Основная зависимость точки росы от содержания влаги
В системах сжатого воздуха точка росы является ключевым показателем степени осушки газа. Чем ниже температура точки росы, тем меньше содержание водяного пара в газе. Водосодержание (абсолютная влажность) — это масса водяного пара, приходящаяся на единицу объёма или единицу массы сжатого воздуха. Пересчёт между этими величинами не является простой линейной зависимостью и в значительной степени зависит от параметров системы.Абсолютное давлениеИТемпература.
Различие между точкой росы под давлением и точкой росы при атмосферном давлении
Перед выполнением пересчёта при точке росы –40 °C необходимо уточнить, относится ли данное значение к «точке росы под давлением» или к «точке росы при атмосферном давлении».
- Точка росы при атмосферном давлении: означает, что газ находится при стандартном атмосферном давлении (0.1 MPa)‑ная температура росы. В этом случае измерённое парциальное давление водяного пара непосредственно соответствует содержанию влаги при атмосферном давлении.
- Точка росы под давлением: Подразумевается температура точки росы газа при его рабочем давлении. На промышленных объектах обычно используются измерители точки росы, определяющие именно точку росы под давлением. При расширении сжатого воздуха до атмосферного давления его температура точки росы существенно повышается.
Следовательно, при указании точки росы −40 °C необходимо одновременно указывать соответствующее давление в системе; в противном случае рассчитанное содержание влаги утратит инженерную значимость.
Принцип пересчёта к содержанию водяного пара при точке росы –40 °C
Сущность пересчёта влажности заключается в расчёте парциального давления насыщенного водяного пара при температуре −40 °C.
- Определить парциальное давление водяного пара: При −40 °C давление насыщенного водяного пара составляет примерно 12. 8 Pa (0.0128 kPa). Этот физический постоянный параметр не изменяется при изменении общего давления в системе.
- Расчёт содержания воды при атмосферном давлении: Если точка росы при атмосферном давлении составляет −40 °C, плотность водяного пара можно рассчитать по уравнению состояния идеального газа. В стандартных условиях при 0 °C содержание влаги, соответствующее точке росы −40 °C при атмосферном давлении, составляет примерно0.10 g / m³(стандартный кубический метр).
- Расчётное давление с содержанием влаги: Если точка росы по давлению равна −40 °C, то парциальное давление водяного пара по‑прежнему составляет 12. 8 Pa Однако вследствие сжатия газа количество молекул водяного пара в единице объёма рабочей зоны увеличивается. Содержание влаги в рабочем состоянии равно содержанию при атмосферном давлении, умноженному на степень сжатия (отношение абсолютного давления к атмосферному).
Референтные данные в типичных эксплуатационных условиях
Давление на выходе из воздушного компрессора, обычно применяемого в промышленности0.7 MPa (избыточное давление)Для примера, его абсолютное давление составляет около 0. 8 MPa (то есть 8 стандартных атмосфер). При таких рабочих условиях, если точка росы по давлению составляет −40 °C:
- Влажность в рабочем состоянии: Поскольку объём сжат примерно в 8 раз, содержание влаги в рабочем состоянии составляет около восьмикратного значения по сравнению с атмосферным давлением, то есть примерно0.80 g / m³(Расчёт в кубических метрах).
- Стандартная влажность: Если пересчитать до стандартных условий (0℃，0.1 MPa), его содержание влаги соответствует значению точки росы при атмосферном давлении –40° и по‑прежнему составляет около0.10 g /Нм³.
- Массовая доля (млн−1): При данном давлении массовая доля водяного пара, соответствующая точке росы по давлению –40 °C, составляет примерно110 ppmw(миллиграммы на килограмм).
ВниманиеВышеприведённые данные основаны на модели идеального газа и стандартных термодинамических параметрах; в реальных инженерных условиях состав газовой смеси, колебания температуры и погрешности измерений могут приводить к незначительным отклонениям.
Меры предосторожности при практическом применении
При оценке системы осушения сжатого воздуха ограничиваться лишь значением точки росы недостаточно; необходимо также учитывать следующие факторы:
- Колебания давленияСнижение давления в системе приводит к снижению показаний прибора для измерения точки росы по давлению, однако это не означает уменьшения фактического содержания влаги. При перерасчёте необходимо использовать фактическое рабочее давление.
- Влияние температурыПри охлаждении сжатого воздуха в трубопроводе, если температура стенки трубы опускается ниже точки росы при текущем давлении, влага конденсируется и выпадает в виде жидкости, в результате чего фактическое содержание влаги на выходе оказывается ниже значения, рассчитанного теоретически.
- Место измеренияТочку росы следует устанавливать на прямом участке трубопровода ниже по потоку от осушителя, где течение газа стабильно, чтобы избежать попадания конденсата непосредственно на датчик, что может привести к его повреждению или искажению показаний.