CN202092924U - 气体含水量测量装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供了一种气体含水量测量装置，包括气体流通管道、气体测量管道、温湿度传感器、温度表、压力表、流量计和干燥器，其中，气体测量管道与气体流通管道连通。气体测量管道进一步包括第一气体测量支管，第一气体测量支管中沿气体流通方向依次设置吸收气体中的机械水和饱和水的干燥器、流量计和测量干燥后气体的温度和湿度的温湿度传感器。本实用新型的气体含水量测量装置，通过使用干燥器吸收测试气体中的机械水和饱和水，并结合温湿度传感器测试干燥后气体的含水量，不仅能够测试空气中的水含量，而且能够测试高炉煤气、转炉煤气等工业气体的含水量，且同时能够得出气体的饱和水、机械水和总含水量等多项参数，具有结构简单、功能多样的优点。

Description

气体含水量测量装置
技术领域
本实用新型涉及测量领域，特别涉及一种气体含水量测量装置。
背景技术
目前使用的温湿度测量设备中，大部分是测试气体中的非饱和水的含量，通常都是利用温湿度传感器来测量气体湿度，从而计算非饱和水的含量。而一旦气体超过饱和状态，气体中存在机械水，液态水滴会对温湿度传感器进行干扰，所以大部分温湿度测试设备测试含水量要求相对湿度(RH)＜100％。
并且，目前所使用的温湿度测量设备大都是测试空气等非可燃气体的湿度，在气体密封和防爆方面比较欠缺，对于高炉煤气、转炉煤气等工业气体的含水量测试不能胜任。
实用新型内容
本实用新型提供了一种气体含水量测量装置，其通过对气体先干燥后测量的方法，不仅能够测试气体中的饱和水、机械水、总含水量等多项参数，并且能够用于易燃易爆气体的含水量测试。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种气体含水量测量装置，包括气体流通管道、气体测量管道和温湿度传感器，其进一步包括温度表、压力表、流量计和干燥器，
所述气体测量管道与气体流通管道连通，其连通处位于所述气体流通管道的侧部，
所述温度表和压力表设置于所述连通处，测量气体流通管道中的气体温度和压力；
所述气体测量管道进一步包括第一气体测量支管，第一气体测量支管中沿气体流通方向依次设置吸收气体中的机械水和饱和水的干燥器、流量计和测量干燥后气体的温度和湿度的温湿度传感器；
该气体含水量测量装置进一步包括根据干燥器吸收的水量和干燥后气体的含水量的和计算总含水量、根据水与气体的摩尔分子量之比和气体中水蒸气的饱和分压与水汽分压的乘积计算饱和含水量、根据总含水量和饱和含水量的差值计算机械水含量的控制器。
优选地，所述第一气体测量支管中的温湿度传感器之后进一步包括用于测量干燥后气体的瞬时湿度和累计湿度的智能湿度检测记录仪，
所述流量计、温湿度传感器和智能湿度检测记录仪封装在一个仪表箱中。
优选地，所述干燥器包括沿气体流通方向依次设置的第一过滤支管和第二过滤支管，
所述第一过滤支管的输入端和第二过滤支管的输出端均与第一气体测量支管连通，
所述第一过滤支管的输出端和第二过滤支管的输入端通过过滤连接管密封连通，
所述第一过滤支管、第二过滤支管和过滤连接管中均填充干燥剂。
优选地，所述第一过滤支管和第二过滤支管为有机玻璃管或玻璃管，
所述过滤连接管为塑料管，
所述干燥剂为硅胶。
优选地，进一步包括用于称量所述干燥器的重量变化得到机械水和饱和水质量的称重装置。
优选地，所述称重装置为电子天平，其测量精度为0.1g。
优选地，所述第一气体测量支管的输入端前端具有控制该第一气体测量支管通断的第一阀门。
优选地，所述气体测量管道进一步包括第二气体测量支管，其输入端与第一气体测量支管的输入端连通，该第二气体测量支管中包括控制其通断的第二阀门。
优选地，所述干燥器和温湿度传感器之间包括控制第一气体测量支管通断的第三阀门。
