工业湿度控制的核心：深入解读露点测量与应用白皮书

露点定义——什么是露点？

玻璃上的露水形成

露点或水露点是指在任何给定压力下空气被水分饱和，导致露水、雾或霜形成的温度。它是湿度的重要指标，在各种应用中起着重要作用，包括石油和天然气、天气预报和日常生活（家庭）。

根据英国国家物理实验室（NPL），露点定义为：

“当你冷却气体时，露水或冷凝形成的温度。当冷凝物是冰时，这就是所谓的霜点。”

露点的影响因素有哪些？

需要注意的是，当湿度达到饱和（即100%RH）且表面温度低于露点温度时，会发生冷凝。冷凝的形成取决于气体中的压力和湿度水平。

当 温度 不直接影响露点时，它会影响相对湿度 （rh%） 和绝对湿度 （Pv） 气体。

压力 ，然而，是一个重要的变量，决定露点。它可以通过影响空气容纳水蒸气的能力来影响露点。

当压力增加时，气体分子被压缩，气体变得更致密。在密度较大的空气或气体中，水蒸气分子更容易相互碰撞并凝结成液态水。

这意味着，在低蒸气压条件下，气体或空气在达到100%饱和之前可以容纳更多的水蒸气。相比之下，较高的蒸气压会导致霜的形成。

测量露点的一个常见原理是，压力的增加通常会提高露点，而压力的减少会降低露点。

发射机测试

压力从0布拉格增加到预期露点，压力降低降低预期露点。这直接证明了使用我们的变送器压力对露点的影响。

露点是气象学中的一个标准参数。然而，在本文中，我们将研究为什么它对各种工业流程至关重要。（如果你想了解露点测量的气象应用， 这里有一个来自英国气象办公室的简短解释。）

与温度、压力和流量等其他过程变量不同，水分有两个独特的特征:

l 由于湿度直接受温度和压力的影响，因此很难精确测量。

l 工艺中的水分通常是一种污染物，会严重损害工艺、设备和降低产品质量。

这可以通过使用湿度计来预防。 

什么是湿度测量？-什么是湿度计（露点计）？

湿度计是对气体含水量的测量，湿度计感应、测量并输出或显示气体中的相对湿度或绝对湿度。除了术语“湿度计”外，它也可以被称为:

l 水分分析仪

l 湿度传感器

l 露点计

l 露点发射器

l 露点监测仪

l 水分检测仪等。

湿度、露点和相对湿度有什么区别？

湿度 仅仅是溶解在气体或液体中的水分。我们周围的空气中总是有一定湿度的，但是当涉及到工业过程时，湿度的水平通常需要得到控制。

相对湿度 是一种以饱和点为单位的湿度测量方法。与将固体溶解在液体中一样，气体在开始凝结回液相之前只能保持一定量的溶解水分。饱和点取决于气体的温度和压力，较高的温度和较低的压力允许更多的水分以湿度的形式存在于气体中。如果温度降低或压力增加，饱和点会改变，%rh也会增加。

%rh是测量气体中湿度离饱和点有多近的指标。

温度对相对湿度的影响

水分含量 也是许多过程的重要参数。与相对湿度或露点不同，水分含量不会随压力或温度而变化：它是气体中实际水分子数量的测量值。

它被表示为体积每百万分之（PPM V ）

露点 是湿度的另一个可变量。露点不是看气体的容水量，而是测量液体水分开始凝结的温度。与相对湿度一样，露点温度取决于被测量的气体的压力。

它表示为 ° C露点， ° C霜点或 ° C td

加倍系统压力对露点温度的影响

这些参数为操作人员提供了略有不同的好处。由于露点是液体水分凝结温度的测量值，因此在操作人员需要避免水分凝结的应用中最有好处——例如在管道工程中，环境温度可能降至冰点以下。确保气体的露点温度低于最低可能的环境温度意味着没有液体水分凝固，也不会有因结冰而堵塞的风险。

露点也是监测工业烘干机产量的常用参数，也可能在质量规程中有所规定。

如何用水汽方程计算露点？

你将使用的水蒸气方程取决于露点是否高于或低于0 ° C。

当露点超过0 ° C时， “过水” 方程被使用；同样地，如果温度低于0 ° C，水会直接凝结成冰，这意味着 “过冰” 方程应该使用。然而，在某些情况下，一种称为 过冷水 可能会发生。

计算露点的陷阱——过冷水现象及解决方法

在温度接近但低于0°C（即-5°C）的情况下，水有时仍然以液体形式存在，而不转变为固体（冰）。这种现象被称为超冷水。计算水蒸气压力可能会有问题，因为大多数计算水蒸气的计算器会假设零度以下的露点是“过冰”。如果凝析液是液体，那么水蒸气压的计算与实际水蒸气气压的差异约为10%，则应使用“过水”方程。

在大气计量等行业，由于超冷现象可能发生在云层和高层大气中，世界气象组织（WMO）在近半个世纪前决定RH应通过计算水面上的饱和水蒸气压力来计算，无论温度如何。这一决定是为了防止在大气处于超冷状态时，RH值偶尔超过100%的可能性。

我们的冷却镜（ Michell S8000 和 Optidew ）等测量技术通过进一步降低温度来确保冷凝物实际上是冰，从而解决了这个问题。

露点水汽方程

一些最常用的露点计算公式是 Hyland和Wexler的（1983）和 Sonntag 的（1994）工业水蒸汽压力公式。

请看下面的方程式:

