1. Đơn vị ppmv cần được ghi rõ mẫu số
Một thiết bị đo báo 500 ppmv nước chưa đủ thông tin để tính kg nước mỗi giờ. Cần biết tỷ số đang dùng tổng khí có nước hay chỉ phần khí không chứa nước, và lưu lượng đi cùng được biểu diễn tại điều kiện nào. Khi nồng độ rất nhỏ, hai tỷ số gần nhau; sự gần nhau không làm chúng trở thành cùng một định nghĩa.
Michell phân biệt ppmv trên cơ sở khô là tỷ số lượng hơi nước với phần khí không chứa nước, còn cơ sở ướt dùng tổng khí trong mẫu.[1] Trong mô hình khí lý tưởng, tỷ số thể tích tương ứng tỷ số mol. Với khí thực và phép quy đổi của máy đo, cần đọc đúng cơ sở mà thiết bị sử dụng trước khi áp công thức.
Các số trong bài là giả định. Mục đích là lập tải nước cho cân bằng vật chất, chưa xác định kích thước tháp khử nước, tiêu chuẩn khí bán hay lượng glycol vận hành cần thiết.
2. Đặt hai biến để tránh đổi mẫu số ngầm
Gọi n_w là số mol nước, n_d là số mol của toàn bộ cấu tử không phải nước. Định nghĩa y = n_w/(n_d + n_w) và r = n_w/n_d. Từ hai định nghĩa:
r = y/(1 − y)
y = r/(1 + r)
ppmv_ướt = 10⁶ y
ppmv_khô = 10⁶ r
Nếu đầu vào có 500 ppmv theo cơ sở ướt, y = 0,000500 và r = 0,000500250125, tương đương 500,250125 ppmv khô. Nếu đầu ra được yêu cầu ở 50 ppmv khô, r = 0,000050 và y = 0,000049997500, tương đương 49,997500 ppmv ướt.
Với một hỗn hợp giả định có 20% mol nước theo cơ sở ướt, tỷ số khô là 0,20/0,80 = 0,25, tức 250.000 ppmv khô. Ví dụ nồng độ cao cho thấy quy tắc đổi không chỉ là một khác biệt làm tròn. Cũng không được lấy 20% khô làm 20% tổng hỗn hợp.
3. Giữ lưu lượng mol khí khô làm trục cân bằng
Giả định thiết bị chỉ lấy nước khỏi khí, không hấp thụ hay mất các cấu tử còn lại. Khi đó lưu lượng mol khí khô n_d giữ nguyên giữa đầu vào và đầu ra, còn tổng mol khí ướt giảm.
Chọn lưu lượng quy chiếu của khí khô Q_d = 100.000 m³/h tại T_n = 273,15 K, p_n = 101.325 Pa. Trong phép tính chính, giả định khí lý tưởng tại điều kiện quy chiếu, Z_n = 1, và dùng R = 8.314,462618 Pa·m³/(kmol·K). Khi đó:
n_d = p_n Q_d/(Z_n R T_n)
n_d = 4.461,503341 kmol/h
Ký hiệu Nm³ trong bài chỉ gắn với cặp nhiệt độ, áp suất đã khai báo. Bronkhorst lưu ý việc đổi lưu lượng thể tích sang khối lượng phải chọn nhiệt độ và áp suất tham chiếu; hãng sử dụng cả cơ sở 0°C và 20°C trong các ký hiệu khác nhau.[2] Vì vậy phải đọc điều kiện đi kèm, không suy ra một cơ sở chung chỉ từ chữ “normal” hoặc “standard”.
Nếu Q trên đồng hồ là lưu lượng tổng khí ướt, phải đổi nó về phần khí khô trước. Với cùng cơ sở khí lý tưởng, n_d = (1 − y)n_total. Dùng tổng mol ướt như n_d rồi nhân r sẽ tính phần nước theo một mẫu số sai.
