Så här förbättrar du fuktighetsmätningar i extremt torra miljöer
Några av de mest utmanande industriella processerna, såsom ren gasproduktion eller halvledartillverkning, kräver mycket noggranna mätningar av spårfuktighetsnivåer.
Några av de mest utmanande industriella processerna, såsom ren gasproduktion eller halvledartillverkning, kräver mycket noggranna mätningar av spårfuktighetsnivåer.
Vanligtvis anses de bästa mätningarna vara de som utförs i laboratoriemiljöer. Det finns emellertid källor till osäkerhet som är kopplade till provtagningen, till exempel kontaminering, medelvärdesberäkning och slangar. I den här artikeln visar vi provtagningsrelaterade osäkerhetskällor i laboratoriemiljöer jämfört med onlinemätningar.
Det är vanligtvis underförstått att det bästa sättet att uppnå en hög noggrannhet är att köpa ett mätinstrument med de bästa specifikationerna. För fuktighetsmätningar innebär detta ett instrument av analysatortyp eftersom dessa i teorin är mycket exakta. Analysatorer är emellertid dyrare än mer robusta industriinstrument. De är också mer känsliga för omgivningseffekter och kräver därför specifika och stabila förhållanden.
Vanligtvis mäter inte analysatorer direkt från processen. Istället tas ett gasprov som leds till analysatorn och sedan slösas bort. Problemen med provgaser är vanliga i alla mätningar:
- De kanske inte är representativa för de faktiska processförhållandena.
- De kan också påverkas av externa faktorer vid provtagning och analys.
- De kan vara påverkade av läckor, eller till och med vara källan till läckor.
Föreställ dig till exempel att väga lite pulver. Om pulvret blir blött av regn mellan provtagning och vägning kommer provet inte att återspegla pulvrets verkliga vikt och sammansättning. På samma sätt kan vattenånga lätt förändra och öka luftfuktigheten i ett gasprov, vilket leder till felaktiga resultat även med de mest avancerade och splitternya instrument.
Så här förbättrar du fuktighetsmätningar i extremt torra miljöer
Experiment
För att demonstrera problemet och studera dess effekter byggde vi en testkonfiguration (visas i figur 1). Grundidén i konfigurationen var att ha en konstant fuktighet, som sedan stördes genom att temperaturen på slangen ändrades inom ett intervall på 20 °C till 27 °C. I teorin skulle detta resultera i en adsorptions-/desorptionseffekt som påverkar den totala mängden vattenånga som lämnar värmekammaren. På samma sätt skulle ett provtagningsrör ut från fältet till mätlaboratoriet kunna utsättas för utomhusväder och därmed för temperaturförändringar. I mindre skala kan de varierande inomhustemperaturerna påverka på liknande sätt. Under experimenten hölls gastrycket inom intervallet 1 bar(a) till 2 bar(a), och flödeshastigheten var hela denna tid mindre än 1 l/min, vilket motsvarar analysatorernas flödeshastigheter.
Konfigurationen bestod av en fuktighetsgenerator, två Vaisala DMT152-daggpunktsinstrument, en värmekammare med ett 6,7 m elektropolerat stålrör, samt en CRDS-analysator. Ett DMT152-daggpunktsinstrument placerades före och efter värmekammaren (Figur 1). Slangen från den andra DMT152 till analysatorn hölls så kort som möjligt i syfte att minimera omgivande effekter mellan DMT152 och analysatorn. Temperaturen i värmekammaren övervakades med två temperatursensorer.
