จุดน้ำค้างของอากาศอัดมีความสัมพันธ์กับปริมาณความชื้นในหน่วย PPM อย่างไร? เงื่อนไขการแปลงหน่วยและวิธีการวัด

แนวคิดพื้นฐานและความสัมพันธ์ระหว่างจุดน้ำค้างกับปริมาณความชื้น (PPM)

ในระบบอากาศอัด,จุดน้ำค้างและปริมาณน้ำเป็นสองตัวชี้วัดหลักที่ใช้วัดระดับความแห้งของก๊าซ จุดน้ำค้างหมายถึงอุณหภูมิที่ไอน้ำในอากาศเริ่มกลั่นตัวเป็นน้ำในสถานะของเหลว ภายใต้ความดันคงที่ ส่วนปริมาณความชื้น (มักแสดงเป็นหน่วย PPM ซึ่งย่อมาจาก parts per million) คือสัดส่วนของปริมาตรหรือมวลของไอน้ำในอากาศอัด

ระหว่างสองสิ่งนี้มีความสัมพันธ์เชิงตรงกันข้ามอย่างชัดเจน: เมื่ออุณหภูมิจุดน้ำค้างต่ำลง แสดงว่าปริมาณไอน้ำในอากาศลดลง ซึ่งหมายถึงค่า PPM ของปริมาณน้ำก็ต่ำตามไปด้วย ในทางกลับกัน หากอุณหภูมิจุดน้ำค้างสูงขึ้น ค่า PPM ของปริมาณน้ำก็จะเพิ่มขึ้นตามไปด้วย การทำความเข้าใจความสัมพันธ์นี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการประเมินประสิทธิภาพของอุปกรณ์ทำให้แห้ง และเพื่อให้มั่นใจว่าระบบลมอัดทำงานได้อย่างเสถียรและมีความสม่ำเสมอ

เงื่อนไขที่จำเป็นสำหรับการแปลงค่าจุดน้ำค้างเป็นปริมาณความชื้นในอากาศ

ในการแปลงอุณหภูมิจุดน้ำค้างให้เป็นปริมาณความชื้นในหน่วย PPM อย่างแม่นยำ หรือทำการแปลงกลับ ก็จำเป็นต้องกำหนดเงื่อนไขสำคัญสองประการดังต่อไปนี้:

• แรงดันระบบ:ปริมาณความชื้นในก๊าซได้รับอิทธิพลอย่างมากจากความดัน โดยที่ที่อุณหภูมิจุดน้ำค้างเท่ากัน ยิ่งความดันสูง ปริมาณความชื้นในหน่วย PPM (อัตราส่วนโดยปริมาตร) ก็จะยิ่งต่ำลง ดังนั้นในการคำนวณแปลงค่าจึงจำเป็นต้องระบุให้ชัดเจนว่าเป็นจุดน้ำค้างที่ความดันบรรยากาศหรือจุดน้ำค้างภายใต้ความดัน
• สถานะอุณหภูมิ:แม้ว่าจุดน้ำค้างจะเป็นค่าอุณหภูมิโดยตัวมันเอง แต่ในการคำนวณอัตราส่วนมวล (PPMw) และอัตราส่วนปริมาตร (PPMv) อุณหภูมิจริงของก๊าซจะส่งผลต่อความหนาแน่นของไอน้ำ ซึ่งมีผลต่อผลลัพธ์ของการแปลงค่าตามไปด้วย

ในการประยุกต์ใช้งานทางวิศวกรรมจริง มักนิยมใช้ค่าจุดน้ำค้างที่ความดันเพื่อประเมินระดับความแห้งของระบบอากาศอัด โดยการตรวจสอบตารางแปลงระหว่างค่าจุดน้ำค้างกับปริมาณความชื้นตามมาตรฐาน หรือใช้เครื่องมือคำนวณเฉพาะทาง สามารถคำนวณหาค่า PPM ได้อย่างแม่นยำเมื่อรู้ค่าความดันและค่าจุดน้ำค้างแล้ว

วิธีการวัดจุดน้ำค้างและปริมาณความชื้นในอากาศอัด

การวัดจุดน้ำค้างและปริมาณความชื้นในอากาศอัดอย่างแม่นยำ จำเป็นต้องเลือกเครื่องมือที่เหมาะสมและปฏิบัติตามขั้นตอนการใช้งานตามมาตรฐาน วิธีการวัดที่พบได้ทั่วไป ได้แก่:

• เครื่องวัดจุดน้ำค้างแบบกระจกเย็น:โดยการทำความเย็นพื้นผิวกระจกจนกระทั่งไอน้ำเริ่มควบแน่น แล้วใช้เซ็นเซอร์ออปติกตรวจจับอุณหภูมิ ณ ช่วงเวลาที่เกิดการกลั่นตัวของไอน้ำ วิธีนี้มีความแม่นยำสูง มักถูกใช้เป็นมาตรฐานในการสอบเทียบ แต่มีความเร็วในการวัดค่อนข้างต่ำ และต้องการความสะอาดของก๊าซในระดับสูง
• เซ็นเซอร์โพลิเมอร์:ใช้คุณสมบัติของวัสดุดูดความชื้นที่มีค่าความจุไฟฟ้าหรือความต้านทานเปลี่ยนแปลงตามระดับความชื้น เพื่อวัดจุดน้ำค้าง เซ็นเซอร์ประเภทนี้มีการตอบสนองที่รวดเร็ว เหมาะสำหรับการตรวจวัดแบบต่อเนื่องในสถานที่ปฏิบัติงานอุตสาหกรรม และเป็นวิธีการวัดที่นิยมใช้กันอย่างแพร่หลายในระบบอากาศอัดในปัจจุบัน
• ไฮโดรมิเตอร์แบบอิเล็กโทรไลซิส:อาศัยหลักการที่ฟอสฟอรัสไตรออกไซด์เมื่อดูดซับน้ำแล้วจะเกิดการแตกตัวเป็นไอออนและสร้างกระแสไฟฟ้า จึงสามารถคำนวณปริมาณความชื้นได้โดยวัดค่าความเข้มข้นของกระแสไฟฟ้า วิธีนี้เหมาะสำหรับการวัดปริมาณความชื้นในระดับต่ำมาก แต่เซ็นเซอร์มีอายุการใช้งานสั้น และจำเป็นต้องเปลี่ยนใหม่เป็นประจำ

ในการทำการวัด ต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าท่อส่งตัวอย่างมีความปิดผนึกที่ดี เพื่อป้องกันไม่ให้ความชื้นจากอากาศภายนอกซึมเข้าไป ในขณะเดียวกัน ควรเลือกตำแหน่งการวัดให้อยู่บริเวณทางออกของเครื่องทำลมแห้งหรือหลังถังเก็บอากาศ เพื่อให้ได้ข้อมูลที่เป็นตัวแทนของระบบ