Bảng 3 - Gương lạnh (ngưng tụ) với đọc số chỉ của nhiệt kế bằng mắt

Các ứng dụng đặc trưng

Không khí của khí quyển và không khí nén

Phạm vi độ ẩm

Điểm sương có áp suất - 20 ⁰C đến + 25 ⁰C

Phạm vi áp suất

0 bar (e) đến 200 bar (e)

Phạm vi nhiệt độ

0 ⁰C đến + 50 ⁰C

...

...

...

Không tốt

Bảng 4 - Gương lạnh (ngưng tụ) có thiết bị phát hiện sương mù và đo nhiệt độ tự động

Các ứng dụng đặc trưng

Không khí của khí quyển và không khí nén

Phạm vi độ ẩm

Điểm sương có áp suất - 80 ⁰C đến + 25 ⁰C

Phạm vi áp suất

0 bar (e) đến 20 bar (e)

Phạm vi nhiệt độ

...

...

...

Dung sai nhiễm bẩn

Không tốt

Bảng 5 - Phương pháp phản ứng hóa học sử dụng ống kính đọc trực tiếp có dùng lượng hút ẩm

Các ứng dụng đặc trưng

Không khí của khí quyển và không khí nén

Phạm vi độ ẩm

Điểm sương có áp suất - 65 ⁰C đến + 35 ⁰C

Phạm vi áp suất

Áp suất khí quyển

...

...

...

0 ⁰C đến + 40 ⁰C

Dung sai nhiễm bẩn

Trung bình

Bảng 6 - Phép đo với cảm biến điện dựa trên điện dùng

Các ứng dụng đặc trưng

Không khí của khí quyển và không khí nén

Phạm vi độ ẩm

Điểm sương có áp suất - 80 ⁰C đến + 40 ⁰C

Phạm vi áp suất

...

...

...

Phạm vi nhiệt độ

-30 ⁰C đến + 50 ⁰C

Dung sai nhiễm bẩn

Trung bình

Bảng 7 - Phép đo với cảm biến điện dựa trên độ dẫn điện

Các ứng dụng đặc trưng

Không khí của khí quyển và không khí nén

Phạm vi độ ẩm

Điểm sương có áp suất - 40 ⁰C đến + 25 ⁰C

...

...

...

0 bar (e) đến 20 bar (e)

Phạm vi nhiệt độ

-30 ⁰C đến + 50 ⁰C

Dung sai nhiễm bẩn

Trung bình

Bảng 8 - Phép đo với cảm biến điện dựa trên điện trở

Các ứng dụng đặc trưng

Không khí của khí quyển và không khí nén

Phạm vi độ ẩm

...

...

...

Phạm vi áp suất

0 bar (e) đến 20 bar (e)

Phạm vi nhiệt độ

0 ⁰C đến + 50 ⁰C

Dung sai nhiễm bẩn

Trung bình

Bảng 9 - Ẩm kế (nhiệt kế bầu ướt và bầu khô)

Các ứng dụng đặc trưng

Không khí của khí quyển

...

...

...

Độ ẩm tương đối 5 % đến 100 %

Phạm vi áp suất

Áp suất khí quyển

Phạm vi nhiệt độ

0 ⁰C đến + 100 ⁰C

Dung sai nhiễm bẩn

Xấu

8  Đánh giá kết quả thử

8.1  Điều kiện chuẩn

...

...

...

Nhiệt độ không khí nén             20⁰C

Áp suất của không khí nén        7 bar (e)

8.2  Tính toán lại cho áp suất sai lệch

Khi cần thiết, giá trị thu được có thể được qui vào áp suất khác (áp suất chuẩn) khi sử dụng các giá trị áp suất tuyệt đối và các áp suất riêng phần. Xem Phụ lục B.

8.3  Tính toán lại cho nhiệt độ sai lệch

Thường không được yêu cầu trừ trường hợp độ ẩm tương đối

8.4  Tính toán lại cho ảnh hưởng của các chất nhiễm bẩn khác

Một số chất nhiễm bẩn, đặc biệt là các phân tử có cấu trúc tương tự như các phân tử của nước có thể gây nhiễu cho các phép đo. Vì vậy các chất nhiễm bẩn này phải được loại bỏ khỏi mẫu thử trước khi thực hiện các phép đo. Nếu yêu cầu này không thể thực hiện được thì phải đánh giá để xác định độ không ổn định do các chất nhiễm bẩn này gây ra.

