Методы определения влажности воздуха

Для определения влажности воздуха используются следующие методы: психрометрический, гигроскопический, точки росы, массовый. При наладочных и исследовательских работах систем вентиляции и кондиционирования воздуха методы точки росы и массовый широкого применения не имеют.

Психрометрический метод. Этот метод основан на измерении психрометрической разности температур с помощью “сухого” и “мокрого” термометров (рис.1), т.е. на определении двух точек практически адиабатного процесса увлажнения воздуха.

Рис. 1. Схема психрометра аспирационного (Ассмана):

1 - “сухой” термометр, 2 - “мокрый” термометр,

3 - чехол из гигроскопичной ткани, 4 - трубка,

5 – вентилятор.

Рис. 2. Психрометр аспирационный типа М-34 (с электромотором)

Для снижения погрешностей шарики термометров защищены от потоков лучистого тепла и подвергаются принудительному обдуву с помощью осевых вентиляторов). “Сухой” термометр показывает температуру ненасыщенного влажного воздуха. “Мокрый” термометр, чувствительный элемент которого смачивается дистиллированной водой через чехол из гигроскопичной ткани (марли, батиста), показывает

температуру насыщенного влажного воздуха, т.е. при относительной влажности j = 100 %.

Вследствие испарения влаги с поверхности чувствительной части “мокрого” термометра в поверхностном слое “отнимается” некоторое количество тепла и его температура снижается. Снижение температуры, фиксируемое “мокрым” термометром, будет наблюдаться до тех пор, пока количество скрытого тепла парообразования воды не станет равным количеству явного тепла, сообщаемого от воздуха к смоченной поверхности термометра. В пограничном слое у смоченной поверхности будет наблюдаться термодинамическое равновесие, - количество явного тепла, отнимаемое от воздуха, будет равно количеству скрытого тепла, сообщаемому ему же, т.е. теплосодержание воздуха практически будет постоянно (i = const).

Испарение влаги с поверхности чувствительного элемента “мокрого” термометра тем интенсивнее, чем ниже влажность воздуха, т.е. относительная влажность воздуха зависит от психрометрической разности (t_с - t_м) и t_с, т.е

j = f [(t_с - t_м), t_c ],

где t_с, t_м - температуры “сухого” и “мокрого” термометров.

Промышленностью выпускается психрометры аспирационные (Ассмана) МВ-4М с механическим и М-34 с электрическим приводами вентилятора.

Аспирационный психрометр МВ-4М или М-34 (рис. 2) заключены в латунные трубки с наружной зеркальной поверхностью, которая дает возможность исключить влияние радиационного теплообмена с находящимися вблизи нагретыми или холодными поверхностями. Через трубки у поверхности чувствительных элементов термометров с помощью вентилятора 5 продувается воздух со скоростью 2,5 - 3,0 м/с.

Термометры, используемые в психрометрах, имеют шкалы - 30...+50 °С с ценой деления 0,2 °С. Диапазон измерения относительной влажности 10 - 100 % при температурах - 10...+40 °С.

Гигроскопический метод. Этот метод основан на свойстве некоторых материалов приводить свою влажность в соответствие с относительной влажностью окружающего их воздуха. При этом некоторые материалы изменяют свою длину (обезжиренный человеческий волос, капроновая нить и др.) или электропроводность (LiCL). С учетом этого свойства изготавливаются приборы для измерения относительной влажности воздуха и ее регулирования. Принципиальная схема гигрометра приведена на рис. 3.

При наладочных и исследовательских работах по вентиляции и кондиционированию воздуха наиболее часто для регистрации относительной влажности воздуха в помещениях в течение длительного времени (сутки и более) используются самопишущие приборы - гигрографы. Промышленностью выпускаются гигрографы двух типов: М-21 и М-32. Приборы обеспечивают непрерывное измерение и запись относительной влажности воздуха в пределах 30-100 % при температуре -35...+45 °С. Запись показаний прибора производится на диаграммной ленте (рис. 4).

Рис. 3. Принципиальная схема гигрометра:

1 - чувствительный элемент (пучок обезжиренных волос),

2 - шкала относительных влажностей, 3 - показывающая стрелка,

4 - пружинка

Гигрограф М-21 в качестве чувствительного элемента имеет пучок обезжиренных человеческих волос. Чувствительный элемент средней частью через рычажную систему связан со стрелкой с пером на конце. Изменение длины волос при изменении относительной влажности передается записывающему механизму. На диаграммной ленте вычерчивается кривая изменения относительной влажности окружающего воздуха с течением времени.

Рис. 4. Гигрограф М21А

Влажность гигроскопического материала остается приблизительно одинаковой при равной относительной влажности воздуха и различных температурах. Изменение влажности гигроскопических материалов сопровождается изменением их свойств. Они изменяют свою форму или электропроводность.

Гигрограф М-32 отличается от гигрографа М-21 конструкцией чувствительного элемента, который представляет собой круглую мембрану из органической гигроскопической пленки, имеющей жесткий центр для соединения с рычажным механизмом прибора.

Метод точки росы. Для определения влажности воздуха методом точки росы применяют гигрометры (рис. 5).

