阅读说明：本技术 一种露点测试装置及露点测试方法 (Dew point testing device and dew point testing method ) 是由 崔士涛 邓存柏 瞿丽娟 陈允至 黄志华 于 2020-08-24 设计创作，主要内容包括：本发明涉及露点测试技术领域,公开了一种露点测试装置及露点测试方法。露点测试装置包括控制器、管路、流量检测器、增湿器、第一压力检测器、第一温度检测器、冷却机构、第二压力检测器、第二温度检测器、收集器和计时器。流量检测器、增湿器和冷却机构依次设置在管路上。第一压力检测器和第一温度检测器设置在增湿器和冷却机构之间。第二压力检测器和第二温度检测器设置在冷却机构的出口侧。收集器用于收集增湿气体处理后凝结的液态水并检测液态水的质量。计时器用于记录增湿气体处理后凝结液态水的时间。本发明提供的露点测试装置,可以在不使用露点仪的情况下测试出增湿气体的露点值,降低测试成本,提高测试精度。(The invention relates to the technical field of dew point testing, and discloses a dew point testing device and a dew point testing method. The dew point testing device comprises a controller, a pipeline, a flow detector, a humidifier, a first pressure detector, a first temperature detector, a cooling mechanism, a second pressure detector, a second temperature detector, a collector and a timer. The flow detector, the humidifier and the cooling mechanism are sequentially arranged on the pipeline. The first pressure detector and the first temperature detector are disposed between the humidifier and the cooling mechanism. The second pressure detector and the second temperature detector are disposed on an outlet side of the cooling mechanism. The collector is used for collecting the condensed liquid water after the humidifying gas treatment and detecting the quality of the liquid water. The timer is used for recording the time of condensing liquid water after the humidifying gas treatment. The dew point testing device provided by the invention can test the dew point value of the humidified gas under the condition of not using a dew point instrument, thereby reducing the testing cost and improving the testing precision.)

一种露点测试装置及露点测试方法

技术领域

本发明涉及露点测试技术领域，特别是涉及一种露点测试装置及露点测试方法。

背景技术

露点，又称露点温度，在气象学中是指在固定气压之下，空气中所含的气态水达到饱和而凝结成液态水所需要降至的温度。在这温度时，凝结的水飘浮在空中称为雾、而沾在固体表面上时则称为露，因而得名露点。

燃料电池作为一种清洁能源，近年来越来越受到人们的重视，特别是随着燃料电池或系统产业化和批量化生产，燃料电池电堆或系统的操作条件的准确性和可控性越来越受到人们的重视，特别是增湿后反应气体的露点温度的测试一直是一个比较大的难题，目前常用的确定增湿气体露点的装置为露点仪。

但是，使用露点仪测试气体的露点有两个问题，一个问题是露点仪通常价格较贵，测试使用成本较高；第二个问题是通常市面上的露点仪在连续测试高湿度气体时由于露点仪测试晶片上容易凝结水滴导致湿度发生突变是测试结果又偏差的现象，因此经常导致测试失真。

因此，亟需一种新型的露点测试装置，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种露点测试装置，其能够降低测试成本，提高测试精度，避免测试结果出现偏差。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种露点测试装置，包括：

控制器；

管路，用于通入气体；

依次设置在所述管路上的流量检测器、增湿器和冷却机构；

第一压力检测器和第一温度检测器，二者均设置在所述增湿器和所述冷却机构之间；

第二压力检测器和第二温度检测器，二者均设置在所述冷却机构的出口侧；

收集器，设置在所述冷却机构的出口侧，用于收集增湿气体处理后凝结的液态水并检测液态水的质量；

计时器，用于记录增湿气体处理后凝结液态水的时间；

所述流量检测器、所述增湿器、所述第一压力检测器、所述第一温度检测器、所述冷却机构、所述第二压力检测器和所述第二温度检测器均与所述控制器电连接。

作为优选方案，所述冷却机构包括第一冷却器和第二冷却器，所述第一冷却器上设置有第一进口、第一出口、第二进口和第二出口，所述管路内的气体能够由所述第一进口流入至所述第一冷却器内并能够由所述第一出口流出，冷却剂能够通过所述第二进口和所述第二出口在所述第一冷却器和所述第二冷却器之间循环。

