CN212410497U - 一种高湿气体含湿量测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及气体含湿量测量技术领域，尤其是涉及一种高湿气体含湿量测量装置，包括气体引出管道、气体支管管道和在线监测部件；所述气体引出管道的一端用于和高湿气体管道相连，以将高湿气体引入，另一端自由，且所述气体引出管道上设置有喉道；所述气体支管管道的一端与所述喉道连通，另一端与位于所述高湿气体管道和所述喉道之间的所述气体引出管道连通；所述在线监测部件设置在所述气体支管管道上。该装置在气体引出管道上设置喉道，利用文丘里原理从气体引出管道自吸抽出部分气体进入气体支管管道，通过气体在气体支管管道流动过程中去除气体中携带的液滴，有效解决了高湿气体测量过程中测量装置感应探头失灵的问题。

Description

一种高湿气体含湿量测量装置

技术领域

本实用新型涉及气体含湿量测量技术领域，尤其是涉及一种高湿气体含湿量测量装置。

背景技术

在精度控制与工艺过程实现方面，水蒸气含量作为含湿气体中重要的参数指标，其测量准确性与否直接对工艺设计应用方面有着较大的影响。

目前，对气体湿度测量的常规方法主要有双压法、双温法、露点法、吸湿法和干湿球法。其中，双压法、双温法和露点法是实验室精确测量或校准仪表所采用的方法，具有设备复杂、价格昂贵、操作时间长、维护成本高，对被测气体洁净度要求高，难以实现长期在线测量的缺点；吸湿法和干湿球法在常温常压条件下应用较为广泛，但当气体的温度高于100℃、相对湿度高于80％时，很难准确测量，并且干湿球法对气体的流速要求较高，需要同时测量气体的流速。

随着技术不断发展，新的测量方法也逐渐涌现出来，如阻容法和电容法，其因测量响应快、测量设备简单、测量结果准确等优点，逐步获得市场认可。但是，目前现有的阻容法、电容法湿度测量装置均是将传感器探头直接置于含湿气体中进行接触测量，当气体含湿量较大时，测点部位常由于气体携带水滴或水蒸气在探头处凝结为水滴，湿度传感器的感湿原件迅速吸水至饱和，导致测量结果出现误差，大大降低了阻容法、电容法湿度测量装置的准确性及传感器探头的使用寿命。

因此，开发一种新型的高湿气体含湿量测量装置，成为本领域亟需解决的一项技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种高湿气体含湿量测量装置，该测量装置提高了高湿气体含湿量测量的准确性。

本实用新型提供一种高湿气体含湿量测量装置，包括气体引出管道、气体支管管道和在线监测部件；

所述气体引出管道的一端用于和高湿气体管道相连，以将高湿气体引入，另一端自由，且所述气体引出管道上设置有喉道；

所述气体支管管道的一端与所述喉道连通，另一端与位于所述高湿气体管道和所述喉道之间的所述气体引出管道连通；

所述在线监测部件设置在所述气体支管管道上。

现有技术中阻容法、电容法湿度测量装置均是将传感器探头直接置于含湿气体中进行接触测量，当气体含湿量较大时，测点部位常由于气体携带水滴或水蒸气在探头处凝结为水滴，湿度传感器的感湿原件迅速吸水饱和，导致测量结果出现误差。因此，为解决上述问题，本实用新型的高湿气体含湿量测量装置包括气体引出管道、气体支管管道和在线监测部件，其中，气体引出管道的一端与高湿气体管道连通，以将高湿气体引出，另一端经过气体引出管道上设置的喉道将测试后的高湿气体排出。而气体支管管道的一端与喉道连通，另一端与位于高湿气体管道和喉道之间的气体引出管道连通。由此，气体引出管道中的高湿气体一部分进入气体支管管道中，剩余气体继续沿气体引出管道流动，气体在喉道处，由于管径缩窄，气流速度变大，因此，在喉道处，气体引出管道中气体与气体支管管道中气体汇合后排出气体引出管道。此外，气体支管管道出口位置处于气体引出管道喉道位置处，由文丘里管原理，气体支管管道出口位置处静压低于气体支管管道入口处静压值，因此，气体可在气体支管管道中完成自由流动过程，无需外加动力设备。在线监测部件设置在气体支管管道上，用于测量气体支管管道中气体的含湿量和流动气体压力，然后根据如下公式计算气体相对湿度，

