Влажность воздуха. Приборы для измерения влажности воздуха. - Сущность влажности - Значение влажности в различных областях - Приборы для измерения влажности: принципы работы, область применения, характеристики
Влажность воздуха – всегда характеристика водяного пара, находящегося в воздухе Определяющими, производными и сопутствующими характеристиками для влажности являются: - Абсолютная влажность Относительная влажность Парциальное давление ВП Массовая доля ВП Точка росы Дефицит влажности Дефицит точки росы Уровень конденсации Испаряемость Снимок спутника GMS-5, 3 й ИК канал, водяной пар. Район снимка: от 20° до 50° северной широты, от 120 до 150 восточной долготы (Тихий океан).
Абсолютная влажность - физическая величина, показывающая фактическую массу водяных паров, содержащихся в 1 м³ воздуха. Другими словами, это плотность водяного пара в воздухе. Относительная влажность – физическая величина, показывающея отношение актуальной, текущей абсолютной влажности воздуха к предельно возможной в данных условиях
Любопытной и неочевидной характеристикой влажности является уровень конденсации Обусловленный структурой атмосферы и распределением атмосферных показателей, уровень конденсации показывает высоту, на которую нужно подняться, чтобы было достигнуто насыщение. Поэтому эту характеристику часто используют для оценки нижней границы облачности
Влажность воздуха имеет огромное значение для физических атмосферных процессов, а также для многих сфер существования цивилизации. Так, например, испаряемость, одна из главнейших производных влажности, - является основным фактором круговорота воды на Земле.
В глобальном масштабе влажность оказывает большое влияние на распределение температур, отражающие и преломляющие способности атмосферы по отношению к солнечному излучению, динамику миграции и изменения Земных гидроресурсов и на многое другое
Для человечества понимание сущности влажности воздуха, умение определять её, контролировать на локальных площадях и прогнозировать её роль в общей системе необходимо. Ведь водяной пар, содержащийся в воздухе, в определенной степени определяет: - Оптические свойства воздуха. - Его способность к отражению и искажению электромагнитных волн. - Характеристики сопротивления воздуха (плотность влажного и сухого воздуха различна). В металлургии, ткацком, кондитерском и других производствах для нормального течения процесса необходима определённая влажность, ведь любое вещество имеет свойство меняться и менять свои свойства в зависимости от условий среды
Интересные примеры Влияние относительной влажности воздуха в складских помещениях на качество гофрокартона в течение 24 часов
Для неискушенного наблюдателя водяной пар в атмосфере замечателен своей способностью искажать свет
Приборы для измерения влажности По методам измерений Косвенный метод измерения Прямой метод измерения По принципам работы Электронные приборы Неэлектронные приборы
Гигрометрический метод Основан на свойстве некоторых тел и веществ менять свои линейные размеры (деформироваться) или другие свойства при изменении содержания в воздухе водяных паров. Такими свойствами например обладает обезжиренный человеческий волос и различные органические пленки. Виды гигрометров: - Волосные гигрометры Плёночные гигрометры Весовые гигрометры Электролитические гигрометры Керамические гигрометры Конденсационные гигрометры Гигрометр производства СССР
Волосной гигрометр: Прибор для определения относительной влажности воздуха, построенный на использовании гигроскопичности обезжиренного человеческого волоса. Изменение длины натянутого на рамке волоса при колебаниях влажности передается при помощи особого приспособления на стрелку, перемещающуюся по шкале прибора. В. Г. требует градуировки и регулярной проверки по психрометру. Устанавливается в метеорологической будке рядом с психрометром. Зимой при низких температурах В. Г. является основным прибором для измерения влажности. При изменении влажности от 0 до 100% удлинение волоса составляет около 2, 5% от его длинны
