Устройство и работа барометра

Барометр-анероид БР-52 предназначен для наблюдений за изменением атмосферного давления в комнатных условиях. Его шкала проградуирована в Па ( от 96000 до 104000) и мм рт.ст. (от 720 до 780). Барометр включает в себя механизм, устроенный с использованием анероидных коробок, шкалу и две стрелки (показывающую и фиксирующую). Принцип действия основан на функциональной зависимости между измеряемым давлением и упругими деформациями мембран анероидных коробок.

Устройство и принцип работы гигрометров

Гигрометры предназначены для измерения влажности воздуха в быту, складских помещениях и помещениях, где скорость движения воздуха не превышает 1м/с.

Гигрометр представляет собой прибор, состоящий из двух термометров, закрепленных на основании из фенопласта или других материалов, аналогичных по свойствам. На основании также закреплена психрометрическая таблица и стеклянный питатель с дистиллированной водой. Один из термометров с надписью «Увлажн.» увлажняется дистиллированной водой с помощью фитиля из батиста или шифона.

Психрометрическая таблица действительна для скорости аспирации от 0,5 до 1,0 м/с. Скорость аспирации воздуха измеряется анемометром и округляется до десятых долей м/с по правилу арифметического округления. Технические характеристики гигрометров приведены в таблице 2.

Таблица 2 - Технические характеристики гигрометров

Гигрометр	Диапазон измерения относит, влажности, %	Температурный диапазон измерен, влажности, °С	Диапазон измерения температуры, °С
ВИТ-1	20-90	5-25	0-26
ВИТ-2	54-90 40-90 20-90	20-23 23-26 26-40	15-40 15-40 15-40

Гигрометр подвергается первичной и периодическим поверкам в соответствии с методическими указаниями МИ-737-83 «Гигрометр психрометрический типа ВИТ. Методы и средства поверки».

Измерения относительной влажности воздуха гигрометром проводятся после 30 минутной выдержки гигрометра в измеряемой среде. Для проведения измерений установите гигрометр вертикально на уровне глаз. При считывании показаний глаз работающего должен находиться на уровне горизонтальной касательной к мениску жидкости та, чтобы отметка шкалы в точке отсчёта была видима прямолинейной. Вначале быстро отсчитываются десятые доли градуса, а затем целые градусы.

Определите температуру по термометрам и введите алгебраическим сложением поправки к их показаниям, которые приведены в паспорте на гигрометр. При отсутствии в паспорте поправок для произведенных измерений по «сухому» и «увлажненному» термометрам, вычислите поправки линейным интерполированием по двум поправкам, относящимся к температурам, между которыми лежат результаты измерений.

Вычислите разность температур по «сухому» и «увлажненному» термометрам и по психрометрической таблице на пересечении строк температуры по «сухому» термометру и разности температур по «сухому» и «увлажненному» термометрам определите относительную влажность воздуха. При отсутствии в таблице полученной разности температур по «сухому» и «увлажненному» термометрам для определения влажности примените интерполирование. При отсутствии в таблице температуры по «сухому» термометру, для определения влажности применяйте интерполирование только для тех областей психрометрической таблицы, в которых изменение температуры по «сухому» термометру на 1 С даёт изменение относительной влажности более чем на 1%.Для остальных областей таблицы значения температуры по «сухому» термометру необходимо округлить до ближайшего табличного значения по правилу арифметического округления.

Пример определения относительной влажности

интерполированием

1. Определяем температуры по «сухому» и «увлажненному» термометрам и вычисляем разность между этими температурами.
Термометры	Обозначение и значение измеренных температур, °С	Поправки к термометрам по паспорту, С	Температуры после введения поправок, С
«Сух.»	Тс = 22,5	-0,15	22,35
«Увлажнен»	Тв= 16,1	+0,20	16,3

Принимаем Т_с= 22,4 °С, тогда разность температуры ( Т_с - Т_в) равна 22,4-16,3= 6, ГС.

2. Определяем относительную влажность для Т_с= 22,4 °С и разности температур равной 6,0 С, для чего интерполируем значения относительной влажности по таблице для Т_с от 22 до 23 Си разности температур равной 6,0 °С.