9  Chuyển đổi từ các đơn vị độ ẩm phi tiêu chuẩn sang dạng tiêu chuẩn và ngược lại

...

...

...

Giá trị của độ ẩm tương đối đối với một mẫu thử không khí đã biết ở một nhiệt độ đã biết có thể được tính toán lại cho một nhiệt độ điểm sương khi sử dụng bảng trong TCVN 9453:2013 (ISO 7183:1986), Phụ lục C để đưa ra các giá trị của các áp suất bão hoà và các mật độ của hơi nước ở các nhiệt độ khác nhau. Đọc áp suất của hơi bão hoà đối với nhiệt độ thực tế và nhân áp suất này với độ ẩm tương đối tính theo phần trăm. Trong bảng, đọc nhiệt độ điểm sương tương đương với áp suất riêng phần thực tế của hơi.

9.2  Điểm sương

Điểm sương ở áp suất khí quyển (1 bar tuyệt đối) là sai nhưng thường được qui là “điểm sương khí quyển”. Đây là một điểm sương tương đương và không phải là thuật ngữ được chấp nhận để mô tả hàm lượng nước.

9.3  Tỷ số pha trộn (hoặc độ ẩm riêng)

Tỷ số giữa khối lượng của nước và khối lượng của không khí khô: sử dụng bảng trong TCVN 9453:2013 (ISO 7183:1986), Phụ lục C.

Tỷ số giữa khối lượng của nước và khối lượng không khí ẩm: sử dụng bảng trong TCVN 9453:2013 (ISO 7183:1986), Phụ lục C.

10  Độ không đảm bảo

CHÚ THÍCH: Thường không cần thiết phải tính toán độ không đảm bảo có thể xảy ra theo điều này.

Do bản chất của các phép đo vật lý, không thể đo một đại lượng vật lý mà không có sai số hoặc, thực tế là không thể xác định độ không đảm bảo thực của bất cứ một phép đo riêng biệt nào. Tuy nhiên, nếu biết rất rõ các điều kiện của phép đo thì có thể được ước lượng hoặc tính toán sai lệch đặc trưng của giá trị đo được so với giá trị thực, như vậy có thể khẳng định với một mức độ tin cậy nào đó rằng sai số thực nhỏ hơn sai lệch đã chỉ ra. Giá trị của sai lệch này cùng với mức tin cậy (thường là 95 %) của nó tạo thành một chuẩn của độ chính xác của phép đo riêng biệt.

...

...

...

Sự phân loại chất lượng và các giới hạn của độ không đảm bảo thường được viện dẫn để khẳng định độ không đảm bảo của phép đo riêng, bởi vì ngoại trừ các ngoại lệ (ví dụ, các bộ chuyển đổi điện) chúng chỉ cần thành một phần nhỏ của cấp chất lượng hoặc giới hạn của độ không đảm bảo.

Thông tin về độ không đảm bảo của phép đo các đại lượng riêng được đo và các giới hạn độ tin cậy của các tính chất của khí chỉ là sự gần đúng. Sự gần đúng này chỉ có thể được cải thiện với chi phí không theo tỷ lệ (xem ISO 2602 và ISO 2854).

11  Biểu thị các kết quả

Sự công bố nồng độ của hơi nước trong không khí nén được thử phải được biểu thị dưới dạng điểm sương có áp.

Sự công bố phải đủ chi tiết để cho phép kiểm tra các giá trị theo các qui trình của tiêu chuẩn này.

12  Báo cáo thử

Báo cáo được sử dụng để công bố độ ẩm phù hợp với tiêu chuẩn này phải có các thông tin sau:

a) mô tả hệ thống không khí nén và các điều kiện làm việc của nó có đầy đủ các chi tiết để xác định khả năng áp dụng giá trị nồng độ được công bố;

b) mô tả điểm tại đó lấy các mẫu thử;

...

...

...

d) cụm từ “Điểm sương có áp được công bố phù hợp với TCVN 11256-3 (ISO 8573-3) được theo sau bởi.

