Способы определения влажности воздуха

Психрометрический метод

Психрометрический метод заключается в оценке характеристик показаний сухого и мокрого термометров (психрометрической разности) с помощью психрометрических таблиц. Наибольшее распространение получили два типа психрометров: Августа и Ассмана.

Психрометр Августа состоит из двух термометров. Сухой термометр показывает температуру окружающего воздуха; термочувствительный элемент второго термометра обёрнут гигроскопической тканью, конец которой опущен в сосуд с водой. Вследствие испарения влаги с поверхности ткани температура последней понижается, достигая в установившемся состоянии при реально 100%-й влажности температуры по мокрому термометру t_м. Этот процесс отвечает условию i = const, поскольку для воздуха количество тепла, внесенного с испарившейся влагой, точно равно затратам теплоты на её испарение. Температура поверхности испарения будет зависеть от относительной влажности воздуха φ: чем ниже значение φ, тем интенсивнее идёт процесс испарения влаги и тем ниже будет значение t_м. Разность показаний сухого (t_c) и мокрого (t_м) термометров называют психрометрической разностью. При t_м = t_c относительная влажность воздуха равна 100%. Зная психрометрическую разность и температуру воздуха, можно с помощью i-d диаграммы или прикладываемых к прибору психрометрических таблиц определить φ.

Психрометр Ассмана относится к аспирационному типу вследствие создания искусственной вентиляции термометров для гарантированного выполнения условия равенства температур датчиков значениям t_м и t_c. Экранирование ртутных капсул металлическими трубками и продувании через них воздуха с помощью специального вентилятора с завозным или электрическим приводом повышают точность измерений (устраняются внешние тепловые излучения на прибор и улучшается теплообмен воздуха с чувствительными элементами термометров). Относительную влажность φ определяют с точностью 1…2%.

Гигрометрический метод

Гигрометрический метод основан на эффекте изменения длины нити из того или иного гигроскопического материала (обезжиренные волосы, капроновая нить и др.) при изменении влажности окружающего воздуха. Приборы, реализующие этот метод, получили название гигрометров. Чем суше воздух, тем короче становится чувствительный элемент прибора (нить, связанная системой рычагов со стрелкой, указывающей текущее значение относительной влажности φ на градуированной шкале). Распространение получили волосные гигрометры типа МВ-1 и МВК, пленочные М-39 и др.

Психрометрический и гигрометрический – это практические методы определения влажности воздуха. Также существует ещё два метода определения влажности воздуха – это дистанционное измерение и массовый метод, рассмотрим их подробнее.

Дистанционное измерение

Дистанционное измерение относительной влажности воздуха позволяет контролировать её без разгерметизации помещения грузовой камеры. Для этого применяется дистанционный гигрометр, который состоит из: гигроскопической нити, индукционной катушки, магнитного сердечника и измерительного прибора.

Для автоматической регистрации относительной влажности воздуха в течение заданного отрезка времени применяют прибор под названием гигрограф. В нём вместо стрелки помешено перо, на которое непрерывно подаются чернила. Регистрация осуществляется с помощью бумаги на барабане с часовым или суточным заводом. Таким образом, вычерчивается непрерывная кривая линия проходимых значений φ. В других приборах реализован также принцип измерения электрического сопротивления нити при колебаниях влажности воздуха.

Массовый метод

Этот метод основан на точном замере содержания влаги в воздухе. Исследуемый воздух, объем которого контролируется специальным счётчиком, прогоняют через трубки, заполненные поглотителем влаги (силикагель, хлористый кальций и др.). Разность масс трубок с адсорбентом до и после пропускания воздуха показывает количество поглощенной влаги. Разделив массу влаги на объём пропущенного воздуха, получают плотность ρ_п, то есть абсолютную влажность воздуха. Зная температуру t_c, по таблице насыщенного воздуха определяют плотность его в состоянии насыщения ρ_{п. н} и относительную влажность: φ = ρ_п/ρ_{п. н}.

