Измерение температуры воздуха психрометром августа

Психрометр Августа (стационарный психрометр)

В статье рассказывается о психрометре Августа. В каких случаях использовать его а в каких лучше пользоваться психрометром Асмана. Устройство и снятие результатов.
Вы также можете посмотреть другие статьи. Например, «Виды анемометров» или «Датчики температуры».

Психрометр — это устройство, с помощью которого производится измерение абсолютной и относительной влажности воздуха. В основу работы этого прибора заложен принцип определения интенсивности испарения воды по степени понижения температуры испаряющей поверхности. Наиболее простым является психрометр Августа.

Устройство психрометра Августа

Устройство психрометров очень схожи между собой. Конкретно психрометр Августа состоит из двух одинаковых стеклянно-ртутных или стеклянно-спиртовых термометров укрепленных на одном штативе и небольшого резервуара для воды. Шкала термометра градуирована от — 25 до + 50 градусов с интервалом делений 0,2°. Ртутный резервуар одного из них помещен в колпачок из тонкой влажной ткани (батиста или простой марли), конец которой в виде жгутика помещен в сосуд с дистиллированной водой. Этот термометр называется влажным или смоченным. При отсутствии дистиллированной воды ее можно заменить дождевой либо талой снеговой водой. При этом надо следить, чтобы сам резервуар не был погружен в воду (иначе термометр будет показывать температуру воды) и расстояние от уровня воды до резервуара составляло не менее 3-4 сантиметров. Такое расстояние обеспечит циркулирование вокруг резервуара именно исследуемого воздуха, а не водяных паров образующихся при испарении дистиллированной воды. Второй термометр, ртутный резервуар которого остается свободным, обозначается как сухой термометр.

Смоченный термометр всегда (до достижения 100% влажности, когда процесс испарения прекращается) будет показывать более низкую температуру, чем сухой, вследствие происходящего феномена испарения жидкости, являющегося энергозатратным процессом. Интенсивность этого процесса обратно пропорциональна влажности окружающего воздуха и прямо пропорциональна скорости движения окружающего воздуха. Чем ниже влажность и выше скорость движения воздуха в точке измерения, тем больше скорость испарения, тем ниже показания смоченного термометра и соответственно больше разница в показаниях между двумя термометрами.

Для определения влажности окружающего воздуха прибор помещают в место проведения измерения на 10 -15 минут и затем записывают показания обоих термометров. Во время проведения измерения оба термометра должны быть максимально изолированы от воздействия всех видов лучистой энергии, в том числе солнечных лучей и теплового воздействия соседствующих приборов. Диапазон измерения относительной влажности составляет от -10 до + 40 градусов.

Достоинства и недостатки

Главным достоинством психрометра Августа считается его простота конструкции, а соответственно дешевизна в производстве, и простота в обращении.

Серьезным недостатком этого прибора является зависимость показаний от скорости движения окружающего воздуха, что было преодолено в конструкции психрометров аспирационного типа (психрометр Асмана), где подача воздуха производится вентилятором с постоянной скоростью. Это делает психрометр Августа малопригодным для точных исследований в санитарно-гигиенической практике, особенно в условиях цехов фабрично-заводских помещений. Широкое применение он нашел на кораблях.

Абсолютную и относительную влажность воздуха рассчитывают с помощью специальных формул или определяют с помощью готовых психрометрических таблиц, что значительно упрощает и ускоряет проводимые расчеты и вычисления.

Например абсолютная влажность рассчитывается по формуле Реньо:

, где
е — абсолютная влажность, мб;
Е1 — максимальная влажность при данной t смоченного термометра;
А — психрометрический коэффициент (для открытой атмосферы = 0,0011);
t — температура сухого термометра;
t1 — температура влажного термометра;
Н — барометрическое давление в момент исследования, мб.

Если вам понравилась статья нажмите на одну из кнопок ниже

Источник

Все о психрометрах

Влажность и температура – основные требования не только сохранности множества вещей, продуктов, машин и приборов, но и залог хорошего самочувствия. Измерение влажности почти так же важно, как и измерение температуры воздуха. Устройством, которое помогает это делать, является психрометр. Все о том, как устроен прибор, о его разновидностях, а также о правильном пользовании им пойдет речь в статье.

