Психрометр (от греческого — «холодный» и «мерить») — это специализированный прибор, который предназначается для измерения температуры воздуха и его влажности. Особенно часто применяется в метеорологических измерениях на метеостанциях.
Психрометры, как правило, используются для измерения величины относительной влажности воздуха. Показатели относительной влажности являются важными показателями в различных областях науки и производства. Например, показания влажности воздуха очень важны при использовании весового оборудования для получения точных показателей взвешивания.
Принцип работы и устройство психрометров
Действие любого психрометра основывается на физическом свойстве жидкости, в частности воды, испаряться и возникающих при этом разностей температур, которые показываются сухим и влажным термометрами. Испарение воды со смоченной поверхности, ткани, губки, соединенной с одним из термометров, приводит к потере части энергии, как следствие, снижению температуры жидкости. Это снижение, а точнее сниженную температуру, и регистрирует смоченный термометр.
Простейший психрометр – это, по-сути, два стеклянных термометра (ртутных или спиртовых), один из которых — сухой, а второй — влажный (смоченный), т.е. обернут влажной хлопчатобумажной тканью. Один конец этой ткани опущен в резервуар с водой. Испаряясь, вода охлаждает «влажный» термометр. При этом, чем влажность окружающего воздуха ниже, тем интенсивнее протекает процесс испарения. Таким образом, чем суше воздух, влажность которого определяется, тем ниже будут показания «мокрого» термометра, и тем большей будет разница показаний сухого и влажного термометров.
Завизировав показания сухого и влажного термометров в определенный момент времени, при помощи психрометрической таблицы, поставляемой вместе с психрометром, или специальных формул можно определить относительную, а затем при помощи психрометрической формулы — абсолютную влажность воздуха.
Ниже представлена «психрометрическая формула», которая позволяет определить упругость водного пара по показаниям сухого и влажного термометров.
е —упругость водного пара находящегося в воздухе (абсолютная влажность воздуха);
Е —максимально возможная упругость водного пара при температуре tс смоченного термометра;
t —температура воздуха;
А —коэффициент, который зависит от устройства термометра и скорости прохождения воздуха возле резервуара термометра;
P —давление воздуха.
В чем отличия гигрометра от психрометра
Помимо психрометров, для измерения влажности воздуха, также, используются гигрометры, принцип работы которых основывается на изменениях физико-химических свойств различных веществ при изменении влажности окружающей среды. Наибольшее распространение получили емкостные, оптические, резистивные и термисторные гигрометры.
Именно принципом работы и отличаются гигрометр от психрометра. Психрометр — более простое устройство, поэтому он более защищен от различных посторонних воздействий и, как следствие, более надежен. В пользовательских инструкциях многих конструкций гигрометров указано, что необходимо периодически проверять показания гигрометра по психрометру.
Однако, в то же время, гигрометры более функциональны. Некоторые модели гигрометров способны измерять влажность не только воздуха, но и твердых тел. К примеру, используя емкостный гигрометр можно измерить влажность таблеток.
Виды психрометров
По большом счету, различают три вида психрометров:
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. Схему психрометра Августа можно увидеть на рисунке 1. 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.
МПИН
Станционный психрометр, устройство, принцип действия, порядок наблюдений.
Психро́метр (др.-греч. ψυχρός — холодный) тж. Гигрометр психрометри́ческий — прибор для измерения влажности воздуха и его температуры.
Скорость испарения влаги увеличивается по мере уменьшения относительной влажности воздуха. Испарение влаги, в свою очередь, вызывает охлаждение конденсированной. 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).
Устройство
Простейший психрометр состоит из двух спиртовых термометров. Один термометр — сухой, а второй имеет устройство увлажнения. Спиртовая колба влажного термометра обёрнута батистовой лентой, конец которой находится в сосуде с водой. Вследствие испарения влаги увлажнённый термометр охлаждается. Снимают показания сухого и влажного термометров и находят относительную влажность либо по психрометрической таблице(рис. 1), либо по номограмме — психрометрическому графику. Для точных измерений, в случае отклонения атмосферного давления от номинального, к результатам психрометрической таблицы добавляют поправку. Конструкция прибора может включать в себя также вентилятор для обдува воздуха около влажного термометра. Скорость обдува обычно составляет 0,5–1 м/с.