Управление влажностью в грузовом помещении рефрижераторного вагона осуществляется укрупнённо – путём введения ограничений в режим вентилирования наружным воздухом

Контроль и организация регулирования влажности воздуха на железнодорожном транспорте

Регулирование влажности воздуха осуществляется лишь в пассажирских вагонах путем применения увлажнителей – аппаратов с форсунками для распыления воды. Такие аппараты включаются от датчиков, расположенных в вагонах. Управление влажностью в грузовом помещении рефрижераторного вагона осуществляется организационными методами – путем введения ограничений на маршруте и соответствующей технологии разгрузки СПГ (скоропортящиеся грузы).

Влажностный режим при перевозках СПГ в изотермических вагонах не контролируется и не регулируется, а потому не нормируется правилами. Это вызвано отсутствием на изотермическом подвижном составе надежных приборов дистанционного контроля относительной влажности воздуха и технических средств воздействия на нее грузовых помещениях вагонов.

Для определения влажности воздуха используются следующие методы: психрометрический, гигроскопический, точки росы, массовый. При наладочных и исследовательских работах систем вентиляции и кондиционирования воздуха методы точки росы и массовый широкого применения не имеют.

Психрометрический метод. Этот метод основан на измерении психрометрической разности температур с помощью “сухого” и “мокрого” термометров (рис.1), т.е. на определении двух точек практически адиабатного процесса увлажнения воздуха.

Рис. 1. Схема психрометра аспирационного (Ассмана):

1 — “сухой” термометр, 2 — “мокрый” термометр,

3 — чехол из гигроскопичной ткани, 4 — трубка,

Рис. 2. Психрометр

аспирационный типа М-34

Для снижения погрешностей шарики термометров защищены от потоков лучистого тепла и подвергаются принудительному обдуву с помощью осевых вентиляторов).

“Сухой” термометр показывает температуру ненасыщенного влажного воздуха. “Мокрый” термометр, чувствительный элемент которого

смачивается дистиллированной водой через чехол из гигроскопичной ткани (марли, батиста), показывает

температуру насыщенного влажного воздуха, т.е. при относительной влажности j = 100 %.

Вследствие испарения влаги с поверхности чувствительной части “мокрого” термометра в поверхностном слое “отнимается” некоторое количество тепла и его температура снижается. Снижение температуры, фиксируемое “мокрым” термометром, будет наблюдаться до тех пор, пока количество скрытого тепла парообразования воды не станет равным количеству явного тепла, сообщаемого от воздуха к смоченной поверхности термометра. В пограничном слое у смоченной поверхности будет наблюдаться термодинамическое равновесие, — количество явного тепла, отнимаемое от воздуха, будет равно количеству скрытого тепла, сообщаемому ему же, т.е. теплосодержание воздуха практически будет постоянно (i = const).

Испарение влаги с поверхности чувствительного элемента “мокрого” термометра тем интенсивнее, чем ниже влажность воздуха, т.е. относительная влажность воздуха зависит от психрометрической разности (t_с — t_м) и t_с, т.е

где t_с , t_м — температуры “сухого” и “мокрого” термометров.

Промышленностью выпускается психрометры аспирационные (Ассмана) МВ-4М с механическим и М-34 с электрическим приводами вентилятора.

Аспирационный психрометр МВ-4М или М-34 (рис. 2) заключены в латунные трубки с наружной зеркальной поверхностью, которая дает возможность исключить влияние радиационного теплообмена с находящимися вблизи нагретыми или холодными поверхностями. Через трубки у поверхности чувствительных элементов термометров с помощью вентилятора 5 продувается воздух со скоростью 2,5 — 3,0 м/с.

Термометры, используемые в психрометрах, имеют шкалы — 30. +50 °С с ценой деления 0,2 °С. Диапазон измерения относительной влажности 10 — 100 % при температурах — 10. +40 °С.

Гигроскопический метод. Этот метод основан на свойстве некоторых материалов приводить свою влажность в соответствие с относительной влажностью окружающего их воздуха. При этом некоторые материалы изменяют свою длину (обезжиренный человеческий волос, капроновая нить и др.) или электропроводность (LiCL). С учетом этого свойства изготавливаются приборы для измерения относительной влажности воздуха и ее регулирования. Принципиальная схема гигрометра приведена на рис. 3.