Что это такое?

В общем понимании гигрометр – это прибор, который предназначен для измерения влажности окружающего воздуха, что не совсем верно. Устройство гигрометра позволяет измерять влажность и твердых тел. Для измерения только влажности воздуха был создан психрометр. Психрометр отличается от гигрометра более простой конструкцией. Он состоит из ряда деталей, основные из которых – два термометра. Таким образом, для измерения влажности воздуха достаточно приобрести психрометр. Тем не менее возможность получить самые точные показатели даёт всё-таки гигрометр, но психрометрический.

Современный психрометр выглядит почти так же, как и первая изобретенная модель. Внутри устройства, как уже было сказано, находятся два термометра – сухой и мокрый. Мокрый термометр погружен в резервуар с водой. В него также погружен кусочек ткани одним концом, остальной ее отрезок обмотан вокруг нижней части термометра. Ртуть также является рабочим элементом прибора – именно этим веществом заполняются термометры. Редко ее заменяют водой или другими жидкостями.

Значение влажности можно определить по разности показателей между двумя термометрами, в этом поможет шкала. У некоторых моделей она расположена прямо на приборе.

Говоря о технических характеристиках, можно отметить следующие:

  • средний вес – 300-400 г;
  • габариты (указаны приблизительно) – 30х12х5 см;
  • температурный диапазон – от 15 до 40 или от -5 до 25 градусов;
  • погрешность – 0.2 градуса.

Если несколько десятилетий назад был всего один психрометр – гигрометрический, то сейчас ситуация полностью поменялась. Основные виды гигрометрических психрометров, которые используются в наше время – станционные, аспирационные, дистанционные. Рассмотрим подробнее представителей каждой из этих разновидностей.

Августа

Является типичным станционным (или стационарным) психрометром. В подобном статическом психрометре термометры закрепляются к штативу и помещаются в метеорологическую будку.

Асмана

Особенность этого аспирационного прибора заключается в том, что у него есть собственная система вентиляции. Оба термометра помещены в металлическую оправу, покрытую никелем. В верхней части прибора располагается вентилятор, который обдувает термометры. Требует более частого наполнения водой.

Является одним из самых надёжных приборов для измерения показателей влажности.

Дистанционный

В таких психрометрах используются термометры сопротивления. Принцип работы последних заключается в зависимости электрического сопротивления металлических сплавов от температуры внешней среды. Сейчас довольно редко используется волосяной гигрометр, в нем не используются термометры. Волосы реагируют на изменение влажности воздуха. В приборе находится несколько волосков, в зависимости от их растяжения или сжатия особый механизм двигает стрелку по специальной шкале. Довольно «медлителен» – волосы не всегда быстро подстраиваются под резкие перепады влажности.

Пращевой психрометр состоит из двух оправ, в которых находятся термометры. Эти оправы могут вращаться. Благодаря этому им можно задать ту скорость вращения, которая нужна для измерения по таблице. Самым удобным, быстрым и точным является цифровой электронный психрометр. Зачастую вместо термометров там используются кремниевые транзисторы. Они имеют лаконичный внешний вид и оснащены дисплеем. Требуют подзарядки.

Принцип работы

Психрометр используется для измерения метеоэлемента – влажности воздуха. Метеоэлемент является важным определением в метеорологии. Наряду с влажностью воздуха, метеоэлементами считаются влажность почвы, температура воздуха, количество осадков и прочее. Все измеренные показатели вносятся в журнал. На их замерах основан прогноз погоды.

Основная схема, благодаря которой работает психрометр, следующая: вода испаряется тем хуже, чем выше влажность воздуха и ниже ее температура. Таким образом, если оба термометра показывают одинаковую температуру, становится очевидно, что постоянная влажность достигла 100%. В этом случае вода перестает испаряться. Сухой термометр показывает температуру в помещении, мокрый – температуру с испарением.