Тс по таблице, °С	(Тс - Тв) по таблице, °С	Относительная влажность, %
22	6	48
23	6	50

Следовательно, при увеличении Т_о на 1 °С относительная влажность увеличивается на 2%. При увеличении Т_с на 0,4 С (22,4 С) относительная влажность увеличится на 0,8% (0,4 х 2 = 0,8%). Для 22,4 °С относительная влажность равна 48,8% (48,0 + 0,8) или 49%. 3. Определяем относительную влажность для Т_с= 22,40 С и (Т_с — Т_в =6,5'С).

Для этого интерполируем значения относительной влажности по таблице для Т_с от 22 до 23 и разности температур равной 6,5 °С.

Тс	по таблице,	°С	(Тс – Тв ) по таблице			°С	Относительная влажность, %
	22				6,5		44
	23				6,5		46

По аналогичному расчету, приведенному выше для Т_с = 22,4 С и Т_с — Т_в= 6,5 °С относительная влажность равна 44,8 % или 45%.

4. Определяем относительную влажность для Т_с= 22,4 °С и Т_с -Т_в = 6,1 С путем интерполирования найденных значений относительной влажности для Т_с - Т_в от 6,0 до 6,5°С при Т_с= 22,4 °С.

Тс	(Тс - Тв)	Относительная влажность, %
22,4	6,0	49
22,4	6,5	45

Следовательно, при увеличении разности температур на 0,5 С относительная влажность уменьшается на 4,0%, поэтому увеличение Т_с -Т_в на 0,1 °С уменьшит относительную влажность на 0,8% [( 0,1 х 4,0)/ 0,5].

Для Т_с= 22,4 С и разности температур Т_с - Т_в= 6,1 С относительная влажность составит 48,2% ( 49,0 - 0,8 = 48,2) или 48%.

Расчеты относительной и абсолютной влажности воздуха выполнить по формулам (1,2):Wабс.рас ⁼ Ру - ἀР (Т_с " Т_в), (1)

\

где Wабс.рас. ~ расчетное значение абсолютной влажности воздуха, мм рт.ст.;

р_у - упругость водяных паров при температуре увлажненного термометра (Т_в), мм рт.ст.;

ἀ, - психрометрический коэффициент, зависящий от скорости движения воздуха, (V);

Р - барометрическое давление, мм рт.ст.;

Т_с - показания сухого термометра, °С;

Т_в - показания увлажненного термометра, °с.

Wот.рас = (Wабс.рас/ Рс) 100% (2)

где Wот.расч - расчетное значение относительной влажности воздуха, %;

Wабс.рас ~ расчетное значение абсолютной влажности воздуха ,мм рт.ст.;

р_с . упругость водяных паров при температуре сухого термометра (Т_с), мм рт.ст.

Рассчитать абсолютную погрешность (Δ) относительной влажности воздуха по формуле (3), за действительное значение принять расчетное значение относительной влажности воздуха.

Δ =Wот..табл. - Wот..расч . (3)

где Wотн.табл ~ значение относительной влажности воздуха, найденное по психрометрической таблице.

Устройство и принцип работы аспирационных психрометров

Работа психрометров основана на зависимости разности температур сухого и увлажненного термометров от влажности окружающего воздуха. Выпускаются следующие марки психрометров МВ-4М и MB - 34. Применяются для измерения относительной влажности воздуха на промышленных площадках и в гидрометеорологии.

Психрометр состоит из двух одинаковых ртутных термометров,

закрепленных в специальной металлической оправе и аспирационной головки.. Оправа представляет собой трубку, раздваивающуюся книзу и защитные планки. К нижней раздвоенной части трубки с помощью пластмассовых втулок прикреплены два патрубка для радиационной и тепловой защиты термометров. Верхний конец трубки соединен с аспиратором. Аспирационная головка состоит из вентилятора и заводного механизма, закрытых колпаком. Пружина заводного механизма психрометра МВ-4М заводится специальным ключом, a MB- 34 запускается электродвигателем.