作为优选方案，所述流量检测器为气体流量计。

作为优选方案，所述第一压力检测器和/或所述第二压力检测器为压力传感器。

作为优选方案，所述第一温度检测器和/或所述第二温度检测器为热电偶。

作为优选方案，所述收集器为天平。

作为优选方案，所述计时器为秒表。

一种露点测试方法，基于如上所述的露点测试装置，所述露点测试方法包括：

S1.测量气体未增湿前的流速并记为S；

S2.对气体进行增湿；

S3.测量增湿后气体的压力和温度，并将压力记为P₁，温度记为T₁；

S4.将增湿后的气体处理为饱和气体，并测量处理后气体的压力和温度，将压力记为P₂，将温度记为T₂，收集增湿气体处理后凝结的液态水的质量和时间，并将质量记为m，时间记为t；

S5.根据步骤S1-S4获得的数据，计算气体的露点值T_dew。

作为优选方案，在步骤S5中，T_dew的计算公式为：

其中A、B、c均为安托因方程常量。

作为优选方案，在步骤S1中，利用流量检测器测量气体未增湿前的流速并记为S；

在步骤S2中，利用增湿器对气体进行增湿；

在步骤S3中，利用第一压力检测器测量增湿后气体的压力并记为P₁，利用第一温度检测器测量增湿后气体的温度并记为T₁；

在步骤S4中，利用冷却机构将增湿后的气体处理为饱和气体，利用第二压力检测器测量处理后气体的压力并记为P₂，利用第二温度检测器测量处理后气体的温度并记为T₂，分别利用收集器和计时器收集增湿气体处理后凝结的液态水的质量和时间，并将质量记为m，时间记为t。

本发明提供的露点测试装置和测试方法与现有技术相比，其有益效果在于：

本发明提供的露点测试装置，首先，利用流量检测器测量气体未增湿前的流速S，然后利用增湿器对气体进行增湿，并利用第一压力检测器测量增湿后气体的压力P₁，利用第一温度检测器测量增湿后气体的温度T₁，然后再利用冷却机构将增湿后的气体处理为饱和气体，利用第二压力检测器测量处理后气体的压力P₂，利用第二温度检测器测量处理后气体的温度T₂，分别利用收集器和计时器收集增湿气体处理后凝结的液态水的质量m和时间t，最后通过S、P₁、T₁、P₂、T₂、m和t以及热力学基本方程和理想气体方程计算出增湿气体的露点值T_dew。本发明提供的露点测试装置，结构简单，方便实用，可以在不使用露点仪的情况下测试出增湿气体的露点值T_dew，不仅有利于降低测试成本，而且有利于提高测试精度，避免测试结果出现偏差。

附图说明

图1是本发明实施例提供的露点测试装置的原理图；

图2是本发明实施例提供的冷却机构的原理图；

图3是本发明实施例提供的露点测试方法的流程图。

图中：

1-控制器；

2-管路；

3-流量检测器；

4-增湿器；

5-第一压力检测器；

6-第一温度检测器；

7-冷却机构；71-第一冷却器；711-第一进口；712-第一出口；713-第二进口；714-第二出口；72-第二冷却器；

8-第二压力检测器；

9-第二温度检测器；

10-收集器；

11-计时器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本实施例提供一种露点测试装置，可以应用于燃料电池气体增湿露点的测量领域，如燃料电池发动机系统气体增湿的标定，燃料电池系统测试台增湿能力的标定等。具体地，露点测试装置包括控制器1、管路2、流量检测器3、增湿器4、第一压力检测器5、第一温度检测器6、冷却机构7、第二压力检测器8、第二温度检测器9、收集器10和计时器11。其中，管路2用于通入气体。流量检测器3、增湿器4和冷却机构7依次设置在管路2上。第一压力检测器5和第一温度检测器6二者均设置在增湿器4和冷却机构7之间。第二压力检测器8和第二温度检测器9二者均设置在冷却机构7的出口侧。收集器10设置在冷却机构7的出口侧，用于收集增湿气体处理后凝结的液态水并检测液态水的质量。计时器11用于记录增湿气体处理后凝结液态水的时间。流量检测器3、增湿器4、第一压力检测器5、第一温度检测器6、冷却机构7、第二压力检测器8和第二温度检测器9均与控制器1电连接。当然，还可以将收集器10和计时器11也与控制器1电连接。

