ความสัมพันธ์พื้นฐานระหว่างจุดน้ำค้างกับปริมาณความชื้น
ในระบบลมอัด จุดน้ำค้างเป็นตัวชี้วัดสำคัญที่ใช้ประเมินระดับความแห้งของก๊าซ หากอุณหภูมิจุดน้ำค้างยิ่งต่ำ ก็แสดงว่าปริมาณไอน้ำในก๊าซยิ่งน้อยลง ส่วนปริมาณความชื้น (ความชื้นสัมบูรณ์) หมายถึงมวลของไอน้ำที่อยู่ในอากาศอัดต่อหนึ่งหน่วยปริมาตรหรือต่อหนึ่งหน่วยมวล การแปลงระหว่างสองค่านี้ไม่ได้มีความสัมพันธ์เชิงเส้นอย่างง่าย แต่ขึ้นอยู่อย่างมากกับสภาพของระบบความดันสัมบูรณ์และอุณหภูมิ。
ความแตกต่างระหว่างจุดน้ำค้างภายใต้ความดันกับจุดน้ำค้างที่ความดันบรรยากาศ
ก่อนที่จะทำการแปลงค่าจุดน้ำค้างที่ –40 °C จำเป็นต้องระบุให้ชัดเจนว่าค่านี้เป็น “จุดน้ำค้างภายใต้ความดัน” หรือ “จุดน้ำค้างที่ความดันบรรยากาศ”
- จุดน้ำค้างที่ความดันบรรยากาศ: หมายถึงก๊าซภายใต้ความดันบรรยากาศมาตรฐาน (0.1 MPa) ของอุณหภูมิจุดน้ำค้าง ในขณะนั้นความดันไอของไอน้ำที่วัดได้จะสอดคล้องโดยตรงกับปริมาณความชื้นภายใต้ความดันบรรยากาศปกติ
- จุดน้ำค้างภายใต้ความดัน: หมายถึงอุณหภูมิจุดน้ำค้างของก๊าซภายใต้ความดันใช้งานจริง เครื่องวัดจุดน้ำค้างที่ใช้ในงานอุตสาหกรรมโดยทั่วไปจะวัดค่าจุดน้ำค้างภายใต้ความดัน เมื่ออากาศอัดขยายตัวจนกลับสู่ความดันบรรยากาศ อุณหภูมิจุดน้ำค้างจะเพิ่มขึ้นอย่างชัดเจน
ดังนั้น เมื่อกำหนดจุดน้ำค้างที่ –40 °C จำเป็นต้องระบุความดันของระบบควบคู่ไปด้วย มิฉะนั้น ค่าปริมาณความชื้นที่คำนวณแปลงออกมาจะไม่มีคุณค่าทางวิศวกรรมอีกต่อไป
หลักการแปลงค่าความชื้นสัมพัทธ์ที่จุดน้ำค้าง −40°C
หัวใจของการแปลงค่าความชื้นอยู่ที่การคำนวณความดันไออิ่มตัวของไอน้ำ ณ อุณหภูมิ –40°C
- กำหนดความดันย่อยของไอน้ำ: ที่อุณหภูมิ -40°C ความดันไอน้ำอิ่มตัวของน้ำมีค่าประมาณ 12. 8 Pa （0.0128 kPa）。ค่าคงตัวทางฟิสิกส์นี้ไม่เปลี่ยนแปลงตามการเปลี่ยนแปลงของความดันรวมของระบบ
- การคำนวณปริมาณน้ำที่ความดันบรรยากาศ: หากจุดน้ำค้างที่ความดันบรรยากาศเท่ากับ –40 °C สามารถคำนวณความหนาแน่นของไอน้ำได้โดยใช้สมการสถานะของแก๊สอุดมคติ ในสภาวะมาตรฐานที่ 0 °C ปริมาณความชื้นที่สอดคล้องกับจุดน้ำค้างที่ความดันบรรยากาศ –40 °C มีค่าประมาณ0.10 g / m³(ลูกบาศก์เมตรมาตรฐาน)
- การคำนวณความชื้นในดินภายใต้แรงดัน: หากจุดน้ำค้างด้านความดันอยู่ที่ –40 °C ความดันย่อยของไอน้ำยังคงเท่ากับ 12. 8 Pa. อย่างไรก็ตาม เนื่องจากก๊าซถูกอัดตัว ทำให้จำนวนโมเลกุลของไอน้ำในปริมาตรการทำงานต่อหน่วยเพิ่มขึ้น ส่วนความชื้นในสภาวะการทำงานจะเท่ากับความชื้นที่ความดันบรรยากาศคูณด้วยอัตราการอัด (อัตราส่วนระหว่างความดันสัมบูรณ์ต่อความดันบรรยากาศ)