При наладочных и исследовательских работах по вентиляции и кондиционированию воздуха наиболее часто для регистрации относительной влажности воздуха в помещениях в течение длительного времени (сутки и более) используются самопишущие приборы — гигрографы. Промышленностью выпускаются гигрографы двух типов: М-21 и М-32. Приборы обеспечивают непрерывное измерение и запись относительной влажности воздуха в пределах 30-100 % при температуре -35. +45 °С. Запись показаний прибора производится на диаграммной ленте (рис. 4).

Рис. 3. Принципиальная схема гигрометра:

1 — чувствительный элемент (пучок обезжиренных волос),

2 — шкала относительных влажностей, 3 — показывающая стрелка,

Гигрограф М-21 в качестве чувствительного элемента имеет пучок обезжиренных человеческих волос. Чувствительный элемент средней частью через рычажную систему связан со стрелкой с пером на конце. Изменение длины волос при изменении относительной влажности передается записывающему механизму. На диаграммной ленте вычерчивается кривая изменения относительной влажности окружающего воздуха с течением времени.

Рис. 4. Гигрограф М21А

Влажность гигроскопического материала остается приблизительно одинаковой при равной относительной влажности воздуха и различных температурах. Изменение влажности гигроскопических материалов сопровождается изменением их свойств. Они изменяют свою форму или электропроводность.

Гигрограф М-32 отличается от гигрографа М-21 конструкцией чувствительного элемента, который представляет собой круглую мембрану из органической гигроскопической пленки, имеющей жесткий центр для соединения с рычажным механизмом прибора.

Читайте также:

1. A) Основные термины и определения
2. Compare Means — простые параметрические методы сравнения средних.
3. I. Методы организации и осуществления учебно-познавательной деятельности
4. II) Вероятностные методы расчета надежности систем.
5. II. Методические основы определения рыночной стоимости интеллектуальной собственности.
6. II. Методы несанкционированного доступа.
7. III. Методы манипуляции.
8. III. ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
9. III.2. Основные методы и критерии разрешения педагогических конфликтов
10. IV) Инженерные методы оценки надежности.
11. IV. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ЖЕЛУДОЧНО-КИШЕЧНОГО ТРАКТА
12. IV.12. Современные методы повышения эффективности регионального туризма

Для определения влажности воздуха используются следующие методы: психрометрический, гигроскопический, точки росы, массовый. При наладочных и исследовательских работах систем вентиляции и кондиционирования воздуха методы точки росы и массовый широкого применения не имеют.

Психрометрический метод. Этот метод основан на измерении психрометрической разности температур с помощью “сухого” и “мокрого” термометров (рис.1), т.е. на определении двух точек практически адиабатного процесса увлажнения воздуха.

Рис. 1. Схема психрометра аспирационного (Ассмана):

1 — “сухой” термометр, 2 — “мокрый” термометр,

3 — чехол из гигроскопичной ткани, 4 — трубка,

Рис. 2. Психрометр аспирационный типа М-34 (с электромотором)

Для снижения погрешностей шарики термометров защищены от потоков лучистого тепла и подвергаются принудительному обдуву с помощью осевых вентиляторов). “Сухой” термометр показывает температуру ненасыщенного влажного воздуха. “Мокрый” термометр, чувствительный элемент которого смачивается дистиллированной водой через чехол из гигроскопичной ткани (марли, батиста), показывает

температуру насыщенного влажного воздуха, т.е. при относительной влажности j = 100 %.

Вследствие испарения влаги с поверхности чувствительной части “мокрого” термометра в поверхностном слое “отнимается” некоторое количество тепла и его температура снижается. Снижение температуры, фиксируемое “мокрым” термометром, будет наблюдаться до тех пор, пока количество скрытого тепла парообразования воды не станет равным количеству явного тепла, сообщаемого от воздуха к смоченной поверхности термометра. В пограничном слое у смоченной поверхности будет наблюдаться термодинамическое равновесие, — количество явного тепла, отнимаемое от воздуха, будет равно количеству скрытого тепла, сообщаемому ему же, т.е. теплосодержание воздуха практически будет постоянно (i = const).

