Проектирование, подбор, поставка, установка холодильного и кондиционирующего оборудования
Главные способы определения влажности воздуха
Температура воздуха просто и довольно точно может быть измерена указателями температуры либо термопарами. Определив влажность воздуха и зная температуру, аналитически либо при помощи d—I диаграммы находят все другие характеристики состояния воздуха.
В практике более обширно используются следующие способы определения влажности воздуха: психрометрический, способ точки росы, гигроскопический и массовый, при этом 1-ый из них – часто встречающийся.
Психрометрический способ основан на использовании устройства, именуемого психрометром, который состоит из 2-ух расположенных вблизи термометров. Один из термометров, обыденный, именуется сухим, измеряющим температуру t воздуха. Баллончик с расширяющейся жидкостью другого указателя температуры обертывают легкой гигроскопической тканью, к примеру батистом, в виде чехла, нижний конец которого опускают в сосуд с водой. Вода по чехлу, как по фитилю, подымается к баллончику и постоянно смачивает его. Этот указатель температуры именуется мокроватым либо влажным и определяет температуру воздуха по влажному указателю температуры tм ≤ t. Устройство простого психрометра Августа показано на рис. 1.
Рис. 1. Психрометр Августа: один – сухой указатель температуры; два – деревянная панель; три – мокроватый (влажный) указатель температуры; четыре – чехол (ткань); 5 – сосуд с водой.
Остановимся коротко на понятии температуры tм. воздуха по влажному указателю температуры. Баллончик этого указателя температуры обернут смоченной тканью. На испарение воды с ткани расходуется теплота парообразования, что приводит к снижению температуры влажной ткани и постепенному понижению показаний влажного термометра. Вследствие образующейся разности температур теплота от окружающего воздуха начинает поступать к увлажненной ткани. Температура влажного указателя температуры будет понижаться до такового значения, при котором количество сокрытой теплоты, используемой тканью на испарение, станет равным количеству очевидной теплоты, отдаваемой воздухом ткани. Установившееся значение tм (температуры влажной ткани и слоя насыщенного воздуха около нее) именуют температурой влажного указателя температуры для воздуха данного состояния. Этот процесс тепловлагообмена между воздухом и водой, т. е. насыщения воздуха, считается адиабатическим, так как воздух и вода обмениваются внутренним теплом без отвода либо подвода его снаружи (вне системы воздух-вода).
В установившемся процессе адиабатического насыщения энтальпия воздуха не меняется, так как переходу от воздуха к воде вследствие разности температур (t – tм) очевидной (осязаемой) теплоты эквивалентен возврат сокрытой теплоты (парообразования воды, переходящей от воды к воздуху вследствие разности парциальных давлений водяных паров в насыщенном (над поверхностью воды) и ненасыщенном (измеряемом) воздухе). Это видно из выражения для энтальпии:
в каком при адиабатическом насыщении воздуха 1-ый член (очевидное теплосодержание) миниатюризируется, а 3-ий (сокрытая часть I) – возрастает. 2-ой член этого уравнения фактически остается неизменным, так как с уменьшением t возрастает d.
Но, идеальный адиабатический процесс вероятен только при tм = нуль °C (полосы I = const и tм = const в d—l диаграмме совпадают только при tм = нуль °С). При tм > нуль °C энтальпия насыщенного воздуха (у баллончика) будет больше энтальпии ненасыщенного воздуха (вдалеке от баллончика указателя температуры) на величину теплоты испарившейся воды 4,19·(dн – d)·tм, где dн – влагосодержание насыщенного воздуха, a d – влагосодержание ненасыщенного воздуха. Из-за малости величины 4,19·(dн – d)·tм фактически этот процесс насыщения и считают адиабатическим, а энтальпию воздуха неизменной.
Таким макаром, под температурой влажного указателя температуры следует осознавать температуру, которую воспринимает воздух в итоге его адиабатического насыщения (увлажнения). Разность показаний сухого и влажного термометров (t – tм) именуется психрометрической разностью либо депрессией влажного указателя температуры. Она тем больше, чем суше воздух, т. е. чем меньше его относительная влажность.
По температуре t воздуха и психрометрической разности (t – tм) можно найти относительную влажность φ и другие характеристики воздуха. Для более обычного определения φ составляют психрометрические таблицы, которые прилагаются к психрометрам и имеются в бессчетной специальной литературе.
