎn)測量中,控制反射鏡的冷卻速度是一個(gè)重要的問題。自動(dòng)光電露點(diǎn)儀是設(shè)計(jì)決定的,而手動(dòng)制冷量的露點(diǎn)儀在運(yùn)行中是個(gè)問題。因?yàn)槔鋮s點(diǎn)、測溫點(diǎn)和冷源鏡面之間的熱傳導(dǎo)有一個(gè)過程和一定的溫度梯度。因此,熱慣性會(huì)影響凝結(jié)(結(jié)霜)的過程和速度,給測量結(jié)果帶來誤差。這種情況隨著使用的溫度測量元件而變化。比如,由于結(jié)構(gòu)關(guān)系,鉑電阻測溫元件的測點(diǎn)與鏡面之間的溫度梯度比較大,導(dǎo)熱速度比較慢,導(dǎo)致測溫和結(jié)露不能同時(shí)進(jìn)行。并且不能控制暴露層的厚度。這將對目視露水檢測產(chǎn)生負(fù)面誤差。
3.另一個(gè)問題是冷卻過快可能會(huì)造成“過冷”。我們知道,在一定條件下,水蒸氣達(dá)到飽和時(shí),液相仍然沒有出現(xiàn),或者說水在零度以下沒有結(jié)冰。這種現(xiàn)象被稱為過飽和或“過冷”。對于凝結(jié)(或結(jié)霜)的過程,這種現(xiàn)象往往是由于被測氣體和鏡面都非常干凈,甚至缺乏足夠的凝結(jié)核造成的。過冷現(xiàn)象短暫,總時(shí)間與露點(diǎn)或霜點(diǎn)溫度有關(guān)。這種現(xiàn)象可以通過顯微鏡觀察到。解決方法之一是反復(fù)加熱和冷卻鏡面,直到消除這種現(xiàn)象。另一種解決方法是直接使用過冷水的水汽壓數(shù)據(jù)。而這恰恰符合氣象系統(tǒng)零下時(shí)相對濕度的定義。
露點(diǎn)儀是一種可以直接測量露點(diǎn)溫度的儀器。在樣品的潮濕空氣中降低鏡子的溫度,直到鏡子上出現(xiàn)露珠(或冰晶),并測量鏡子的平均溫度,即露點(diǎn)(霜點(diǎn))溫度。使用時(shí),需要保持吸入樣氣的管道清潔,否則管道中的雜質(zhì)會(huì)吸收或釋放水分,造成測量誤差。