Psychrometr

Psychrometr ( jiné řecké ψυχρός - studený) také. Psychrometrický vlhkoměr - zařízení obsahující suché a mokré teploměry pro nepřímé měření vlhkosti plynů , především vzduchu , snižováním teploty smáčené pevné látky - teplotní senzor ; vlhkost plynu se vypočítává pomocí psychrometrického vzorce z teplotního rozdílu mezi suchým a mokrým teploměrem [1] .

Jak to funguje

Odpařováním vody dochází k jejímu ochlazování, čím větší, tím nižší je vlhkost vzduchu ve styku s vodou. Na základě rozdílu teplot vzduchu (v psychrometrii nazývané teplota suchého teploměru ) a povrchové vrstvy vody (tzv. teplota vlhkého teploměru , nebo teplota vlhkého teploměru [2] , nebo teplota vlhkého teploměru [3] ) lze určit vlhkost vzduchu. V tomto případě je nutné vzít v úvahu skutečnost, že odpařená vlhkost zůstává v blízkosti teplotního čidla (např. baňky vlhkého teploměru ) a lokálně tam zvyšuje vlhkost vzduchu. Pro eliminaci tohoto efektu se při měření vlhkosti používá aspirace , profukování teploměrů analyzovaným plynem (vzduchem) [4] .

Relativní vlhkost vzduchu , % , odráží stupeň nasycení vzduchu vodní párou a je z definice rovna [5] [6] [7] [8] $\varphi$

{\displaystyle \varphi \equiv 100{\frac {d}{d_{s))))

kde je absolutní vlhkost vzduchu ( částečná hustota vodní páry ve vlhkém vzduchu [9] [10] , hmotnostní koncentrace vodní páry ve vzduchu [11] [12] ) při teplotě suchého teploměru ; - nejvyšší dosažitelná absolutní vlhkost, tedy hustota nasycené vodní páry při teplotě [8] . $d$ $t$ ${\displaystyle d_{s))$ $t$

Pokud vezmeme v úvahu vodní páru jako ideální plyn , lze hustotní poměr nahradit tlakovým poměrem [9] [13] [14] a získat tak často používaný přibližný vzorec, který je prakticky ekvivalentní předchozímu [15] [16 ] [8] :

{\displaystyle \varphi =100{\frac {P}{P_{s))))

ve kterém je parciální tlak vodní páry ve vzduchu o teplotě ; je tlak nasycené vodní páry při této teplotě. Hodnota relativní vlhkosti se může lišit od 0 pro suchý vzduch do 100 % pro nasycený vzduch. $P$ $t$ ${\displaystyle P_{s))$

Pro výpočet absolutní vlhkosti vzduchu se používá Regnaultův vzorec [6]

d=d_{w}-\alpha \cdot B\left(t-t_{w}\right)

ze kterého vyplývá výraz pro relativní vlhkost vzduchu s teplotou : $t$

\varphi =100\left({\frac {d_{w}}{d_{s}}}-\alpha \cdot B{\frac {t-t_{w}}{d_{s}}} \že jo)

Zde jsou teploty suchých a mokrých žárovek ° C ; - hustota nasycené vodní páry při teplotě suchého teploměru, g/m 3 ; - hustota nasycené vodní páry při teplotě vlhkého teploměru, g/m 3 ; — atmosférický tlak , mm Hg. Umění. ; - psychrometrický koeficient rovný 0,00128 pro klidný vzduch, 0,0011 pro mobilní vzduch a 0,00074 pro volnou atmosféru [17] . Závislost psychrometrického koeficientu na rychlosti vzduchu , m/s , je dána Zworykinovým vzorcem [18] : $t$ ${\displaystyle t_{w))$ ${\displaystyle d_{s))$ ${\displaystyle d_{w))$ $B$ $\alpha$ $\alpha$ $proti$

\alpha =10^{-6}\left(593.1+{\frac {135.1}{\sqrt {v}}}+{\frac {48}{v}}\right)

