Частина ІІ. Визначення абсолютної і відносної вологості повітря за допомогою психрометра

Психрометр є найбільш поширений приклад для визначення вологості повітря.

Якщо два однакових термометри знаходяться в однакових потоках повітря, покази цих термометрів повинні бути однаковими. Якщо ж балончик одного з термометрів буде весь час зволоженим, наприклад, обгорнутий мокрою тканиною, то покази термометрів будуть різними. Завдяки випаровуванню води з тканини так званий "мокрий" термометр буде показувати більш низку температуру, ніж сухий. Чим менша вологість оточуючого повітря, тим інтенсивнішим буде випаровування і тим нижчими будуть покази "мокрого" термометра. Різниця температур, виміряна цими термометрами, буде характеризувати вологість повітря.

За законом тепловіддачі Ньютона кількість теплоти Q₁, яка виділяється в оточуюче середовище через поверхню системи S₁ за одиницю часу виражається так:

, (8)

де α - так званий коефіцієнт тепловіддачі системи, t - температура системи, t₁ - температура оточуючого середовища. В методі психрометра (t -t₁) - це максимальна різниця температур сухого і мокрого термометрів.

З другого боку, масу води, що випаровується за одиницю часу, можна представити за формулою Дальтона так:

,

де S₂ - площа поверхні, з якої відбувається випаровування, Н - тиск повітря, P_н - пружність насиченої водяної пари при температурі рідини, що випаровується, тобто при температурі t₁, P - пружність водяної пари, що знаходиться в повітрі, k - коефіцієнт пропорціональності, що залежить від швидкості потоку повітря.

Кількість теплоти Q₂, яка йде на випаровування маси m води, очевидно виражається так:

(9)

де λ - питома теплота пароутворення води. При стаціонарному режимі, тобто при незмінних температурах t і t₁, Q₁ = Q₂. Враховуючи, що S₁ = S₂, з /8/ та /9/ одержимо

звідки , (10)

де стала системи. Величина цієї сталої залежить, в основному від швидкості потоку повітря и знаходиться експериментально.

Опис психрометра і виміри.

Будову стандартного аспіраційного психрометра показано на рис. 2/б/. Він складається з двох термометрів А. Балончик правого термометра огорнутий тканиною. Аспіратор психрометра має електричний вентилятор. Шлях повітряних потоків в приладі показаний стрілками. Над балонами термометрів обидва потоки з'єднуються в один.

Змочування тканини термометра проводять за допомогою гумової груші G з піпеткою u (рис. 2а). Грушу наповнюють дистильованою водою. Невеликим натиском груші воду в піпетці піднімають, але не вище ніж на 1 см від кінця піпетки. Таке положення рівня фіксується затискачем F. Піпетка обережно вводиться в трубку з термометром для зволоження тканини. Після цього затискач відкривають, щоб вода опустилась в грушу. Вмикають вентілятор психрометра і починають слідкувати за показами термометрів. Через 4 - 5 хвилин покази термометрів встановлюються, і різниця t - t₁ може бути виміряна.

Абсолютна вологість по стандартному психрометру визначається за формулою /10/, при сталій даного прикладу А = 0,0006 град^-1. Величину p_н, що входить в формулу /10/ знаходять по таблиці 1, а атмосферний тиск вимірюють барометром. Якщо з таблиці 1 знайти також тиск насиченої водяної пари при температурі оточуючого повітря t, то по формулі /7/ можна розрахувати відносну вологість r.

За психрометричною різницею t - t₁ відносну вологість можна визначити також, користуючись таблицею 2. В цій таблиці наводиться відносна вологість в залежності від температури оточуючого середовища t і різниці t - t₁.

Таблиця 2. Психометрична таблиця відносної вологості повітря, %.