Недочетом психрометра Августа является его сравнимо малая точность из-за существенного воздействия радиационных притоков (от окружающей среды и предметов) к незащищенному прибору при недостаточной скорости воздуха около баллончика (движение создается только свободной конвекцией). Потому показания влажного указателя температуры t‘м будут несколько завышены в сравнении с настоящей температурой tм. По данным Каррье, при нулевой скорости воздуха ошибка в определении (t – tм) добивается четырнадцать %, а при скорости воздуха 0,8 м/с она миниатюризируется до два %.
Для увеличения точности показаний влажного указателя температуры прибегают к искусственному повышению скорости воздуха около баллончиков психрометра и защите его от наружных теплопритоков (термических излучений). При скоростях воздуха около баллончиков 1,5…2 м/с ошибка в определении (t – tм) составляет наименее один %. Разъясняется это тем, что при завышенных скоростях воздуха конвективный приток теплоты, уравновешивающий утраты теплоты в слое насыщенного воздуха около шарика указателя температуры от испарения воды, возрастает и относительное воздействие внешних (радиационных) теплопритоков существенно миниатюризируется. Комфортным и довольно четким устройством для определения влажности воздуха служит аспирационный психрометр Ассмана (рис. 2). Оба указателя температуры заключены в железные трубки, через которые особым вентилятором с пружинным (заводным) либо электрическим движком, смонтированным в высшей части прибора, пропускается исследуемый воздух со скоростью 2,5…3,0 м/с. Поверхность трубок для защиты термометров от термического облучения полирована и никелирована. В остальном аспирационный психрометр устроен так же, как и психрометр Августа.
Рис. 2. Психрометр Ассмана.
Есть также электрические психрометры, построенные по принципу электрического мостика сопротивления (сопротивление влажного указателя температуры меньше, чем сухого).
Состояние воздуха по свидетельствам сухого и влажного термометров просто найти в d—I диаграмме (рис. 3). Пусть показание сухого указателя температуры равно tА, а показание влажного указателя температуры tм. Если на диаграмме нанесены изотермы tм = const, точка A, характеризующая состояние воздуха, и φA находятся на скрещении изотерм tA = const и tм = const. Если же в d—l диаграмме нет изотерм по влажному указателю температуры, необходимо из точки K, скрещения изотермы t = tм с кривой насыщения φ = один подняться по полосы I = const (без особенной погрешности можно считать полосы I = const и tм = const совпадающими) до скрещения с изотермой tA.
При положительной температуре воздуха психрометры работают с погрешностью ±1…2 %, при отрицательной точность их показаний резко понижается из-за образования у баллончика мокрого указателя температуры корочки льда, выделения теплоты затвердевания и т. п.; при t ≤ нуль °C фактически ими не пользуются.
Способ точки росы основан на измерении температуры tрос воздуха, охлаждаемого, к примеру, железной неокисляемой зеркальной поверхностью (в момент начала выпадения капельной воды на зеркале фиксируется его температура).
Зная tрос и температуру tA воздуха, можно в диаграмме, изображенной на рис. 3, поднимаясь из точки B на кривой насыщения по полосы d = const до изотермы tA, отыскать точку А их скрещения, а означает, влажность φA и другие характеристики состояния воздуха.
Рис. 3. Определение влажности воздуха психрометрическим методом и способом точки росы в d—I диаграмме.
Способ точки росы наименее точен, чем психрометрический. Но он применим при температурах до –70 °C (с погрешностью измерения tрос ±0,1 °C).
Гигроскопический способ основан на возможности некоторых материалов изменять свою форму и размеры (удлиняться – обезжиренный человечий волос, капроновая нить и др.), либо свойства (электропроводимость – соль LiCl и др.) при впитывании воды из воздуха в количестве, пропорциональном его относительной влажности. Потому, используя эти материалы в механических либо мостовых электрических схемах, можно создавать приборы низкой точности, именуемые гигрометрами.
Массовый (абсолютный) способ более точен, но трудоемок и просит специального оборудования – вентилятора, влагопоглотителей и др. Воздух продувают через поглотители. Отнеся большой расход воздуха к массе поглощенной всей воды, определяют абсолютную влажность воздуха γп. По температуре воздуха из таблиц насыщенного пара находят его плотность γ″п, т. е. абсолютную влажность насыщенного воздуха; тогда φ = γп / γ″п.