其中，d为每千克干空气含有的水蒸气量(g/Kg)，即含湿量，φ为相对湿度(％)，P_S为一定温度、压力下对应的水蒸气饱和蒸气压(Pa)，B为流动气体压力。通过含湿量检测仪可测得气体支管管道中气体的相对湿度，根据所得相对湿度及上述公式可计算出高湿气体管道中气体的含湿量。

进一步，所述在线监测部件包括含湿量检测仪和压力测量传感器；

所述含湿量检测仪和所述压力测量传感器均设置在所述气体支管管道上。

在线监测部件包括含湿量检测仪和压力测量传感器，其中，含湿量检测仪用于检测气体支管管道中气体的含湿量，压力测量传感器用于检测气体支管管道中气体的压力。

进一步，沿高湿气体流动方向，所述气体支管管道包括依次密封连接的第一支管部、第二支管部和第三支管部；

所述第一支管部远离所述第二支管部的一端与位于所述高湿气体管道和所述喉道之间的所述气体引出管道连通，且所述第一支管部的外壁套设有管道加热部件；

所述第三支管部远离所述第二支管部的一端与所述喉道连通；

所述含湿量检测仪和所述压力测量传感器均设置在所述第二支管部上。

沿气体支管管道中高湿气体的流动方向，气体支管管道包括依次密封连接的第一支管部、第二支管部和第三支管部，其中，第一支管部的一端与位于高湿气体管道和喉道之间的气体引出管道连通，另一端与第二支管部连通，第三支管部的一端与第二支管部连通，另一端与喉道连通。为了提高气体支管管道中气体温度，降低气体相对湿度，在第一支管部的外壁套设有管道加热部件，用于加热进入气体支管管道内的气体，而含湿量检测仪和压力测量传感器均设置在第二支管部上，用于检测加热后气体的含湿量和压力。

进一步，所述气体支管管道还包括设置在所述气体引出管道内部的进口弯管；

所述进口弯管的一端与所述第一支管部远离所述第二支管部的一端连通，另一端与所述气体引出管道同轴设置。

为增加高湿气体进入气体支管管道内的顺畅性及保持气体成分的均匀性，在第一支管部与气体引出管道连通的一端设置有进口弯管，进口弯管设置在气体引出管道的内部，并且进口弯管与第一支管部连通的另一端与气体引出管道同轴设置，即与气体引出管道平行同轴设置，使气体引出管道中心位置处的气体进入气体支管管道，一方面可增加高湿气体进入气体支管管道的顺畅性，另一方面取用气体引出管道中部的气体，提高了待检测气体的代表性。

进一步，还包括温度控制机构，所述温度控制机构包括温度控制器和温度传感器；

所述气体引出管道和所述第二支管部上均设置有所述温度传感器，分别用于检测进入所述第一支管部前后高湿气体的温度；

所述温度传感器和所述管道加热部件均与所述温度控制器连接。

在本测量装置中，还包括温度控制机构，而温度控制机构包括温度控制器和温度传感器，在气体引出管道和第二支管部上均设置有温度传感器，分别用于检测进入第一支管部前后高湿气体的温度，而温度传感器和管道加热部件均与温度控制器连接，管道加热部件的加热功率根据进入第一支管部前后设置的高湿气体的温度差值进行控制。

进一步，所述进口弯管内部靠近所述第一支管部的一端设置有至少一层液滴拦网。

为去除高湿气体中的小液滴，在进口弯管内部靠近第一支管部的一端设置有至少一层液滴拦网。

进一步，所述液滴拦网为均匀布设的网格线状结构。

为提高液滴拦网对高湿气体中液滴的拦截率，液滴拦网为均匀布设的网格线状结构。

进一步，所述第二支管部外壁套设有管道保温隔热部件。

为提高含湿测量仪和压力测量传感器检测数据的准确性和稳定性，在第二支管部外部套设有管道保温隔热部件。

进一步，所述第三支管部外壁套设有管道保温隔热部件。

为防止高湿气体遇到较低温度的管壁冷凝，在第三支管部外壁套设有管道保温隔热部件。

本实用新型的高湿气体含湿量测量装置，与现有技术相比，具有以下优点：

本实用新型的高湿气体含湿量测量装置中，在气体引出管道上设置喉道，利用文丘里原理从气体引出管道自吸抽出部分气体进入气体支管管道，通过气体在气体支管管道流动过程中去除气体中携带的液滴，减少了气体中液滴的出现，通过气体支管管道的升温加热，降低了气体的相对湿度，有效解决了高湿气体测量过程中测量装置感应探头失灵的问题，提高了高湿气体湿度测量的准确性。并且，本测试装置无需采用任何动力抽吸设置，利用气体支管管道进出口压差值即可实现气体在管道内部循环流动。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型高湿气体含湿量测量装置的示意图；

