3. Приборы и методы измерения влажности воздуха

Для определения параметров влажного воздуха используют I-d диаграмму, построенную Л. К. Разиным в 1918 году. I-d диаграмма влажного воздуха используется для определения влажности воздуха психометрическим способом, основанным на разнице показаний «сухого» и «влажного» термометров. Для измерения влажности используются два вида психрометров: психрометр Августа (рис. 1) и аспирационный психрометр Ассмана (рис. 3).

Психрометр Августа. Психрометр Августа состоит из двух жидкостных термометров, укрепленных на щите. Резервуар одного из них обернут тканью (батист), конец которой опускается в трубку с дистиллированной водой. Вода, пропитывающая ткань, испаряется, и температура влажного термометра снижается. В результате «влажный» термометр показывает более низкую температуру, чем «сухой». Чем суше воздух, тем энергичнее происходит испарение, тем больше будет разница между показаниями «сухого» и «влажного» термометров. Недостатком этого психрометра является то, что испарение происходит с различной скоростью в зависимости от влажности воздуха его скорости движения. Относительную влажность воздуха определяют либо по I-d диаграмме (рис. 2), либо по психрометрической таблице.

Аспирационный психрометр Ассмана. Для исключения погрешности связанной с не контролируемой скоростью движения воздуха в конструкции аспирационного психрометра Ассмана применен вентилятор (аспиратор). У аспирационного психрометра (рис. 3) сухой 1 и смоченный 2 термометры помещены в металлическую оправу 9. Резервуары термометров 3, 4 защищены двойными металлическими трубочками 5 и 6, которые через раструб соединены в одну центральную трубку 8. Двойные экранирующие трубки сделаны для того, чтобы исключить ошибку, связанную с тепловым излучением от окружающих поверхностей. На верхний конец центральной трубки навинчены аспиратор 10, имеющий электродвигатель (или пружинный механизм) 11, который вращает вентилятор и обеспечивает обдувание резервуаров воздухом со скоростью приблизительно 2 м/с. На поверхности внутренней трубки влажного термометра наклеен батист. Перед началом измерения батист смачивается пипеткой 12. После смачивания термометра включают аспиратор и выдерживают его в рабочем состоянии не менее 4-5 мин, после чего производят отсчеты по сухому и смоченному термометрам.

Рис. 1. Психрометр Августа	Рис. 2. Определение влажности помощью I-d диаграммы

Рис. 3. Аспирационный психрометр Ассмана	Рис. 4. Психрометрический график для определения относительной влажности

Определение относительной влажности воздуха по I-d диаграмме. При контакте ненасыщенного воздуха с парциальным давлением (точка В на рис. 2) с водой с парциальным давлением, равным давлению пара в насыщенном воздухе (точка W) из-за разности парциальных давлений ( ) начинается процесс испарения воды. Температура воды начинает понижаться, вследствие того, что между основной массой воздуха и слоем насыщенного воздуха, соприкасающегося с водой и имеющим ту же температуру, что и вода, происходит перенос теплоты и массы (в виде испаряющейся воды). При этом энтальпия воздуха, затрачиваемая на испарение воды (явная теплота), возвращается в воздух с паром в виде скрытой теплоты, поэтому энтальпия воздуха и температура воды остаются неизменными. Понижение температуры воды прекратится, когда энтальпия, теряемая водой на испарение, выровняется с теплотой, получаемой водой от воздуха. Установившаяся температура воды называется температурой мокрого термометра . Эту температуру и показывает влажный термометр психрометра. Температура мокрого термометра равна температуре адиабатного насыщения воздуха – то есть конечной температуре воздуха, получающейся при насыщении воздуха, соприкасающегося с водой, если испарение воды происходит только за счет теплоты, передаваемой из воздуха (без дополнительного подвода теплоты извне). На I-d диаграмме линия адиабатного насыщения изображается пунктирной линией с углом, незначительно отличающимся от угла наклона изоэнтальпии (линии I=const).

Для определения относительной влажности воздуха на линии =100% берется точка с температурой показания влажного термометра. Из полученной точки проводится линия параллельная линии адиабатного насыщения до пересечения с изотермой, соответствующей температуре сухого термометра (точка В). По изолинии = const=_В, проходящей через точку В определяется влажность воздуха.

В случае отсутствия на диаграмме линии адиабатного насыщения приближенное значение относительной влажности воздуха может быть определено по линии параллельной изоэнтальпии I=const (точка В’).

Порядок работы с психрометром ВИТ1:

• проверить наличие дистиллированной воды в колбе психрометра и при необходимости долить воду;

• выдержать психрометр в помещение до установления температуры сухого и влажного термометров;

• записать показания термометров с точностью до половины деления шкалы;

• определить относительную влажность:

• по психрометрической таблице,

• с помощью I-d диаграммы по линии адиабатного насыщения,

• с помощью I-d диаграммы по линии I=const;

• записать показания в таблицу и сравнить результаты;

• для полученной на диаграмме I-d точки, характеризующей параметры воздуха в помещении определить: энтальпию I, влагосодержание d, парциальное давление (упругость водяного пара) , давление водяного пара в насыщенном воздухе , температуру точки росы .

Порядок работы с аспирационным психрометром МВ-4-2М:

• смочить батист на трубке влажного термометра с помощью пипетки;

• включить электромотор психрометра;

• через 4-5 минут после включения электромотора произвести отсчет по термометрам с точностью до половины деления шкалы (время контролировать по установлению показания термометров);

• определить относительную влажность воздуха по психрометрическому графику (приложение 2) в следующем порядке: по вертикальным линиям отмечается показание сухого термометра, по наклонным линиям – показания влажного термометра; на пересечении этих линий получается значения относительной влажности, выраженные в процентах.