Protože teplota snímače mokrého teploměru je nižší než teplota okolního vzduchu, dochází v jeho blízkosti k malému místnímu pohybu vzduchu ( ) a psychrometrický koeficient nejde do nekonečna, jak vyplývá ze Zworykinova vzorce pro , ale je roven nad konečnou hodnotou [18] . $v\neq 0$ $v=0$

Číselná hodnota psychrometrického koeficientu závisí na volbě jednotek tlaku, proto bylo v tomto článku z důvodu jednotnosti nutné všude aplikovat mimosystémovou jednotku měření tlaku - mm Hg. Umění. , používané v těch zdrojích, ze kterých jsou hodnoty vypůjčeny . $\alpha$

Hodnoty psychrometrických koeficientů pro různé rychlosti vzduchu jsou uvedeny níže.

Psychrometrické koeficienty pro různé rychlosti vzduchu

Rychlost vzduchu, m/s	Hodnota psychrometrického koeficientu nalezená v Medical Encyclopedia [19] / podle Zworykinova vzorce [18]	Vlastnosti mikroklimatu uvnitř / venku
0,13	0,00130 / 0,00134	žádné větrání / klid
0,16	0,00120 / 0,00123	- / -
0,20	0,00110 / 0,00114	přirozené větrání bez průvanu / —
0,30	0,00100 / 0,00100	- / -
0,40	0,00090 / 0,00093	jemný pohyb vzduchu / zdánlivý nedostatek větru
0,50	— / 0,00088	- / -
0,60	— / 0,00085	- / -
0,80	0,00080 / 0,00080	- / mírný vítr
1,00	- / 0,00077	- / -
2,00	- / 0,00071	- / -
2.30	0,00070 / 0,00070	- / mírný vítr
3,00	0,00069 / 0,00069	- / -
4,00	0,00067 / 0,00067	- / silný vítr
5,00	— / 0,00066	- / -

Pro aspirační psychrometry lze při výpočtu relativní vlhkosti vzduchu použít Shprungův vzorec [20] získaný z Renova vzorce tak, že do něj dosadíme hodnotu psychrometrického koeficientu odpovídající rychlosti vzduchu 5 m/s . Ze vzorce Shprung vyplývá výraz pro výpočet relativní vlhkosti vzduchu při zadané rychlosti jeho pohybu:

\varphi =100\left({\frac {d_{w}}{d_{s}}}-0,000662\cdot B{\frac {t-t_{w}}{d_{s}} }\ že jo)

Hodnoty a jsou převzaty z referenční literatury [21] [22] (referenční údaje často neuvádějí hustotu vodní páry, ale její vzájemnou hodnotu - měrný objem [23] [24] [25] [26] nasycená vodní pára), se počítají pomocí online kalkulátorů [27] [28] nebo za předpokladu, že vodní pára je ideální plyn , se najde pomocí stavové rovnice ideálního plynu . V druhém případě se použije poměr, který se vztahuje k hustotě nasycené vodní páry, g/m3 , k jejímu parciálnímu tlaku, mm Hg. Umění. a teplota, °С [29] : ${\displaystyle d_{s))$ ${\displaystyle d_{w))$

d_{w}={\frac {288,97\cdot P_{w}}{273,15+t_{w}}}

d_{s}={\frac {288,97\cdot P_{s}}{273,15+t}}

a parciální tlak, mm Hg. Umění. , pro teploty vzduchu vyjádřené ve °С se počítá podle upravené Buckovy rovnice , vypůjčené z článku Relativní vlhkost a odlišného od původního výsledku Buck [30] uvedeného v článku Relativní vlhkost :

P_{w}=4.5845\exp \left({\frac {t_{w}\left(18.678-{\frac {t_{w)){234.5}}\right)}{257.14+t_{w }}}\že jo)

P_{s}=4.5845\exp \left({\frac {t\left(18.678-{\frac {t}{234.5}}\right)}{257.14+t}}\right)

V případě potřeby z hodnot relativní vlhkosti zjistíte absolutní vlhkost vzduchu [31] [27] , stejně jako teplotu rosného bodu pomocí online kalkulátoru [32] nebo pomocí vzorců a tabulky uvedené v článku Rosný bod .