1) giá trị trung bình thực tế đo được, được đánh giá như đã mô tả trong Điều 8 và được biểu thị bằng độ Celsius khi qui vào các điều kiện thực tế;

2) giá trị trung bình thực tế đo được được đánh giá như đã mô tả trong Điều 8 và được biểu thị bằng Celsius và được tính toán qui vào các điều kiện chuẩn;

3) áp suất thực tế được qui vào điểm sương, tính bằng bar;

4) công bố về độ không đảm bảo áp dụng được;

e) ngày lấy mẫu và thực hiện phép đo

Phụ lục A giới thiệu một báo cáo thử mẫu.

Phụ lục A

...

...

...

Ví dụ về công bố độ ẩm của không khí nén

Trong hệ thống không khí nén của các ngành công nghiệp XX gồm có bốn máy nén không khí, các thiết bị làm lạnh phụ và các máy sấy dung môi chất lạnh, với một máy nén dự phòng, hai máy nén làm việc toàn tải và một máy nén được chất tải khoảng 50% và làm việc ở áp suất mạng lưới 7 bar, các phép đo độ ẩm đã được thực hiện trong hệ thống khi ống cung cấp lắp vào xưởng B.

Các mẫu thử đã được lấy đều đặn ở các khoảng cách thời gian 1h trong quá trình 48h của các ngày từ dd-mm-yyyy đến dd-mm-yyyy.

Áp suất tại điểm lấy mẫu là 6,6 bar(e).

Các phép đo đã được thực hiện khi sử dụng một khí cụ đo điểm sương kiểu ngưng tụ XX với độ không đảm bảo đo ± 0,5 ⁰C.

Thiết bị đo đã được hiệu chuẩn ngày 30-11-1995 như đã ghi trong mỗi biên bản;

Điểm sương có áp được công bố phù hợp với TCVN 11256-3 (ISO 8573-3) là

Điểm sương có áp + 1 ⁰C ± 0,5 ⁰C ở các điều kiện thực tế 6,6 bar(e), 26 ⁰C

Điểm sương có áp được tính toán lại + 3 ⁰C ± 0,5 ⁰C ở các điều kiện chuẩn

...

...

...

Phụ lục B

(Tham khảo)

Tính toán áp suất hơi

B.1  Tính toán áp suất thực tế của hơi trên nước dựa trên phép đo nhiệt độ bầu khô và bầu ướt.

Phương trình của ẩm kế

P_w = P_wsat - C_ptot.(T - T_w)

trong đó

P_w

...

...

...

P_wsat

là áp suất bão hòa của hơi, tính bằng pascals;

P_tot

là áp suất tổng của khí, tính bằng pascals;

T

là nhiệt độ bầu khô, tính bằng kelvin;

T_w

là nhiệt độ bầu ướt, tính bằng kelvin;

C

...

...

...

B.2  Tính toán áp suất của hai bão hoà trên nước dựa trên phép đo nhiệt độ.

Xem tài liệu tham khảo [4]

trong đó

B = -12,150799

F_i = xem Bảng B.1

Các ký hiệu khác như đã nêu trong Bảng B.1.

Bảng B.1 - Các giá trị cho hệ số F_i

Hệ số F_{i = 1...9}

...

...

...

Hệ số

Giá trị

F₀

- 8499,22

F₅

-1,14605 x 10^-8

F₁

- 7422,1865

F₆

...

...

...

F₂

96,1635147

F₇

3,61026 x 10^-15

F₃

0,024917646

F₈

3,85045 x 10^-18

F₄

...

...

...

F₉

-1,4317 x 10^-21

B.3  Tính toán điểm sương ở áp suất chuẩn dựa trên phép đo ở áp suất phi chuẩn

Đối với các điểm sương trên nước

 nếu

Đối với các điểm sương trên băng

 nếu

trong đó

t_D,rp       là nhiệt độ điểm sương tại áp suất chuẩn, tính bằng độ Celsius;

...

...

...

t_D(i),rp     là nhiệt độ điểm sương tại áp suất chuẩn trên băng, tính bằng độ Celsius;

P_tot,rp     là áp suất tổng chuẩn, tính bằng pascals;

P_tot,nrp    là áp suất tổng ở áp suất phi chuẩn, tính bằng pascals;

P_w,nrp    là áp suất riêng phần của hơi nước ở áp suất phi chuẩn, tính bằng pascals.