Испарение влаги с поверхности чувствительного элемента “мокрого” термометра тем интенсивнее, чем ниже влажность воздуха, т.е. относительная влажность воздуха зависит от психрометрической разности (t_с — t_м) и t_с, т.е

где t_с , t_м — температуры “сухого” и “мокрого” термометров.

Промышленностью выпускается психрометры аспирационные (Ассмана) МВ-4М с механическим и М-34 с электрическим приводами вентилятора.

Аспирационный психрометр МВ-4М или М-34 (рис. 2) заключены в латунные трубки с наружной зеркальной поверхностью, которая дает возможность исключить влияние радиационного теплообмена с находящимися вблизи нагретыми или холодными поверхностями. Через трубки у поверхности чувствительных элементов термометров с помощью вентилятора 5 продувается воздух со скоростью 2,5 — 3,0 м/с.

Термометры, используемые в психрометрах, имеют шкалы — 30. +50 °С с ценой деления 0,2 °С. Диапазон измерения относительной влажности 10 — 100 % при температурах — 10. +40 °С.

Гигроскопический метод.Этот метод основан на свойстве некоторых материалов приводить свою влажность в соответствие с относительной влажностью окружающего их воздуха. При этом некоторые материалы изменяют свою длину (обезжиренный человеческий волос, капроновая нить и др.) или электропроводность (LiCL). С учетом этого свойства изготавливаются приборы для измерения относительной влажности воздуха и ее регулирования. Принципиальная схема гигрометра приведена на рис. 3.

При наладочных и исследовательских работах по вентиляции и кондиционированию воздуха наиболее часто для регистрации относительной влажности воздуха в помещениях в течение длительного времени (сутки и более) используются самопишущие приборы — гигрографы. Промышленностью выпускаются гигрографы двух типов: М-21 и М-32. Приборы обеспечивают непрерывное измерение и запись относительной влажности воздуха в пределах 30-100 % при температуре -35. +45 °С. Запись показаний прибора производится на диаграммной ленте (рис. 4).

Рис. 3. Принципиальная схема гигрометра:

1 — чувствительный элемент (пучок обезжиренных волос),

2 — шкала относительных влажностей, 3 — показывающая стрелка,

Гигрограф М-21 в качестве чувствительного элемента имеет пучок обезжиренных человеческих волос. Чувствительный элемент средней частью через рычажную систему связан со стрелкой с пером на конце. Изменение длины волос при изменении относительной влажности передается записывающему механизму. На диаграммной ленте вычерчивается кривая изменения относительной влажности окружающего воздуха с течением времени.

Рис. 4. Гигрограф М21А

Влажность гигроскопического материала остается приблизительно одинаковой при равной относительной влажности воздуха и различных температурах. Изменение влажности гигроскопических материалов сопровождается изменением их свойств. Они изменяют свою форму или электропроводность.

Гигрограф М-32 отличается от гигрографа М-21 конструкцией чувствительного элемента, который представляет собой круглую мембрану из органической гигроскопической пленки, имеющей жесткий центр для соединения с рычажным механизмом прибора.

Метод точки росы. Для определения влажности воздуха методом точки росы применяют гигрометры (рис. 5).

Рис. 5. Гигрометр

Основными элементами прибора являются два термометра, шарики которых заключена в тонкостенные металлические резервуары. Наружные поверхности резервуаров отполированы до зеркального блеска для защиты термометров от теплового облучения. Свободное пространство левого резервуара заполнено эфиром; в верхнюю крышку его впаяны две трубки, одна из которых не достигает дна. В эту трубку резиновой грушей нагнетается воздух. Пузырьки воздуха, подымающиеся в жидком эфире, вызывают интенсивное испарение эфира и, следовательно, охлаждение его.

Воздух, прошедший через слой эфира, выходит наружу через вторую трубку. Когда температура наружной поверхности резервуара понизится до значения точки росы воздуха, омывающего эту поверхность, на ней образуются капли конденсата, выпавшего из воздуха. Показание левого термометра в момент начала затуманивания зеркальной поверхности и есть точка росы воздуха t_р.

