露點(diǎn)儀鏡面降溫速度和樣氣流速問(wèn)題

    在測(cè)量原理上，技術(shù)人員認(rèn)定鏡面結(jié)露的露點(diǎn)儀方法是zui直接且精度zui高的方法。鏡面露點(diǎn)儀在技術(shù)上將引進(jìn)近代技術(shù)成份。如我們研制的冷鏡式激光露點(diǎn)儀采用了激光準(zhǔn)直技術(shù)和CCD技術(shù)，在露層判別、露霜圖像識(shí)別技術(shù)上走到了世界前沿。專業(yè)人員在傳統(tǒng)的傳感器材料研究（如氧化鋁材料、氯化鋰材料、高分子材料和陶瓷材料）基礎(chǔ)上，用*不同的技術(shù)手段，陸續(xù)發(fā)展出許多間接測(cè)量氣體中微量水份的方式方法，解決了不同領(lǐng)域和不同環(huán)境中的微水份測(cè)量問(wèn)題。

    在露點(diǎn)測(cè)量中，鏡面污染是一個(gè)突出的問(wèn)題，其影響主要表現(xiàn)在兩個(gè)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(cè)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(cè)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(huì)增加本底的散射水平，從而使光電露點(diǎn)儀發(fā)生零點(diǎn)漂移。此外，一些沸點(diǎn)比水低的容易冷凝的物質(zhì)(例如有機(jī)物)的蒸氣，不言而喻將對(duì)露點(diǎn)的測(cè)量產(chǎn)生干擾。因此，無(wú)論任何一種類型的露點(diǎn)儀都應(yīng)防止污染鏡面。一般說(shuō)來(lái)，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(cè)量中鏡面的污染亦會(huì)隨時(shí)間增加而積累。

    在露點(diǎn)儀的設(shè)計(jì)中要著重考慮直接影響結(jié)露過(guò)程熱質(zhì)交換的各種因素，這個(gè)原則同樣適用于自動(dòng)化程度不太高的露點(diǎn)儀器操作條件的選擇。這里主要介紹露點(diǎn)儀鏡面降溫速度和樣氣流速問(wèn)題。

    1.被測(cè)氣體的溫度通常都是室溫。因此當(dāng)氣流通過(guò)露點(diǎn)室時(shí)必然要影響體系的傳熱和傳質(zhì)過(guò)程。當(dāng)其它條件固定時(shí)，加大流速將有利于氣流和鏡面之間的傳質(zhì)。特別是在進(jìn)行低霜點(diǎn)測(cè)量時(shí)，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(huì)造成過(guò)熱問(wèn)題。這對(duì)制冷功率比較小的熱電制冷露點(diǎn)儀尤為明顯。流速太大還會(huì)導(dǎo)致露點(diǎn)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(diǎn)測(cè)量中選擇適當(dāng)?shù)牧魉偈潜匾模魉俚倪x擇應(yīng)視制冷方法和露點(diǎn)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(cè)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(cè)量中鏡面降溫速度的控制是一個(gè)重要問(wèn)題，對(duì)于自動(dòng)光電露點(diǎn)儀是由設(shè)計(jì)決定的，而對(duì)于手控制冷量的露點(diǎn)儀則是操作中的問(wèn)題。因?yàn)槔湓吹睦鋮s點(diǎn)、測(cè)溫點(diǎn)和鏡面間的熱傳導(dǎo)有一個(gè)過(guò)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(guò)程和速度，給測(cè)量結(jié)果帶來(lái)誤差。這種情況又隨使用的測(cè)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(cè)量點(diǎn)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(cè)溫和結(jié)露不能同步進(jìn)行。而且導(dǎo)致露層的厚度無(wú)法控制。這對(duì)目視檢露來(lái)說(shuō)將產(chǎn)生負(fù)誤差。

    3.另一個(gè)問(wèn)題是降溫速度太快可能造成“過(guò)冷”。我們知道，在一定條件下，水汽達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)，液相仍然不出現(xiàn)，或者水在零度以下時(shí)仍不結(jié)冰，這種現(xiàn)象稱為過(guò)飽和或“過(guò)冷”。對(duì)于結(jié)露 (或霜)過(guò)程來(lái)說(shuō)，這種現(xiàn)象往往是由于被測(cè)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(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，如果一個(gè)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(shí)的露點(diǎn)溫度低幾度。過(guò)冷現(xiàn)象是短暫的，共時(shí)間長(zhǎng)短和露點(diǎn)或霜點(diǎn)溫度有關(guān)。這種現(xiàn)象可以通過(guò)顯微鏡觀察出來(lái)。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(gè)解決辦法是直接利用過(guò)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(shí)的相對(duì)濕度定義相吻合。