Психрометр ассмана

Психрометр ассмана

Аспирационный психрометр Ассмана

Принцип работы прибора основан на зависимости разности показаний сухого и смоченного термометров от влажности окружающего воздуха. Чем ближе содержание паров воды в воздухе к состоянию полного насыщения, тем медленнее идёт испарение воды с фитилька, обмотанного вокруг ртутного баллончика традиционно правого, смоченного термометра. При этом охлаждающий эффект испарения уменьшается и разность показаний сухого и смоченного термометров уменьшается. При относительной влажности 100% — полное насыщение, испарение не происходит и, оба градусника показывают одинаковую температуру.

Психрометр имеет два одинаковых ртутных термометра 4 (рис.8), закрепленных в термодержателе, состоящим из трубок защиты 1, аспирационной чашки 2, воздухопроводной трубки 3 и термозащиты 5.

Резервуары термометра помещены в трубки защиты с воздушным зазором между ними. Их назначение – предохранять резервуары термометров от теплового излучения, в том числе и солнечного. Для этого, наружная поверхность трубок полируется и никелируется, Сами трубки изолированы друг от друга теплоизолирующими шайбами.

Трубки защиты соединены аспирационной чашкой с воздуховодной трубкой, на верхнем конце которой укреплена аспирационная головка 6. Пружина механизма, вращающего крыльчатка вентилятора, заводится ключом 7 вращением по часовой стрелке.

Термометры защищены с боков термозащитами, предохраняющими их и от механических повреждений.

К психрометру прилагается ветровая защита 8, крюк для подвешивания и пипетка с резиновым баллоном для дистиллированной воды. На метеоплощадках крюк крепится горизонтально к деревянному столбу.

Перед началом измерений, резервуар правого термометра, обёрнутого батистовой салфеткой, смачивается чистой дистиллированной водой при помощи резинового баллона 12 с пипеткой 10.

Вращающийся в аспирационной головке вентилятор, всасывает воздух в психрометр и он, обтекая резервуары термометров, проходит по воздухопроводной трубке к вентилятору и выбрасывается им наружу через прорези в аспирационной головке. При этом сухой термометр показывает температуру окружающего воздуха, а показания смоченного термометра будут меньше сухого адекватно охлаждающему действию испарения воды с батистовой салфетки. При влажности 100% испарение прекращается и, оба градусника показывают одинаковую температуру. Чем суше воздух, тем интенсивнее испарение, а значит больше разность показаний. По этой разности и рассчитывается относительная влажность. На практике относительная влажность определяется по психрометрической таблице или психрометрическому графику.

Техническое обслуживание прибора

Психрометр нельзя брать влажными руками. Особенно необходимо беречь никелированные трубки зашиты, так как их потемнение или коррозия выводят прибор из строя.

Из этих же соображений следует беречь прибор от отпотевания, для чего в холодное время года, в помещении, прежде чем вынуть психрометр из футляра, следует дать ему возможность постепенно принять температуру окружающего воздуха.

После работы прибор тщательно протирают бархоткой.

Батистовый фитилёк на ртутном резервуаре влажного термометра необходимо содержать в чистоте и менять, при постоянной работе, не реже одного раза в две недели.

Роботу часового пружинного механизма проверяют не реже двух раз в месяц. Для этого, заведя механизм как обычно до отказа, измеряют время одного оборота барабана, наблюдая за его вращением по специальной риске через круглое окошечко, расположенное на боковой стороне головки психрометра. Работа признаётся нормальной, если измеренное время отличается от указанного в паспорте прибора (обычно это около 90 с), не более чем на 10 с, а время вращения барабана от одной полной заводки составляет не менее 8 минут. В противном случае прибор подлежит ремонту.

Психрометры

Психрометр — прибор для измерения влажности воздуха и его температуры.

Принцип действия

Скорость испарения влаги увеличивается по мере уменьшения относительной влажности воздуха. Испарение влаги, в свою очередь, вызывает охлаждение конденсированной жидкости. Таким образом, температура влажного объекта уменьшается. По разнице температур воздуха и влажного объекта можно определить скорость испарения, а значит, и влажность воздуха. При этом надо учитывать тот факт, что испарившаяся влага остаётся в окрестностях влажного предмета, и, таким образом, локально увеличивается влажность воздуха. Для устранения этого эффекта при измерении влажности применяют аспирацию (создается поток воздуха над влажным объектом).

Различают три вида психрометров:

  • Стационарный (станционный),
  • Аспирационный,
  • Дистанционный.