Phụ lục C

(Tham khảo)

Phương pháp đo độ ẩm ưu tiên

C.1  Mô tả phương pháp

...

...

...

Một ẩm kế gồm có hai cảm biến nhiệt liền kề nhưng được cách nhiệt trên đó môi trường ẩm được hút ra. Một cảm biến được bao bọc trong một môi trường xốp (wetsock), môi trường này được duy trì độ ẩm bằng sự nhỏ giọt từ một bình chứa nước.

Nước bốc hơi từ miếng lót ẩm (wetsock) ở một tốc độ tỷ lệ với độ ẩm của không khí. Sự bốc hơi làm cho cảm biến độ ẩm bị làm lạnh. Độ chênh lệch nhiệt độ của các cảm biến độ ẩm và khô được sử dụng để tính toán độ ẩm của không khí.

C.1.2  Gương lạnh (ngưng tụ)

C.1.2.1  Với đọc số chỉ thị của nhiệt kế bằng mắt

Trong một khí cụ quang học đo điểm sương ngưng tụ, sự ngưng tụ của độ ẩm trong dòng không khí được tạo ra trên một gương được phơi ra không khí bằng làm sạch gương. Nhiệt độ từ đó bắt đầu sự ngưng tụ có thể được quan trắc bằng cách phát hiện các thay đổi trong cách phản chiếu ánh sáng của gương được ghi lại dưới dạng điểm sương.

C.1.2.2  Có thiết bị phát hiện sự ngưng tụ và đo nhiệt độ tự động.

Tương tự như trên nhưng có các thiết bị điện tử để giám sát sự ngưng tụ và nhiệt độ.

C.1.3  Phép đo với cảm biến điện

C.1.3.1  Qui định chung

...

...

...

Có một vài kiểu cảm biến điện khác biệt.

C.1.3.2  Cảm biến tụ điện

Kiểu cảm biến này đáp ứng gần như phần lớn độ ẩm tương đối hơn là điểm sương, có tính tuyến tính tốt nhất tại các độ ẩm tương đối thấp. Nói chung, các cảm biến tụ điện không bị hư hỏng bởi sự  ngưng tụ (nghĩa là độ ẩm tương đối 100 %), mặc dù vậy sự hiệu chuẩn có thể làm cho kết quả bị thay đổi.

C.1.3.3  Cảm biến điện tử

Kiểu cảm biến này đáp ứng gần như phần lớn độ ẩm tương đối hơn là điểm sương, có tính tuyến tính tốt nhất tại các độ ẩm cao. Hầu hết các cảm biến điện trở không thể chịu đựng được sự ngưng tụ. Tuy nhiên, một số loại cảm biến này có “bảo vệ chống bão hòa” với việc nung nóng tự động để ngăn ngừa sự ngưng tụ.

C.1.3.4  Cảm biến trở kháng kiểu điểm sương

Kiểu cảm biến này là trường hợp đặc biệt của tỷ trọng kế trở kháng được sử dụng để đo các đơn vị tuyệt đối hơn là độ ẩm tương đối. Khi tuân theo một nguyên lý chung giống nhau, cảm biến có thể đóng vai trò của nhân oxit hoặc các oxit kim loại khác, hoặc một nền silic cho phần tử loạt hóa. Kiểu cảm biến này đáp ứng áp suất riêng phần của hơi nước. Thông thường, tín hiệu được chuyển đổi thành các đơn vị tuyệt đối khác dẫn đến các giá trị được hiển thị bởi dụng cụ dưới dạng điểm sương hoặc các phần triệu của thể tích.

C.1.4  Phương pháp phản ứng hóa học

Sử dụng các ống (thuỷ tinh) đọc trực tiếp có chứa các chất dễ phản ứng hóa học. Nguyên lý cơ bản của các ống đọc trực tiếp là phản ứng hóa học giữa hơi nước trong mẫu không khí thử và vật liệu điền đầy trong ống gây ra sự thay đổi màu sắc. Phản ứng tỷ lệ với tổng lượng nước được mang vào ống khi một thể tích không khí không đổi đi qua. Phản ứng này được chỉ thị bằng chiều dài của chất nhuộm màu được đọc trên một thang chia độ.