Рис. 5. Гигрометр

Основными элементами прибора являются два термометра, шарики которых заключена в тонкостенные металлические резервуары. Наружные поверхности резервуаров отполированы до зеркального блеска для защиты термометров от теплового облучения. Свободное пространство левого резервуара заполнено эфиром; в верхнюю крышку его впаяны две трубки, одна из которых не достигает дна. В эту трубку резиновой грушей нагнетается воздух. Пузырьки воздуха, подымающиеся в жидком эфире, вызывают интенсивное испарение эфира и, следовательно, охлаждение его.

Воздух, прошедший через слой эфира, выходит наружу через вторую трубку. Когда температура наружной поверхности резервуара понизится до значения точки росы воздуха, омывающего эту поверхность, на ней образуются капли конденсата, выпавшего из воздуха. Показание левого термометра в момент начала затуманивания зеркальной поверхности и есть точка росы воздуха t_р.

По таблице водяного пара находят величину упругости насыщенного пара для t_р и t_н (показания термометров) и определяют

j = (5)

Метод точки росы менее точен, чем психрометрический. Термометр показывает температуру испаряющегося эфира, которая ниже температуры поверхности левого резервуара. Кроме того, определение момента начала выпадения конденсата зависит от наблюдателя.

Весовой метод (массовый, абсолютный).

Рис. 6. Измерение влажности воздуха весовым методом

Самым точным и строгим методом определения влажностного состояния воздуха является весовой (абсолютный) метод. Исследуемый воздух просасывается вентилятором В (рис. 6) через несколько последовательно соединенных V-образных трубок, заполненных веществом,

способным поглощать водяной пар (хлористый кальций, фосфорный ангидрид и др.). Трубки с наполнителем предварительно тщательно взвешивают на аналитических весах.

После того как через трубки пройдет определенное количество воздуха V, их снова взвешивают. Разность между первым и вторым взвешиванием представляет собой количество водяного пара, содержащегося в пропущенном через V-образные трубки объеме воздуха, который измеряется газовым счетчиком C. Если измеренный объем воздуха равен V, м³, а разность показаний весов g, кг, то объемная влажность воздуха (кг/ м³):

g_п = (6)

Лабораторные исследования параметров воздуха заключаются в лабораторных способах, а на современном уровне при монтаже и проверке тех или иных параметров воздуха используются одни из ниже предоставленных измерительных приборов.

а б в

Рис.7. Приборы измерения параметров воздуха

а - портативный микропроцессорный прибор для измерения относительной влажности и температуры (термогигрометр) ИВТМ-7 К3,

б - универсальный измеритель микроклимата testo 400/950/650,

в - измеритель температуры и относительной влажности ИВТМ-7М - 1С.

Термогигрометр ИВТМ-7 К3 для измерения относительной влажности и температуры воздуха в неагрессивных газовых средах в производственных, жилых и складских помещениях, в различных отраслях промышленности, сельского хозяйства, гидрометеорологии, медицине, научных исследованиях, энергетике. Диапазон измерения относительной влажности: 0 ÷ 99%, температуры: от - 20 до + 60 ^ОС (- 40 до + 100 ^ОС по специальному заказу).

Testo 400/950/650 позволяет измерять температуру, влажность, давление, скорость потока, концентрацию СО и СО₂, скорость вращения, напряжение и силу тока. Модели testo 650 и testo 950 имеют более ограниченные возможности, однако, их можно дооснастить до полного набора функций testo 400.

Прибор автоматически идентифицирует тип подключенного зонда и настраивается на соответствующее измерение. На передней панели находятся 3 кнопки с произвольно задаваемыми функциями. Измеренные данные в цифровом виде выводятся на большом графическом дисплее.

В модели testo 400 имеется возможность подключения 3-х функционального зонда для одновременного измерения температуры, влажности и скорости, а также зонда для измерения уровней турбулентности.

Если прибор обладает функцией измерения влажности, то помимо относительной влажности он позволяет определять температуру точки росы, абсолютную влажность, энтальпию, температуру влажного термометра в психрометре, парциальное давление водяного пара.

Прибор имеет встроенную память, выход на компьютер и принтер. Предусмотрена возможность распечатки по месту измерения на принтере, соединенном с измерительным блоком, а также в полевых условиях на принтере, не требующем кабеля для передачи данных.

Технические характеристики: температура – от -200... +1250 °С, влажность – от 0... 100 %, давление - от ±200 гПа ±30 бар, скорость потока – от 0... 100 м/с.

Отличительной особенностью термогигрометра ИВТМ-7М - 1С является светодиодная индикация измеренных значений. Использование такого индикатора позволяет проводить измерения при пониженных температурах (например, зимой на улице или в холодильных камерах), размещая в исследуемой среде не только преобразователь, но и блок измерения и индикации. Диапазон температур, в котором возможна эксплуатация прибора: -20...+55 °С. Диапазон измерения относительной влажности от 2 до 98%.

Также прибор крайне удобен при работе на слабоосвещенных объектах. Индикация показаний температуры и влажности производится поочередно при помощи переключения режимов.

Дата добавления: 2014-12-27