По таблице водяного пара находят величину упругости насыщенного пара для t_р и t_н (показания термометров) и определяют

j = (5)

Метод точки росы менее точен, чем психрометрический. Термометр показывает температуру испаряющегося эфира, которая ниже температуры поверхности левого резервуара. Кроме того, определение момента начала выпадения конденсата зависит от наблюдателя.

Весовой метод (массовый, абсолютный).

Рис. 6. Измерение влажности воздуха весовым методом

Самым точным и строгим методом определения влажностного состояния воздуха является весовой (абсолютный) метод. Исследуемый воздух просасывается вентилятором В (рис. 6) через несколько последовательно соединенных V-образных трубок, заполненных веществом,

способным поглощать водяной пар (хлористый кальций, фосфорный ангидрид и др.). Трубки с наполнителем предварительно тщательно взвешивают на аналитических весах.

После того как через трубки пройдет определенное количество воздуха V, их снова взвешивают. Разность между первым и вторым взвешиванием представляет собой количество водяного пара, содержащегося в пропущенном через V-образные трубки объеме воздуха, который измеряется газовым счетчиком C. Если измеренный объем воздуха равен V, м 3 , а разность показаний весов g, кг, то объемная влажность воздуха (кг/ м 3 ):

g_п = (6)

Лабораторные исследования параметров воздуха заключаются в лабораторных способах, а на современном уровне при монтаже и проверке тех или иных параметров воздуха используются одни из ниже предоставленных измерительных приборов.

Рис.7. Приборы измерения параметров воздуха

а — портативный микропроцессорный прибор для измерения относительной влажности и температуры (термогигрометр) ИВТМ-7 К3,

б — универсальный измеритель микроклимата testo 400/950/650,

в — измеритель температуры и относительной влажности ИВТМ-7М — 1С.

Термогигрометр ИВТМ-7 К3 для измерения относительной влажности и температуры воздуха в неагрессивных газовых средах в производственных, жилых и складских помещениях, в различных отраслях промышленности, сельского хозяйства, гидрометеорологии, медицине, научных исследованиях, энергетике. Диапазон измерения относительной влажности: 0 ÷ 99%, температуры: от — 20 до + 60 О С (- 40 до + 100 О С по специальному заказу).

Testo 400/950/650 позволяет измерять температуру, влажность, давление, скорость потока, концентрацию СО и СО₂, скорость вращения, напряжение и силу тока. Модели testo 650 и testo 950 имеют более ограниченные возможности, однако, их можно дооснастить до полного набора функций testo 400.

Прибор автоматически идентифицирует тип подключенного зонда и настраивается на соответствующее измерение. На передней панели находятся 3 кнопки с произвольно задаваемыми функциями. Измеренные данные в цифровом виде выводятся на большом графическом дисплее.

В модели testo 400 имеется возможность подключения 3-х функционального зонда для одновременного измерения температуры, влажности и скорости, а также зонда для измерения уровней турбулентности.

Если прибор обладает функцией измерения влажности, то помимо относительной влажности он позволяет определять температуру точки росы, абсолютную влажность, энтальпию, температуру влажного термометра в психрометре, парциальное давление водяного пара.

Прибор имеет встроенную память, выход на компьютер и принтер. Предусмотрена возможность распечатки по месту измерения на принтере, соединенном с измерительным блоком, а также в полевых условиях на принтере, не требующем кабеля для передачи данных.

Технические характеристики: температура – от -200. +1250 °С, влажность – от 0. 100 %, давление — от ±200 гПа ±30 бар, скорость потока – от 0. 100 м/с.

Отличительной особенностью термогигрометра ИВТМ-7М — 1С является светодиодная индикация измеренных значений. Использование такого индикатора позволяет проводить измерения при пониженных температурах (например, зимой на улице или в холодильных камерах), размещая в исследуемой среде не только преобразователь, но и блок измерения и индикации. Диапазон температур, в котором возможна эксплуатация прибора: -20. +55 °С. Диапазон измерения относительной влажности от 2 до 98%.

Также прибор крайне удобен при работе на слабоосвещенных объектах. Индикация показаний температуры и влажности производится поочередно при помощи переключения режимов.

Дата добавления: 2014-12-27 ; Просмотров: 2957 ; Нарушение авторских прав? ;

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет