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简单分析压缩空气常压露点与压力露点换算

2011-09-30 17:10阅读：

http://blog.sina.cn/dpool/blog/u/2131877042

问题的提出
在压缩空气净化行业和使用压缩空气的行业中，经常会遇到压缩空气常压露点与压力露点换算的问题。
对此，许多文献中都提供了换算曲线图。但是利用这些曲线图进行露点换算存在下列一些不便之处
a)一些换算曲线图中压力的单位为kgf /cm²不是法定计量单位Ma或其倍数单位；
b)换算曲线图中只能给出整倍数压力单位下常压露点与压力露点的函数曲线，当需要将常压露点换算为其他压力下的露点时，就非常不便；
c)这些换算曲线图幅面均不大，欲获得精确的读数十分困难。
另外，这些曲线本身是否准确，也值得商榷(见本文第4章节).
鉴于上述原因，如果能通过计算或借助于计算来解决常压露点与压力露点的换算，对于压缩空气净化行业和使用压缩空气的行业中有关人员，将是非常便利的。
一种换算方法
来源
文献介绍
了一种借助于计算进行常压露点与压力露点换算的方法，笔者认为值得向压缩空气净化行业和压缩空气应用行业中的有关人士推荐。该方法的理论依据有两点：
a)饱和状态下湿空气中水蒸汽分压力仅与温度(即露点)有关，与湿空气的压力无关；
b)饱和水蒸汽分压力与湿空气的绝对压力成正比。即
简单分析压缩空气常压露点与压力露点换算
式中：
Pb1一一绝对压力P1下的饱和水蒸汽分压力；
Pb2一一绝对压力P2下的饱和水蒸汽分压力。
令公式(1)中的P1为常压，则此式即为文献中的公式4-8。
换算步骤
a)从有关的湿空气特性表(文献的表1-5)中查出常压露点温度Td1对应的饱和水蒸汽分压力Pb1。
b)取p1=101325Pa，按公式(1)计算绝对压力P2下的饱和水蒸汽分压力Pb2。
c)再从上述湿空气特性表中查出Pb2对应的温度Td2，即为常压露点Td1对应于压力P2下的压力露点。
示例：将-18℃常压露点换算为0.7MPa表压下的压力露点。
解：
a) 由文献表1-5查得露点为-18℃时饱和水蒸汽分压力Pb1= 124. 8Pa。
b)p2=0. 7×106+101325-801325 Pa.。
c)由式(1)，
Pb2=124.8×801325÷101325-987Pa.。
d)由文献表1-5用线性内插法求得饱和水蒸汽分压力987Pa对应温度为6.8℃，即为所求。
推广
上述方法显然也适用于不同压力下压力露点之间的换算，此处不再赞述。
换算表
下面给出常压露点-60℃~60℃对应不同表压下的压力露点换算表(表1)。
注1：表1是按照前面所述方法，根据文献表1-5计算得出的。
注2：当常压露点不是2℃的整数倍时，可利用线性内插法计算。
简单分析压缩空气常压露点与压力露点换算
计算方法
思路
根据有关文献中提供的换算曲线图，Td2显然是Td1和(P2/ P1)的函数。如果能够确立这种函数关系，则即可不必借助于其他参数(例如饱和水蒸汽分压力等)直接进行露点换算。
按照这一思路，笔者推导了三个换算公式，适用于常压露点-60C~-2℃和表压≤1.0MPa的情况(对于其中常压露点为-22℃~-2℃、表压<0. 6MPa的情况，尚未找到误差较小的换算公式)。
换算公式之一
简单分析压缩空气常压露点与压力露点换算
式中:
Td2——绝压P2下的压力露点，℃；
Td1——绝压P1下的压力露点，℃；
P1和P2应采用同一单位。
公式的应用范围：-60℃≤常压露点<-22℃，表压≤1. 0MPa；在常压露点为-22℃时，表压≤0.5MPa。计算结果保留小数点后一位数字。
换算公式之二
简单分析压缩空气常压露点与压力露点换算
式中符号的含义同式(2)。
公式的应用范围：-22 ℃≤常压露点≤-2℃，0.6MPa≤表压≤0.8MPa。计算结果保留小数点后一位数字。
换算公式之三

