Устройство психрометра и методика работы с ним

Аспирационный психрометр (рис.1) состоит из двух одинаковых термометров, закрепленных в специальной оправе, имеющей заводной механизм, вентиля­тор, продувающий воздух около резервуаров термометров.

 

Рис.1.

Аспирационный психрометр: (1, 13 - термометры ртутные; 3, 4 - заводной механизм; 5 - смоченный батист; 2, 6 – термозащита; 7 – платформа; 8 – воздухопровод; 9 – металлические планки; 10 – аспирационная головка)

 

Резервуары термометров помещены в двойную трубчатую защиту с воздушным зазором между ними. Двойная трубчатая защита предохраняет резервуары термометров от нагревания солнцем, для чего наружная поверхность трубок тщательно полируется и никелируется. На верхнем конце воздухопроводной труб­ки укреплена аспирационная головка. Аспирационная головка состоит из заводного механизма и вентилятора, закрытого колпаком, пружина механизма заводится ключом. Термометры защищены с боков от механических повреждений металли­ческими планками.

Резервуар правого термометра обертывается батистом в один слой, который перед работой смачивается чистой дистиллированной водой при помощи резиновой груши с пипеткой. Под действием вентилятора, воздух, обтекая резервуары термометров, всасывается по воздухопроводной трубке к вентилятору, и выбрасывается наружу через прорези.

Сухой термометр показывает температуру всегда более низкую (если воздух не насыщен водяными парами), т.к. он охлаждается вследствие испарения с поверхности батиста, облачающего его резервуар.

Чем меньше влажность окружающего воздуха, тем интенсивнее будет испа­рение, и тем ниже будут показания смоченного термометра. Отчеты по двум тер­мометрам дадут разность температур, которая будет характеризовать фактическую влажность воздуха.

При установившемся режиме испарения, когда температура мокрого тер­мометра тоже установится, приход тепла Q₁ равен расходу тепла Q₂ наиспарение воды с поверхности термометра. Для расчета количества тепла Q₁, которое получает термометр в единицу времени от окружающих тел, используются формулой Ньютона, для данного случая, имеющая вид:

Q1=а(t-tм)S,

(3)

где (t-t_м) - наблюдаемая разность температур сухого и мокрого термометра; S - площадь поверхности, с которой происходит испарение; а - некоторый постоянный коэффициент.

(4)

где Р_{н м} - упругость насыщенных паров при температуре мокрого термометра;

Р - упругость паров, находящихся в воздухе (при температуре сухого термометра); Н - атмосферное давление; λ - теплота испарения; S - площадь поверхности, с которой происходит испарение; R - коэффициент пропорциональности

Как уже было сказано при установившемся режиме испарения Q₁ = Q₂. Подставляя вместо Q₁ и Q₂ их значения, получим:

где величина α /Rλ = А называется постоянной психрометра. Откуда:

(5)

Постоянная психрометра зависит от конструкции прибора и очень сильно от скорости воздуха. Зная величину А можно по разности температур t_с-t_м определить давление паров в воздухе:

Р = Рнм–АН(t-tм)

(6)

Порядок выполнения работы:

1. Ознакомиться с устройством аспирационного психрометра.

2. Смочить батист на резервуаре первого психрометра на несколько минут наблюдения. Для этого взять резиновый баллон с пипеткой, наполненной трубку 4 и смочить батист на резервуаре термометра.

3. Завести вентилятор при помощи ключа почти до отказа, но осторожно, чтобы не сорвать пружину.

4. После установления процесса испарения, 5-7 мин после заводки, отсчитать температуру на обоих термометрах (t и t_м).

5. Вычислить относительную влажность по психрометрическому графику (рис. 2) в следующем порядке. По вертикальным линиям отмечают показания сухого термометра, а по наклонным показаниям смоченного термометра, на пересечении этих линий получают значения относительной влажности выраженной в процентах.

Например: температура сухого термометра 21, 7 ⁰C, температура смоченного термометра 14, 3°С. На психрометрическом графике определяется точка пересечения вертикальной и наклонной линий соответствующих данным температурам. Следовательно, относительная влажность приблизительно равна 50%. Этот случай (рис. 2) выделен более жирными линиями.

6. Определить относительную влажность с помощью психрометрической таблицы. Нахождение влажности в этом случае сводится к простому отысканию чисел в этой таблице. Сравнить значения φ полученные по психрометрическому графику и таблице.

7. Все измерения провести 5 раз, результаты работы занести в таблицу.

Таблица 1. Результаты измерений

 

№ п/п	Температура сухого термометра t 0С	Температура мокрого термометра tм 0С	Относительная влажность φ %	Δ φ	ε
Среднее значение

 

Вычислить погрешности измерений для относительной влажности по следующей формуле:

Рис. 2.

Психрометрический график

 

Таблица 2. Психрометрическая таблица

tсух. терм	Разность показаний сухого и влажного термометров
°С
						5 5

Контрольные вопросы

 

1. Что называется абсолютной и относительной влажностью.

2. Что называется динамическим равновесием.

3. Устройство аспирационного психрометра и методика работы с ним.

4. Какие пары называются насыщенными, ненасыщенными.

4. Что такое точка росы.

5. На чем основан метод измерений в данной работе.