...

...

...

Nói chung, kỹ thuật kính quang phổ là kỹ thuật trong đó thành phần của hỗn hợp khí được xác định bằng phân tích cách ánh sáng có các bước sáng hoặc tần số riêng hấp thụ (hoặc phát ra) các chất.. Mỗi chất hóa học có một tần số đặc trưng “ký hiệu” và các tần số này nằm trong vùng tia cực tím hoặc tia hồng ngoại của phổ. Phép đo kính quang phổ có thể là một phương pháp hữu ích nếu có nồng độ của các chất khác cũng được đo như nồng độ của hơi nước.

Kỹ thuật kính quang phổ dùng cho các độ ẩm cao hoặc trung bình dựa trên năng suất hấp thụ theo phổ hồng ngoại. Nước hấp thụ bức xạ hồng ngoại ở một vài bước sóng trong dải 1μm đến 10 μm. Cường độ của bức xạ truyền thẳng được đo tại một trong các bước sóng này và được so sánh với cường độ được đo tại một bước sóng chuẩn khi sử dụng một tế bào quang điện để phát hiện. Lượng bức xạ được hấp thụ bởi khí này tỷ lệ với nồng độ không gian (hoặc áp suất không gian) của hơi nước.

Cũng có thể sử dụng kỹ thuật kính quang phổ để đo các nồng độ cực kỳ thấp của hơi nước, thường là tới một ít phần tỷ, (nghĩa là một vài phần của một phần triệu). Có một vài phiên bản của công nghệ tinh xảo này, bao gồm APIMS (phép trắc phổ khối ion hóa áp suất khí quyển), FT-IR (phép trắc phổ hồng ngoại biến đổi Fourier) và TDLAS (phép trắc phổ hấp thụ laser đi ốt điều hưởng).

C.2  Khuyến nghị riêng cho một số phạm vi đo

C.2.1  Độ ẩm cao trên phạm vi môi trường xung quanh

Các đường ống lấy mẫu nên được duy trì ở trên điểm sương của khí đang được đo để tránh sự ngưng tụ.

Sự tăng nhiệt đường điện thường là phương pháp thực tiễn nhất.

C.2.2  Độ ẩm thấp và khí rất khô

Nếu có thể thực hiện được, chuẩn bị cho các phép đo bằng cách rửa bình xịt nước các đường ống lấy mẫu và các ẩm kế với khí khô. Dẫn nước rò còn lại ra bằng nung khô các bộ phận của hệ thống thử nếu có thể thực hiện được (nhưng không có dụng cụ - trừ khi được thiết kế có các dụng cụ). Hàm lượng ẩm đo được càng thấp thì thời gian sấy khô theo kịch bản càng tăng lên.

...

...

...

Lựa chọn các vật liệu không thấm để tránh sự khuyếch tán của hơi ẩm ở bên trong qua các ống lấy mẫu và hàng rào xung quanh. Thép và các vật liệu kim loại thường là các vật liệu không thấm. Polytetra floethylen (PTFE) chỉ có tính thấm nhẹ và thường đáp ứng được cho các điểm sương ở trên -20 ⁰C và đôi khi thấp hơn mức này. Các vật liệu như Polyvinyl clorua (PVC), nylon và cao su có tính thấm khá cao và thường không thích hợp cho các độ ẩm thấp và không đáp ứng được bất phạm vi độ ẩm nào.

Gia công tinh bề mặt là yêu cầu quan trọng đối với các độ ẩm rất thấp. Ngay cả các lượng nước rất nhỏ được hấp thụ trên các bề mặt của các vật liệu không hút ẩm cũng có thể có ảnh hưởng quan trọng. Nên sử dụng thép không gỉ được đánh bóng hoặc đánh bóng bằng điện để đạt được các kết quả tốt nhất.

Các môi trường sạch thường là các môi trường tốt nhất cho các phép đo độ ẩm, nhưng đây là trường hợp tới hạn ở các độ ẩm rất thấp. Ngay cả nước trên các dấu lăn tay. Nên dùng các chất làm sạch có độ tinh khiết cao. Thuốc thử tinh khiết hòa tan các chất nhiễm bẩn có gốc dầu và nước tinh chế (được chưng cất hoặc khử ion) dùng cho hòa tan muối. Việc làm sạch nên được kèm theo sấy khô cẩn thận bằng phương pháp làm sạch.