Основные характеристики волосных гигрометров: На примере гигрометра М-19 ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ: ПРЕДЕЛЫ ИЗМЕРЕНИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОЙ ВЛАЖНОСТИ ВОЗДУХА, %. . 30 - 100 ОСНОВНАЯ АБСОЛЮТНАЯ ПОГРЕШНОСТЬ ГИГРОМЕТРА, %. . . . . ± 10 ЦЕНА НАИМЕНЬШЕГО ДЕЛЕНИЯ ШКАЛЫ, %. . . 1 ВАРИАЦИЯ ПОКАЗАНИЙ ГИГРОМЕТРА, %. . . 6 ВРЕМЯ УСТАНОВЛЕНИЯ ПОКАЗАНИЙ ГИГРОМЕТРА, С. . . . 150 НАДЕЖНОСТЬ: ВЕРОЯТНОСТЬ БЕЗОТКАЗНОЙ РАБОТЫ ЗА 1000 Ч. . . . 0. 94 СРЕДНИЙ СРОК СЛУЖБЫ, ЛЕТ. . . . 8 УСЛОВИЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ: ТЕМПЕРАТУРА ОКРУЖАЮЩЕГО ВОЗДУХА, ОС. . . . . ОТ -50 ДО 50 ГАБАРИТНЫЕ РАЗМЕРЫ: ГИГРОМЕТР, ММ. . . . . 30 Х 160 Х 290 МАССА ГИГРОМЕТРА, КГ. . . . . . 0. 25
Плёночный гигрометр имеет чувствительный элемент из органической плёнки, которая растягивается при повышении влажности и сжимается при понижении. Изменение положения центра плёночной мембраны передаётся стрелке. 1 – мембрана 2 – стрелка 3 - шкала
Конденсационный гигрометр определяет точку росы по температуре охлаждаемого металлического зеркальца в момент появления на нём следов воды (или льда), конденсирующейся из окружающего воздуха. Конденсационный гигрометр состоит из устройства для охлаждения зеркальца, оптического или электрического устройства, фиксирующего момент конденсации, и термометра, измеряющего температуру зеркальца. В современных конденсационных гигрометрах для охлаждения зеркальца пользуются полупроводниковым элементом, принцип действия которого основан на Пельтье эффекте, а температура зеркальца измеряется вмонтированным в него проволочным сопротивлением или полупроводниковым микротермометром.
Физическое уточнение: эффект Пельтье Эффект Пельтье — термоэлектрическое явление при котором происходит выделение или поглощение тепла при прохождении электрического тока в месте контакта (спая) двух разнородных проводников. Величина выделяемого тепла и его знак зависят от вида контактирующих веществ, направления и силы протекающего электрического тока Q = ПАBI = (ПB-ПA)I где: Q — количество выделенного или поглощённого тепла; I — сила тока; П — коэффициент Пельтье; П = αT, где Т — абсолютная температура в K, α - коэффициент термо-ЭДС.
Основные характеристики конденсационных гигрометров: На примере гигрометра Condumax Технические характеристики: Диапазон измерений: до – 34 °С при температуре окружающего воздуха +21 °С. Погрешность измерений: ± 0, 5 °С точки росы углеводородов во всём диапазоне Диапазон измерений температуры точки росы воды: -100…+20 °С точки росы Погрешность измерений: ± 1 °С в диапазоне – 60…+20 °С; ± 2 °С в диапазоне – 100…-60 °С Дискретность отображения: 0, 01 для всех единиц Подключение: Аналоговый выход: фитинги Swagelok два выхода 4 -20 м. А, конфигурируемые пользователем Цифровой выход: Реле: RS 485, протокол Modbus RTU реле температуры точки росы углеводородов и влаги, конфигурируемые пользователем; реле расхода газа. Параметры анализируемой среды: Давление: 0 -10 бар Рекомендуемый расход: 0, 1 -0, 7 норм. л. /мин Параметры окружающей среды: Рабочая температура: 0…+40 °С (при использовании соответствующей системы подготовки пробы возможен более широкий температурный диапазон) Напряжение питания: 90 -265 В, 50/60 Гц
Электролитический гигрометр В электролитическом гигрометре пластинку из электроизоляционного материала (стекло, полистирол) покрывают гигроскопическим слоем электролита — хлористого лития — со связующим материалом. При изменении влажности воздуха меняется концентрация электролита, а следовательно, и его сопротивление; недостаток этого гигрометра — зависимость показаний от температуры.
