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过冷水对冷镜式露点仪测量精度的影响
浏览: 发布日期:2019-1-16 13:23:49

  

  过冷水影响因素分析:

  当温度高于0℃时,水只能以一种稳定的热力学状态存在,它可以是气体,即水蒸气;同时水蒸气也可冷凝成水,即结露。当温度不超过0℃时,水除了可以呈气态和固态外,还存在第三种热力学状态过冷水。而在(-40~0)℃范围内,过冷水现象普遍存在。镜面状态、露层性质及结构对提高测量准确度十分重要。露滴形成的基本条件是有一个憎水的抛光表面和一定数量的露核(表面上的微小固体粒子)及表面上的微小裂痕等。

  当气体中水蒸气接近饱和时,露滴开始形成并在表面孤立地生长;在此过程中,相邻露滴逐渐缩小距离,直至互相接触而结合。随着温度的降低,被测气体中的水蒸气接近饱和状态,水分子由于引力被吸附在镜面上,形成一层薄水膜,这是形成露的一阶段。当温度逐渐下降时,水膜的厚度逐渐增加,这是形成露的二阶段。此时,冷却表面的任何不稳定因素都会使水膜聚成液滴(如镜面上的微小伤痕)。随着镜面温度的进一步下降,不断生长且分布不规则的露滴形成露层并很快在表面上扩散。此时,液-气或固-气平衡,即达到露点(或霜点)。一定条件下,水蒸气达到饱和时,液相仍不出现,或是水在零度以下仍不结冰,这种现象称为过饱和过冷

  对于结露(或霜)过程来说,出现此现象往往是由于被测气体和镜面很干净,以致缺少足够数量的露核而引起的。另外,在低温测量时,由于冰的结晶过程比较慢,往往到达霜点温度时霜层还未出现。当温度继续降低时,水汽开始结露,在过冷水状态下很快形成露层,但此时的蒸汽压不是冰的饱和蒸汽压而是过冷水的饱和蒸汽压。当露点仪镜面温度低于0℃而镜面上凝结的是露而不是霜时,虽然此时实测到的是露点温度,但露点仪仍把它当作霜点温度来处理。因此,这时测得的湿度值不正确。由于过冷现象,湿度测量的误差有时高达几度,在-10℃时误差大可达1℃左右,-20℃时误差大可达2℃左右,在-30℃时误差大可达3℃左右。

  3.2 减少过冷水因素影响的措施

  减少过冷水影响的措施有:

  (1)可对镜面进行反复加热和冷却,当镜面逐渐升温时,水层会逐渐蒸发;

  (2)可在传感器上加装显微镜来判断此过程,如发现过冷水可对镜面加热使水层消失;

  (3)利用过冷水的蒸汽压数据进行计算,对结果进行修正。

  结束语:

  从冷镜式露点仪原理分析入手,进而提出了影响这种露点仪精确测量的三大影响因素,然后逐一对这些影响因素进行分析,并提出了减少这些影响因素的措施,对冷镜式露点仪的测量和使用具有指导意义。

 


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