GB-T 13277.3-2015壓縮空氣第3部分：濕度測(cè)量方法

壓縮空氣第3部分：濕度測(cè)量方法Compressedair—Part3:TestmethodsformeasurementofhumidityI前言 12規(guī)范性引用文件 13術(shù)語(yǔ)和定義 1 15選擇指南 1 2 3 59非標(biāo)準(zhǔn)濕度單位與標(biāo)準(zhǔn)濕度單位的相互轉(zhuǎn)換 510不確定度 511結(jié)果的表示 612測(cè)試報(bào)告 6附錄A(資料性附錄)首選濕度測(cè)試方法 7附錄B(資料性附錄)非首選濕度測(cè)試方法 9附錄C(資料性附錄)蒸汽壓力計(jì)算 附錄D(資料性附錄)壓縮空氣濕度測(cè)試報(bào)告示例 附錄E(資料性附錄)本部分與ISO8573-3:1999的技術(shù)性差異及其原因 Ⅲ-—第5部分：油蒸氣及有機(jī)溶劑測(cè)量方法； 本部分為GB/T13277的第3部分。本部分使用重新起草法修改采用ISO8573-3:1999《壓縮空氣第3部分：濕度測(cè)量方法》(英文中，并在它們所涉及的條款的頁(yè)邊空白處用垂直單線標(biāo)識(shí)。在附錄E中給出了這些技術(shù)性差異及其原本部分由全國(guó)壓縮機(jī)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)(SAC/TC145)歸口。1壓縮空氣第3部分：濕度測(cè)量方法GB/T13277的本部分規(guī)定了壓縮空氣濕度的測(cè)量方法，包括方法的選用指南及適用范圍、取樣技本部分適用于壓縮空氣中以水蒸氣狀態(tài)存在的水分的測(cè)量。2規(guī)范性引用文件下列文件對(duì)于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB/T4975容積式壓縮機(jī)術(shù)語(yǔ)總則(GB/T4975—1995,eqvISO3857-1:1977,ISO3857-2:GB/T10893.1壓縮空氣干燥器第1部分：規(guī)范與試驗(yàn)(GB/T10893.1—2012,ISO7183:2007,GB/T13277.1壓縮空氣第1部分：污染物凈化等級(jí)(GB/T13277.1—2008,ISO8573-1:2001,GB/T17446流體傳動(dòng)系統(tǒng)及元件術(shù)語(yǔ)(GB/T17446—2012,ISO5598:2008,IDT)3術(shù)語(yǔ)和定義GB/T4975、GB/T17446及GB/T10893.1界定的術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。本部分采用的單位為國(guó)際單位制(SI)常用的單位。5選擇指南各種濕度測(cè)量方法的不確定度等級(jí)及其適用范圍見表1。按不確定度大小排序(升序)的方法不確定度士℃濕度范圍以壓力露點(diǎn)表示/℃?zhèn)渥⒎椒ū砉庾V法2-80～+60可測(cè)水蒸氣范圍：0.1×10-6～1×10-6b2表1(續(xù))按不確定度大小排序(升序)的方法不確定度濕度范圍以壓力露點(diǎn)表示/℃?zhèn)渥⒎椒ū砝淠?.2～1.0—100～+25一化學(xué)法5-65～+35電子法2.0～5.0-80～+40干濕球濕度計(jì)法92.0～5.06體積分量。露點(diǎn)可以在大氣壓力或?qū)嶋H壓力條件下測(cè)量。說(shuō)明露點(diǎn)時(shí)應(yīng)指明對(duì)應(yīng)的壓力。