4. Tính tải nước vào, ra và lượng được loại bỏ
Dùng khối lượng mol nước làm tròn M_w = 18,015 kg/kmol. Lưu lượng khối lượng nước được suy từ n_w = r n_d. Với cặp nồng độ đã nêu:
m_w,vào = n_d r_vào M_w = 40,207095 kg/h
m_w,ra = n_d r_ra M_w = 4,018699 kg/h
m_w,loại = n_d (r_vào − r_ra) M_w
m_w,loại = 36,188396 kg/h
Kiểm tra đóng sổ cho 40,207095 − 36,188396 = 4,018699 kg/h. Tải loại bỏ là chênh lệch khối lượng, không phải chỉ số 500 − 50 rồi nhân với lưu lượng theo một đơn vị bất kỳ. Hai nồng độ trong phép trừ phải được chuyển về cùng mẫu số trước.
Ở đây giả thiết phần khí khô được bảo toàn là điều kiện quyết định. Nếu hệ thống đồng thời tách CO2, làm ngưng hydrocarbon hoặc có khí stripping đi vào, n_d ở hai phía có thể khác. Khi đó cần tính m_w,vào và m_w,ra riêng từ lưu lượng tương ứng rồi mới lấy hiệu.
5. Đổi sang mg trên mét khối khí khô quy chiếu
Một cách kiểm tra thứ hai là chia tải nước cho Q_d. Vì 1 kg bằng 10⁶ mg, nồng độ khối lượng theo thể tích khô quy chiếu là:
C_d = m_w/Q_d × 10⁶
C_d,vào = 402,070949 mg/Nm³ khí khô
C_d,ra = 40,186991 mg/Nm³ khí khô
Lấy chênh lệch hai C_d nhân 100.000 Nm³/h rồi chia 10⁶ cho lại 36,188396 kg/h. Đây là cùng cân bằng được viết theo đơn vị khác. Không được ghép mg/Nm³ khí khô với lưu lượng m³ thực tại áp suất đường ống mà chưa quy đổi.
Tổng thể tích khí ướt quy chiếu vào là Q_d(1 + r_vào) = 100.050,025013 m³/h; ở đầu ra là 100.005,000000 m³/h. Chênh thể tích nhỏ hơn nhiều so với lưu lượng khí chính nhưng vẫn là phần thay đổi đúng theo sổ mol đã lập.
6. Điều kiện quy chiếu tạo sai khác có hệ thống
Giả sử một nguồn dữ liệu ghi cùng con số 100.000 m³/h nhưng thực chất quy chiếu tại 15°C, tức 288,15 K, vẫn ở 101,325 kPa. Nếu dùng nó với 273,15 K, số mol được suy ra sẽ khác. Tại cùng con số thể tích và áp suất, lưu lượng mol ở cơ sở 15°C bằng 273,15/288,15 = 0,94794378 lần cơ sở 0°C, thấp hơn 5,2056%.
Vì vậy phải đổi cả con số thể tích khi đổi điều kiện quy chiếu của cùng một dòng vật chất. Không chỉ thay nhãn “standard” thành “normal”. Cần ghi cả áp suất tuyệt đối, nhiệt độ kelvin và hệ số nén tại cơ sở dùng cho đồng hồ hoặc hợp đồng.
Để khảo sát độ nhạy riêng, nếu giữ Q_d, p_n, T_n nhưng giả định Z_n = 0,98, số mol và tải loại bỏ tăng theo 1/0,98; m_w,loại trở thành 36,926934 kg/h. Đây là phép thử độ nhạy toán học, không khẳng định Z của dòng khí thực bằng 0,98.
7. Điểm sương và áp suất đo không thể bỏ qua
Vaisala giải thích điểm sương bằng nhiệt độ tại đó hơi nước đạt trạng thái bão hòa khi làm lạnh ở áp suất không đổi; nồng độ khối lượng trên thể tích khí cũng phụ thuộc điều kiện áp suất.[3] Do đó, điểm sương của mẫu sau giảm áp không tự động bằng điểm sương của khí trong đường ống.
