Методика виконання роботи

Психометричний метод визначення відносної вологості повітря засновано на оцінці інтенсивності випаровування води, що знаходиться у ємності у контрольованому приміщенні, за величиною тепловитрат та зниженню температури на її поверхні.

Аспіраційний та простий психрометри (рис. 1.2) складаються з двох однакових термометрів1 та 2. Термометр 1 показує температуру повітря. Кулька термометру 2 обгорнута шаром тонкої бавовняної неапретованої тканини з поверхневою густиною 50-60 г/м². У аспіраційного психрометра тканину перед кожним виміром змочують протягом 1 хвилини дистильованою водою, а у простого психрометра вона постійно занурена кінцем у ємність з водою. Вода випаровується і охолоджує термометр 2, тому його показання значно нижчі, ніж показання сухого термометра 1. Чим повітря сухіше, тим 3 випарювання води 2 проходить більш інтенсивніше і тим більша психометрична різниця показань сухого та вологого термометрів (t_с–t_в). Інтенсивність випаровування води залежить також від швидкості повітря, що необхідно враховувати при визначенні його відносної вологості простим психрометром. В аспіраційному психрометрі повітря вбирається за допомогою вентилятора 6 (рис. 1.2, а) та проходить у розтрубах 3 і 4 трубки 5 коло термометрів 1 та 2 з постійною швидкістю – не менше за 2 м/с. Вентилятор 6 отримає обертання від годинникового механізму 7 або від невеличкого електродвигуна.

Постійна швидкість повітря, що вбирається, забезпечується певною швидкістю вентилятора, яку перевіряють через віконце 8 за часом одного обороту контрольної риси на барабані, указаному в паспорті прибору.

Перед кожним виміром відносної вологості повітря необхідно перевіряти в простому психрометрі, чи змочена тканина, а в аспіраційному психрометрі протягом 1 хвилини за допомогою піпетки змочувати тканину дистильованою водою, що має температуру 20±2°С.

Після досягнення найнижчої температури вологого термометру (приблизно через 3-5 хвилин роботи вентилятора) визначають температуру спочатку вологого термометру t_в, а потім температуру сухого термометру t_с, з похибкою 0,1°С. За найнижку температуру вологого термометру приймають температуру, яка не змінюється протягом 1 хвилини. Показання обох термометрів простого психрометра знімають з найбільшої відстані, яку дозволяє зір. Спочатку визначають десяті долі градуса, а потім цілі градуси.

Випарювання вологи з поверхні тканини пов’язане з витратами теплоти пароутворення, воно призводить до охолодження резервуара вологого термометру. Чим інтенсивніше випаровування вологи, тим більшою є різниця показників сухого та мокрого термометрів. На інтенсивність випаровування впливають вологість та швидкість оточуючого повітря. Чим менша відносна вологість повітря та більша швидкість руху повітря, тим більш інтенсивно проходить процес випаровування та знижуються показання вологого термометра. При 100% вологості повітря, незалежно від наявності або відсутності його руху, втрати теплоти за рахунок випаровування вологи відсутні, а показники термометрів однакові.

У ГОСТ 10681 наведені таблиця та номограма для визначення відносної вологості повітря аспіраційним психрометром, які не враховують зміну атмосферного тиску. З метою більш точного визначення відносної вологості повітря по температурі сухого t_с та вологого t_в термометрів за таблицею 1.1 визначають відповідні значення тиску насиченої водяної пари у Па. Для аспіраційного психрометру спочатку визначають тиск водяної пари атмосфери P_d (Па) при температурі t_с:

, (1.2)

де P_в – тиск насиченої водяної пари при температурі t_в, Па; (t_с – t_в) – психометрична різниця, °C; В – атмосферний тиск, який вимірюється в приміщенні під час дослідження, ГПа.

Потім за формулою (1.1) визначають відносну вологість повітря.

Для простого психрометру відносну вологість повітря φ, [%] визначають за формулою:

(1.3)

де А – коефіцієнт, який залежить від швидкості руху повітря, визначається за формулою:

(1.4)

У приміщенні лабораторії швидкість повітря мала і близька до 0,2 м/с, тому, згідно формулі (1.4) А=0,09875.

Приклад

Припустимо, що показання аспіраційного психрометру складають t_с=21°C; t_в=17°C; тиск повітря В=1000 гПа (750мм. рт.ст.). Необхідно визначити відносну вологість повітря.

За таблицею 1.1 знаходимо значення Р_t=2488, Па; Р_в=1938, Па. Тоді, за формулою (1.2):

;

після цього знаходимо значення відносної вологості повітря за формулою (1.1):

Одночасно з показаннями аспіраційного психрометру були зняті показання простого психрометру: t_с=21,0°C; t_в=17,4°C. Необхідно визначити коефіцієнт А за формулою (1.3) та швидкість повітря біля простого психрометру за формулою (1.4):

За формулою (1.4) отримаємо швидкість руху повітря:

Таблиця 1.1

t	0,0	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9
	Значення Р, Па
10	1228	1236	1244	1253	1261	1270	1278	1287	1295	1304
11	1313	1321	1330	1339	1348	1357	1366	1375	1384	1393
12	1403	1412	1421	1431	1440	1450	1459	1469	1478	1488
13	1498	1508	1518	1528	1538	1548	1558	1568	1578	1588
14	1599	1609	1620	1630	1641	1651	1662	1673	1684	1695
15	1706	1717	1728	1739	1750	1761	1773	1784	1796	1807
16	1819	1830	1842	1854	1866	1878	1890	1902	1914	1926
17	1938	1951	1963	1976	1988	2001	2013	2026	2039	2052
18	2065	2078	2091	2104	2117	2130	2144	2158	2171	2185
19	2198	2212	2226	2240	2254	2268	2282	2296	2310	2325
20	2339	2354	2368	2383	2398	2413	2428	2443	2458	2473
21	2488	2504	2519	2535	2550	2566	2582	2598	2613	2629
22	2646	2662	2678	2694	2711	2727	2744	2761	2777	2794
23	2811	2828	2846	2863	2880	2898	2915	2933	2950	2968
24	2986	3004	3022	3040	3059	3077	3096	3114	3133	3151
25	3170	3189	3208	3227	3247	3266	3286	3305	3325	3344
26	3364	3384	3404	3424	3445	3465	3486	3506	3527	3548
27	3568	3590	3611	3632	3653	3675	3696	3718	3740	3762
28	3784	3806	3828	3850	3873	3895	3918	3941	3964	3987
29	4001	4033	4056	4080	4103	4127	4151	4175	4199	4223
30	4248	4272	4297	4321	4346	4371	4396	4421	4446	4472

На практиці відносну вологість повітря визначають за показниками сухого та вологого термометрів за допомогою психометричних таблиць, які були складені з урахуванням швидкості руху повітря у приміщенні. Відносну вологість визначають по таблиці 1.3 за показниками, які знаходяться на перетині показників сухого та вологого термометрів. Наприклад, Т_с =21 °С, Т_м=17°С, тоді φ=65%.

Крім того, відносну вологість повітря можна визначати за номограмами. Відносна вологість повітря, яка визначається простим психрометром, на номограмі вказується похилою лінією у осях координат температури сухого та мокрого термометрів (рис. 1.3 а). Наприклад, при Т_с =19 °С, Т_м=16,5°С, тоді φ=76%, або при Т_с =22 °С, Т_м=22 °С, тоді φ=100%. Номограми для аспіраційних термометрів складені з урахуванням швидкості руху повітря у аспіраторі (рис. 1.3 б). Точність психометричного методу визначається, головним чином, похибкою вимірювань температур сухого та вологого термометрів.