式中符号的含义同式(2)。
公式的应用范围：-22 ℃≤常压露点≤-2℃，0.6MPa≤表压≤1.0MPa。计算结果保留小数点后一位数字
利用办公软件进行换算
公式(2)~(4)都是简单的函数，可以很方便地利用Excel软件进行换算。
示例1：编制公式(2)的换算文件。
步骤：
a)打开一个空白的Excel工作表。
b)插入函数LOG10。
c)按下表愉入指示文字、符号及单位：
简单分析压缩空气常压露点与压力露点换算
注：对齐方式——单元格A2、 A3、A4、D5为右对齐，单元格B1为居中，其余为左对齐。
d)按下表输入数据：
简单分析压缩空气常压露点与压力露点换算
e)用光标点取单元格E5。
f)输入下列公式：
= B7/(B8/(LOG10(B4/B3)+B8*B2/(B2+B7))-1)
g)按Enter键，得Td2=-43. 5895℃。
h)将单元格E5内数字小数点后的位数修改为一位，此时显示Td2=-43.6℃。
i)存盘。公式(2)的换算文件编制完成。
示例2：利用示例1中编制的文件，求-38℃常压露点对应0. 7MPa表压下的压力露点。
解：在示例1中编制的工作表上p2=801325Pa，恰好为表压0.7MPa。将单元格B2内的数据重新输入为-38，用光标点取单元格E5,得Td2=-17.8℃。
示例3:利用示例1中编制的文件，求-26℃常压露点对应0. 55MPa表压下的压力露点。
解：在示例1中编制的工作表上将单元格B4内的数据重新愉入为651325。将单元格B2内的数据重新输入为-26，用光标点取单元格E5,得Td2=-6..0℃。
公式(2)、(3)和(4)也可用于不同压力下压力露点之间的换算，但应注意对应的常压露点必须在规定的范围内。
误差
1.关于公式(2)
以按照本文第二章中的方法换算的结果(小数点后保留一位数字)为基准。笔者在公式的应用范围内计算了195个换算数据，误差不超过0.1℃的占99.0%，误差为0.2℃和0.3℃的各一例。
2.关于公式(3)和(4)
仍以按照本文第二章中的方法换算的结果(小数点后保留一位数字)为基准。笔者在公式的应用范围内计算了55个换算数据，误差全部不超过0. 1℃。
质疑
笔者将采用本文第二章中的方法换算的结果与查取文献和文献中给出的换算曲线进行比较，其结果相差很大。
示例1：-20℃常压露点对应表压0.8MPa的压力露点，采用第二章中的方法换算的结果为5.7℃；而从文献图4-1查得约为9℃。
示例2：-20℃常压露点对应表压7kgf/cm²的压力露点，采用第二章中的方法换算的结果为3.8℃；而从文献图1-1查得约为6.7℃。
简单分析压缩空气常压露点与压力露点换算
观察文献的图1-1，其纵坐标与横坐标都是均匀分度的，各种压力下压力露点与常压露点的关系曲线是微向下凹的曲线；文献的图4-1，其纵坐标与横坐标也都是均匀分度的，各种压力下压力露点与常压露点的关系曲线几乎全是直线。笔者按照采用第二章中的方法换算的结果绘制了常压露点与表压0.7MPa下压力露点的换算曲线(见图1中的实线)，此曲线为一条微向下凸的曲线。按斜率变化的情况，曲线大致可以分为横坐标-22℃以下、-22℃~0℃和0℃以上三段。将此曲线的两个端点连成一条直线(即图1中的点画线)，在横坐标约为-22℃处，曲线与此直线上对应点的纵坐标之差达到最大值(约4.3C)。
根据以上分析，笔者认为上述文献中所给换算曲线的准确性都值得商榷。此看法是否恰当，望专家学者及业内同仁予以指正。
选自《压缩机》2011年10月，由艾高（www.ecoair.net.cn转载）

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