Стационарный психрометр

Стационарный психрометр (психрометр Августа) – это тот самый, «классический» психрометр, описанный выше. Состоит стационарный психрометр из двух термометров, которые закреплены на специальном штативе и помещены в метеорологическую будку. Резервуар одного из них обвязан кусочком батиста, конец которого помещен в стаканчик с водой, для обеспечения свободного поступления воды к резервуару. Сама будка (метеорологическая будка Селянинова) устроена таким образом, что в ней обеспечивается свободный обмен воздуха. Основной недостаток стационарных психрометров заключается в том, что показания смоченного термометра зависят от скорости воздушного потока в будке. Преимущество же стационарного психрометра заключается в его простоте и удобстве обслуживания. Самым простым психрометром является психрометр-гигрометр серии «ВИТ»: ВИТ-1, ВИТ-2 и ВИТ-3.

Аспирационный психрометр

Аспирационный психрометр (психрометр Асмана) является более сложным прибором. Термометры в данном психрометре помещены в специальный корпус, который служит для них защитой от повреждений и теплового воздействия окружающих предметов. Обдув термометров производится при помощи специального вентилятора, называемого аспиратором, с постоянной скоростью около 2 м/сек. Аспирационный психрометр — наиболее точный и надежный прибор для измерения температуры и влажности воздуха при положительных температурах окружающей среды.

Общим, для аспирационного и стационарного психрометров является то, что оба они построены на базе ртутно-стеклянных термометров, что и определяет их общий недостаток — хрупкость, а также невозможность проведения контроля дистанционно. Примером данного вида психрометров могут служить модели психрометров М-34М и МВ-4-2М.

Дистанционный психрометр

Дистанционный психрометр – это уже промышленный психрометр, в котором для измерения влажности воздуха используются различные термометры сопротивления, а также термопары и термисторы. Основные типы таких приборов: манометрические и электрические психрометры. Тут все зависит от типа используемого термометра.

В манометрическом психрометре, как следует из названия, обычно используются либо двухканальный манометрический термометр, либо два одноканальных, где один из термобаллонов снабжен системой увлажнения.

Более широкое распространение получили психрометры, в которых используются термометры сопротивления, термопары, термисторы. Однако, также как и в других психрометрах, обязательным условием для надежной работы и точности показаний является использование сухого и увлажненного преобразователей и датчиков температуры. Хорошим примером электронного психрометра, в качестве датчиков температуры «сухого» и «влажного» термометров использующего кремниевые транзисторы является модель ПТ-1.

Психрометр. Виды и работа. Применение и особенности

Психрометр – это измерительный прибор, применяемый для определения температуры и влажности воздуха. Его используют для составления метеорологических прогнозов. Это неотъемлемое оборудование метеостанций. Название прибора происходит от греческих слов «холодный» и «мерить».

Психрометры используются не только для наблюдения за погодой, но и определения оптимальных условий производственных процессов. Имея информацию о величине относительной влажности воздуха можно проводить калибровку различного промышленного оборудования, менять концентрацию компонентов для химических процессов, которые в зависимости от сырости воздуха протекают по-разному. Такие приборы часто можно встретить на складах пищевых продуктов и электроники.

Как работает психрометр

Принцип действия устройства основывается на свойстве жидкости при испарении влиять на температуру прилегающих к ней поверхностей. В приборе имеется 2 термометра. Один находится во влажной среде, а второй остается сухим. Первый контактирует со смоченной поверхностью, в качестве которой выступает губка или ткань. Прикасаясь к ней, термометр охлаждается от испаряющейся жидкости. Как следствие он показывает меньшую температуру, чем сухой прибор. Разница на двух термометрах составляет несколько градусов. Она используется для физических вычислений относительной влажности.

Самые простые психрометры это просто два спиртовых или ртутных термометра. Один из них обмотан смоченной хлопчатобумажной тканью, а второй остается сухим. Чтобы ткань оставалась влажной, в конструкции предусматривается емкость с водой, в который опускается ее конец. Хлопчатобумажные нитки впитывают жидкость и поднимают влагу вверх, поэтому ткань всегда остается мокрой пока имеется вода в резервуаре.

Ustroistvo psikhrometra

Чем ниже относительная влажность окружающего воздуха, тем более интенсивно испаряется вода из ткани. Естественно, быстрое испарение сильно понижает температуру термометра. На сухом воздухе разница между данными с пары термометров будет самой большой. При относительной влажности 100% температуры останутся одинаковыми.

Сняв показания с двух термометров и зафиксировав разность температуры необходимо воспользоваться специальной таблицей. По вертикали в ней отмечены показания сухого термометра, а по горизонтали разность температур. Сопоставив линии можно получить показания относительной влажности.

Tablitsa

Табличные данные являются следствием расчета по формуле e = E-A•P(t-tc). Показатель «е» отображает упругость водяного пара в воздухе. Это является величиной абсолютной влажности воздуха. «Е» – максимально возможная упругость пара при температуре смоченного термометра. Показатель «t» температура воздуха. «А» является высчитанным коэффициентом, который напрямую зависит от термометра и скорости движения воздуха, соприкасаемого с резервуаром и колбой термометра. Показатель «P» – это давление воздуха.

