5705

УДК 697.94

Козлов Е.С. Определение параметров влажного воздуха : учебно- методическое пособие / Е.С. Козлов, И.П. Грималовская, С.С. Козлов; Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет. – Нижний Новгород : ННГАСУ, 2022. – 23 с. : ил. – Текст : электронный.

В методических указаниях даются рекомендации и последовательность выполнения исследований, приведены основные закономерности и расчетные формулы для обработки результатов измерений.

Предназначено обучающимся в ННГАСУ по выполнению лабораторных работ (включая рекомендации по организации самостоятельной работы)по

дисциплине «Вентиляция и кондиционирование» для обучающихся по направлению подготовки 08.03.01 Строительство, направленность (профиль)

Теплогазоснабжение и вентиляция

©Е.С. Козлов, И.П. Грималовская, С.С. Козлов

©ННГАСУ, 2022.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ВЛАЖНОГО ВОЗДУХА

Цель работы: освоение основ экспериментальных исследований и получение практических навыков по определению относительной влажности воздуха.

1. Безопасность труда при работе в лабораторных условиях

1.1.Общие требования безопасности.

1.1.1.К самостоятельной работе в лаборатории допускаются студенты,

прошедшие инструктаж по безопасной работе на имеющихся в ней установках и приборах (подтверждается личной подписью в журнале по технике безопасности).

1.1.2.Необходимо выполнять правила внутреннего распорядка.

1.1.3.Характеристика вредных факторов.

1.1.4.Лаборатория должна быть оборудована огнетушителем, аптечкой,

а студент ознакомлен с правилами использования огнетушителя и правилами эвакуации на случай пожара.

1.1.5.Студенты должны быть ознакомлены с правилами оказания первой доврачебной помощи.

1.1.6.Запрещено курение в помещении лаборатории.

1.1.7.Ответственность за нарушение студентом требований инструкции

безопасности несут преподаватель и лаборант.

1.2.Требования безопасности перед началом работы.

1.2.1.Рабочее место не должно загромождаться посторонними предметами (сумками, портфелями и т.п.).

1.2.2.Рабочее место должно быть чистым.

1.2.3.Должны быть в наличии все имеющиеся в перечне методических пособий по лабораторным работам исходные материалы, приборы и инструменты.

1.2.4.Все приборы должны находиться в исправном состоянии и быть проверены лаборантом.

1.2.5.Помещение должно соответствовать общим требованиям

безопасности по ГОСТам производственной санитарии (хорошо проветрено, не загромождено случайными предметами и оборудованием).

1.3.Требования безопасности во время работы.

При работе с электронагревательными и электроизмерительными приборами запрещается:

-самостоятельно производить присоединение приборов к щиткам питания;

-включать собранную схему до проверки руководителем лабораторных работ или лаборантом;

-самостоятельно производить переключение в схемах, находящихся под напряжением;

-открывать крышки измерительных приборов без разрешения руководителя лабораторных работ или лаборантом.

1.4.Требования безопасности по окончании работ.

1.4.1.Отключить электронагревательные и электроизмерительные приборы от электрической сети.

1.4.2.Освободить рабочее место в лаборатории (не оставлять тетрадей,

бумаг и т.п.), протереть влажной, а затем сухой тряпкой.

1.5.Порядок сдачи рабочего места.

1.5.1.После окончания лабораторных работ, демонтажа установки и

очистки рабочего места сдать рабочее место руководителю работ или лаборанту.

1.5.2.Известить преподавателя обо всех нарушениях и недостатках,

обнаруженных в процессе проведения лабораторных работ

1.6.Требования безопасности в аварийных ситуациях.

1.6.1В случае обнаружения неисправности электропроводки (искрение, нарушение изоляции) немедленно сообщить руководителю лабораторных работ.

1.6.2В случае ожога от нагревательных приборов сообщить немедленно руководителю работ и принять меры по оказанию первой помощи.

1.6.3При травмировании, ожоге, порезе оказать первую помощь пострадавшим, вскрыв и использовав содержимое аптечки, а при необходимости вызвать скорую помощь.

2.Оборудование и материалы: психрометры, дистиллированная вода, пипетка.

Примечание: студент должен быть ознакомлен с характеристиками применяемых приборов, руководствуясь их паспортами.

3. Краткие теоретические сведения

Психрометрический метод определения относительной влажности воздуха основан на определении температур сухого и мокрого термометров.

Температура сухого термометра - температура исследуемой паровоздушной смеси.

Температура мокрого термометра - температура, которую принимает

насыщенная паровоздушная смесь в процессе испарения при условии сохранения постоянной энтальпии воздуха, равной начальной.

Такая формулировка температуры мокрого термометра основывается на следующем. Когда насыщенный воздух соприкасается с поверхностью воды, то происходят процессы взаимосвязанного тепломассопереноса – в направлении более низкого потенциала переносятся как теплота, так и влага. Если температура ненасыщенного воздуха окажется выше

температуры воды, а температура воды - выше температуры точки росы, то перенос теплоты будет происходить от воздуха к поверхности воды, а перенос влаги - от поверхности воды в воздух (поскольку парциальное давление водяных паров над поверхностью воды будет больше, чем в окружающем воздухе).

