Психрометрический метод определения влажности

Определение влажности воздуха осуществляется по показаниям психрометра – прибора, состоящего из двух термометров. Приемная часть (резервуар) одного из термометров обертывается батистом, находящимся в увлажненном состоянии (смоченный термометр). С поверхности его резервуара происходит испарение, на которое затрачивается тепло. Этот термометр показывает температуру, зависящую от интенсивности испарения воды с поверхности резервуара. Чем больше дефицит влажности, тем интенсивнее будет происходить испарение и, следовательно, тем ниже будут показания смоченного термометра. Другой термометр психрометра (сухой) показывает температуру воздуха. Для измерения влажности воздуха используется два типа психрометров: станционный и аспирационный.

Станционный психрометр. Станционный психрометр состоит из двух одинаковых термометров, установленных вертикально на штативе в психрометрической будке. Резервуар правого термометра плотно обертывается в один слой кусочком батиста, конец которого опускается в стаканчик с водой. Стаканчик закрывается крышкой с прорезью для батиста. Наблюдения по психрометру проводятся при положительных температурах воздуха и отрицательной до -10ºС. При температуре воздуха ниже 0ºС кончик батиста на смоченном термометре обрезается. Батист смачивают за 30 мин до начала наблюдений. При отрицательной температуре вода на батисте может быть не только в твердом состоянии (лед), но и в жидком (переохлажденная вода). Чтобы определить состояние воды, необходимо прикоснуться к батисту карандашом и следить за показанием термометра. Если в момент прикосновения столбик ртути повысится, то на батисте была вода, которая перешла в лед; при этом выделилась скрытая теплота, за счет чего и увеличилось показание термометра. Если же от прикосновения к батисту показание термометра не меняется, значит, на батисте был лед, и изменения агрегатного состояния не происходит. Вычисление характеристик влажности воздуха по показаниям психрометра осуществляется с помощью психрометрических таблиц.

Аспирационный психрометр (Ассмана). Принцип действия такой же, как и стационарного. Преимуществом данного психрометра (рис. 13) является постоянная скорость движения воздуха у приемной части термометров (2 м/c) под воздействием искусственной вентиляции. Два термометра (1 и 2) помещены в металлической оправе. Оправа состоит из трубки (3), раздва-ивающейся книзу, и боковых защит (4). Верхний конец трубки (3) соединен с аспиратором (7), просасывающим наружный воздух через трубки (5 и 6), вкоторых находятся резервуары термометров. Аспиратор имеет пружинный механизм, пружина заводится ключом. Аспирационные психрометры используются для градиентных наблюдений на станциях, а также в полевых микроклиматических исследованиях. Перед наблюдением психрометр выносят из помещения зимой за 30 мин, а летом за 15 мин до срока наблюдений. После смачивания заводят аспиратор, который в момент отсчета должен работать полным ходом. Поэтому зимой за 4 мин до отсчета нужно вторично завести психрометр. В тех случаях, когда наблюдения проводятся при сильном ветре и прибор находится в вертикальном положении, скорость аспирации нарушается. Поэтому при скоростях ветра > 4 м/сек на аспиратор с наветренной стороны надевают ветровую защиту (12). Характеристики влажности воздуха по данным аспирационного психрометра вычисляют с помощью тех же психрометрических таблиц. Для приведения показаний упругости водяного пара к табличным условиям кроме поправки, зависящей от давления, вводится поправка на скорость аспирации. Она имеет знак «+» при любой величине атмосферного давления. В Психрометрических таблицах суммарная поправка (на давление и скорость аспирации) вводится непосредственно к упругости водяного пара. Она определяется по разности температур сухого и смоченного термометров и величине атмосферного давления.

Гигрометры

Основной частью волосного гигрометра (рис. 14) является обезжиренный человеческий волос, обладающий свойством изменять свою длину под влиянием изменения влажности. При уменьшении относительной влажности волос (1), укрепленный на раме (7), укорачивается, при увеличении – удлиняется. Верхний конец волоса прикреплен к регулировочному винту (10),с помощью которого можно менять положение стрелки (5) на шкале (6) гигрометра. Нижний конец волоса соединен с блоком в виде дужки, сидящей на стержне. Грузик этого блока служит для натяжения волоса. На оси блока укреплена стрелка, свободный конец которой при изменении влажности перемещается по шкале. Цена деления шкалы гигрометра – 1% относительной влажности. Деления на шкале неравномерны: при небольших значениях влажности они крупнее, при больших – мельче, поскольку изменение длины волоса идет быстрее при малых величинах и медленнее при больших ее значениях. Гигрометр рассчитан на работу при температурах окружающего воздуха от -50 до +55ºС. Прибор устанавливают в той же психрометрической будке, где помещается станционный психрометр, закрепляя на штативе между сухим и смоченным термометрами.

При продолжительном действии гигрометры становятся менее чувствительными к изменению влажности: волос вытягивается и загрязняется, поэтому приходится часто сверять прибор с психрометром и находить поправки. Для этого применяется графический прием. На координатную сетку наносят точки одновременных наблюдений относительной влажности по психрометру и гигрометру за длительный период (например, за осенние месяцы). Через середину полосы, где точки легли более густо, проводят плавную линию так, чтобы по обе стороны от нее было по возможности одинаковое количество точек (рис. 15). В дальнейшем, пользуясь этой линией, для любого показания гигрометра можно найти соответствующее значение относительной влажности по психрометру.

Рисунок 15 – График поправок гигрометра

Например, если отсчет по гигрометру был 75%, то исправленное значение относительной влажности будет 73%. Для более удобного пользования графиком составляют переводную таблицу. В первом вертикальном столбце (десятки) и в первой горизонтальной строке (единицы) дается шкала гигрометра. В клетки выписываются значения относительной влажности, снятые с кривой. Пользуясь таблицей, по показаниям гигрометра находят исправленные значения относительной влажности. Регулировка гигрометра (установка стрелки на соответствующее деление шкалы) должна быть проведена до составления графика поправок.

Гигрограф – Предназначен для одновременного измерения и регистрации на диаграммном бланке относительной влажности воздуха.

ЛАБОРАТОРНОЕ ЗАНЯТИЕ 7