Mối quan hệ cơ bản giữa điểm sương và hàm lượng hơi nước
Trong hệ thống khí nén, điểm sương là chỉ số then chốt để đánh giá mức độ khô của khí. Nhiệt độ điểm sương càng thấp thì hàm lượng hơi nước trong khí càng ít. Hàm lượng nước (độ ẩm tuyệt đối) là khối lượng hơi nước chứa trong một đơn vị thể tích hoặc một đơn vị khối lượng khí nén. Việc chuyển đổi giữa hai đại lượng này không phải là một mối quan hệ tuyến tính đơn giản, mà phụ thuộc rất nhiều vào hệ thốngÁp suất tuyệt đốiVàNhiệt độ.
Sự khác biệt giữa điểm sương áp suất và điểm sương áp suất thường
Trước khi thực hiện phép chuyển đổi điểm sương ở -40°C, cần xác định rõ giá trị này là “điểm sương áp suất” hay “điểm sương áp suất thường”.
- Điểm sương áp suất thường: chỉ khí ở áp suất khí quyển tiêu chuẩn (0.1 MPa) dưới nhiệt độ điểm sương. Khi đó, áp suất riêng phần của hơi nước đo được tương ứng trực tiếp với hàm lượng nước ở áp suất thường.
- Điểm sương dưới áp suất: Chỉ nhiệt độ điểm sương của khí ở áp suất làm việc thực tế. Các thiết bị đo điểm sương được sử dụng trong thực tế công nghiệp thường đo nhiệt độ điểm sương dưới áp suất. Khi khí nén giãn nở về áp suất khí quyển, nhiệt độ điểm sương của nó sẽ tăng lên đáng kể.
Do đó, khi ghi rõ điểm sương ở −40°C, nhất thiết phải đồng thời ghi kèm áp suất hệ thống tương ứng; nếu không, hàm lượng nước tính toán quy đổi sẽ mất giá trị tham chiếu trong kỹ thuật.
– Nguyên lý quy đổi hàm lượng nước tại điểm sương –40°C
Cốt lõi của việc quy đổi độ ẩm nằm ở việc tính toán áp suất riêng phần bão hòa của hơi nước tại −40°C.
- Xác định áp suất riêng phần của hơi nước: Ở -40°C, áp suất hơi bão hòa của nước vào khoảng 12. 8 Pa （0.0128 kPa). Hằng số vật lý này không thay đổi khi áp suất tổng của hệ biến thiên.
- Tính toán hàm lượng nước ở áp suất khí quyển: Nếu điểm sương ở áp suất thường là -40°C, có thể tính mật độ hơi nước bằng phương trình trạng thái khí lý tưởng. Ở điều kiện tiêu chuẩn 0°C, hàm lượng nước tương ứng với điểm sương -40°C vào khoảng0.10 g / m³(Mét khối tiêu chuẩn).
- Tính toán độ ẩm áp suất: Nếu điểm sương áp suất là -40°C, thì áp suất riêng phần của hơi nước vẫn là 12. 8 Pa Tuy nhiên, do khí bị nén nên số lượng phân tử hơi nước trong một đơn vị thể tích công tác tăng lên. Hàm lượng nước trong trạng thái vận hành bằng hàm lượng nước ở áp suất thường nhân với tỷ số nén (tỷ số giữa áp suất tuyệt đối và áp suất khí quyển).
Dữ liệu tham chiếu trong các chế độ làm việc điển hình
Áp suất đầu ra của máy nén khí phổ biến trong ngành công nghiệp0.7 MPa (Áp suất biểu kiến)Lấy ví dụ, áp suất tuyệt đối của nó vào khoảng 0. 8 MPa (tức 8 atmotphe chuẩn). Trong điều kiện vận hành này, nếu điểm sương áp suất là -40°C thì:
- Độ ẩm trạng thái vận hành: Do thể tích bị nén khoảng 8 lần, nên hàm lượng nước trong trạng thái hoạt động xấp xỉ gấp 8 lần so với ở áp suất thường, tức là khoảng0.80 g / m³(Thao tác mét khối).
- Độ ẩm ở trạng thái tiêu chuẩn: Nếu quy đổi về trạng thái tiêu chuẩn (0℃，0.1 MPa), hàm lượng nước của nó tương đương với điểm sương ở áp suất thường là -40°C, vẫn vào khoảng0.10 g /Nm³.
- Tỷ lệ khối lượng (ppmw): Ở áp suất đó, tỷ lệ khối lượng hơi nước tương ứng với điểm sương áp suất −40°C xấp xỉ là110 ppmw(miligam trên kilogram).
Chú ý: Các số liệu nêu trên được tính toán dựa trên mô hình khí lý tưởng và các thông số nhiệt động học tiêu chuẩn; trong thực tế kỹ thuật, thành phần khí, sự biến đổi của nhiệt độ cũng như sai số đo lường có thể gây ra những sai lệch nhỏ.
Những lưu ý khi ứng dụng trong thực tế
Khi đánh giá hệ thống làm khô khí nén, việc chỉ dựa vào giá trị điểm sương là chưa đủ; cần phải xem xét thêm các yếu tố sau:
- Biến động áp suất: Áp suất của hệ thống giảm sẽ làm chỉ số của thiết bị đo điểm sương áp suất thấp đi, nhưng điều này không có nghĩa là hàm lượng hơi nước thực tế giảm. Khi quy đổi, phải sử dụng áp suất vận hành thực tế.
- Ảnh hưởng của nhiệt độKhi khí nén bị làm lạnh trong đường ống, nếu nhiệt độ của thành ống thấp hơn điểm sương ở áp suất hiện tại, hơi nước sẽ ngưng tụ và tách ra, dẫn đến hàm lượng nước thực tế ở phía hạ lưu thấp hơn giá trị tính toán lý thuyết.
- Vị trí đo lường: Thiết bị đo điểm sương cần được lắp đặt ở đoạn ống thẳng, phía sau bộ làm khô và nơi dòng khí ổn định, nhằm tránh tình trạng hơi nước ngưng tụ xâm nhập trực tiếp vào cảm biến, gây hư hỏng hoặc làm sai lệch giá trị đo.