Психрометр работает следующим образом. Вращением вентилятора в психрометр всасывается воздух, который, обтекая резервуары термометров, проходит по воздухопроводной трубке к вентилятору и выбрасывается им наружу через прорези в аспирационной головке.
Благодаря протеканию потока воздуха вокруг резервуаров термометров сухой термометр будет показывать температуру этого потока, а показа-ния смоченного термометра будут меньше из-за охлаждения вследствие испарения воды с поверхности батиста, облегающего резервуар. Влажность воздуха определяется по показаниям сухого и смоченного термометров по специальным психрометрическим таблицам или психрометрическому графику, а температура воздуха – по показаниям сухого термометра. Психрометр можно использовать для определения влажности и температуры воздуха в помещении и на открытом воздухе. При наблюдении на открытом воздухе психрометр подвешивается на специальном столбе так, чтобы резервуары термометров были на высоте 2 м над почвой. Во время отсчета необходимо строго следить за тем, чтобы ветер дул по направлению от психрометра на наблюдателя. Порядок наблюдения по психрометру следующий:
а) при определении влажности на открытом воздухе психрометр выносят из помещения летом за четверть часа до наблюдения, а зимой не менее чем за полчаса и подвешивают на столбе;
б) смачивают батист на резервуаре термометра. Вне помещения это смачивание производится зимой за полчаса, а летом – за четыре минуты до начала наблюдения. Для этого берут резиновый баллон с пипеткой, заранее наполненный дистиллированной водой, и легким нажимом доводят воду в пипетке до черточки. Если черточка отсутствует, то доводят воду не ближе 1 см до края пипетки и удерживают ее на этом уровне при помощи зажима 10. После этого пипетку вводят до отказа во внутреннюю трубу защиты и смачивают батист на резервуаре термометра. Выждав некоторое время, не вынимая пипетки из трубки, разжимают зажим 10, вбирая излишнюю воду в баллон после чего пипетку вынимают;
в) взводят пружинный механизм (включают электромотор);
г) через 4 минуты после пуска вентилятора проводят отсчет по термометрам.
Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:
(от греч. psychrós — холодный и . метр)
прибор для измерения влажности воздуха (См. Влажность воздуха) и его температуры. Состоит из двух термометров — сухого и смоченного. Сухой термометр показывает температуру воздуха, а смоченный, теплоприёмник которого обвязан влажным батистом, — его собственную температуру, зависящую от интенсивности испарения, происходящего с поверхности его резервуара. Вследствие расхода теплоты на испарение показания смоченного термометра тем ниже, чем суше воздух, влажность которого измеряется.
По показаниям сухого и смоченного термометров с помощью психрометрической таблицы, номограмм или счётных линеек, рассчитанных по психрометрической формуле (См. Психрометрическая формула), определяется упругость водяного пара или относительная влажность. При отрицательных температурах ниже —5 °С, когда содержание в воздухе водяных паров очень мало, П. даёт ненадёжные результаты, поэтому в этом случае пользуются волосным Гигрометром.
Существует несколько типов П.: станционные, аспирационные и дистанционные. В станционных П. термометры укрепляются на специальном штативе в метеорологической будке. Основной недостаток станционных П. — зависимость показаний смоченного термометра от скорости воздушного потока в будке. В аспирационном П. (рис.) термометры укреплены в специальной оправе, защищающей их от повреждений и теплового воздействия прямых солнечных лучей, и обдуваются с помощью аспиратора (вентилятора) потоком исследуемого воздуха с постоянной скоростью около 2 м/сек. При положительной температуре воздуха аспирационный П. — наиболее надёжный прибор для измерения влажности и температуры воздуха. В дистанционных П. используются термометры сопротивления, термисторы, термопары.
Лит.: Стернзат М. С., Метеорологические приборы и наблюдения, Л., 1968.
Внешний вид аспирационного психрометра: 1— термометры; 2 — аспиратор; 3 — трубки, защищающие резервуары термометров.