图2为本实用新型高湿气体含湿量测量装置的简意图；

图3为本实用新型液滴拦网的示意图。

附图标记说明：

1：气体引出管道；2：气体支管管道；3：高湿气体管道；4：喉道；5：含湿量检测仪；6：压力测量传感器；7：第一支管部；8：第二支管部；9：第三支管部；10：管道加热部件；11：进口弯管；12：温度控制器；13：温度传感器；14：液滴拦网；15：管道保温隔热部件。

具体实施方式

下面将结合实施例对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"坚直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本实用新型的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1-3所述，本实用新型提供一种高湿气体含湿量测量装置，包括气体引出管道1、气体支管管道2和在线监测部件；所述气体引出管道1的一端用于和高湿气体管道3相连，以将高湿气体引入，另一端自由，且所述气体引出管道1上设置有喉道4；所述气体支管管道2的一端与所述喉道4连通，另一端与位于所述高湿气体管道3和所述喉道4之间的所述气体引出管道1连通；所述在线监测部件设置在所述气体支管管道2上。

本实用新型采用气体支管管道2对气体湿度进行测量，由于气体支管管道2中气体具有流量小、速度低等特点，因此，有效避免了气体引出管道1中气体流量大、速度快及气体含有的杂质对湿度测量探头的冲击影响，延长了测量探头的使用寿命。此外，本实用新型的测量装置利用文丘里管原理，能够实现气流在气体支管管道2的自动流入流出，无需采用任何动力抽吸设备，仅采用气体支管管道2进出口压差值即可实现气体在气体引出管道1和气体支管管道2内循环流动。因此，本实用新型的测量装置构造简单，操作方便，不仅运行维护费用低，而且具有测量结果准确的优点。

在上述技术方案的基础上，进一步，所述在线监测部件包括含湿量检测仪5和压力测量传感器6；所述含湿量检测仪5和所述压力测量传感器6均设置在所述气体支管管道2上。

含湿量检测仪5和压力测量传感器6均设置在气体支管管道2上，分别用于测量气体含湿量和压力值。

在上述技术方案的基础上，进一步优选地，沿高湿气体流动方向，所述气体支管管道2包括依次密封连接的第一支管部7、第二支管部8和第三支管部9；所述第一支管部7远离所述第二支管部8的一端与位于所述高湿气体管道3和所述喉道4之间的所述气体引出管道1连通，且所述第一支管部7的外壁套设有管道加热部件10；所述第三支管部9远离所述第二支管部8的一端与所述喉道4连通；所述含湿量检测仪5和所述压力测量传感器6均设置在所述第二支管部8上。

沿高湿气体流动方向，气体支管管道2包括依次密封连接的第一支管部7、第二支管部8和第三支管部9，其中，第一支管部7与远离第二支管部8的一端与位于高湿气体管道3和喉道4之间的气体引出管道1连通，第三支管部9与喉道4连通，而含湿量检测仪5和压力测量传感器6均设置在第二支管部8上。第一支管部7的外壁套设的管道加热部件10，将气体温度提升后，可有效避免气体中携带的小液滴及高含湿气体在测量探头部位凝结，造成测量探头失灵现象。

在上述优选技术方案的基础上，进一步，所述气体支管管道2还包括设置在所述气体引出管道1内部的进口弯管11；所述进口弯管11的一端与所述第一支管部7远离所述第二支管部8的一端连通，另一端与所述气体引出管道1同轴设置。