Zařízení

Augustův nejjednodušší statický psychrometr [5] [33] [17] se skládá ze dvou stejných lihových teploměrů umístěných ve vzdálenosti 4-5 cm [34] [17] od sebe. Jeden teploměr je společný pro měření teploty vzduchu ( suchý teploměr ) a druhý má zvlhčovací zařízení: lihová baňka vlhkého (mokrého) teploměru je obalena 1-2 vrstvami látky ( batist , šifon , gáza [33] ) páska, jejíž jeden konec je v nádrži s vodou [35] . Je vhodné používat destilovanou nebo v krajním případě převařenou vodu , aby se zpomalilo usazování solí vedoucí k ucpávání kapilár pásky a jejímu rychlému vysychání. Schopnost tkaniny smáčet teploměrovou baňku je také ovlivněna prašností vzduchu; tkanina je nahrazena, protože ztrácí svou hygroskopičnost [33] [36] . V důsledku kapilárního efektu tkanina nepřetržitě zvlhčuje teploměrovou baňku; Zvlhčený teploměr se ochlazuje odpařováním vlhkosti. Odečítají se údaje suchých a mokrých teploměrů a relativní vlhkost vzduchu se zjišťuje buď podle psychrometrické tabulky [37] , nebo podle nomogramu - psychrometrického grafu (psychrometrický diagram) [38] [39] , případně pomocí online kalkulačky [ 40] . Při relativní vlhkosti 100 % se voda vůbec nevypaří a údaje obou teploměrů budou stejné [15] . Pro přesná měření se v případě odchylky atmosférického tlaku od jmenovitého zohlední buď úprava výsledků získaných z psychrometrické tabulky [41] , nebo se provede výpočet pomocí Regno vzorce. Konstrukce psychrometru může obsahovat ventilátor pro vhánění vzduchu přes oba teploměry. Rychlost foukání je obvykle 0,5-2 m/s ; u psychrometrů instalovaných ve vzduchovodech může rychlost foukání dosáhnout 8 m/s [36] . Každý psychrometr je doprovázen psychrometrickou tabulkou a/nebo grafem [42] , který zohledňuje vlastnosti konkrétní řady přístrojů a je navržen tak, aby poskytoval co nejspolehlivější výsledky měření relativní vlhkosti.

Typy psychrometrů

Moderní nedomácí psychrometry lze rozdělit do tří kategorií: staniční, aspirační a vzdálené. Ve staničních psychrometrech se teploměry montují na speciální stojan v meteorologické budce. Hlavní nevýhodou staničních psychrometrů je závislost údajů zvlhčeného teploměru na rychlosti proudění vzduchu v kabině. Hlavním staničním psychrometrem je srpnový psychrometr [43] .

V aspiračním psychrometru (například Assmanův psychrometr [5] [44] [45] [43] ) jsou totožné rtuťové teploměry umístěny ve speciálním poniklovaném rámu, který je chrání před poškozením a tepelným zářením z okolních předmětů, kde jsou vháněny proudem zkušebního vzduchu konstantní rychlostí asi 2 m/s v důsledku nasávání (nasávání) vzduchu pomocí mechanického nebo elektrického ventilátoru . Před prací je tkaninová páska vlhkého teploměru navlhčena destilovanou vodou ze speciální pipety s gumovou kuličkou; u dlouhodobých měření se zvlhčování periodicky opakuje [45] . Odečítají se suché a mokré teploměry a relativní vlhkost se zjišťuje buď podle psychrometrické tabulky [46] , nebo podle psychrometrického grafu [47] [48] či nomogramu [49] . Světová meteorologická organizace doporučuje pro výpočet relativní vlhkosti vzduchu na základě výsledků měření provedených pomocí Assmann psychrometru použít následující vzorec [50] , který zohledňuje vliv atmosférického tlaku :

\varphi ={\frac {100}{P_{s}}}\left[P_{w}-0,000653\cdot \left(1+0,000944\cdot t_{w}\right)\cdot B\cdot \left(t-t_{w}\right)\right]