Поделитесь с друзьями
Главные способы определения влажности воздуха : шестнадцать комментариев
Спасибо за красивый пост. Понадобился. Ставлю вентиляяцию в гараже. Про способ росы было очень полезно.
Ну и непременно соглашусь, что ваш блог просто неописуемо орегинален)
Благодарю вас за публикацию, очень посодействовала в решении задачи по физике на определение влажности воздуха
Желаю добавить, что на показания психрометра оказывает влияние к тому же атмосферное давление, потому приходится делать поправки
как найти влагосодержание d??
известна tн=-50. tв=5. нужно найти t точки росы в помещении
1. “как найти влагосодержание d??”. Для нахождения любого из характеристик по d-I диаграмме, характеризующего состояние мокроватого воздуха в определенной точке, вначале следует знать как минимум два из них. К примеру, если известна температура t=14 °С и относительная влажность φ=0,3 (т.е. относительная влажность 30%) – находим на диаграмме точку на скрещении линий, подходящим этим двум характеристикам, после чего из приобретенной точки проводим перпендикуляр на ось d влагосодержания, и лицезреем, что для данных критерий d=2,9 г/кг.
2. “известна tн=-50. tв=5. нужно найти t точки росы в помещении”. Не ясно, что в этом случае обозначают индексы “н” и “в”. Все же, по d-I диаграмме, один из характеристик состояния воздуха — температуру точки росы tрос — находят в месте скрещения вертикали, проведенной из точки состояния воздуха вниз, с кривой насыщения φ = 1,0. К примеру, для воздуха с параметрами в точке t=5 °С, φ = 0,74, температура tрос составит 0,78 °С.
Влажность воздуха в помещении, характеристики, которые ее охарактеризовывают. Методика определения и оценки относительной влажности воздуха.
Различают следующие гигрометрические характеристики состояния воздушной среды:
Абсолютная влажность — количество водяных паров (измеряется в г, мм рт. ст.), находящееся в один м три воздуха при данной температуре.
Наибольшая влажность — предельное количество водяных паров (измеряется в г, мм рт. ст.), которое может находиться в один м три воздуха при данной температуре.
Относительная влажность — отношение абсолютной влажности к наибольшей — охарактеризовывает степень насыщения воздуха водяными парами. Измеряется в процентах. В животноводческих помещениях она почаще колеблется от 50 до 85%, время от времени выше.
Недостаток насыщения (мокроватый недостаток) указывает разность между наибольшей и абсолютной влажностью при данной температуре и охарактеризовывает способность воздуха всасывать водяные пары. Чем больше недостаток насыщения, тем выше скорость испарения и высушивающее действие воздуха. В помещениях для животных недостаток насыщения колеблется от 7,2 мг/м три до малых значений (при относительной влажности воздуха, достигающей 99%).
Точка росы — температура (измеряется в градусах Цельсия), при которой водяные пары, находящиеся в воздухе, добиваются полного насыщения. Она показывает на приближение абсолютной влажности к наибольшей.
Определение влажности воздуха при помощи психрометров
Определение абсолютной и относительной влажности воздуха станционным психрометром Августа
Резервуар психрометра заполняют водой. Ткань, которой обернут резервуар 1-го из термометров устройства, опускают в воду с тем, дабы сам резервуар был на расстоянии три см над поверхностью воды. Потом психрометр подвешивают на штативе в точке определения. Через 8-10 минут снимают характеристики сухого и мокроватого термометров.
Относительную влажность рассчитывают по формуле:
где Р — относительная влажность, %;
А — абсолютная влажность, мм.рт.ст.;
F — наибольшее давление водяных паров при температуре сухого указателя температуры, в мм.рт.ст.
Механизм работы психрометра основан на том, что интенсивность испарения воды с поверхности увлажненного резервуара психрометра пропорциональна сухости воздуха: чем оно суше, тем ниже характеристики увлажненного указателя температуры сравнимо с сухим в связи с тем, что тепло увлажненного психрометра пропадает на скрытое теплопарообразование.
Определение влажности воздуха при помощи аспирационного психрометра Ассмана
Основным недочетом психрометра Августа есть его зависимость от скорости движения воздуха, которая оказывает влияние на интенсивность испарения, а означает и на остывание мокроватого указателя температуры устройства.