Назначение

Как правило, используется на метеостанциях, что уже было отмечено выше. Прибор предназначен для фиксации измерений влажности воздуха в ходе работ, когда необходимо рассчитать метеорологический прогноз. А также психрометр устанавливается для того, чтобы определить влажность воздуха в ходе производственного процесса. Работа некоторых машин, применяемых в производстве, зависит от влажности.

Отдельные единицы требуют дополнительной калибровки после перепадов влажности. Обязывают пользоваться психрометром и на тех предприятиях, где от сырости воздуха происходят дополнительные химические реакции. Измеряет психрометр влажность воздуха и на складских помещениях – пищевых или для хранения электроники. Важным показателем для подобных помещений является точка росы. Обычно стараются сделать так, чтобы она не наступила.

Точка росы – это температура воздуха, при которой пар конденсируется в росу. Она зависит от влажности воздуха. Чем влажность воздуха выше, тем выше и точка росы, и тем она ближе к фактической температуре. Чем ниже влажность воздуха, тем и точка росы ниже фактической температуры. Норма влажности для различных помещений может меняться в зависимости от страны (страна с влажным климатом или сухим). Обычно это 60%. Для того чтобы измерить влажность воздуха, нужно считать температуру обоих термометров.

Далее необходимо воспользоваться специальной таблицей. Обычно на ней по горизонтали бывают расположены значения разницы между двумя термометрами, а по вертикали – значения сухого термометра. Нужное значение будет находиться на пересечении соответствующих столбиков. Это значение является физической величиной, которая вычисляется по формуле e = E-A•P (t-tc).

В физике даётся следующее определение каждому составляющему выражения:

  • e – упругость водяного пара;
  • E – максимальная упругость пара при смоченном термометре;
  • A – коэффициент (высчитывается согласно термометру и скорости движения воздуха);
  • P – давление воздуха;
  • t, tc – температуры воздуха.

Вовсе не нужно делать расчеты всех этих показателей и формулы. Как уже стало очевидно, для получения результата таблицы более чем достаточно. Она носит название психрометрической.

В РФ для изготовления самого распространенного психрометра (аспирационного) используется ГОСТ 6353-52.

Установка

Установить психрометр дома своими руками несложно. Прибор должен висеть вертикально в правильном направлении (нижняя часть устройства не должна быть повернута кверху). Правильно будет повесить психрометр на уровне глаз работающего или того, кто им часто пользуется. Он не должен находиться слишком высоко, где показания с него снять будет сложно. Не нужно вешать прибор рядом с источником вибрации или там, где они есть.

А также нежелательно помещать его рядом с источниками тепла или холода. Во время снятия показаний старайтесь не прикасаться к прибору и не дышать на него. Дыхание, как и прикосновения, могут влиять на температуру термометров. В помещении не нужно вешать устройство под потолок или возле пола, так как температуры на этих высотах могут различаться более чем на 2 градуса. Это грозит необъективным измерениями.

Правила эксплуатации

Правила пользования психрометром в домашних условиях довольно просты, но требуют строгого соблюдения.

