Bạn đã bao giờ nhìn thấy những giọt nước đọng lại trên ly nước đá vào lúc thời tiết ấm áp hay giọt sương phủ trên cỏ cây vào sáng sớm chưa? Những hiện tượng này chính là “điểm sương”. Nhưng chính xác thì điểm sương là gì và tại sao nó lại được xem là một yếu tố quan trọng? Cùng Sensors Việt Nam phân tích chi tiết các thông tin có liên quan để hiểu rõ hơn về khái niệm nhiệt độ điểm sương, cách hình thành, công thức tính và các ứng dụng thực tế điển hình nhất của nó nhé!
ĐIỂM SƯƠNG (DEW POINT) LÀ GÌ?
Điểm sương (tiếng Anh: dew point), còn được gọi là nhiệt độ điểm sương, đây là nhiệt độ mà không khí cần được làm lạnh đến (ở áp suất không đổi) để đạt được độ ẩm tương đối (RH) bằng 100%. Ở nhiệt độ này, không khí không thể chứa thêm hơi nước ở dạng khí. Nếu không khí được làm lạnh hơn nữa, hơi nước sẽ thoát ra khỏi khí quyển ở dạng lỏng, thường là dưới dạng sương mù hoặc mưa.
Nói một cách dễ hiểu hơn: Điểm sương là giới hạn nhiệt độ mà tại đó hơi nước bắt đầu thoát khỏi không khí và chuyển sang thể lỏng.
Điểm sương càng cao thì không khí càng chứa nhiều hơi nước, và ngược lại, nhiệt độ điểm sương càng thấp thì đồng nghĩa với không khí càng khô ráo.
Lưu ý: Điểm sương không phụ thuộc vào nhiệt độ không khí. Ví dụ: Ở cùng mức nhiệt độ 30°C nhưng điểm sương khác nhau sẽ cho cảm giác hoàn toàn khác biệt. Một ngày có điểm sương 25°C thì không khí sẽ oi bức, khó chịu vì mồ hôi khó bay hơi. Một ngày có điểm sương 10°C thì không khí lại tương đối khô ráo, dễ chịu dù nhiệt độ cao hơn.
NGUYÊN LÝ HÌNH THÀNH ĐIỂM SƯƠNG
Trong thực tế, không khí xung quanh chúng ta luôn chứa một lượng hơi nước nhất định. Không khí càng nóng thì chứa được càng nhiều hơi nước và ngược lại. Như vậy, khi một khối khí có xu hướng nguội dần thì khả năng chứa hơi nước cũng giảm theo mức tương ứng. Tới một điểm nhiệt độ cụ thể nào đó, lượng hơi nước còn lại sẽ đạt mức đủ để làm khối khí bão hòa (tương ứng với độ ẩm tương đối 100%RH). Và nó được gọi là điểm sương.
Nếu nhiệt độ tiếp tục hạ xuống mức thấp hơn thì lượng hơi nước dư thừa sẽ thoát ra khỏi khối khí và ngưng tụ thành giọt nước. Quá trình ngưng tụ này thường xảy ra trên bề mặt lạnh. Nó cũng chính là các hiện tượng quen thuộc mà chúng ta có thể dễ dàng bắt gặp trong cuộc sống như sương đọng trên lá cây vào sáng sớm, giọt nước đọng ngoài ly nước đá hay cửa kính phòng điều hòa bị mờ…
Điều kiện chung để có hiện tượng ngưng tụ là bề mặt đó phải có nhiệt độ thấp hơn hoặc bằng nhiệt độ điểm sương của không khí tiếp xúc với bề mặt đó. Nếu nhiệt độ điểm sương chạm mức 0°C, hơi nước có thể đóng thành băng - gọi là điểm sương băng (frost point).
ỨNG DỤNG CỦA NHIỆT ĐỘ ĐIỂM SƯƠNG
Nhiệt độ điểm sương là cơ sở để xác định ngưỡng ngưng tụ hơi nước và kiểm soát nguy cơ ẩm trong nhiều lĩnh vực:
- Khí nén: Đánh giá độ khô của khí, giám sát máy sấy khí và ngăn nước ngưng trong đường ống/van/xi lanh.
- HVAC: Ngăn ngừa đọng nước trên đường ống nước lạnh, dàn lạnh, ống gió, trần làm mát và bề mặt công trình.
- Sơn phủ, xử lý bề mặt: Kiểm tra điều kiện trước khi sơn, hạn chế ngưng tụ, bong tróc, phồng rộp và ăn mòn kim loại.
- Kho lạnh: Kiểm soát nguy cơ đọng nước, đóng băng, nấm mốc và hư hỏng bao bì, hàng hóa.
- Thực phẩm: Theo dõi độ ẩm trong quá trình sấy, sản xuất và đóng gói; hạn chế vón cục, mốc và suy giảm chất lượng.
- Dược phẩm: Duy trì môi trường ổn định cho nguyên liệu, viên thuốc, vỏ nang và sản phẩm nhạy ẩm.
