ASTM D5454-11 使用电子水分分析仪测定气体燃料中水蒸气含量的标准测试方法

美国材料与试验协会（ASTM）制定的标准《ASTM D5454-11使用电子水分分析仪测定气体燃料水蒸气含量的标准测试方法》描述了一种使用电子水分分析仪测定气体燃料水蒸气含量的测试方法。这种分析仪通常使用基于五氧化二磷、氧化铝或硅传感器、压电型电池和基于激光的技术的传感电池。

就本标准而言，适用以下术语和定义：

• 电容式电池采用涂有氧化铝的铝作为电容器的一部分。介电氧化铝膜根据存在的水蒸气改变电容器的电容。与五氧化二磷电池不同，这种类型的响应是非线性的。如果用硅代替铝，硅电池将具有更高的稳定性和非常快的响应速度。
• 电解型电池由两根涂有五氧化二磷的贵金属电极丝组成。将偏置电压施加到电极上，水蒸气发生化学反应，在电极之间产生与存在的水蒸气成比例的电流。
• 压电型电池，传感器由一对支撑石英晶体换能器的电极组成。当电压施加到传感器时，会发生非常稳定的振荡。传感器表面涂有吸湿聚合物。随着聚合物上吸附的水分量的变化，振荡频率也会发生相应变化。
• 激光型样品池由一个样品池组成，其一端连接有光学头，另一端连接有镜子。光学头包含一个近红外激光器，它发射已知被水分子吸收的波长的光。对近红外波长光敏感的探测器安装在激光器旁边。来自激光器的光线穿过远端并返回到光学头中的探测器。当光穿过样品池并返回检测器时，一部分发射光会被吸收，吸收量与存在的水分子成比例。
• 水分含量通常以大气压下的露点为单位，以华氏度或摄氏度为单位，或 磅/百万标准立方英尺，以 来表示。本测试方法中使用后一个术语是因为它是电子分析仪的常用读数单位。每百万标准立方英尺一磅相当于 21,1 ppm 或 16,1 mgm/m3 体积的水蒸气。分析仪必须覆盖每百万标准立方英尺 0,1 至 50 磅的范围。
• 水露点是液态水开始从现有水蒸气（在特定压力下）凝结的温度。标准“ASTM D1142-95 通过测量露点温度来测定气体燃料中水蒸气含量的标准测试方法”中包含了露点与压力和水含量的关系图。

燃气中的水分是影响内部腐蚀的最重要因素。水合物是碳氢化合物和水的半固体混合物，在有利条件下会形成，从而造成严重的操作问题。燃料热值随水分浓度的增加而降低。因此，经常测量天然气系统中的水浓度水平。常见的管道规格是每百万标准立方英尺 4 至 7 磅。本测试方法描述了用直读电子仪器测量水蒸气含量的方法。

水分测定仪是一种通过干燥减量法测定水分含量的装置，由称重装置和卤素加热装置组成。适用于食品、制药、化工等行业的质量控制和生产需要。

一般来说，管理天然气管道输送的合同都包括限制最大允许水蒸气浓度的规范。过多的水蒸气会造成腐蚀，损坏管道和设备。它还会凝结并冻结或形成甲烷水合物并造成堵塞。水蒸气含量也会影响天然气的热值，从而影响燃气的质量。该测试方法可以确定天然气中的水含量。

如果对于被测气体，可以得到一个可接受的图表，显示在适当的压力范围内水蒸气含量随饱和温度或水露点温度的变化，则可以直接使用观察到的水露点温度和测定时的压力来计算水蒸气含量。

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