Trong mô hình khí lý tưởng với r = 50 × 10⁻⁶, phần mol ướt là 49,997500 × 10⁻⁶. Ở áp suất tuyệt đối 600.000 Pa, áp suất riêng phần nước bằng y p = 29,998500 Pa. Nếu giảm áp xuống 100.000 Pa mà không có ngưng tụ, bay hơi, hấp phụ hoặc thất thoát, r giữ nguyên nhưng áp suất riêng phần giảm còn 4,999750 Pa.
Muốn đổi hai áp suất riêng phần đó thành điểm sương cần quan hệ áp suất bão hòa phù hợp với nước hoặc băng, và với khí thực có thể cần mô hình hiệu chỉnh. Bài không suy ra nhiệt độ điểm sương chỉ bằng cách nhân tỷ lệ áp suất.
8. Kiểm tra dữ liệu trước khi dùng tải nước
Một phiếu cân bằng nên lưu nồng độ gốc, cơ sở khô hoặc ướt, lưu lượng gốc, điều kiện quy chiếu, vị trí lấy mẫu và thời điểm. Nồng độ đo lúc lưu lượng thấp không nên ghép tùy tiện với lưu lượng đỉnh của một thời điểm khác rồi gọi là tải quan sát.
Nếu trong dòng có nước lỏng kéo theo, phép đo độ ẩm pha khí không đại diện toàn bộ nước vào hệ thống. Cần thêm dòng lỏng riêng và xác định thiết bị nào giữ dòng đó. Khi các điều kiện được ghi đủ, tải nước trở thành đầu vào có thể kiểm tra cho cân bằng glycol, tái sinh hoặc vật liệu hấp phụ, thay vì một con số đổi đơn vị không truy được cơ sở.
Nguồn tham khảo
[1] Humidity parameters explained — Dew point vs ppmV — Michell Instruments, primary technical note. Truy cập ngày 09/11/2026.
[2] FAQ — What is the difference between volume flow and mass flow? — Bronkhorst official technical FAQ. Truy cập ngày 09/11/2026.
[3] The many faces of water vapor: Relative humidity, dewpoint, mixing ratio — Vaisala, application note. Truy cập ngày 09/11/2026.
Rà soát nội dung: 09/11/2026.
Một thiết bị đo báo 500 ppmv nước chưa đủ thông tin để tính kg nước mỗi giờ. Cần biết tỷ số đang dùng tổng khí có nước hay chỉ phần khí không chứa nước, và lưu lượng đi cùng được biểu diễn tại điều kiện nào. Khi nồng độ rất nhỏ, hai tỷ số gần nhau; sự gần nhau không làm chúng trở thành cùng một định nghĩa.
Michell phân biệt ppmv trên cơ sở khô là tỷ số lượng hơi nước với phần khí không chứa nước, còn cơ sở ướt dùng tổng khí trong mẫu.[1] Trong mô hình khí lý tưởng, tỷ số thể tích tương ứng tỷ số mol. Với khí thực và phép quy đổi của máy đo, cần đọc đúng cơ sở mà thiết bị sử dụng trước khi áp công thức.
Các số trong bài là giả định. Mục đích là lập tải nước cho cân bằng vật chất, chưa xác định kích thước tháp khử nước, tiêu chuẩn khí bán hay lượng glycol vận hành cần thiết.
2. Đặt hai biến để tránh đổi mẫu số ngầm
Gọi n_w là số mol nước, n_d là số mol của toàn bộ cấu tử không phải nước. Định nghĩa y = n_w/(n_d + n_w) và r = n_w/n_d. Từ hai định nghĩa:
r = y/(1 − y)
y = r/(1 + r)
ppmv_ướt = 10⁶ y
ppmv_khô = 10⁶ r
Nếu đầu vào có 500 ppmv theo cơ sở ướt, y = 0,000500 và r = 0,000500250125, tương đương 500,250125 ppmv khô. Nếu đầu ra được yêu cầu ở 50 ppmv khô, r = 0,000050 và y = 0,000049997500, tương đương 49,997500 ppmv ướt.
Với một hỗn hợp giả định có 20% mol nước theo cơ sở ướt, tỷ số khô là 0,20/0,80 = 0,25, tức 250.000 ppmv khô. Ví dụ nồng độ cao cho thấy quy tắc đổi không chỉ là một khác biệt làm tròn. Cũng không được lấy 20% khô làm 20% tổng hỗn hợp.
3. Giữ lưu lượng mol khí khô làm trục cân bằng
Giả định thiết bị chỉ lấy nước khỏi khí, không hấp thụ hay mất các cấu tử còn lại. Khi đó lưu lượng mol khí khô n_d giữ nguyên giữa đầu vào và đầu ra, còn tổng mol khí ướt giảm.
Chọn lưu lượng quy chiếu của khí khô Q_d = 100.000 m³/h tại T_n = 273,15 K, p_n = 101.325 Pa. Trong phép tính chính, giả định khí lý tưởng tại điều kiện quy chiếu, Z_n = 1, và dùng R = 8.314,462618 Pa·m³/(kmol·K). Khi đó:
n_d = p_n Q_d/(Z_n R T_n)
n_d = 4.461,503341 kmol/h
Ký hiệu Nm³ trong bài chỉ gắn với cặp nhiệt độ, áp suất đã khai báo. Bronkhorst lưu ý việc đổi lưu lượng thể tích sang khối lượng phải chọn nhiệt độ và áp suất tham chiếu; hãng sử dụng cả cơ sở 0°C và 20°C trong các ký hiệu khác nhau.[2] Vì vậy phải đọc điều kiện đi kèm, không suy ra một cơ sở chung chỉ từ chữ “normal” hoặc “standard”.
Nếu Q trên đồng hồ là lưu lượng tổng khí ướt, phải đổi nó về phần khí khô trước. Với cùng cơ sở khí lý tưởng, n_d = (1 − y)n_total. Dùng tổng mol ướt như n_d rồi nhân r sẽ tính phần nước theo một mẫu số sai.
4. Tính tải nước vào, ra và lượng được loại bỏ
Dùng khối lượng mol nước làm tròn M_w = 18,015 kg/kmol. Lưu lượng khối lượng nước được suy từ n_w = r n_d. Với cặp nồng độ đã nêu:
m_w,vào = n_d r_vào M_w = 40,207095 kg/h
m_w,ra = n_d r_ra M_w = 4,018699 kg/h
m_w,loại = n_d (r_vào − r_ra) M_w
m_w,loại = 36,188396 kg/h
Kiểm tra đóng sổ cho 40,207095 − 36,188396 = 4,018699 kg/h. Tải loại bỏ là chênh lệch khối lượng, không phải chỉ số 500 − 50 rồi nhân với lưu lượng theo một đơn vị bất kỳ. Hai nồng độ trong phép trừ phải được chuyển về cùng mẫu số trước.
Ở đây giả thiết phần khí khô được bảo toàn là điều kiện quyết định. Nếu hệ thống đồng thời tách CO2, làm ngưng hydrocarbon hoặc có khí stripping đi vào, n_d ở hai phía có thể khác. Khi đó cần tính m_w,vào và m_w,ra riêng từ lưu lượng tương ứng rồi mới lấy hiệu.
5. Đổi sang mg trên mét khối khí khô quy chiếu
Một cách kiểm tra thứ hai là chia tải nước cho Q_d. Vì 1 kg bằng 10⁶ mg, nồng độ khối lượng theo thể tích khô quy chiếu là:
C_d = m_w/Q_d × 10⁶
C_d,vào = 402,070949 mg/Nm³ khí khô
C_d,ra = 40,186991 mg/Nm³ khí khô
Lấy chênh lệch hai C_d nhân 100.000 Nm³/h rồi chia 10⁶ cho lại 36,188396 kg/h. Đây là cùng cân bằng được viết theo đơn vị khác. Không được ghép mg/Nm³ khí khô với lưu lượng m³ thực tại áp suất đường ống mà chưa quy đổi.
Tổng thể tích khí ướt quy chiếu vào là Q_d(1 + r_vào) = 100.050,025013 m³/h; ở đầu ra là 100.005,000000 m³/h. Chênh thể tích nhỏ hơn nhiều so với lưu lượng khí chính nhưng vẫn là phần thay đổi đúng theo sổ mol đã lập.