為了保護(hù)探頭和保探頭插入到主空氣流中，需要注意防止水和污染物進(jìn)入探頭，并且也應(yīng)保證處于規(guī)定的流速范探頭安裝在一個(gè)小的取樣管中，它從主氣流系統(tǒng)中將取樣氣流引至測(cè)量腔內(nèi)，測(cè)量腔內(nèi)的測(cè)量是在探頭安裝在一個(gè)自主氣流引人的測(cè)量腔內(nèi)。在測(cè)量前，將取樣氣壓力降至適合測(cè)量的壓力(常為大6.3取樣和測(cè)量的要求6.3.1測(cè)量方法的選取取決于試驗(yàn)方法的可重復(fù)性和測(cè)試人員對(duì)測(cè)試儀器的使用經(jīng)驗(yàn)。6.3.2引主氣流至取樣系統(tǒng)的材料應(yīng)保證不對(duì)取樣氣的水蒸氣含量產(chǎn)生影響，見表A.2。6.3.3測(cè)量過程中應(yīng)記錄取樣系統(tǒng)的壓力。6.3.4取樣系統(tǒng)的溫度應(yīng)高于所測(cè)露點(diǎn)溫度。36.3.5在測(cè)量前測(cè)量系統(tǒng)應(yīng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，并應(yīng)在測(cè)量中保持，兩次測(cè)量的時(shí)間間隔至少20min,其測(cè)量差值不得大于系統(tǒng)的精度。表2～表9中列出了一些濕度的測(cè)量方法，同時(shí)也給出了各自的適用范圍以及壓力和溫度的測(cè)量范圍。各方法的介紹參見附錄A,一些非首選的方法參見附錄B。應(yīng)考慮測(cè)量系統(tǒng)的完整性和測(cè)量設(shè)備的校準(zhǔn)要求。測(cè)量設(shè)備應(yīng)按使用說(shuō)明和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定使用。應(yīng)保證所使用儀器可以在規(guī)定的范圍和公差內(nèi)達(dá)到所要求的不確定度。任何一種方法都應(yīng)在其所規(guī)定的操作范圍內(nèi)使用。檢查儀器的校準(zhǔn)記錄。應(yīng)用范圍大氣和壓縮空氣濕度范圍壓力露點(diǎn)-80℃~+60℃壓力范圍大氣壓溫度范圍0℃~+40℃耐污染性良好應(yīng)用范圍大氣和壓縮空氣濕度范圍壓力露點(diǎn)-20℃~+25℃壓力范圍溫度范圍0℃~+50℃耐污染性差應(yīng)用范圍大氣和壓縮空氣濕度范圍壓力露點(diǎn)-100℃~+25℃壓力范圍0MPa～2MPa溫度范圍0℃~+50℃耐污染性差表5化學(xué)反應(yīng)法(直接讀數(shù))應(yīng)用范圍大氣和壓縮空氣濕度范圍壓力露點(diǎn)-65℃~+35℃壓力范圍大氣壓4溫度范圍0℃~+40℃耐污染性一般表6電容法應(yīng)用范圍大氣和壓縮空氣濕度范圍壓力露點(diǎn)一80℃~+40℃壓力范圍0MPa～2MPa溫度范圍-30℃~+50℃耐污染性一般應(yīng)用范圍大氣和壓縮空氣濕度范圍壓力露點(diǎn)一80℃~+25℃壓力范圍0MPa～2MPa溫度范圍-30℃~+50℃耐污染性一般表8電阻法應(yīng)用范圍大氣和壓縮空氣濕度范圍壓力露點(diǎn)一40℃~+25℃壓力范圍0MPa～2MPa溫度范圍0℃~+50℃耐污染性一般表9干濕球濕度計(jì)法(干濕球溫度計(jì)法)應(yīng)用范圍大氣濕度范圍5%～100%相對(duì)濕度壓力范圍大氣壓溫度范圍0℃~+100℃耐污染性差58測(cè)試結(jié)果分析8.1規(guī)定工況壓縮空氣溫度20℃需要把測(cè)定值轉(zhuǎn)化為另一壓力(規(guī)定工況壓力)下的值時(shí)，參見附錄C。除測(cè)定相對(duì)濕度外通常不做要求。