优选地，所述温湿度传感器后端进一步包括控制第一气体测量支管通断的第四阀门。
优选地，所述气体测量管道中流通的测量气体体积大于等于1Nm3。
本实用新型的气体含水量测量装置，通过使用干燥器吸收测试气体中的机械水和饱和水，并结合温湿度传感器测试干燥后气体的含水量，不仅能够测试空气中的水含量，而且能够测试高炉煤气、转炉煤气等工业气体的含水量，且同时能够得出气体的饱和水、机械水和总含水量等多项参数，具有结构简单、功能多样的优点。
附图说明
图1是本实用新型的气体含水量测量装置的结构示意图。
图2是本实用新型的干燥器的结构示意图。
图3是本实用新型的仪表箱的结构示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的和优点更加清楚，下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。
图1是本实用新型的气体含水量测量装置的结构示意图。如图1所示，本实用新型的气体含水量测量装置，包括气体流通管道101、气体测量管道102和温湿度传感器，其进一步包括温度表104、压力表105和干燥器106。
其中，气体测量管道102与气体流通管道101连通，其连通处位于气体流通管道101的侧部，以利于在气体流通管道101中流通的含有机械水或饱和水的气体能够顺利进入气体测量管道102中。
温度表104和压力表105设置于气体测量管道102与气体流通管道101的连通处，用于测量气体流通管道101中的气体温度和压力。
气体测量管道102进一步包括第一气体测量支管107，第一气体测量支管107中沿气体流通方向依次设置用于吸收气体中的机械水和饱和水的干燥器106、流量计和用于测量干燥后气体的温度和湿度的温湿度传感器。
优选地，流量计和用于测量干燥后气体的温度和湿度的温湿度传感器可封装在仪表箱103中，仪表箱103可进一步具有显示功能，以直观地读取气体流量、干燥后气体的温度和湿度。
该气体含水量测量装置进一步包括根据干燥器吸收的水量和干燥后气体的含水量的和计算总含水量、根据水与气体的摩尔分子量之比和气体中水蒸气的饱和分压与水汽分压的乘积计算饱和含水量、根据总含水量和饱和含水量的差值计算机械水含量的控制器，其根据干燥器的吸水量、温湿度传感器、压力表、温度表测量的数据计算气体测量管道102中的气体的饱和水含量、机械水含量和总含水量。
图2是本实用新型的干燥器的结构示意图。如图2所示，干燥器106包括沿气体流通方向依次设置的第一过滤支管201、过滤连接管203和第二过滤支管202，第一过滤支管201、第二过滤支管202和过滤连接管203中均填充干燥剂204。优选地，该干燥器106为U形管，即第一过滤支管201的输入端和第二过滤支管202的输出端均与第一气体测量支管102连通，第一过滤支管201的输出端和第二过滤支管202的输入端通过过滤连接管203密封连通，其密封的连接使本实用新型的气体含水量测量装置能够适用于高炉煤气、转炉煤气等工业气体的含水量测量。
其中，第一过滤支管201的输入端和第二过滤支管202的输出端处可分别包括一个活塞205和过滤器206，过滤器206能够过滤气体中的杂质，以减少该杂质对干燥剂造成的堵塞，活塞205将过滤器206固定在第一过滤支管201的输入端和第二过滤支管202的输出端，且第一过滤支管201的输入端和第二过滤支管202的输出端分别通过活塞205与第一气体测量支管102连通。
优选地，第一过滤支管201和第二过滤支管202为有机玻璃管，过滤连接管203为塑料管，其中的干燥剂204为硅胶或其他吸水性良好的干燥剂。
第一过滤支管201和第二过滤支管202的长度需要根据测试气体进行选择，由于硅胶在吸水后会发生颜色的变化，因此，优选地，应当以在测试气体通过干燥器106后，第一过滤支管201内的干燥剂颜色变化，而第二过滤支管202内的干燥剂不变色为宜。