  • Регулярной проверки требует фитиль – нужно следить, чтобы не забивались капилляры, по которым поднимается вода.
  • Нужно регулярно заполнять водяную колбу для смачивания. Заправить ее водой довольно просто – нужно лишь залить туда дистиллированную воду, на крайний случай можно заменить на кипяченую.
  • Отдельно нужно упомянуть утилизацию – утилизировать психрометр обычным способом (выкинуть в мусор) нельзя. Приборы утилизируются на особые полигоны твердых бытовых отходов (ТБО). Утилизация должна быть произведена как можно быстрее, если прибор был поврежден механическим путем. Причины поломки или неисправности прибора могут заключаться и в длительном сроке службы.
  • В современных инструкциях по использованию к приборам указывается 1 год гарантийной службы. В среднем психрометр может служить 10 лет. Модели высокого качества могут работать десятилетиями.
  • Показания психрометра требуют поверки, периодичность которой – 2 года. Основные и необходимые методики поверки проводятся на заводе, но существует и простой способ проверить устройство на исправность самостоятельно. Прибор заворачивается в мокрую тряпку и помещается в целлофановый пакет, который герметично завязывается. По истечении часа можно открыть пакет и начать снимать тряпочку. Показания прибора в этот момент должны демонстрировать 96% влажности. Если значение отличается, то прибор неисправен.
  • Практически в каждой инструкции по применению говорится о том, что нельзя сразу же вносить измерения в журнал. Каждый из термометров (сухой и влажный) должен адаптироваться к окружающей среде. В теплых помещениях показатели можно фиксировать спустя 15 минут нахождения в нем, а в холодном – спустя полчаса. Нормальный показатель для помещения в теплое время года – от 30% до 60% влажности, а в холодное время – от 30% до 45%.
  • После покупки нового устройства проверяйте его регистрационное удостоверение. Это документ, содержащий полное описание прибора, а также разрешающий реализацию на территории государства. Регистрационное удостоверение можно легко найти самостоятельно на просторах интернета.
  • Наличие психрометра в особых учреждениях вроде больниц, аптек, складских помещений требует внесения показаний в специальный журнал. Образец заполнения сотрудникам должно предоставить само учреждение. Журналы бывают как бумажными, так и электронными.

Современные приборы, используемые в промышленных целях, по большей части являются электронными. Такие устройства требуют регулярной перезарядки.

Техника безопасности

Очевидно, что прибор требует к себе бережного отношения. Главная причина – наличие множества стеклянных деталей, а также токсичных веществ.

  • Ни в коем случае нельзя как-либо воздействовать на прибор механически.
  • Если прибор разбился, то нужно немедленно открыть окна в помещении, осколки прибора собрать в герметичный пакет. Если пролилась жидкость из термометров, то нужно постараться сделать то же самое. Поверхность нужно протереть горячей водой, предварительно надев перчатки (ещё лучше также использовать защитные очки и маску).
  • В домашних условиях нельзя подвергать прибор воздействию химических веществ. Проще говоря, нельзя его мыть с помощью средств. Но можно промывать под проточной водой средней температуры, если существует необходимость.
  • Нельзя оставлять устройство на сквозняке. Движения воздуха могут менять показания термометров.
  • Нельзя подвергать психрометр сильному нагреванию или охлаждению. После сильного нагревания высока вероятность наступления сильного охлаждения термометров. Это, в свою очередь, может привести к тому, что столбик жидкости внутри термометров разорвется на несколько частей. Восстановить целостность жидкости будет непросто.

Источник

Что такое психрометр?!

Психрометр (от греческого — «холодный» и «мерить») — это специализированный прибор, который предназначается для измерения температуры воздуха и его влажности. Особенно часто применяется в метеорологических измерениях на метеостанциях.

Психрометры, как правило, используются для измерения величины относительной влажности воздуха. Показатели относительной влажности являются важными показателями в различных областях науки и производства. Например, показания влажности воздуха очень важны при использовании весового оборудования для получения точных показателей взвешивания.

Принцип работы и устройство психрометров

Действие любого психрометра основывается на физическом свойстве жидкости, в частности воды, испаряться и возникающих при этом разностей температур, которые показываются сухим и влажным термометрами. Испарение воды со смоченной поверхности, ткани, губки, соединенной с одним из термометров, приводит к потере части энергии, как следствие, снижению температуры жидкости. Это снижение, а точнее сниженную температуру, и регистрирует смоченный термометр.

Простейший психрометр – это, по-сути, два стеклянных термометра (ртутных или спиртовых), один из которых — сухой, а второй — влажный (смоченный), т.е. обернут влажной хлопчатобумажной тканью. Один конец этой ткани опущен в резервуар с водой. Испаряясь, вода охлаждает «влажный» термометр. При этом, чем влажность окружающего воздуха ниже, тем интенсивнее протекает процесс испарения. Таким образом, чем суше воздух, влажность которого определяется, тем ниже будут показания «мокрого» термометра, и тем большей будет разница показаний сухого и влажного термометров.

Завизировав показания сухого и влажного термометров в определенный момент времени, при помощи психрометрической таблицы, поставляемой вместе с психрометром, или специальных формул можно определить относительную, а затем при помощи психрометрической формулы — абсолютную влажность воздуха.