氣中消除這些污染物。如果不能去除，應(yīng)進(jìn)行評(píng)定并確定由這些污染物引起的不確定度。9非標(biāo)準(zhǔn)濕度單位與標(biāo)準(zhǔn)濕度單位的相互轉(zhuǎn)換9.1相對(duì)濕度通過GB/T10893.1的計(jì)算公式和本部分附錄C可以將某一取樣溫度下的相對(duì)濕度轉(zhuǎn)化為壓力露點(diǎn)溫度。GB/T10893.1中給出了不同溫度下水蒸氣的飽和壓力的計(jì)算公式?？梢杂?jì)算實(shí)際溫度下的水蒸氣飽和壓力，用它乘以相對(duì)濕度的百分?jǐn)?shù)。根據(jù)對(duì)應(yīng)的實(shí)際水蒸氣分在大氣壓(絕對(duì)壓力0.1MPa)下的露點(diǎn)通常被稱作“常壓露點(diǎn)”,它是一個(gè)假想的露點(diǎn)。真實(shí)的露點(diǎn)以實(shí)際壓力露點(diǎn)表示。9.3混合率(或比濕度)水和干空氣的混合率以及水和濕空氣的混合率可以使用GB/T10893.1中的公式計(jì)算得出。真實(shí)誤差是不可能的。然而，如果測(cè)量條件充分已知，則可能估算出或者計(jì)算出所測(cè)值與真值間的特性偏差，因而能以一定的置信度斷定其真實(shí)誤差小于此偏差，此偏差的值(通常是95%的置信度)就成為該特定測(cè)量精度的判斷指標(biāo)。假定測(cè)量各獨(dú)立量和氣體特性時(shí)，可能產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差可以通過修正補(bǔ)償。如果讀數(shù)的數(shù)量足夠可能產(chǎn)生的(小的)系統(tǒng)誤差包含在測(cè)量的不確定度中。6由于除例外情況外(例如電子傳感器),各獨(dú)立測(cè)量的不確定度僅僅是精度級(jí)和極限誤差的幾分之有關(guān)確定各獨(dú)立測(cè)量的不確定度和各氣體特性置信限的數(shù)據(jù)都是一些近似值，改善這些近似程度則耗費(fèi)巨大。注：本條所述的不確定度的計(jì)算并非絕對(duì)必需。按照GB/T13277的本部分測(cè)量濕度，測(cè)量結(jié)果的說(shuō)明應(yīng)包含以下內(nèi)容a)詳細(xì)說(shuō)明壓縮空氣系統(tǒng)及工作狀況，以便判斷所選用的測(cè)量方法的適用性。b)取樣點(diǎn)的說(shuō)明。c)說(shuō)明所采用的取樣方式和測(cè)量系統(tǒng)(尤其是材料)以及儀器的校驗(yàn)記錄。d)說(shuō)明壓力露點(diǎn)按照GB/T13277.3測(cè)量，同時(shí)補(bǔ)充說(shuō)明：1)實(shí)際工況下實(shí)測(cè)的壓力露點(diǎn)平均值；2)實(shí)測(cè)露點(diǎn)轉(zhuǎn)化為規(guī)定工況下的壓力露點(diǎn)值；3)實(shí)際壓力露點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的壓力(取樣壓力),單位為兆帕(MPa);4)測(cè)試的不確定度。e)取樣和測(cè)試日期。測(cè)試報(bào)告示例如附錄D所示。7(資料性附錄)首選濕度測(cè)試方法A.1測(cè)試方法介紹干濕球濕度計(jì)是由兩個(gè)同處于濕潤(rùn)環(huán)境中的溫度探頭組成，其中一個(gè)探頭上包裹著一塊多孔的物質(zhì)(濕布),它利用毛細(xì)作用從儲(chǔ)水器皿中吸水以保持濕潤(rùn)。根據(jù)不同的濕度，水分以不同的速度從濕布中蒸發(fā)，這種蒸發(fā)作用使得濕探頭被冷卻，根據(jù)干濕探頭溫度的不同就可以計(jì)算出空氣中濕度的值。