进口弯管11一方面可以增加气体引出管道1进入气体支管管道2的顺畅性和均匀性，另一方面可初步拦截高湿气体中的液滴及杂质。

在上述优选技术方案的基础上，更为优选地，还包括温度控制机构，所述温度控制机构包括温度控制器12和温度传感器13；所述气体引出管道1和所述第二支管部8上均设置有所述温度传感器13，分别用于检测进入所述第一支管部7前后高湿气体的温度；所述温度传感器13和所述管道加热部件10均与所述温度控制器12连接。

在本实用新型的测量装置中，为实时监测进入气体支管管道2内高湿气体的温度变化，还包括温度控制器12和温度传感器13，其中，在气体引出管道1和第二支管部8上均设置温度传感器13，分别用于检测进入第一支管部7前后的高湿气体的温度，而温度传感器13和管道加热部件10均与温度控制器12连接，根据进出口温度设置区间控制管道加热部件10的加热功率。

为防止高含湿气体中的液滴进入气体支管管道2，所述进口弯管11内部靠近所述第一支管部7的一端设置有至少一层液滴拦网14，且所述液滴拦网14为均匀布设的网格线状结构。

均匀布设的网格线状结构的液滴拦网14，避免了高湿气流携带的小液滴在管道加热部件10处蒸发进入气流中，提高了气体含湿量测量的准确性。

为提高含湿量检测和压力检测的准确性，所述第二支管部8外壁套设有管道保温隔热部件15。实现管道内气体温度在气体支管管道2内流动过程中保持不变。

在上述优选技术方案的基础上，更为优选地，所述第三支管部9外壁套设有管道保温隔热部件15。

第三支管部9外壁套设有管道保温隔热部件15，可有效防止高湿气体遇到温度较低的壁温凝结，影响高湿气体后续处理工序。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种高湿气体含湿量测量装置，其特征在于，包括气体引出管道(1)、气体支管管道(2)和在线监测部件；

所述气体引出管道(1)的一端用于和高湿气体管道(3)相连，以将高湿气体引入，另一端自由，且所述气体引出管道(1)上设置有喉道(4)；

所述气体支管管道(2)的一端与所述喉道(4)连通，另一端与位于所述高湿气体管道(3)和所述喉道(4)之间的所述气体引出管道(1)连通；

所述在线监测部件设置在所述气体支管管道(2)上。

2.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述在线监测部件包括含湿量检测仪(5)和压力测量传感器(6)；

所述含湿量检测仪(5)和所述压力测量传感器(6)均设置在所述气体支管管道(2)上。

3.根据权利要求2所述的测量装置，其特征在于，沿高湿气体流动方向，所述气体支管管道(2)包括依次密封连接的第一支管部(7)、第二支管部(8)和第三支管部(9)；

所述第一支管部(7)远离所述第二支管部(8)的一端与位于所述高湿气体管道(3)和所述喉道(4)之间的所述气体引出管道(1)连通，且所述第一支管部(7)的外壁套设有管道加热部件(10)；

所述第三支管部(9)远离所述第二支管部(8)的一端与所述喉道(4)连通；

所述含湿量检测仪(5)和所述压力测量传感器(6)均设置在所述第二支管部(8)上。

4.根据权利要求3所述的测量装置，其特征在于，所述气体支管管道(2)还包括设置在所述气体引出管道(1)内部的进口弯管(11)；

所述进口弯管(11)的一端与所述第一支管部(7)远离所述第二支管部(8)的一端连通，另一端与所述气体引出管道(1)同轴设置。

5.根据权利要求4所述的测量装置，其特征在于，还包括温度控制机构，所述温度控制机构包括温度控制器(12)和温度传感器(13)；

所述气体引出管道(1)和所述第二支管部(8)上均设置有所述温度传感器(13)，分别用于检测进入所述第一支管部(7)前后高湿气体的温度；

所述温度传感器(13)和所述管道加热部件(10)均与所述温度控制器(12)连接。

6.根据权利要求4或5任一项所述的测量装置，其特征在于，所述进口弯管(11)内部靠近所述第一支管部(7)的一端设置有至少一层液滴拦网(14)。

7.根据权利要求6所述的测量装置，其特征在于，所述液滴拦网(14)为均匀布设的网格线状结构。

8.根据权利要求7所述的测量装置，其特征在于，所述第二支管部(8)外壁套设有管道保温隔热部件(15)。

9.根据权利要求8所述的测量装置，其特征在于，所述第三支管部(9)外壁套设有管道保温隔热部件(15)。

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