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工业系统中湿度测量的重要性

来源:控制工程网2017.05.03阅读 1766

  主导水汽测量的物理化学原理会影响工业部件和系统。大气环境中存在水汽,这些水汽会渗透到工业、农业、制药和医学领域所使用的很多关键材料和系统中去。
  例如,在加工过程塑料颗粒所含的水分www.cechina.cn,会导致挤压失败控制工程网版权所有,而食品工业中存在过多的水分控制工程网版权所有,则会降低食品质量。储存药品中所含的水分会导致药品活性丧失,在电子级工业气体中的水分可能会导致半导体元件故障。在临床环境中CONTROL ENGINEERING China版权所有,医用气体湿度不合适,会导致肺功能异常。


图1:高架桥结构钢筋混凝土中的氧化和外露钢筋。长时间暴露在高湿度环境中CONTROL ENGINEERING China版权所有,会加快氧化过程,导致随之而来的混凝土侵蚀。图片来源:Edgetech仪表公司


图2:立交桥桥塔氧化过程的开始。


  上述情况下,水分的影响可以归因于以下行为:
  ●水可以起到酸或碱的作用;
  ●易于被材料吸收,可能会导致腐蚀;
  ●液体凝固成固体时会导致体积膨胀,造成机械部件的损坏,如阀门、泵、压缩机www.cechina.cn,还会导致混凝土和砌体结构的侵蚀。
  出于上述原因,在工业系统CONTROL ENGINEERING China版权所有,测量和控制水汽至关重要。根据环境温度的不同,浓度范围可以从百万分之一体积浓度(ppmv)直到100000体积浓度(ppmv)。了解水汽在实际环境中行为的关键是它符合道尔顿的分压定律和理想气体法则。道尔顿定律指出:气体混合物的总压力是各气体组成部份的分压力之和。
  水汽测量技术
  测量水蒸汽的技术有很多。这些技术大致可以分为两类;利用第一定律测量和利用第二定律测量。前者的例子是冷镜湿度测量和光谱,后者的例子就是利用各种有机和无机介质、聚合物和无机氧化物中介电常数的变化。
  利用第一定律的装置往往不易受到漂移的影响,而利用第二定律的设备则更容易漂移,因此也就需要更频繁的校准。在传感器的整个生命周期内,如果要实现可追溯性,则必须有一个不间断的校准记录。

表1:湿度测量技术汇总

  表1总结了在工业中使用的一些湿度测量技术。
  水汽的浓度,可以相差100万倍,从小于1ppmv的水汽到大于100,000ppmv。
  重要的是要了解主导水汽行为的物理化学原理、测量的关键单元,并综合理解湿度定律对工业元件和系统的影响。 

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