ASTM D5454-11 使用電子水分分析儀測定氣體燃料中水蒸氣含量的標準測試方法

美國材料與試驗協會（ASTM）制定的標準《ASTM D5454-11使用電子水分分析儀測定氣體燃料水蒸氣含量的標準測試方法》描述了一種使用電子水分分析儀測定氣體燃料水蒸氣含量的測試方法。這種分析儀通常使用基於五氧化二磷、氧化鋁或矽感測器、壓電型電池和基於雷射的技術的感測電池。

就本標準而言，適用以下術語和定義：

• 電容式電池採用塗有氧化鋁的鋁作為電容器的一部分。介電氧化鋁膜根據存在的水蒸氣改變電容器的電容。與五氧化二磷電池不同，這種類型的反應是非線性的。如果用矽代替鋁，矽電池將具有更高的穩定性和非常快的響應速度。
• 電解型電池由兩根塗有五氧化二磷的貴金屬電極絲組成。將偏壓施加到電極上，水蒸氣發生化學反應，在電極之間產生與存在的水蒸氣成比例的電流。
• 壓電型電池，感測器由一對支撐石英晶體換能器的電極組成。當電壓施加到感測器時，會發生非常穩定的振盪。感測器表面塗有吸濕聚合物。隨著聚合物上吸附的水分量的變化，振盪頻率也會相應變化。
• 雷射型樣品池由一個樣品池組成，其一端連接光學頭，另一端連接鏡子。光學頭包含一個近紅外線雷射器，它發射已知被水分子吸收的波長的光。對近紅外線波長光敏感的探測器安裝在雷射旁邊。來自雷射的光線穿過遠端並返回到光學頭中的探測器。當光線穿過樣品池並返回偵測器時，部分發射光會被吸收，吸收量與存在的水分子成比例。
• 水分含量通常以大氣壓力下的露點為單位，以華氏或攝氏為單位，或 磅/百萬標準立方英尺，以 來表示。本測試方法中使用後一個術語是因為它是電子分析儀的常用讀數單位。每百萬標準立方英尺一磅相當於 21,1 ppm 或 16,1 mgm/m3 體積的水蒸氣。分析儀必須涵蓋每百萬標準立方英尺 0,1 至 50 磅的範圍。
• 水露點是液態水開始從現有水蒸氣（在特定壓力下）凝結的溫度。標準「ASTM D1142-95 透過測量露點溫度來測定氣體燃料中水蒸氣含量的標準測試方法」中包含了露點與壓力和水含量的關係圖。

瓦斯中的水分是影響內部腐蝕最重要的因素。水合物是碳氫化合物和水的半固體混合物，在有利條件下會形成，造成嚴重的操作問題。燃料熱值隨水分濃度的增加而降低。因此，經常測量天然氣系統中的水濃度水平。常見的管道規格是每百萬標準立方英尺 4 至 7 磅。本測試方法描述了用直讀電子儀器測量水蒸氣含量的方法。

水分測定儀是一種透過乾燥減量法測定水分含量的裝置，由稱重裝置和鹵素加熱裝置組成。適用於食品、製藥、化學等行業的品質控制和生產需求。

一般來說，管理天然氣管道輸送的合約都包括限制最大允許水蒸氣濃度的規範。過多的水蒸氣會造成腐蝕，損壞管道和設備。它還會凝結並凍結或形成甲烷水合物並造成堵塞。水蒸氣含量也會影響天然氣的熱值，進而影響瓦斯的品質。此測試方法可以確定天然氣中的水含量。

如果對於被測氣體，可以得到一個可接受的圖表，顯示在適當的壓力範圍內水蒸氣含量隨飽和溫度或水露點溫度的變化，則可以直接使用觀察到的水露點溫度和測定時的壓力來計算水蒸氣含量。

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