- Điện tử, bán dẫn và sản xuất pin: Kiểm soát môi trường điểm sương thấp để bảo vệ vật liệu nhạy ẩm, hạn chế ăn mòn và lỗi sản phẩm.
- Sấy nhựa: Đánh giá chất lượng khí sấy, giúp hạt nhựa khô đúng yêu cầu và giảm phế phẩm.
- Khí y tế: Theo dõi độ ẩm trong hệ thống khí thở và khí y tế, ngăn ngừa ngưng tụ trong đường ống.
- Khí tượng, nông nghiệp: Dự báo sương mù, sương giá, mưa, độ ẩm cao và nguy cơ phát sinh bệnh nấm trên cây trồng.
CÁCH TÍNH NHIỆT ĐỘ ĐIỂM SƯƠNG
Cách tính nhiệt độ điểm sương phổ biến nhất là sử dụng hai thông số: nhiệt độ không khí (T) và độ ẩm tương đối (RH).
Công thức Magnus-Tetens là một trong những cách tính nhiệt độ điểm sương được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay. Công thức này cho kết quả có chính xác tốt trong dải nhiệt độ từ -40°C đến 110°C, sai số trung bình chỉ ~ 0.025% so với bảng tra chuẩn.
Công thức tính điểm sương Magnus-Tetens: Td = (b x α) / (a - α)
Trong đó:
Td: Nhiệt độ điểm sương (°C)
T: Nhiệt độ không khí (°C)
RH: Độ ẩm tương đối (%)
a = 17.27, b = 237.7°C
α = (a x T) / (b + T) + ln(RH/100)
BẢNG TRA NHIỆT ĐỘ ĐIỂM SƯƠNG
Bên cạnh cách tính nhiệt độ điểm sương ở trên, có một cách xác định điểm sương dễ dàng hơn - đó là sử dụng bảng tra nhiệt độ điểm sương. Đây là công cụ xác định điểm sương từ nhiệt độ và độ ẩm tương đối.
PHÂN BIỆT ĐIỂM SƯƠNG, ĐỘ ẨM TƯƠNG ĐỐI VÀ NHIỆT ĐỘ KHÔNG KHÍ
Điểm sương, độ ẩm tương đối và nhiệt độ không khí là những thông số quan trọng và có mối liên hệ chặt chẽ với nhau trong đo lường môi trường. Tuy nhiên, các thông số này không hề giống nhau, mỗi thông số sẽ phản ánh một đặc tính khác biệt.
Nhiệt độ không khí là gì?
Nhiệt độ không khí phản ánh mức độ nóng/lạnh của khối khí ngay tại thời điểm đo. Thiết bị chuyên dùng để xác định nhiệt độ không khí là cảm biến nhiệt độ RTD/cảm biến nhiệt độ thermocouple/cảm biến nhiệt độ bán dẫn.
Nhiệt độ ảnh hưởng rất lớn đến khả năng chứa hơi nước của khối không khí. Khối không khí càng nóng thì khả năng chứa hơi nước càng cao, và ngược lại.
Độ ẩm tương đối là gì?
Độ ẩm tương đối (RH) là tỷ lệ giữa lượng hơi nước thực tế đang có trong không khí và lượng hơi nước tối đa mà không khí có thể chứa ở cùng mức nhiệt độ. Thông số này được biểu thị bằng tỷ lệ phần trăm.
Ví dụ:
RH 30%: Không khí còn xa trạng thái bão hòa.
RH 60%: Không khí đang chứa lượng hơi nước khá cao nhưng chưa đạt trạng thái bão hòa.
RH 100%: Không khí đạt trạng thái bão hòa, nếu tiếp tục giảm nhiệt/bổ sung hơi nước thì sẽ đạt đến nhiệt độ điểm sương, dẫn đến tình trạng ngưng tụ.
Điểm sương là gì?
Điểm sương/dew point/nhiệt độ điểm sương là ngưỡng nhiệt độ mà tại đó không khí phải được làm lạnh tới (ở áp suất không đổi) để đạt độ ẩm tương đối 100% và bắt đầu xuất hiện tình trạng ngưng tụ.
Ví dụ: Một khối không khí có nhiệt độ 30°C và nhiệt độ điểm sương là 24°C. Khi một bề mặt tiếp xúc với khối không khí đó giảm nhiệt độ xuống mức 24°C hoặc thấp hơn thì hơi nước có thể ngưng tụ trên bề mặt đó.
Thực tế, nhiệt độ điểm sương luôn nhỏ hơn hoặc bằng nhiệt độ không khí. Khi điểm sương bằng nhiệt độ không khí thì độ ẩm tương đối RH đạt mức 100%. Bên cạnh đó, chênh lệch giữa nhiệt độ không khí và điểm sương càng lớn thì không khí càng khô; Còn khoảng cách giữa hai đại lượng này càng nhỏ thì không khí càng ẩm và nguy cơ đọng sương sẽ càng cao.