Volba jednotek pro tlaky zahrnuté v tomto výrazu (tlak nasycené vodní páry při teplotě suchého teploměru ), (tlak nasycené vodní páry při teplotě vlhkého teploměru ) a (atmosférický tlak) je libovolná; důležité je pouze to, aby všechny tři výše uvedené veličiny byly vyjádřeny ve stejných jednotkách. ${\displaystyle P_{s))$ $t$ $P_{w}$ ${\displaystyle t_{w))$ $B$

Při kladné teplotě vzduchu je aspirační psychrometr nejspolehlivějším nástrojem pro měření teploty a vlhkosti vzduchu. V dálkových psychrometrech se většinou jako nejpřesnější a nejstabilnější používají odporové teploměry .

Viz také

Poznámky

↑ RMG 75-2014. Měření vlhkosti látek. Termíny a definice, 2015 , s. 6-7.
↑ Barmasov A. V., Kholmogorov V. E., Kurz obecné fyziky pro uživatele přírody. Molekulární fyzika a termodynamika, 2009 , str. 427.
↑ Filonenko G.K., Lebedev P.D., Sušící rostliny, 1952 , s. 214-216.
↑ RMG 75-2014. Měření vlhkosti látek. Termíny a definice, 2015 , s. 7.
↑ 1 2 3 Kochish I. I. et al., Praktikum zoohygieny, 2015 , str. 21.
↑ 1 2 Kuznetsov A. F. et al., Workshop o veterinární sanitaci, zoohygieně a bioekologii, 2013 , str. 23.
↑ Khrustalev B.M. et al., Technická termodynamika, část 1, 2004 , str. 318.
↑ 1 2 3 Baer G.D., Technická termodynamika, 1977 , s. 266.
↑ 1 2 Aleshkevich V. A., Molecular Physics, 2016 , s. 168.
↑ G. D. Baer, Technická termodynamika, 1977 , s. 265.
↑ Khrustalev B.M. et al., Technická termodynamika, část 1, 2004 , str. 314.
↑ Alabovsky A. N., Neduzhiy I. A., Technická termodynamika a přenos tepla, 1990 , s. 75.
↑ Alexandrov N. E. et al., Základy teorie tepelných procesů a strojů, 1. díl, 2012 , str. 422.
↑ Alabovsky A. N., Neduzhiy I. A., Technická termodynamika a přenos tepla, 1990 , s. 76.
↑ 1 2 Myakishev G. Ya a kol., Physics. Stupeň 10. Základní úroveň, 2014 , s. 233.
↑ Khrustalev B.M. et al., Technická termodynamika, část 1, 2004 , str. 318, 336.
↑ 1 2 3 Medvedsky V. A., Hygiena zvířat, 2005 , s. 22.
↑ 1 2 3 Filonenko G.K., Lebedev P.D., Sušící zařízení, 1952 , s. 214.
↑ Gubernsky Yu.D., Orlova N. S. Psychrometer / Velká lékařská encyklopedie ve 30 svazcích, 3. vydání, 1983, sv. 21 . Získáno 9. července 2018. Archivováno z originálu 9. července 2018. (neurčitý)
↑ Kuznetsov A.F. et al., Workshop o veterinární sanitaci, zoohygieně a bioekologii, 2013 , str. 25.
↑ Hustota nasycené vodní páry při různých teplotách.
↑ Tlak a hustota nasycené vodní páry.
↑ Zelentsov D.V., Technická termodynamika, 2012 , s. čtyři.