Каждый классический психрометр имеет на своей поверхности напечатанную таблицу, благодаря чему данные можно сравнить сразу же не отходя от прибора. Это исключает необходимости использования расчетов. Чтобы пользоваться прибором и получить показатель относительную влажность можно даже не уметь применять формулу.

Отличие от гигрометра

Психрометр и гигрометр это приборы одинакового назначения. Они оба созданы для определения влажности. При этом устройства отличаются между собой по принципу работы. Дело в том, что гигрометр разработан специально для измерения физико-химических свойств разных веществ. Психрометры работают намного проще. Естественно, чем элементарней конструкция, тем она надежней. Именно поэтому психрометры более точные. Хотя они лишены ряда дополнительных функций, но могут использоваться в качестве эталона. Именно по психрометру проводят поверку точности многозадачного гигрометра.

Виды психрометров

Описанная классическая конструкция простейшего психрометра является не единственной. На основании принципа измерения влажности по показанию сухого и влажного термометра были разработаны несколько психрометров:

  • Августа.
  • Асмана.
  • Дистанционный.
Августа

Этот прибор также называют стационарный психрометр. Он является самой первой и простой конструкцией. Устройство представляет собой корпус, на котором неподвижно закреплено 2 термометра. От одного из них отходит батистовая ткань, опущенная в резервуар с водой. Это безотказное оборудование, дающее весьма точные результаты, но требующее периодического слежения за наличием воды в резервуаре.

Psikhrometr Avgusta

Недостаток данного прибора состоит в том, что интенсивность испарения зависит от скорости передвижения воздуха. То есть, если ткань термометра будет обдуваться, то произойдет значительное охлаждение, превышающее естественное. Как следствие показания станут искажаться. В связи с этим устройство лучше размещать в местах, где на его точность не повлияют сквозняки.

Асмана

Данный прибор известен как аспирационный психрометр. Это немного более сложное устройство. Оба его термометра скрыты в корпусе, защищающем их от повреждения и теплового воздействия от окружающих поверхностей. Они принудительно обдуваются воздухом с помощью встроенного вентилятора, что гарантирует одинаковый фиксированный поток. Это исключает зависимость показаний от порывов ветра, и выравнивает условия. Работающий вентилятор двигает воздух со скоростью 2 м/сек.

Psikhrometr Asmana

Это самый точный вид психрометров. Как и в приборах Августа в их конструкции используются термометры со стеклянной колбой, поэтому устройство требует аккуратного обращения. Спрятанные термометры все равно могут разбиться, и тогда прибор придет в негодность.

Дистанционный

Это промышленные психрометры, которые позволяют измерять влажность воздуха обычно применяя термометры сопротивления. Такие устройства позволяют определять относительную влажность и передавать результаты измерений на большие расстояния. То есть, исключается необходимость подходить к прибору и непосредственно снимать показания температуры.

Дистанционные психрометры бывают:
  • Манометрические.
  • Электрические.

Первый прибор имеет в своей конструкции манометрический термометр. Более востребованными являются электрические психрометры. В них встроен термометр, сопротивления, термопары, термисторы и т.п. Несмотря на техническую сложность, в основе таких устройств лежит тот же принцип разности показаний температуры сухого и мокрого датчика.

Psikhrometr distantsionnyi

Обслуживание бытового психрометра

В качестве бытовых психрометров обычно предлагается использовать классические стационарные приборы. В идеале проводить заправку их резервуара дистиллированной водой. При ее отсутствии можно использовать кипяченую воду. Кипячение позволяет уменьшить концентрацию в жидкости солей, забивающей капилляры тканевой ленты и ускоряющей ее пересыхание. Чтобы психрометр работал точно без возможной погрешности, лучше использовать всегда только дистиллированную воду. Тогда лента не напитает соль, поэтому всегда будет сохнуть правильно.

Определение постоянной психрометра Ассмана

Психрометр Ассмана, представленный на рисунке 1, состоит из двух одинаковых термометров, резервуары которых защищены от излучения окружающих тел, помещены внутри открытых металлических двустенных трубочек. Резервуар одного из термометров обмотан батистом. Смачивание батиста производится из пипетки. Скорость обтекания воздухом резервуаров сухого и влажного термометров должна быть всегда постоянна. Это достигается при помощи вентилятора с часовым механизмом, помещенного вверху прибора. Сухой термометр прибора показывает температуру воздуха , а влажный (в случае, если водяной пар в воздухе не является насыщенным) – температуру , более низкую, зависящую от влажности окружающего воздуха. Разность температур ( тем больше, чем меньше относительная влажность воздуха. При испарении воды с поверхности батиста температура влажного термометра понижается до тех пор, пока количество теплоты , поступающее к термометру из окружающей среды за время , не станет равным количеству теплоты , необходимому для испарения. До установления теплового равновесия Q 1 < Q 2. В случае теплового равновесия Q 1 = Q 2 и температура влажного термометра t 2 не меняется, несмотря на продолжающееся испарение. Количество теплоты Q 1, поступающее из окружающей среды при небольших разностях температур и невысоких температурах, определяется законом Ньютона:

где a – коэффициент пропорциональности; S – поверхность резервуара, обернутая батистом.

