A relação básica entre o ponto de orvalho e o teor de umidade
No sistema de ar comprimido, o ponto de orvalho é um indicador fundamental do grau de secagem do gás. Quanto mais baixa for a temperatura do ponto de orvalho, menor será o teor de vapor de água no gás. A umidade absoluta refere‑se à massa de vapor de água contida em uma unidade de volume ou de massa de ar comprimido. A conversão entre essas duas grandezas não é uma relação linear simples, mas depende fortemente do sistemaPressão absolutaETemperatura.
A diferença entre o ponto de orvalho sob pressão e o ponto de orvalho à pressão atmosférica
Antes de proceder à conversão para um ponto de orvalho de -40 °C, é necessário esclarecer se esse valor corresponde ao “ponto de orvalho a pressão” ou ao “ponto de orvalho à pressão atmosférica”.
- Ponto de orvalho à pressão atmosférica: refere-se ao gás sob pressão atmosférica padrão (0.1 MPa …) a temperatura de ponto de orvalho. Nesse caso, a pressão parcial do vapor d’água medida corresponde diretamente ao teor de umidade à pressão atmosférica.
- Ponto de orvalho sob pressão: Refere-se à temperatura de ponto de orvalho de um gás sob a pressão de operação efetiva. Os medidores de ponto de orvalho utilizados em ambientes industriais geralmente medem o ponto de orvalho à pressão de trabalho. Quando o ar comprimido é expandido até a pressão atmosférica, sua temperatura de ponto de orvalho eleva‑se significativamente.
Por conseguinte, ao especificar um ponto de orvalho de –40 °C, é indispensável indicar também a pressão correspondente do sistema; caso contrário, o teor de umidade calculado perderá seu valor como referência técnica.
– Princípio de conversão da umidade do ponto de orvalho a -40 °C
O núcleo da conversão do teor de umidade reside no cálculo da pressão parcial de saturação do vapor d’água a –40 °C.
- Determinar a pressão parcial do vapor de água: A -40 °C, a pressão de vapor saturante da água é de cerca de 12. 8 Pa (0.0128 kPa). Esta constante física não se altera com a variação da pressão total do sistema.
- Cálculo do teor de umidade à pressão atmosférica: Se o ponto de orvalho à pressão atmosférica for de –40 °C, a densidade do vapor d’água pode ser calculada pela equação de estado dos gases ideais. No estado padrão a 0 °C, a umidade correspondente ao ponto de orvalho de –40 °C à pressão atmosférica é de aproximadamente0.10 g / m³(Metro cúbico padrão).
- Cálculo da umidade do solo sob pressão: Se o ponto de orvalho à pressão for de -40 °C, a pressão parcial do vapor d’água permanece em 12. 8 Pa No entanto, como o gás é comprimido, o número de moléculas de vapor d’água por unidade de volume de operação aumenta. O teor de umidade em condições de operação equivale ao teor de umidade à pressão atmosférica, multiplicado pela relação de compressão (razão entre a pressão absoluta e a pressão atmosférica).
Dados de referência em condições típicas de operação
A pressão de saída dos compressores de ar, comumente utilizados na indústria0.7 MPa (Pressão manométrica)Por exemplo, a sua pressão absoluta é de cerca de 0. 8 MPa (ou seja, 8 atmosferas padrão). Neste regime de operação, se o ponto de orvalho à pressão for de -40 °C:
- Estado operacional de teor de umidade: Devido à compressão do volume em cerca de 8 vezes, o teor de umidade em estado operacional é aproximadamente 8 vezes superior ao da pressão atmosférica, ou seja, cerca de0.80 g / m³(Operação em metros cúbicos).
- Teor de umidade em estado padrão: Caso seja convertido para as condições padrão (0℃，0.1 MPa), cujo teor de umidade é equivalente ao ponto de orvalho à pressão atmosférica de -40°, permanecendo aproximadamente em0.10 g /Nm³.
- Razão de massa (ppmw): Sob essa pressão, a razão mássica de vapor d’água correspondente ao ponto de orvalho à pressão de -40 °C é de aproximadamente110 ppmw(miligramas por quilograma).
AtençãoOs dados acima baseiam-se no modelo de gás ideal e nos parâmetros termodinâmicos padrão; na prática engenharia, a composição dos gases, as flutuações de temperatura e os erros de medição podem provocar desvios mínimos.
Considerações importantes na aplicação prática
Ao avaliar um sistema de secagem de ar comprimido, basear-se exclusivamente no valor do ponto de orvalho é insuficiente; é necessário também considerar os seguintes fatores:
- Flutuações de pressãoA queda da pressão do sistema leva à redução das indicações do medidor de ponto de orvalho por pressão, mas isso não implica uma diminuição do teor real de umidade. Ao efetuar a conversão, é indispensável utilizar a pressão de operação efetiva.
- Influência da temperatura: Quando o ar comprimido se resfria na tubulação, se a temperatura da parede do tubo for inferior ao ponto de orvalho à pressão vigente, a umidade condensará e se separará, fazendo com que o teor real de água a jusante seja inferior ao valor calculado teoricamente.
- Posição de mediçãoO medidor de ponto de orvalho deve ser instalado a jusante do dessecador, em um trecho reto da tubulação onde o fluxo de ar seja estável, evitando que a condensação penetre diretamente no sensor, causando danos ou distorção nas leituras.