Главная | Обратная связь

Повітря психрометром Августа.

Мета роботи:визначити відносну та абсолютну вологість за допомогою психометра Августа.

Атмосферне повітря містить деяку кількість водяних парів. Кількість цих парів може змінюватись як по абсолютній величині, так і по степеню насиченості, що характеризується абсолютною та відносною вологістю.

Абсолютною вологістю повітря називають масу водяної пари в грамах, що міститься в 1 м³ повітря, тобто її парціальній густині. Частіше абсолютну вологість вимірюють парціальним тиском водяної пари p, що знаходиться в повітрі при даній температурі і визначається вона в мм.рт.ст. або в Па. Це можливо, коли температури невисокі і пара далека від стану насичення, і тому можна застосовувати рівняння Менделеєва-Клапейрона.

Під відносною вологістю розуміють відношення абсолютної вологості до парціального тиску водяної пари p_н, яка насичує простір при тій же самій температурі і визначають в відсотках

. (1)

Частіше за все водяна пара знаходиться в повітрі в ненасиченому стані. Внаслідок зменшення температури навіть кількість водяної пари може стати насиченою і тоді утворюється туман або роса. Температура, при якій наявна в повітрі водяна пара стає насиченою, тобто починає конденсуватися, називається точкою роси.

Швидкість випаровування залежить від того, як близько водяна пара від стану насичення. Якщо j = 100%, то це означає, що пар в повітрі насичений і випаровування не відбувається. Чим менше відносна вологість, тим далі водяна пара від стану насичення і тим інтенсивніше випаровування. Тиск p_н насиченої водяної пари при заданій температурі – величина таблична.

Найбільш поширеним методом для визначення вологості повітря являється психометричний метод з використанням приладу – психрометра Августа. Цей прилад складається з двох термометрів: сухого та змоченого водою (балончик цього термометра обернений мокрим батистом). Показники термометрів будуть різними. Внаслідок випаровування води з батисту “мокрий ” термометр буде показувати температуру більш низьку, чим “сухий ”. Чим менше вологість навколишнього повітря, тим інтенсивнішим буде процес випаровування і тим нижчі показання “мокрого” термометра. Виміри по двом термометрам дадуть різницю температур, яка і буде характеризувати вологість повітря.

Показання мокрого термометра в психрометрі відрізняються (в бік завищення) від справжньої температури мокрого термометра, бо кульці мокрого термометра передається певна кількість теплоти за рахунок випромінювання навколишніх тіл і деяка кількість тепла надходить через виступаючий стовпчик ртуті термометра, що має температуру навколишнього повітря. Щоб зменшити цей вплив, захищають кульку екранами, обгорнути батистом виступаючий стовпчик ртуті, підвищити швидкість руху повітря і цим збільшити швидкість випаровування. Як показують спеціальні дослідження, при швидкості повітря 1.5 – 2 м/с і температурі мокрого термометра більше 20°С помилка стає близько 1% від різниці показань термометрів і нею можна знехтувати.

Нехай температура “мокрого” термометра t₁, а “сухого”, що вимірює температуру повітря, t. Зниження температури “мокрого” термометра буде відбуватися до тих пір, поки не наступить теплова рівновага, при якій притік тепла до балончика “мокрого” термометра зовні дорівнює витратам тепла на випаровування.

Для невеликих різниць температур, кількість тепла Q₁, що отримав балончик “мокрого” термометра за одиницю часу, по закону Ньютона пропорційна його поверхні S та різниці температур між ним і “сухим” термометром

Q₁ = a S (t - t₁ ),

де a - коефіцієнт тепловіддачі.

Швидкість випаровування по закону Дальтона визначається

,

де m – маса води, що випаровується, p₀ – атмосферний тиск, p_н – пружність насиченої пари, при температурі рідини, що випаровується (тобто при Т₁), p – пружність водяної пари, що знаходиться в повітрі, c – коефіцієнт пропорційності, який залежить від швидкості потоку повітря.

Кількість тепла, що йде на випаровування Q₂ за одиницю часу, дорівнює Q₂ = VL, де L – питома теплота випаровування води. Падіння температури “мокрого” термометра закінчується, коли буде виконуватись умова Q₁ = Q₂, або

.

Звідки

.

Величина називається сталою психрометра..

Стала психрометра А в основному залежить від швидкості руху повітря, яка визначає коефіцієнти теплообміну і випаровування. Експериментальними дослідженнями К.О. Зворикіна встановлено таку формулу для цього коефіцієнту:

,

де v – швидкість руху повітря біля психрометра, м/с. Стала А дуже залежить від швидкості руху повітря в області малих значень швидкості, при великих – змінюється мало. Тому створюючи вентилятором вимушено рухатися повітрю зі швидкістю 3-5 м/с, стала психрометра змінюється мало і дорівнює A»0.0007.

Тому кінцева формула для визначення абсолютної вологості має вигляд

. (2)

Формула вірна в тому випадку, коли біля приладу утворюється рівномірний рух повітря.