Ниже представлена «психрометрическая формула», которая позволяет определить упругость водного пара по показаниям сухого и влажного термометров.

е —упругость водного пара находящегося в воздухе (абсолютная влажность воздуха);

Е —максимально возможная упругость водного пара при температуре tс смоченного термометра;

t —температура воздуха;

А —коэффициент, который зависит от устройства термометра и скорости прохождения воздуха возле резервуара термометра;

P —давление воздуха.

В чем отличия гигрометра от психрометра

Помимо психрометров, для измерения влажности воздуха, также, используются гигрометры, принцип работы которых основывается на изменениях физико-химических свойств различных веществ при изменении влажности окружающей среды. Наибольшее распространение получили емкостные, оптические, резистивные и термисторные гигрометры.

Именно принципом работы и отличаются гигрометр от психрометра. Психрометр — более простое устройство, поэтому он более защищен от различных посторонних воздействий и, как следствие, более надежен. В пользовательских инструкциях многих конструкций гигрометров указано, что необходимо периодически проверять показания гигрометра по психрометру.

Однако, в то же время, гигрометры более функциональны. Некоторые модели гигрометров способны измерять влажность не только воздуха, но и твердых тел. К примеру, используя емкостный гигрометр можно измерить влажность таблеток.

Виды психрометров

По большом счету, различают три вида психрометров:

Стационарный психрометр

Стационарный психрометр (психрометр Августа) – это тот самый, «классический» психрометр, описанный выше. Состоит стационарный психрометр из двух термометров, которые закреплены на специальном штативе и помещены в метеорологическую будку. Резервуар одного из них обвязан кусочком батиста, конец которого помещен в стаканчик с водой, для обеспечения свободного поступления воды к резервуару. Сама будка (метеорологическая будка Селянинова) устроена таким образом, что в ней обеспечивается свободный обмен воздуха. Основной недостаток стационарных психрометров заключается в том, что показания смоченного термометра зависят от скорости воздушного потока в будке. Преимущество же стационарного психрометра заключается в его простоте и удобстве обслуживания. Схему психрометра Августа можно увидеть на рисунке 1. Самым простым психрометром является психрометр-гигрометр серии «ВИТ»: ВИТ-1, ВИТ-2 и ВИТ-3.

Аспирационный психрометр

Аспирационный психрометр (психрометр Асмана) является более сложным прибором. Термометры в данном психрометре помещены в специальный корпус, который служит для них защитой от повреждений и теплового воздействия окружающих предметов. Обдув термометров производится при помощи специального вентилятора, называемого аспиратором, с постоянной скоростью около 2 м/сек. Аспирационный психрометр — наиболее точный и надежный прибор для измерения температуры и влажности воздуха при положительных температурах окружающей среды.

Общим, для аспирационного и стационарного психрометров является то, что оба они построены на базе ртутно-стеклянных термометров, что и определяет их общий недостаток — хрупкость, а также невозможность проведения контроля дистанционно. Примером данного вида психрометров могут служить модели психрометров М-34М и МВ-4-2М.

Дистанционный психрометр

Дистанционный психрометр – это уже промышленный психрометр, в котором для измерения влажности воздуха используются различные термометры сопротивления, а также термопары и термисторы. Основные типы таких приборов: манометрические и электрические психрометры. Тут все зависит от типа используемого термометра.

В манометрическом психрометре, как следует из названия, обычно используются либо двухканальный манометрический термометр, либо два одноканальных, где один из термобаллонов снабжен системой увлажнения.

Более широкое распространение получили психрометры, в которых используются термометры сопротивления, термопары, термисторы. Однако, также как и в других психрометрах, обязательным условием для надежной работы и точности показаний является использование сухого и увлажненного преобразователей и датчиков температуры. Хорошим примером электронного психрометра, в качестве датчиков температуры «сухого» и «влажного» термометров использующего кремниевые транзисторы является модель ПТ-1.

Источник

Поделиться с друзьями
Моя стройка
Adblock
detector