本实施例提供的露点测试装置的工作原理如下：首先，利用流量检测器3测量气体未增湿前的流速S，然后利用增湿器4对气体进行增湿，并利用第一压力检测器5测量增湿后气体的压力P₁，利用第一温度检测器6测量增湿后气体的温度T₁，然后再利用冷却机构7将增湿后的气体处理为饱和气体，利用第二压力检测器8测量处理后气体的压力P₂，利用第二温度检测器9测量处理后气体的温度T₂，分别利用收集器10和计时器11收集增湿气体处理后凝结的液态水的质量m和时间t，最后通过S、P₁、T₁、P₂、T₂、m和t以及热力学基本方程和理想气体方程计算出增湿气体的露点值T_dew。

本实施例提供的露点测试装置，结构简单，方便实用，可以在不使用露点仪的情况下测试出增湿气体的露点值T_dew，不仅有利于降低测试成本，而且有利于提高测试精度，避免测试结果出现偏差。

如图2所示，本实施例提供的冷却机构7包括第一冷却器71和第二冷却器72，第一冷却器71上设置有第一进口711、第一出口712、第二进口713和第二出口714，管路2内的气体能够由第一进口711流入至第一冷却器71内并能够由第一出口712流出，冷却剂能够通过第二进口713和第二出口714在第一冷却器71和第二冷却器72之间循环。即第一冷却器71有四个进出口，其中第二进口713和第二出口714为冷却剂的进出口，这两个进出口为一个通路起到冷却机构的冷却作用，其中第一进口711和第一出口712为被冷却气体的进出口。

具体地，在本实施例中，流量检测器3为气体流量计。第一压力检测器5和第二压力检测器8均为压力传感器。第一温度检测器6和第二温度检测器9均为热电偶。收集器10为天平。计时器11为秒表。气体流量计、压力传感器、热电偶、天平和秒表均为常见的测试设备，不仅价格较为便宜，有利于降低测试成本，而且技术已经比较成熟，测试数据比较可靠，有利于提高增湿气体露点值T_dew的精度。

如图3所示，本实施例还提供一种露点测试方法，基于上述的露点测试装置，露点测试方法包括：

S1.测量气体未增湿前的流速并记为S；

S2.对气体进行增湿；

S3.测量增湿后气体的压力和温度，并将压力记为P₁，温度记为T₁；

S4.将增湿后的气体处理为饱和气体，并测量处理后气体的压力和温度，将压力记为P₂，将温度记为T₂，收集增湿气体处理后凝结的液态水的质量和时间，并将质量记为m，时间记为t；

S5.根据步骤S1-S4获得的数据，计算气体的露点值T_dew。

进一步地，在步骤S5中，T_dew的计算公式为：

其中A、B、c均为安托因方程常量，可以通过查表获得。将步骤S1-S4获得的S、P₁、T₁、P₂、T₂、m和t的数值带入到上述公式中，即可计算出气体的露点值T_dew。

进一步地，在步骤S1中，利用流量检测器3测量气体未增湿前的流速并记为S；

在步骤S2中，利用增湿器4对气体进行增湿；

在步骤S3中，利用第一压力检测器5测量增湿后气体的压力并记为P₁，利用第一温度检测器6测量增湿后气体的温度并记为T₁；

在步骤S4中，利用冷却机构7将增湿后的气体处理为饱和气体，利用第二压力检测器8测量处理后气体的压力并记为P₂，利用第二温度检测器9测量处理后气体的温度并记为T₂，分别利用收集器10和计时器11收集增湿气体处理后凝结的液态水的质量和时间，并将质量记为m，时间记为t。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。