Если за время с поверхности S испаряется масса воды m, то количество теплоты , необходимое для её испарения, равно mr , где r – удельная теплота испарения при температуре влажного термометра, т.е.

Если обозначить через m 1 массу воды, испаряющейся с поверхности S за единицу времени, то , а .

Согласно закону Дальтона,

где k – коэффициент пропорциональности, зависящий главным образом от скорости протекания воздуха над испаряющейся поверхностью; — упругость насыщенного водяного пара при температуре испаряющейся поверхности (т.е. при температуре влажного термометра); Р – упругость водяного пара (абсолютная влажность воздуха); Н – атмосферное давление. Тогда

При установившемся режиме испарения Q 1 = Q 2 и

Из формулы (7) следует, что разность температур сухого и влажного термометров пропорциональна разности упругостей насыщенного водяного пара при температуре влажного термометра и водяного пара, находящегося в воздухе. Отсюда для абсолютной влажности Р нетрудно получить следующее выражение:

Обозначив , получим так называемую психрометрическую формулу:

где А – постоянная психрометра, зависящая от его конструкции и ещё в большей степени от скорости обтекания воздухом резервуара влажного термометра. Она может быть определена экспериментально.

На основании психрометрической формулы составляются психрометрические таблицы для вычисления абсолютной и относительной влажности по показаниям сухого и влажного термометров. При составлении таблиц принимаются постоянными Н – атмосферное давление и А – постоянная психрометра.

В данной работе показания психрометра Ассмана используются не для определения абсолютной и относительной влажности воздуха, а для определения постоянной этого психрометра.

Из формулы (9) получаем:

Упругость насыщенного пара при температуре влажного термометра находится из таблицы 1; упругость водяного пара Р определяется в первой части работы, атмосферное давление Н определяется по барометру, разность температур – по показаниям сухого и влажного термометров психрометра.

Порядок выполнения работы

1. Определить психрометрическим гигрометром относительную влажность воздуха.

2. Рассчитать абсолютную влажность воздуха в миллиметрах ртутного столба и в г/м 3 .

3. Определить дефицит влажности.

4. Осторожно (чтобы вода не попала на сухой термометр) смочив дистиллированной водой батист, которым обернут резервуар одного из термометров психрометра Ассмана, при помощи ключа завести часовой механизм вентилятора (4-5 оборотов ключа) и следить за показаниями термометров. При установившемся процессе испарения (через 4-5 минут) снять показания термометров, вентилятор при этом должен работать. По барометру определить атмосферное давление и рассчитать постоянную психрометра Ассмана.

5. Вычислить абсолютную и относительную погрешности измерений.

6. Результаты измерений и расчетов представить в виде таблицы:

Психрометрический гигрометр

Психрометр Ассмана

Контрольные вопросы:

1. Какой пар называется насыщенным?

2. Что такое абсолютная и относительная влажность?

3. Что такое дефицит влажности?

4. По величине упругости насыщенного водяного пара при 14 0 C, взятой из таблицы, определить значение плотности пара.

5. Оба термометра в психрометре Ассмана показывают одинаковую температуру. Какова относительная влажность воздуха?

6. Как изменится разность показаний сухого и влажного термометров в психрометре при понижении температуры воздуха, если абсолютная влажность остается неизменной?

Литература:

1. Фриш, С.Э. Курс общей физики: учебник: [в 3 т.]. Т. 1. Физические основы механики. Молекулярная физика. Колебания и волны / С.Э. Фриш. – 13-е изд., стер. – Санкт-Петербург [и др.]: Лань, 2009. – 480 с.: ил.

2. Савельев, И.В. Курс общей физики: учебное пособие для вузов [в 3 т.]. Т. 1. Механика. Молекулярная физика / И.В. Савельев. – 10-е изд., стер. – Санкт-Петербург [и др.]: Лань, 2008. – 432 с.: ил.

3. Трофимова, Т.И. Основы физики: учебное пособие: в 5 кн. Кн.2. Молекулярная физика. Термодинамика / Т.И. Трофимова. – Москва: Высшая школа, 2007. – 180 с.: ил.

4. Пронин, Б.В. Физика [Электронный ресурс]: учебник / Б.В. Пронин. – Москва: Издательство РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева, 2012. – 445 с. – Режим доступа:

Читайте также  Лапчатка розовая
Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

Adblock
detector