Đường ống lấy mẫu nên có chiều dài càng ngắn càng tốt. Diện tích bề mặt nên giảm tới mức tối thiểu bằng cách sử dụng đường ống được thu hẹp nhỏ nhất mà các điều kiện của dòng chảy cho phép. Tránh các rò rỉ. Giảm tới mức tối thiểu các chõ nối (khuỷu nối, nối chữ T, các van v.v...) dùng cho đường ống.

Nên bảo đảm cho mẫu thử khí có đủ lưu lượng để giảm tới mức tối thiểu ảnh hưởng của các nguồn nước rò trong dòng chảy.

Nên tránh các “ngõ cụt” trong đường ống vì chúng không thể được xịt nước rửa sạch một cách dễ dàng.

Nên giảm tới mức tối thiểu sự khuyếch tán ngược của hơi ẩm, ví dụ bằng các tốc độ chảy nhanh của khí, các ống xả dài sau cảm biến hoặc bằng các van cách ly vùng có độ ẩm thấp khỏi không khí xung quanh.

Phụ lục D

...

...

...

Phương pháp đo độ ẩm không được ưu tiên

D.1  Qui định chung

Trong phụ lục này giới thiệu một số phương pháp đã biết khác không được ưu tiên sử dụng để đo độ ẩm trong các hệ thống không khí nén và có liên quan đến sự phân loại các chất nhiễm bẩn như đã mô tả trong TCVN 11256-1 (ISO 8573-1).

D.2  Phương pháp cơ học

Môi trường cảm biến là môi trường hút ẩm và sự hấp thụ nước làm thay đổi các tính chất cơ học. Một ví dụ là ẩm kế tóc nổi tiếng ở đó chiều dài của một chùm tóc thay đổi theo độ ẩm. Sự dịch chuyển được phóng đại và hiển thị thông qua một kim chỉ trên thang chia độ.

D.3  Phương pháp lithi (Li) clorua bão hòa

Môi trường cảm biến là một khối hút ẩm, hấp thụ nước từ không khí. Một điện áp được đặt ngang qua muối và lượng dòng điện đi qua phụ thuộc vào lượng hơi nước đã được hấp thụ. Tại cùng một thời điểm, dòng điện cũng nung nóng muối.

Cuối cùng đã đạt được sự cân bằng giữa hấp thụ và nung nóng. Nhiệt độ tại đó xảy ra sự cân bằng này có liên quan đến áp suất hơi nước. Dụng cụ thường được sử dụng có dạng đầu dò có các số đọc được hiển thị dưới dạng điểm sương.

D.4  Phương pháp điện phân (photpho pentaoxit)

...

...

...

D.5  Khí cụ đo điểm sương với cảm biến áp suất quay

Một mẫu thử không khí được nén và, theo lý thuyết được giãn nở đoạn nhiệt. Tiến hành một vài lần thử ở các áp suất (tăng) khác nhau. Áp suất tại đó sương mù được tạo thành đầu tiên như sự giảm áp suất được chỉ thị là nhiệt độ giãn nở và một điểm sương.

THƯ MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

|1| ISO 2602, Statistical interpretation of test result - Estimation of the mean - Confidence interval (Giải thích bằng thống kê các kết quả thử - ước lượng giá trị trung bình - Khoảng tin cậy);

|2| ISO 2854, Statistical interpretation of data - Techniques of estimation and tests relating to means and variances (Giải thích bằng thống kê các dữ liệu - Kỹ thuật ước tính và các thử nghiệm liên quan đến các giá trị trung bình và phương sai);

|3| A guide to the measurement of Humidity. Institute of Measurement and Control, National Physies Laboratory, 1996, ISBN O-904457-24-9;

|4| A Wexler and R. Greespan, US Code of Federal Regulations, Part 40, 86.344-79, Protection of the environment. Humidity calculations. National Bureau of Standards.

Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 11256-3:2015 (ISO 8573-3:1999) về Không khí nén - Phần 3: Phương pháp cho đo độ ẩm