При вращении вентилятора в прибор всасывается воздух, который обтекает резервуары термометров, проходит по воздухопроводной трубке к вентилятору и выбрасывается наружу через прорези аспирационной головки. Сухой термометр будет показывать температуру воздуха, а

показания увлажненного термометра будут меньше из-за охлаждения, вызванного испарением воды с поверхности батиста, покрывающего резервуар термометра. Психрометры предназначены для измерения температуры и определения относительной влажности воздуха с применением психрометрических таблиц и графиков. Наиболее часто применяется аспирапионный психрометр МВ-4М, технические характеристики которого представлены в таблицеЗ. Психрометрический график представлен на рисунке 1. Таблица 3 - Основные технические характеристики психрометра МВ-4М

№№ п/п	Наименование характеристики	Значение
1	2	3
1	Пределы измерений относительной влажности воздуха, %	10-100
2	Пределы измерений температуры воздуха, °С	-25 +50
3	Погрешность измерения температуры по каждому термометру (после введения поправок), °С	±0,1
4	Цена деления термометров, °С	0,2
5	Время раскручивания пружины заводного механизма вентилятора, мин	не менее 8
6	Скорость воздушного потока, создаваемого вентилятором психрометра, м/с: на четвертой минуте на шестой минуте	не менее 2 не менее 1,7
7	Габаритные размеры, мм	0100x430
8	Масса, кг	1,2
9	Межповерочный интервал, лет	3

Измерения относительной влажности воздуха аспирационным психрометром MB- 4M проводят в рабочей зоне после 30 минутной выдержки прибора в измеряемой среде. Батист увлажненного термометра должен быть смочен дистиллированной водой. Затем заводится почти до отказа вентилятор психрометра. Через четыре минуты после запуска вентилятора считайте показания термометров с точностью до половины деления шкалы и введите поправки к их показаниям.

Расчеты относительной и абсолютной влажности воздуха вьшолнить в соответствии с формулами (4,5):

и

Wот.рас ^═ [Ру - ἀР (Т_с - Т_в)] / р_{с ( 4)}

где W_от._Рас. - расчетное значение относительной влажности воздуха,%;

р_у - упругость водяных паров при температуре увлажненного

термометра (Т_в), мм рт.ст.;

а - психрометрический коэффициент, зависящий от скорости движения воздуха,(v);

Р - барометрическое давление, мм рт.ст.;

Т_с - показания сухого термометра, "С;

Т_в - показания увлажненного термометра, 'с;

р_с . упругость водяных паров при температуре сухого термометра (Т_с), мм рт.ст.

Wабс.рас ⁼ Ру -ἀP (Т_с - Т.), , (5)

где фабс.рас. - расчетное значение абсолютной влажности воздуха, мм рт.ст.;

Р_у - упругость водяных паров при температуре увлажненного термометра (Т_в), мм рт.ст.;

а - психрометрический коэффициент, зависящий от скорости движения воздуха, (v);

Р - барометрическое давление, мм рт.ст.;

Т_с - показания сухого термометра, "С;

Т_в - показания увлажненного термометра, °с.

Значения психрометрического коэффициента, зависящего от скорости движения воздуха приведены в таблице 4.

Таблица 4- Значения психрометрического коэффициента

V

V, м/с	а	V, м/с	а	V, м/с	а
одз ■	i/ 0,00130	0,30	0,00100	2,30	0,00070
0,16	0,00120	0,40	0,00090	3,00	0,00069
0,20	* 0,00110 |	0,80	0,00080	v/. 4,00.	v/0,00067

Погрешность определения относительной влажности не должна превышать величин, приведенных в таблице 5.

Таблица 5 - Погрешность определения относительной влажности

Температура, °с	Погрешность(% к измеренному значению) при Wотн ,%
	100	80	20	10
+30	±1,5	±2,0	±5,0	±9,0
+20	±2,0	±3,0	±7,0	±14,0
+10	±3,0	±4,0	±11,0	±20,0

13

Результаты измерений и расчётов необходимо занести в таблицу, форма которой приведена в таблице 6.

Таблица 6. Результаты измерений и расчетов влияющих физических величин

№ п/п	Наименование физической величины	Средства измерения влажности
		Гигрометр ВИТ	Психрометр МВ-4М
1	Показания сухого термометра, (тс)
2	Показания увлажн. термомет., (т.)
3	Барометрическое давление, (Р)
4	Упругость водяных паров при:
	Показаниях сух. термометра, (т„)
	Показаниях увлажн. термомет., (т„)
5	АбсОЛЮТНаЯ ВЛаЖНОСТЬ, (Wабс .рас)
6	Относительная влажность:
	W отн.рас
	W отн.табл
7	Абсолютная погрешность относительной влажности воздуха

Значения упругости водяных паров, насыщающих пространство приведены в таблице 7. После вьшолнения лабораторной работы студенты оформляют отчет о работе и сдают его преподавателю.