У психрометра Ассмана этот недочет ликвидирован за счет вентилятора, который делает около резервуаров термометров постоянную скорость движения воздуха четыре м/сек, а поэтому его характеристики не зависят от этой скорости в помещении либо за ее пределами. Не считая этого, резервуары термометров этого психрометра защищены от радиационного тепла за счет отражающих цилиндров вокруг резервуаров психрометра.
При помощи пипетки увлажняют батист мокроватого указателя температуры аспирационного психрометра Ассмана, заводят пружину аспирационного устройства либо включают в розетку электропровод психрометра с электровентилятором, после этого психрометр подвешивают на штатив в точке определения. Через 8-10 минут снимают показания сухого и мокроватого термометров.
Для определения относительной влажности воздуха применяют также волосяные, либо мембранные гигрометры, которые демонстрируют конкретно эту влажность. Механизм работы гигрометров основан на удлинении обезжиренного волоса либо ослаблении мембраны при их увлажнении и напротив — при высыхании.
Влажностный режим — абсолютная влажность, относительная влажность, наибольшая влажность, физический и физиологический недостаток влажности, точка россы
Абсолютная влажность (R)– количество воды в воздухе при данной температуре. (психрометр)
Наибольшая влажность (F)– очень вероятная насыщаемость воздуха водяным паром при данной температуре. (таблица)
Относительная влажность (W)– процентное соотношение абсолютной и наибольшей влажности в момент наблюдения. (психрометр, волосяной и пленочный гигрометр, гигрограф) R/F*100% (30-60%)
Физический недостаток – разница между наибольшей и абсолютной влажностью при данной температуре. F-R
Физиологический недостаток – разница между наибольшей влажностью при температуре человеческого тела (37) и абсолютной влажностью воздуха. F (37)-R
Точка росы – температура при которой абсолютная влажность становится равной наибольшей влажности (1) и во из парообразной формы конденсируется в виде капелек росы.
Влажность воздуха. Методы определения влажности воздуха
Вещества могут перебегать из твёрдого состояния в жидкое, а из водянистого — в газообразное. Последнее перевоплощение именуют парообразованием, которое может перейти методом испарения либо кипения.
Кипение происходит при определённой температуре для каждой воды. А вот испарение воды, напротив, происходит при хоть какой ее температуре.
Означает, испарение на нашей планетке происходит безпрерывно: испаряется вода с поверхностей озер, океанов, рек, различной растительности и т. д. Вследствие этого воздух в нашей атмосфере всегда содержит внутри себя водяные пары.
Влажность — это понятие, которое охарактеризовывает содержание водяного пара в атмосфере. В данном уроке мы разберем понятия абсолютной и относительной влажности воздуха, точки росы, познакомимся с устройствами для измерения влажности воздуха.
Абсолютная и относительная влажность
Количество водяных паров в воздухе при определенной температуре определяет степень влажности. Но как эту степень оценить? В этом нам посодействуют два новых определения: абсолютная влажность и относительная влажность.
Абсолютная влажность $\rho$ — это физическая величина, показывающая, сколько граммов водяного пара содержится в воздухе объемом $1 \space м^3$ при данных критериях, т. е. плотность водяного пара.
$\rho = \frac$.
Направьте внимание, что, рассчитывая плотность разных веществ, мы использовали стандартную единицу измерения — $\frac$. Для абсолютной влажности принято использовать внесистемную единицу измерения плотности — $\frac$.
Степень влажности определяется фактором того, как водяной пар близок либо далек от состояния насыщения.
- Чем больше в воздухе водяных паров, тем поближе пар к состоянию насыщения
- Чем выше температура воздуха, тем большее количество водяных паров нужна для его насыщения
Вспомним: насыщенным именуют пар, который находится в динамическом равновесии со собственной жидкостью. Число молекул, вылетающих из воды, становится равно числу молекул, возвращающихся в нее.
Соответственно, зная только абсолютную влажность, нельзя сказать сухой это воздух либо мокроватый, как он близок к состоянию насыщения.
В большинстве случаев водяной пар, находящийся в воздухе, является ненасыщенным. Если б водяной пар в воздухе был всегда насыщенным, то все, что находится на земной поверхности, никогда бы не сохнуло.
