Обоснование метода. Психрометрический метод определения влажности основан на зависимости скорости испарения воды от влажности окружающего воздуха

Психрометрический метод определения влажности основан на зависимости скорости испарения воды от влажности окружающего воздуха. Практически это осуществляется так: берутся два совершенно одинаковых термометра – «сухой» и «влажный», которые закреплены на одном основании. Резервуар «влажного» термометра обертывается кусочком батиста, который смачивается водой. Благодаря хорошей гигроскопичности батиста, вся его поверхность становится увлажненной. Этим достигается то, что с поверхности резервуара термометра будет происходить непрерывное испарение воды. Чем суше воздух, тем интенсивнее испаряется вода из влажной ткани и тем ниже ее температура. Зная показания «сухого» (t) и «влажного» (t ₁) термометров, можно оценить относительную влажность воздуха по специальным психрометрическим таблицам.

Подсчитаем приход и расход тепла для резервуара «влажного» термометра. Очевидно, что количество тепла Q₁, теряемого резервуаром термометра за единицу времени, будет равно

Q ₁ = ∙М, (4)

где – удельная теплота испарения воды;

М – масса воды, испаряющейся в течение одной секунды с поверхности резервуара термометра, которая может быть определена по формуле Дальтона:

(5)

где S – площадь испаряющей поверхности;

p_н – парциальное давление насыщающего водяного пара при температуре испаряющейся жидкости (т.е. при температуре «влажного» термометра t ₁);

p – парциальное давление водяного пара, содержащегося в воздухе;

H – величина атмосферного давления;

k – коэффициент пропорциональности, величина которого зависит от скорости движения воздуха вблизи резервуара термометра.

Подставляя формулу (5) в уравнение (4) получим:

(6)

С другой стороны, благодаря возникшей разности температур между резервуаром «влажного» термометра и окружающей его средой, к резервуару термометра в течение 1 секунды будет поступать количество тепла Q ₂, которое можно подсчитать по формуле Ньютона:

(7)

где а – коэффициент пропорциональности;

S – площадь поверхности термометра, обернутая батистом;

t – температура окружающей среды;

t ₁ – температура «влажного» термометра.

Рис. Психрометр Августа

В случае теплового равновесия Q ₁ будет равно Q ₂, а температура «влажного» термометра не изменяется, несмотря на продолжающееся испарение. В этом случае

(8)

Отсюда, обозначая , получим так называемую психрометрическую формулу Реньо: (9)

Подставляя найденное выражение для р в уравнение (2), находим формулу для определения относительной влажности воздуха с помощью психрометра: (10)

Имеется несколько разновидностей психрометров. Наиболее часто используется психрометр Августа (стационарный) и психрометр Ассмана (вентиляционный или аспирационный). Принцип действия обоих психрометров один и тот же.

Психрометр Августа состоит из двух одинаковых термометров (рис.) Т ₁ и Т ₂, резервуар одного из которых обмотан батистом М и помещен в стеклянную трубку С. Для определения относительной влажности воздуха по формуле (10) достаточно измерить температуру t «сухого» термометра, температуру t ₁ «влажного» термометра и величину атмосферного давления H. Величина p_н может быть найдена для температуры t ₁ по специальной таблице(прил. 11).

Дата добавления: 2014-12-08