A.1.2冷鏡(冷凝)法A.1.2.1人工讀取溫度在光學(xué)冷凝露點(diǎn)計(jì)中，空氣流中的水分在被冷卻的鏡面上冷凝，記錄下鏡面上反光程度發(fā)生變化的A.1.2.2自動(dòng)監(jiān)視冷凝情況和測(cè)A.1.3電子傳感器測(cè)量法A.1.3.1概述這種傳感器通常充裝易吸收水分子而改變其電性能的物質(zhì)。濕度的改變可以使其電容、電阻或兩者都發(fā)生改變。在探頭前需裝一個(gè)過濾器，以防止受到污染(沒有保護(hù)時(shí)反應(yīng)時(shí)間要快一些)。阻抗?jié)穸扔?jì)通常都會(huì)裝設(shè)一個(gè)溫度傳感器，可以直接讀出溫度值，有時(shí)也可以裝上別的一些設(shè)備，讓它直接輸出相對(duì)濕度和露點(diǎn)，或者直接輸出電信號(hào)。以下是幾種該類型的電子傳感器。這種傳感器反映的是相對(duì)濕度而不是露點(diǎn)，在低相對(duì)濕度時(shí)呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系。通常電容傳感器不會(huì)因?yàn)槔淠鴵p壞(例如：相對(duì)濕度為100%時(shí)),但是此時(shí)示值會(huì)發(fā)生漂移。A.1.3.3電阻傳感器這種傳感器反映的也是相對(duì)濕度而不是露點(diǎn)，在高相對(duì)濕度時(shí)呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系。大多數(shù)電阻傳感器不能承受冷凝水，有些“飽和保護(hù)”式的傳感器裝設(shè)了自動(dòng)加熱裝置以預(yù)防冷凝水。A.1.3.4露點(diǎn)型阻抗傳感器這種傳感器是一種阻抗型濕度計(jì)，它測(cè)量的是絕對(duì)濕度，而非相對(duì)濕度。這種傳感器通常用氧化鋁和其他氧化物，或硅作其反應(yīng)元件，感應(yīng)的是水蒸氣的分壓力。通常結(jié)果都轉(zhuǎn)化為其他的絕對(duì)單位值并8A.1.4化學(xué)反應(yīng)法這種方法是基于直接讀取試管中的化學(xué)反應(yīng)結(jié)果。其反應(yīng)是在氣流中的水蒸氣和試管中的物質(zhì)之的長(zhǎng)度或直接由標(biāo)尺上讀出。A.1.5光譜法光譜技術(shù)是通過分析不同物質(zhì)對(duì)特定波長(zhǎng)或頻率的光的吸收(或發(fā)射)程度的不同來(lái)檢測(cè)氣體混合物的組分。每種化學(xué)物質(zhì)都有特征頻率，它可能在光譜的紫外線部分或紅外線部分。如果測(cè)量其他物用于高等或中等濕度測(cè)量的光譜技術(shù)是基于紅外吸收原理的。水會(huì)在1μm～10μm的幾個(gè)波長(zhǎng)范圍內(nèi)吸收紅外輻射。使用光電池檢測(cè)這些波長(zhǎng)中一個(gè)的傳播輻射強(qiáng)度并和參考波長(zhǎng)的強(qiáng)度進(jìn)行比較。此氣體吸收的輻射量與水蒸氣的濃度(或分壓)成正比。光譜技術(shù)也能測(cè)量極低濃度的水蒸氣，可以低到十億分之幾(ppb)這樣級(jí)別。這種高端技術(shù)主要包括氣壓電離質(zhì)譜法(APIMS)、傅里葉變換紅外光譜法(FT-IR)和可調(diào)諧二極管激光吸收光譜法(TD-A.2各種不同測(cè)量范圍的特別建議避免吸濕物質(zhì)的存在。在低濕度(低于0℃)時(shí)，其中存在的任何水分都會(huì)對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生影響。