为了便于测量干燥器106的吸水量，本实用新型的气体含水量测量装置进一步包括用于称量干燥器106的重量变化、从而得到机械水和饱和水质量的称重装置。
优选地，所述称重装置为电子天平，其测量精度为0.1g。可将干燥器106设置于电子天平的称重台上，则可实时地读取干燥器重量变化数值。电子天平的最大测量值和测量精度应根据测试气体进行选择。
为了在测试气体输送异常时保护测量元器件，优选地，气体测量管道进一步包括第二气体测量支管108，其输入端与第一气体测量支管107的输入端连通，第二气体测量支管108中包括控制其通断的阀门110。
优选地，第一气体测量支管107的输入端前端具有控制该第一气体测量支管107通断的阀门109。干燥器106和仪表箱103之间包括控制第一气体测量支管107通断的阀门111。仪表箱103后端进一步包括控制第一气体测量支管107通断的阀门112。
则在停止对测试气体进行测量时，可通过关闭阀门109的方法，使测试气体自气体流通管道101排出；或是打开阀门109和110、关闭阀门111和112的方法，使测试气体自第二气体测量支管108排出。
根据各测量元器件的反应精度，气体测量管道中流通的测试气体体积应大于等于1Nm3。
当使用本实用新型的气体含水量测量装置进行测试时，测试气体通过气体流通管道101输入至气体测量管道102中，由位于气体测量管道102和气体流通管道101的连通处的温度表104和压力表105测量气体流通管道101中的气体温度和压力。然后，通过干燥器106中的硅胶等干燥剂204吸收测试气体中的所有机械水和部分饱和水。测试气体通过干燥器106后，流经温湿度传感器测量测试气体中的非饱和水含量。由控制器根据预先设定的计算方法计算测试气体的机械水含量、饱和水含量和总含水量。
优选地，本实用新型的气体含水量测量装置进一步包括智能湿度检测记录仪，其设置在温湿度传感器的后端，其不仅能够实时测量气体的瞬时湿度，而且能够测量一段时间内的累计湿度，该累计湿度与流量数值结合可得出干燥后气体的平均含湿量。
优选地，该智能湿度检测记录仪可设置在仪表箱103中。图3是仪表箱的结构示意图。如图3所示，仪表箱103分别设置进气口301和出气口302，供测量气体流入、流出仪表箱103。其中，经干燥器106干燥后的气体通过进气口301进入仪表箱103进行气体流量、干燥后气体的温度和湿度、干燥后气体的瞬时湿度和累计湿度的测量后，通过出气口302输出仪表箱103，经第一气体测量支管107排出。仪表箱103进一步包括流量计303、温湿度传感器304、智能湿度检测记录仪305和电源306。
以测试气体为煤气为例，其机械水含量、饱和水含量和总含水量的计算方法如下：
硅胶吸水量：Vm干燥器＝m1-m2
相对湿度：
饱和蒸汽压：
Figure BSA00000417508300062
其中，T＝273.15+t，t＝0：200℃，
C8＝-5800.2206，C9＝1.3914993，C10＝-0.04860239
C11＝0.41764768×10-4，C9＝-0.14452093×10-7，C10＝6.5459673
饱和含水量：
Figure BSA00000417508300063
水蒸气分压：P汽＝φP饱
干燥后的煤气含湿量：
Figure BSA00000417508300071
干燥后的绝对湿度：H汽＝d汽ρ干煤气×1000(g/m3)
标准立方米的绝对湿度：
干煤气密度：
Figure BSA00000417508300073
干煤气标准密度：
干煤气质量：m干气＝ρ标干燥气·F(g)
含湿量(g/kg干气)：
Figure BSA00000417508300075
绝对湿度(g/Nm3)：
机械水含量(g/kg干气)：W机＝d-d饱
其中，m1：干燥前干燥器的总重(g)
m2：干燥后干燥器的总重(g)
Δm干燥管：干燥剂吸水重量(g)
φ：相对湿度