Hyland和Wexler（1983）在低于0 ° C

\（ \ln（e_w） = -0.58002206 \times 10^4 / T + 0.13914993 \times 10^1 - 0.48640239 \times 10^{-1} T + 0.41764768 \times 10^{-4} T^2 - 0.14452093 \times 10^{-7} T^3 + 0.65459673 \times 10^1 \times \ln（T） \）

地点:

· 是液态水（Pa）上蒸汽压的自然对数。

· \（T\）是以开尔文（K）表示的温度。

Sonntag's （1994） 在低于0 ° C

\（ \ln（e_w） = -\frac{6096.9385}{T} + 16.635794 - 2.711193 \times 10^{-2} T + 1.673952 \times 10-^{-5} T^2 + 2.433502 \times \lN（T） \）

地点:

· 是液态水（hPa）上的蒸汽压的自然对数。

· \（T\）是以开尔文（K）表示的温度。

海兰德和韦克斯勒（1983）冰上蒸汽压力上的蒸汽压力方程

海兰德和韦克斯勒（海兰德与韦克斯勒，1983年）:

日志不=-0.56745359 x 104 / T

    + 0.63925247 × 101

- 0.96778430 × 10-2T

+ 0.62215701 × 10-6T2

+ 0.20747825 × 10-8T3

- 0.94840240 × 10-12T4

+ 0.41635019 × 101对数（T）

与 T 在 【K】 和 e i 在 【Pa】

桑德森（1994）冰上蒸气压过高

星期日，（1994年）

日志不=-6024.5282/T

    + 24.721994

+ 1.0613868 × 10 -2 * T

- 1.3198825 × 10 -5 * T 2

- 0.49382577 * Log（T）

与 T 在 【K】 和 e i 在 【hPa】 

对于工业应用，两种公式的适用温度范围不同。Hyland-Wexler 公式在 -100°C 至 0°C 的温度范围内有效，而 Sonntag 公式适用于 -80°C 至 +50°C 的更广泛范围内。 这表明 Sonntag 配方更加通用，使其适用于各种应用。

测量露点和其他湿度参数对于许多应用至关重要。您可以使用我们的免费 湿度和露点计算器 进行简单的湿度转换和计算。

哪些行业测量露点，为什么？

露点在不同的应用中可以用几种方式稍微测量，但它最终用于控制特定环境中的湿度。房主可以测量露点来控制导致霉菌形成的水蒸气，或确定对人类最舒适的湿度水平。

典型露点测量范围

根据 国家气象局 ，露点是一个很好的参数，可以告诉空气是干燥还是潮湿。如果露点低于或等于55度，空气应该足够干燥，对人体舒适，露点在55至65度之间，空气变得粘稠，而露点大于或等于65度则倾向于在空气中保持更多的水分。

对于工业应用来说，需要更多的干燥空气或湿度控制，以满足标准、改善工艺性能或保持产品质量。

在 压缩空气 应用中，持续 监测压缩空气系统 以符合指定可允许固体颗粒、油和湿度的 ISO 标准非常重要。

下表显示了根据 BCAS

 另一个例子是 天然气 和碳氢化合物应用，其中微量水分可能导致管道生锈和形成水合物，这可能会影响工艺（气体流量）或最终产品的质量。

生锈的燃气管道

防腐蚀涂层可以帮助避免管道中生锈。

然而，由于老化和磨损、管道边缘和接头等其他因素，以及极端温度、接触化学品或高湿度等环境条件，它并不是持久的解决方案。

露点测量以防止水合物堵塞管道

除了铁锈的形成外，当天然气管道中出现水饱和时，会形成水合物（如上图所示），这可能会阻碍管道中的天然气流动。

工业过程中露点的最佳测量方法是什么？

在工业生产过程中，操作人员可以选择多种方法来测量露点——最终的选择取决于具体应用和预算。

露点变送器 体积小，性价比高，适用于各种安全和危险应用。

便携式露点湿度计（露点计） 最适合用于测试和验证目的。它们可以用来检查在线水分分析仪的读数，也可以在过程中的不同点进行点检，例如识别泄漏的位置。

过程水分分析仪 通常（但并非总是）是包括样品处理和水分分析仪的危险区域认证系统。这些装置通常设计用于炼油厂或天然气加工厂。

冷却镜面湿度计 测量温度控制表面上冷凝物的实际形成。它们具有极高的精度和极小的漂移，虽然通常用作实验室参考，但许多型号也适用于监测工业过程，如半导体制造或冶金过程。

在工艺过程中测量露点有什么好处？

水分几乎可以渗透到任何表面，使测试结果无效，导致产品质量差，导致管道腐蚀，在低温下导致结冰，导致过早磨损和设备故障，以及与其他化学品和气体发生反应。

监测工艺气体中的露点有以下好处:

工艺安全和保护设备

管道中过多的水分会导致腐蚀，降低设备的完整性，并可能导致泄漏，甚至爆炸。在寒冷的条件下，冰可能会形成并堵塞管道。控制水分可以减少非计划维护的需求，并保护员工。

质量

水分对许多最终产品有不利影响。在冶金中，需要仔细控制炉内的湿度以防止产品变弱，而在制药生产中，粉末必须保持干燥以避免结块。精炼厂需要保持低湿度以避免不必要的化学反应。

节约能源

许多工艺的最高成本是干燥机所需的热量。监测干燥机的输出可以确保在干燥循环完成后立即停止循环。

会议规则

许多全球工业机构同意国际质量标准，其中通常包括水分或露点水平。这方面的一个例子是EASEE天然气质量标准。