MỐI LIÊN HỆ VÀ CÁCH PHÂN BIỆT ĐIỂM SƯƠNG, ĐỘ ẨM TƯƠNG ĐỐI VÀ NHIỆT ĐỘ KHÔNG KHÍ
Mặc dù là ba đại lượng khác biệt nhưng điểm sương, độ ẩm tương đối và nhiệt độ không khí có mối liên hệ chặt chẽ. Trong đó:
- Nhiệt độ không khí phản ánh khả năng chứa hơi nước của khối không khí.
- Độ ẩm tương đối phản ánh mức độ lấp đầy khả năng chứa hơi nước của khối khí.
- Nhiệt độ điểm sương phản ánh mức nhiệt độ cần giảm xuống để khối không khí đạt mức bão hòa.
Để dễ hình dung, bạn có thể tưởng tượng khối không khí là một chiếc bình chứa hơi nước. Khi đó, nhiệt độ không khí chính là kích thước chiếc bình, độ ẩm tương đối cho biết chiếc bình đang đầy bao nhiêu phần trăm, còn điểm sương biểu thị mức nhiệt độ cần giảm xuống để chiếc bình đó đầy và bắt đầu tràn.
CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ ĐIỂM SƯƠNG - THIẾT BỊ GIÁM SÁT NHIỆT ĐỘ ĐIỂM SƯƠNG CHÍNH XÁC
Trong lĩnh vực giám sát môi trường và một số hệ thống công nghiệp, nhiệt độ điểm sương là một trong những chỉ số quan trọng, cần được giám sát chặt chẽ và thường được xác định bằng cảm biến nhiệt độ điểm sương chuyên dụng.
Tham khảo một số dòng cảm biến điểm sương/cảm biến nhiệt độ điểm sương nổi bật tại Sensors Việt Nam:
Một cảm biến điểm sương chuyên dụng thường được cấu thành từ các phần chính sau đây:
1. Phần tử cảm biến có chức năng thu thập thông tin trạng thái hơi nước trong môi trường đo.
2. Mạch xử lý tín hiệu tiếp nhận dữ liệu từ phần tử cảm biến, hiệu chuẩn và chuyển đổi thành giá trị nhiệt độ điểm sương chính xác.
3. Bộ vi điều khiển xử lý kết quả đo, giám sát trạng thái hoạt động và thực hiện chức năng bù sai số (tuỳ model).
4. Ngõ ra tín hiệu có nhiệm vụ kết nối và trao đổi dữ liệu giữa cảm biến với PLC, bộ điều khiển, hệ thống SCADA, BMS. Các ngõ ra tiêu chuẩn thường thấy là 4-20mA, 0-10V hoặc giao thức Modbus RTU.
Tùy theo yêu cầu cụ thể về ứng dụng, độ tin cậy, dải đo và môi trường làm việc, cảm biến điểm sương sẽ được tích hợp những công nghệ khác nhau. Thường thấy nhất là công nghệ gương lạnh, công nghệ điện dung, công nghệ trở kháng hoặc các công nghệ đo hàm lượng hơi nước khác.
CÔNG TẮC ĐIỂM SƯƠNG - PHÁT HIỆN NGUY CƠ NGƯNG TỤ TRONG CÔNG NGHIỆP
Bên cạnh cảm biến nhiệt độ điểm sương, công tắc điểm sương (Dew Point Switch/công tắc chống ngưng tụ/bộ giám sát ngưng tụ) cũng được sử dụng phổ biến để phát hiện nguy cơ ngưng tụ trên bề mặt lạnh. Thiết bị còn thực hiện nhiệm vụ đóng/ngắt tiếp điểm điện để gửi cảnh báo hoặc điều khiển các thiết bị liên quan khác.
Khi đạt điểm chuyển mạch, relay trên công tắc điểm sương có thể:
- Bật bộ sưởi chống ngưng tụ.
- Tăng nhiệt độ nước lạnh.
- Giảm công suất làm lạnh.
- Điều chỉnh van hoặc lưu lượng nước.
- Kích hoạt quạt thông gió hoặc máy hút ẩm.
- Gửi tín hiệu cảnh báo về tủ điều khiển, BMS hoặc PLC.
Công tắc điểm sương thường được sử dụng rộng rãi trong hệ thống HVAC, trần làm mát, đường ống nước lạnh, tủ điện và các vị trí cần ngăn nước đọng.
Tham khảo một số dòng công tắc điểm sương chất lượng cao tại Sensors Việt Nam:
Nếu bạn đang tìm cảm biến nhiệt độ điểm sương/công tắc điểm sương chính hãng - chất lượng cao - đầy đủ CO/CO - giá tốt - bảo hành uy tín thì hãy liên hệ trực tiếp cho Sensors Việt Nam qua hotline 0911 660 660 hoặc truy cập website https://cambien.com.vn/ | https://www.sensors.vn/ để được tư vấn tận tình và nhận báo giá chính xác nhất!