P汽：水汽分压(Pa)
P饱：水蒸气的饱和分压(Pa)
t：煤气干球温度(℃)
Cx(x＝8-13)：温度系数
d饱：饱和含湿量(g/kg干气)
d汽：含湿量(g/kg干气)
H汽：绝对湿度(g/m3)
H标汽：标准体积下的绝对湿度(g/Nm3)
P环境：外界环境压力(Pa)
ρ煤气：煤气密度(kg/m3)
M：煤气mol分子量(g/mol)
R：气体mol常数
F：气体体积流量(Nm3)
m干气：干空气的质量(g)
d：总含湿量(g)。
根据以上计算方法，本实用新型的气体含水量测量装置能够计算煤气的机械水含量、饱和水含量和总含水量等多项参数。
通过使用本实用新型的气体含水量测量装置，不但可以测量空气等非可燃气体的含水量，还能够测量煤气等易燃易爆气体的机械水含量、饱和水含量和总含水量等多项参数。且根据智能湿度检测记录仪的数据，不仅能够得出气体的瞬时湿度，还能得出气体的累积含湿量，计算一段时间内气体含水量的平均值。本实用新型的气体含水量测量装置具有结构简单、功能多样的优点，适于在各种工业环境下应用。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型保护的范围之内。

Claims (10)

1.气体含水量测量装置，包括气体流通管道、气体测量管道和温湿度传感器，其特征在于，进一步包括温度表、压力表、流量计和干燥器，
所述气体测量管道与气体流通管道连通，其连通处位于所述气体流通管道的侧部，
所述温度表和压力表设置于所述连通处，测量气体流通管道中的气体温度和压力；
所述气体测量管道进一步包括第一气体测量支管，第一气体测量支管中沿气体流通方向依次设置吸收气体中的机械水和饱和水的所述干燥器、所述流量计和测量干燥后气体的温度和湿度的所述温湿度传感器；
该气体含水量测量装置进一步包括计算机械水含量的控制器。
2.根据权利要求1所述的气体含水量测量装置，其特征在于，所述第一气体测量支管中的温湿度传感器之后进一步包括用于测量干燥后气体的瞬时湿度和累计湿度的智能湿度检测记录仪，
所述流量计、温湿度传感器和智能湿度检测记录仪封装在一个仪表箱中。
3.根据权利要求2所述的气体含水量测量装置，其特征在于，所述干燥器包括沿气体流通方向依次设置的第一过滤支管和第二过滤支管，
所述第一过滤支管的输入端和第二过滤支管的输出端均与第一气体测量支管连通，
所述第一过滤支管的输出端和第二过滤支管的输入端通过过滤连接管密封连通，
所述第一过滤支管、第二过滤支管和过滤连接管中均填充干燥剂。
4.根据权利要求3所述的气体含水量测量装置，其特征在于，所述第一过滤支管和第二过滤支管为有机玻璃管或玻璃管，
所述过滤连接管为塑料管，
所述干燥剂为硅胶。 
5.根据权利要求4所述的气体含水量测量装置，其特征在于，进一步包括用于称量所述干燥器的重量变化得到机械水和饱和水质量的称重装置。
6.根据权利要求5所述的气体含水量测量装置，其特征在于，所述称重装置为电子天平，其测量精度为0.1g。
7.根据权利要求1至6中任一权利要求所述的气体含水量测量装置，其特征在于，所述第一气体测量支管的输入端前端具有控制该第一气体测量支管通断的第一阀门。
8.根据权利要求7所述的气体含水量测量装置，其特征在于，所述气体测量管道进一步包括第二气体测量支管，其输入端与第一气体测量支管的输入端连通，该第二气体测量支管中包括控制其通断的第二阀门。
9.根据权利要求7所述的气体含水量测量装置，其特征在于，所述干燥器和温湿度传感器之间包括控制第一气体测量支管通断的第三阀门，所述温湿度传感器后端进一步包括控制第一气体测量支管通断的第四阀门。
10.根据权利要求7所述的气体含水量测量装置，其特征在于，所述气体测量管道中流通的测量气体体积大于等于1Nm3。 
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