選擇不易滲透的物質(zhì)，以避免外界的水分進(jìn)入取樣系統(tǒng)。鋼和其他金屬是較適合的物質(zhì)。聚四氟光或電拋光不銹鋼。清潔的環(huán)境是測(cè)量的必要條件，這一點(diǎn)在低濕度測(cè)量時(shí)尤為重要。甚至指紋都可以儲(chǔ)存水分。建議使環(huán)境保持高清潔度。用溶劑除去污染油，用凈化水(蒸餾或除離子的)除去鹽分。在這之后要用干9(資料性附錄)非首選濕度測(cè)試方法B.1概述以下列出了其他一些非首選的測(cè)量壓縮空氣系統(tǒng)中濕度的方法，它們和GB/T13277.1污染物等級(jí)有關(guān)系。B.2機(jī)械法它的感濕材料是吸濕或可以吸收水分的物質(zhì)。一個(gè)熟知的例子就是毛發(fā)濕度計(jì)，它的長(zhǎng)度根據(jù)濕度的不同而不同，并且這個(gè)長(zhǎng)度變化可以通過指針而放大。B.3飽和氯化鋰法它的感濕材料是吸濕性的鹽，可以從空氣中吸收水分。將電壓加在鹽上，則所產(chǎn)生的電流就取決于從空氣中吸收的水分量。同時(shí)電流也將鹽加熱。最終在吸收水分和加熱間形成平衡。平衡溫度就與水蒸氣分壓有關(guān)。這種裝置通常都作為一個(gè)探B.4電解(五氧化二磷)法傳感元件由一層強(qiáng)力吸濕劑——五氧化二磷(P?O?)的膜層組成，從周圍環(huán)境氣體中吸收水分，電壓加在P?Os上，將水電解為氫氣和氧氣。其電流的產(chǎn)生取決于電解水量的多少(法拉定律)。其電流大小就可以反映出氣體的濕度。這種方法適合于測(cè)量很低濕度的情況，而且也要求氣流的穩(wěn)定。這種方法測(cè)量的是水的體積，讀數(shù)反映的是絕對(duì)單位，如體積含量(ppm)或水蒸氣分壓。它通常有取樣裝置而不是以探頭取樣。B.5變壓露點(diǎn)計(jì)取樣空氣經(jīng)壓縮再經(jīng)過理論上的絕熱的膨脹。在不同的壓力下，隨著壓力的慢慢增長(zhǎng)，當(dāng)?shù)谝淮纬?資料性附錄)蒸汽壓力計(jì)算C.1基于干濕球濕度計(jì)測(cè)量實(shí)際蒸汽分壓的計(jì)算干濕球濕度計(jì)的計(jì)算按式(C.1):式中：P.——實(shí)際水蒸氣分壓，單位為帕(Pa);P——飽和水蒸氣分壓，單位為帕(Pa);P——?dú)怏w總壓力，單位為帕(Pa);T——干球溫度，單位為開爾文(K);T?！獫袂驕囟?，單位為開爾文(K);C——濕度計(jì)系數(shù)，該系數(shù)取決于濕度計(jì)類型，其數(shù)量級(jí)為10-3;其值應(yīng)由校準(zhǔn)值計(jì)算得出。C.2基于溫度測(cè)量飽和蒸汽壓力的計(jì)算基于溫度測(cè)量飽和蒸汽壓力的計(jì)算按式(C.2):式中：F;=見表C.1。其余符號(hào)見表C.1。系數(shù)F;-i~2數(shù)值系數(shù)F;-1~9數(shù)值一1.14605×10-F?一3.61026×10-15一1.316×10~5-1.4317×10-2IC.3由非規(guī)定工況壓力下露點(diǎn)計(jì)算規(guī)定工況壓力下露點(diǎn)水的露點(diǎn)按式(C.3)計(jì)算：其中其中(資料性附錄)壓縮空氣濕度測(cè)試報(bào)告示例××工廠的壓縮空氣系統(tǒng)由4臺(tái)空壓機(jī)、后冷卻器和冷凍式干燥器組成，其中一臺(tái)空壓機(jī)備用，兩臺(tái)全負(fù)荷，一臺(tái)約50%負(fù)荷，管線工作壓力為0.7MPa,濕度測(cè)點(diǎn)選在B車間的入口處。取樣在2012-01-2