↑ Novikov I.I., Termodynamika, 2009 , s. 13.
↑ Murzakov V.V., Základy technické termodynamiky, 1973 , s. 13.
↑ Vukalovich M.P., Novikov I.I., Termodynamika, 1972 , s. 13.
↑ 1 2 Absolutní vlhkost vzduchu a relativní vlhkost vzduchu. Archivováno 13. července 2018 na Wayback Machine Pro sytou páru, %. $\varphi =100$
↑ Kalkulačka: Tabulka vlastností syté páry podle teploty. Archivováno 13. července 2018 na Wayback Machine Pressure v mmHg abs , měrný objem v m 3 /kg .
↑ Khrustalev B.M. et al., Technická termodynamika, část 1, 2004 , str. 315.
↑ Arden L. Buck. Nové rovnice pro výpočet tlaku par a faktoru vylepšení . Americká meteorologická společnost (1981). (neurčitý)
↑ Převod relativní vlhkosti na absolutní.
↑ Stanovení rosného bodu. . Získáno 13. července 2018. Archivováno z originálu 13. července 2018. (neurčitý)
↑ 1 2 3 Kuznetsov A.F. et al., Workshop o veterinární sanitaci, zoohygieně a bioekologii, 2013 , s. 17.
↑ Kochish I. I. et al., Praktikum zoohygieny, 2015 , str. 19.
↑ Bukharova G. D., Molekulární fyzika a termodynamika, 2017 , s. 89.
↑ 1 2 Filonenko G.K., Lebedev P.D., Sušící zařízení, 1952 , s. 215.
↑ Psychrometrická tabulka.
↑ Psychrometrický graf pro srpnový statický psychrometr a barometrický tlak 745 mmHg. Umění.
↑ Psychrometrický nomogram pro klidný vzduch.
↑ Stanovení vlhkosti vzduchu psychrometrickou metodou. Archivováno 13. července 2018 na online kalkulačce Wayback Machine .
↑ Blyudov V.P. et al., General Heat Engineering, 1952 , s. 68.
↑ Medvedsky V.A., Hygiena zvířat, 2005 , s. 24.
↑ 1 2 Co jsou psychrometry - Velká lékařská encyklopedie . bigmeden.ru (9. ledna 2011). Staženo 31. 5. 2019. Archivováno z originálu 8. 2. 2012. (Ruština)
↑ Kuznetsov A.F. et al., Workshop o veterinární sanitaci, zoohygieně a bioekologii, 2013 , str. 16.
↑ 1 2 Medvedsky V. A., Hygiena zvířat, 2005 , s. 28.
↑ Stanovení relativní vlhkosti vzduchu podle hodnot Assmann psychrometru.
↑ Graf pro stanovení relativní vlhkosti vzduchu pomocí Assmann psychrometru (svislá čára - teplota suchého teploměru, šikmá čára - teplota vlhkého teploměru).
↑ Psychrometrický nomogram pro rychlost vzduchu 5 m/s.
↑ Nomogram pro stanovení relativní vlhkosti vzduchu podle hodnot Assmanova psychrometru.
↑ Psychrometrické vzorce pro Assmannův psychrometr / Průvodce meteorologickými přístroji a metodami pozorování WMO (WMO-No. 8, the CIMO Guide, 2014 edition, Updated in 2017), str. 163 . Získáno 13. července 2018. Archivováno z originálu 13. července 2018. (neurčitý)