В рассматриваемых условиях температура воздуха будет понижаться вследствие происходящего теплообмена, а отдаваемая при этом воздухом явная теплота будет затрачиваться на испарение влаги. Испарившаяся влага поступит в окружающий воздух, в результате чего увеличится его влагосодержание и парциальное давление водяных паров.

Поступающие в воздух водяные пары за счет скрытой теплоты восстанавливают энтальпию воздуха примерно до начального значения,

поскольку отданная воде явная теплота возвращается обратно в воздух в скрытом виде (энтальпия водяного пара). Такие процессы испарения принято называть адиабатическими.

Пользуясь выражением энтальпии влажного воздуха, рассмотрим физическую сущность понятия мокрого термометра.

Допустим, что параметры начального состояния воздуха (перед вступлением в контакт с поверхностью воды) соответственно равны I1 , d1 и t1. Тогда выражение энтальпии влажного воздуха можно будет записать в следующем виде:

соответственно I2 , d2= dн и t2= tм

где tм - температура мокрого термометра и dн - влагосодержание при полном насыщении. Тогда можно написать:

Вследствие того, что температура воздуха t1 выше температуры воды tм, воздух станет отдавать явную теплоту, в результате чего величина 1,005t в выражении (1) будет уменьшаться, и это снижение температуры будет продолжаться до тех пор, пока воздух не примет состояния

которой d1= dн

Таким образом, процесс испарения сопровождается частичным переходом явной теплоты, содержащегося в воздухе, в скрытую теплоту.

весьма незначительно, поскольку с уменьшением температуры воздуха от t1 до tм одновременно возрастает его влагосодержание от d1 до dн. Если пренебречь начальной энтальпией испарившейся воды, имеющей обычно малую величину, то с достаточным приближением можно считать, что I1=I2, вследствие чего этот процесс и получил название адиабатического

Температуры сухого и мокрого термометров измеряют психрометром. В измерительной практике нашли применение два различных по конструкции психрометра: психрометр Августа и психрометр Ассмана.

Психрометр Августа (рис.1) состоит из двух одинаковых термометров. Один из этих термометров служит для измерения температуры воздуха tс и называется сухим термометром, а его показания - температурой воздуха по сухому термометру. Другой термометр служит для измерения температуры воздуха по мокрому термометру. Ртутный резервуар этого термометра обернут батистом, непрерывно смачиваемым водой (свободный конец батиста опущен в небольшой сосуд с водой),

которая поднимается по батисту, как по фитилю. Такой термометр с влажным резервуаром называют мокрым или влажным термометром.

1. – корпус

2. – сухой термометр

3. – мокрый термометр

4. – ткань

5. – сосуд с водой

рис.1- психрометр Августа

Следует заметить, что температура, показываемая мокрым термометром, не соответствует в точности действительной температуре адиабатического испарения, а обычно несколько выше ее. Эта ошибка в показании мокрого термометра объясняется тремя причинами:

1.Происходит передача теплоты от окружающего воздуха через пограничных слой, прилегающий к ртутному шарику термометра;

2.На показания термометра влияет радиация от окружающих предметов, имеющих температуру более высокую, чем tм;

3.Незначительная часть теплоты передается через выступающий

столбик ртути, если он не покрыт смоченной тканью.

Ошибку в показании мокрого термометра можно значительно уменьшить, если защитить ртутный резервуар мокрого термометра от радиации и сообщить воздуху, омывающему шарик термометра, большие скорости.

Влияние скорости воздуха сказывается в том, что при увеличении ее повышается интенсивность испарения воды с мокрого шарика. Поэтому количество тепла, которое затрачивается на испарение воды с поверхности мокрого шарика, будет значительно больше при больших скоростях, чем при малых, по сравнению с тем количеством теплоты, которое

дополнительно сообщается шарику мокрого термометра тремя указанными выше путями. Следовательно, ошибки в показаниях мокрого термометра значительно уменьшаются при больших скоростях воздуха. Поэтому, для

более точного определения относительной влажности воздуха применяется психрометр Ассмана (рис.2)

1. – сухой термометр

2. – мокрый термометр

3. – оправа – каркасные планки

4. – боковая защита мокрого

термометра 5. – боковая защита сухого

термометра 6. – воздухопроводная трубка

7. – аспирационная головка

8. – резиновые уплотнения

9. – резиновые уплотнения

10. – колпак

11. – резиновая груша с пипеткой

12. – зажим

13. – стержень

рис.2- психрометр Ассмана

Прибор состоит из двух однотипных ртутных термометров «1» и «2», закрепленных в специальной оправе, имеющей заводной механизм с вентилятором (аспиратор), протягивающим воздух около резервуаров термометров.