6. Điều kiện quy chiếu tạo sai khác có hệ thống
Giả sử một nguồn dữ liệu ghi cùng con số 100.000 m³/h nhưng thực chất quy chiếu tại 15°C, tức 288,15 K, vẫn ở 101,325 kPa. Nếu dùng nó với 273,15 K, số mol được suy ra sẽ khác. Tại cùng con số thể tích và áp suất, lưu lượng mol ở cơ sở 15°C bằng 273,15/288,15 = 0,94794378 lần cơ sở 0°C, thấp hơn 5,2056%.
Vì vậy phải đổi cả con số thể tích khi đổi điều kiện quy chiếu của cùng một dòng vật chất. Không chỉ thay nhãn “standard” thành “normal”. Cần ghi cả áp suất tuyệt đối, nhiệt độ kelvin và hệ số nén tại cơ sở dùng cho đồng hồ hoặc hợp đồng.
Để khảo sát độ nhạy riêng, nếu giữ Q_d, p_n, T_n nhưng giả định Z_n = 0,98, số mol và tải loại bỏ tăng theo 1/0,98; m_w,loại trở thành 36,926934 kg/h. Đây là phép thử độ nhạy toán học, không khẳng định Z của dòng khí thực bằng 0,98.
7. Điểm sương và áp suất đo không thể bỏ qua
Vaisala giải thích điểm sương bằng nhiệt độ tại đó hơi nước đạt trạng thái bão hòa khi làm lạnh ở áp suất không đổi; nồng độ khối lượng trên thể tích khí cũng phụ thuộc điều kiện áp suất.[3] Do đó, điểm sương của mẫu sau giảm áp không tự động bằng điểm sương của khí trong đường ống.
Trong mô hình khí lý tưởng với r = 50 × 10⁻⁶, phần mol ướt là 49,997500 × 10⁻⁶. Ở áp suất tuyệt đối 600.000 Pa, áp suất riêng phần nước bằng y p = 29,998500 Pa. Nếu giảm áp xuống 100.000 Pa mà không có ngưng tụ, bay hơi, hấp phụ hoặc thất thoát, r giữ nguyên nhưng áp suất riêng phần giảm còn 4,999750 Pa.
Muốn đổi hai áp suất riêng phần đó thành điểm sương cần quan hệ áp suất bão hòa phù hợp với nước hoặc băng, và với khí thực có thể cần mô hình hiệu chỉnh. Bài không suy ra nhiệt độ điểm sương chỉ bằng cách nhân tỷ lệ áp suất.
8. Kiểm tra dữ liệu trước khi dùng tải nước
Một phiếu cân bằng nên lưu nồng độ gốc, cơ sở khô hoặc ướt, lưu lượng gốc, điều kiện quy chiếu, vị trí lấy mẫu và thời điểm. Nồng độ đo lúc lưu lượng thấp không nên ghép tùy tiện với lưu lượng đỉnh của một thời điểm khác rồi gọi là tải quan sát.
Nếu trong dòng có nước lỏng kéo theo, phép đo độ ẩm pha khí không đại diện toàn bộ nước vào hệ thống. Cần thêm dòng lỏng riêng và xác định thiết bị nào giữ dòng đó. Khi các điều kiện được ghi đủ, tải nước trở thành đầu vào có thể kiểm tra cho cân bằng glycol, tái sinh hoặc vật liệu hấp phụ, thay vì một con số đổi đơn vị không truy được cơ sở.
Nguồn tham khảo
[1] Humidity parameters explained — Dew point vs ppmV — Michell Instruments, primary technical note. Truy cập ngày 09/11/2026.
[2] FAQ — What is the difference between volume flow and mass flow? — Bronkhorst official technical FAQ. Truy cập ngày 09/11/2026.
[3] The many faces of water vapor: Relative humidity, dewpoint, mixing ratio — Vaisala, application note. Truy cập ngày 09/11/2026.
Rà soát nội dung: 09/11/2026.