ข้อมูลอ้างอิงภายใต้สภาวะการทำงานแบบปกติ
ด้วยความดันขาออกของเครื่องอัดอากาศที่พบได้ทั่วไปในภาคอุตสาหกรรม0.7 MPa (ความดันเกจ)ตัวอย่างเช่น ความดันสัมบูรณ์ของมันมีค่าประมาณ 0. 8 MPa (หรือ 8 เท่าของความดันบรรยากาศมาตรฐาน) ในสภาวะการทำงานนี้ หากจุดน้ำค้างของความดันอยู่ที่ -40°C:
- สถานะการดำเนินงาน ความชื้นเนื่องจากปริมาตรถูกบีบอัดลงประมาณ 8 เท่า ระดับความชื้นในสภาวะการทำงานจึงมีค่าประมาณ 8 เท่าของระดับความชื้นภายใต้ความดันบรรยากาศปกติ กล่าวคือ ประมาณ0.80 g / m³(ดำเนินการหน่วยลูกบาศก์เมตร)
- ความชื้นในสถานะมาตรฐาน: หากแปลงกลับเป็นสภาวะมาตรฐาน (0℃，0.1 MPa) ซึ่งมีปริมาณความชื้นในอากาศเท่ากับจุดน้ำค้างที่ความดันบรรยากาศ -40° และยังคงอยู่ที่ประมาณ0.10 g /ลูกบาศก์เมตรมาตรฐาน。
- อัตราส่วนโดยมวล (ppmw): ณ ความดันดังกล่าว อัตราส่วนมวลของไอน้ำที่สอดคล้องกับจุดน้ำค้างทางความดันที่ −40°C มีค่าประมาณ110 ส่วนในล้านส่วนโดยน้ำหนัก(มิลลิกรัมต่อกิโลกรัม)
โปรดสังเกตข้อมูลข้างต้นอิงตามแบบจำลองก๊าซอุดมคติและพารามิเตอร์ทางเทอร์โมไดนามิกส์มาตรฐาน ในทางปฏิบัติเชิงวิศวกรรม องค์ประกอบของก๊าซ ความผันผวนของอุณหภูมิ และข้อผิดพลาดในการวัดอาจทำให้เกิดความคลาดเคลื่อนเล็กน้อยได้
ข้อควรระวังในการนำไปใช้งานจริง
ในการประเมินระบบทำให้แห้งของลมอัด การพึ่งพาเพียงค่าจุดน้ำค้างอย่างเดียวไม่เพียงพอ ยังต้องให้ความสำคัญกับปัจจัยดังต่อไปนี้ด้วย:
- ความผันผวนของแรงดัน: ความดันของระบบที่ลดลงจะทำให้ค่าที่วัดได้จากเครื่องวัดจุดน้ำค้างเชิงความดันต่ำลง แต่ทั้งนี้มิได้หมายความว่าปริมาณความชื้นในอากาศจริงลดลง การคำนวณเพื่อแปลงค่าจำเป็นต้องใช้ค่าความดันขณะทำงานจริง
- อุณหภูมิส่งผลกระทบเมื่ออากาศอัดในท่อเกิดการเย็นตัวลง หากระดับอุณหภูมิของผนังท่อลดต่ำกว่าจุดน้ำค้าง ณ ความดันปัจจุบัน ไอน้ำจะควบแน่นและตกตะกอนออกมา ส่งผลให้ปริมาณความชื้นจริงที่ไหลไปยังส่วนปลายนั้นมีค่าน้อยกว่าค่าที่คำนวณได้ตามทฤษฎี
- ตำแหน่งการวัดเครื่องวัดจุดน้ำค้างควรติดตั้งบริเวณด้านท้ายของสารดูดความชื้น และในส่วนท่อตรงที่มีการไหลของอากาศสม่ำเสมอ เพื่อหลีกเลี่ยงไม่ให้น้ำกลั่นตัวเข้าสู่เซ็นเซอร์โดยตรง ซึ่งอาจทำให้เกิดความเสียหายหรือค่าที่อ่านได้ผิดเพี้ยน