Literatura

Alabovsky A. N., Neduzhiy I. A. [www.libgen.io/book/index.php?md5=912B109BFC2B21750F57B92F97541760 Technická termodynamika a přenos tepla]. - 3. vyd., revidováno. a doplňkové - Kyjev: Střední škola, 1990. - 256 s. — ISBN 5-11-001997-5 . (nedostupný odkaz)
Alexandrov N. E., Bogdanov A. I., Kostin K. I. et al . Část I] / Ed. N. I. Prokopenko. - M .: Binom. Vědomostní laboratoř, 2012. - 561 s. - ISBN 978-5-9963-0833-0 . (nedostupný odkaz)
Aleshkevich V. A. Molekulární fyzika. - M. : Fizmatlit, 2016. - 308 s. — (Univerzitní kurz obecné fyziky). — ISBN 978-5-9221-1696-1 .
Barmasov A.V., Kholmogorov V.E. Molekulární fyzika a termodynamika]. - Petrohrad. : BHV-Petersburg, 2009. - 500 s. — (Naučná literatura pro vysoké školy). — ISBN 978-5-94157-731-6 . Archivováno 29. listopadu 2017 na Wayback Machine
Blyudov V. P., Vyrubov D. N., Kornitsky S. Ya. et al . S. Ya Kornitsky a Ya. M. Rubinshtein. - 2. vyd., přepracováno. a doplňkové - M. - L .: Gosenergoizdat , 1952. - 520 s. (nedostupný odkaz)
Bucharova GD Molekulární fyzika a termodynamika. Způsob výuky. - 2. vyd. - M. : Yurayt, 2017. - 221 s. — (Bakalářský. Akademický kurz. Modul). - ISBN 978-5-534-01570-6 .
Baer G.D. [download1.libgen.io/ads.php?md5=F54DE2B5B715C97EA3375A180801C390 Technická termodynamika]. — M .: Mir , 1977. — 519 s. (nedostupný odkaz)
Vukalovich M. P. , Novikov I. I. [www.libgen.io/book/index.php?md5=5A8604DA12A1051E58F7DE541E828E05 Termodynamika]. - M .: Mashinostroenie, 1972. - 671 s. (nedostupný odkaz)
Zelentsov D. V. [www.libgen.io/book/index.php?md5=912B109BFC2B21750F57B92F97541760 Technická termodynamika]. - Samara: Stát Samara. architekt.-staví. un-t, 2012. - 140 s. — ISBN 978-5-9585-0456-5 . (nedostupný odkaz)
Kochish I.I., Vinogradov P.N., Volchkova L.A. , Nesterov V.V. — 2. vyd., opraveno. a doplňkové - Petrohrad. : Lan, 2015. - 428 s. - (Učebnice pro vysoké školy. Odborná literatura). - ISBN 978-5-8114-1272-3 . (nedostupný odkaz)
Kuzněcov A. F., Rodin V. I., Svetlichkin V. V. et al . - Petrohrad. : Lan, 2013. - 512 s. - (Učebnice pro vysoké školy. Odborná literatura). - ISBN 978-5-8114-1497-0 . (nedostupný odkaz)
Medvedsky V. A. Hygiena zvířat. Adresář. - Minsk, 2005. - 566 s.
Murzakov V. V. [www.libgen.io/book/index.php?md5=1520FD674745F5543546798CF4B6211E Základy technické termodynamiky]. — M .: Energie , 1973. — 304 s. (nedostupný odkaz)
Myakishev G. Ya., Bukhovtsev B. B., Sotsky N. N. [download1.libgen.io/ads.php?md5=2DF6FE958DA8202CD5312FF0FCD35F30 Physics. Stupeň 10. Učebnice pro vzdělávací organizace. Základní úroveň] / Ed. prof. N. A. Parfenťeva. - M . : Vzdělávání, 2014. - 417 s. - (Klasický kurz). - ISBN 978-5-09-028225-3 . (nedostupný odkaz)
Novikov I. I. [www.libgen.io/book/index.php?md5=2684B3A86FCFE2D892518443B7C52CFC Termodynamika]. — 2. vyd., opraveno. - Petrohrad. : Lan, 2009. - 590 s. - (Učebnice pro vysoké školy. Odborná literatura). - ISBN 978-5-8114-0987-7 . (nedostupný odkaz)
Doporučení pro mezistátní standardizaci RMG 75-2014. Státní systém pro zajištění jednotnosti měření. Měření vlhkosti látek. Termíny a definice . - M. : Standartinform, 2015. - iv + 16 s.
Filonenko G.K., Lebedev P.D. [download1.libgen.io/ads.php?md5=A0C8BA65FACBBD98C1D8651EF4FB6955 Sušičky]. - M. - L .: Gosenergoizdat , 1952. - 264 s. (nedostupný odkaz)
Khrustalev B.M., Nesenchuk A.P., Romanyuk V.N. [download1.libgen.io/ads.php?md5=A15813EB21990B8C9332AC6CC28179E8 Technická termodynamika. Ve 2 dílech. Část 1]. - Minsk: Technoprint, 2004. - 487 s. — (Bakalářský. Akademický kurz. Modul). — ISBN 985-464-547-9 . (nedostupný odkaz)

Galerie

Assmann aspirační psychrometr
Schéma Assmannova aspiračního psychrometru

Odkazy

Meteorologické přístroje a přístroje