Другие виды гигрометров: - Весовые гигрометры. Они состоит из системы U-образных трубок, наполненных гигроскопическим веществом, способным поглощать влагу из воздуха. Через эту систему насосом протягивают некоторое количество воздуха, влажность которого определяют. Зная массу системы до и после измерения, а также объём пропущенного воздуха, находят абсолютную влажность. - Керамические гигрометры. Их действие основано на зависимости электрического сопротивления твёрдой и пористой керамической массы (смесь глины, кремния, каолина и некоторых окислов металла) от влажности воздуха. - Пьезосорбционные гигрометры. Принцип действия основан на зависимости частоты колебаний или добротности пьезоэлектрического резонатора, покрытого влагосорбирующим слоем, от влажности окружающего газа. Кроме того, существуют устройства, называемые гигрографами. Основанные на тех же принципах, вместе передачи результата через стрелку на шкалу такие приборы сразу выводят информацию на бумажный носитель с помощью самописца
Психрометрический метод Основан на сравнении температур, полученных с помощью датчиков, находящихся в разных условиях Психрометры можно разделить на 3 категории: - Станционные психрометры - Аспирационные психрометры - Дистанционные психрометры
Принцип работы психрометра Простейший психрометр состоит из двух независимых термодатчиков, один из которых используется как сухой термометр, а другой — как влажный. Влажный термодатчик обернут хлопчатобумажной тканью, которая обмакнута в сосуде с водой. Благодаря протекающему воздушному потоку и, вследствие этого, испарению, поверхность увлажнённого термодатчика охлаждается. Одновременно измеряется температура окружающего воздуха с помощью второго термодатчика (температура сухого термометра). Полученная таким образом разность температур является мерой относительной влажности — количества влаги, находящейся в воздухе относительно максимально возможного при данной температуре. Самый простой комнатный психрометр состоит из двух спиртовых термометров, один из которых имеет устройство увлажнения.
Электронный психрометр повторяет идею обыкновенного психрометра. Только вместо двух термометров используются терморезисторы (немного разной конструкции). Такой прибор производит все необходимые вычисления автоматически, выводя показания на цифровой индикатор.
В случае отсутствия запрограммированной электроники, располагая только обыкновенными психрометрами, прибегают к психрометрическим таблицам, с помощью которых только по показаниям сухого и влажного термометров и давлению можно определить все характеристики водяного пара, содержащегося в воздухе
Станционные психрометры В станционных психрометрах термометры закреплены на специальном штативе в метеорологической будке. Основной недостаток станционных психрометров — зависимость показаний увлажнённого термометра от скорости воздушного потока в будке.
Аспирационные психрометры В аспирационном психрометре термометры расположены в специальной оправе, защищающей их от повреждений и теплового воздействия прямых солнечных лучей, где обдуваются с помощью аспиратора (вентилятора) потоком исследуемого воздуха с постоянной скоростью около 2 м/с. При положительной температуре воздуха аспирационный психрометр — наиболее надёжный прибор для измерения температуры и влажности воздуха 1— термометры; 2 — аспиратор; 3 — трубки, защищающие резервуары термометров
Дистанционные психрометры В дистанционных психрометрах используются термометры сопротивления, терморезисторы, термопары, расположенные на датчиках, так называемых «камерах» . По терморезисторным технологиям они получают необходимые температуры, передают их на центральное устройство, обрабатывающее информацию и отображающее на дисплее искомые данные. Такие технологии в наши дни используются редко, в узких прикладных областях
Были рассмотрены только основные приборы, основанные на фундаментальных методах определения влажности воздуха. Нужно помнить, что у всех приборов существуют погрешности измерений, как систематические, так и увеличивающиеся со временем эксплуатации. Поэтому каждое устройство нужно использовать согласно правилам, а в вычисления вносить требуемые поправки. Только при таких условиях возможно получение достоверных данных
Скачать презентацию Влажность воздуха Приборы для измерения влажности воздуха —
Влажность.ppt