Относительная влажность воздуха $\varphi$ — это отношение абсолютной влажности воздуха $\rho$ к плотности $\rho_0$ насыщенного водяного пара при той же температуре, выраженной в процентах.
$\varphi = \frac \cdot 100 \%$.
Т.е., относительная влажность охарактеризовывает процентное содержание воды в воздухе. Более подходящей для человека считается относительная влажность воздуха $40-60 \%$.
Точка росы
В любом случае в воздухе находится водяной пар. Если мы будем понижать температуру воздуха, то при определенной температуре сможем довести пар, находящийся в нем, до состояния насыщения.
Если после чего продолжать снижать температуру, то пар начнет конденсироваться. В конечном итоге, появляется туман, и выпадают капельки росы. Тут у нас возникает еще одна новенькая величина, которая тоже охарактеризовывает влажность воздуха, — точка росы.
Точка росы — это температура, при которой пар, находящийся в воздухе, становится насыщенным.
Влажность воздуха определяют при помощи особых устройств: конденсационных и волосных гигрометров и психрометров.
Конденсационный гигрометр
Разглядим устройство и механизм работы конденсационного гигрометра (набросок 1). При помощи него можно найти абсолютную влажность воздуха по точке росы.
Набросок 1. Устройство конденсационного гигрометра
В его базе — маленькая железная коробка 1. Ее передняя стена 2 окружена кольцом 3. Поверхности этих частей отлично отполированы. Между ними помещена теплоизолирующая прокладка 4. К самой коробке присоединена резиновая груша 5. Вовнутрь коробки вставлен указатель температуры 6.
Заполним коробку, к примеру, эфиром. Вы уже понимаете, что эта жидкость довольно стремительно испаряется. Начнём продувать воздух через коробку при помощи груши. Так мы ускорим испарение эфира, коробка стремительно охладится. Скоро на полированной поверхности появятся капельки росы.
Отметим температуру, которая наблюдается на этот момент. Так мы обусловили точку росы. Как раз тогда пар стал насыщенным.
Дальше, используя особые таблицы, можно найти абсолютную влажность воздуха.
Вид обыденного лабораторного гигрометра представлен на рисунке 2.
Набросок 2. Лабораторный гигрометр
Волосной гигрометр
Из наименования этого устройства можно додуматься, что кое-где в его устройстве находится волос. И, вправду, действие волосного гигрометра (набросок 3) основано на одном увлекательном свойстве людского волоса. Дело в том, что при увеличении относительной влажности воздуха волос удлиняется.
Набросок 3. Волосной гигрометр
На шкале этого устройства уже отмечены величины относительной влажности воздуха. При увеличении относительной влажности волос удлиняется, а при уменьшении — укорачивается. При всем этом стрелка двигается вдоль шкалы, указывая на величину относительной влажности воздуха.
Психрометр
Психрометр (от латинского психрос — холодный, метрио — определять) представлен на рисунке 4.
Набросок 4. Психрометр
Этот устройство состоит из 2-ух термометров. Конец 1-го из них обмотан тканью и опущен в воду. Вода испаряется, указатель температуры охлаждается. Указатели температуры будут демонстрировать различные значения.
Испарение проходит наименее активно при большой относительной влажности, и поболее активно при малой относительной влажности. Дабы оценить ее, необходимо зафиксировать разность температур на указателях температуры. Для них также есть особые таблицы, из которых можно выяснить величину относительной влажности воздуха.
Влажность в внешнем мире
Влажность воздуха принципиальна как в природе, так и в быту человека. Вначале, наше самочувствие нередко находится в зависимости от этого показателя. Ведь интенсивность испарения воды с нашего кожного покрова определяется влажностью воздуха. Низкая влажность может приводить к пересыханию слизистых оболочек, дилеммам с кожей и волосами, а очень высочайшая — к ухудшению общего физического состояния.
Влажность воздуха оказывает влияние на термообмен многих организмов с окружающей средой, на жизнь животных и растений. Когда люди выращивают растения в теплицах либо оранжереях, им следует знать и держать под контролем влажность воздуха. Таким макаром поддерживается подходящий режим для их роста и жизнедеятельности.
Значение влажности воздуха играет огромную роль в метеорологи для прогнозов погоды. При работе различной техники принципиально учесть влажность — при больших показателях резвее появляется коррозия. При хранении принципиальных произведений искусств и книжек также смотрят за влажностью.