Что такое станционный психрометр, строение аспирационного психрометра и основные отличия от гигрометра

В промышленности и других сферах нередко возникает потребность в измерении влажности воздуха ради соблюдения определенных требований к климату в помещении. Измерение выполняется с помощью специальных приборов — психрометров и гигрометров. Самые точные сведения можно получить, используя психрометры. Читайте в статье, какие типы психрометров существуют, как они действуют и чем отличаются от гигрометров.

Обзор психрометрии

Рассмотрим, что такое психрометрия и для чего она нужна.

Основные понятия и определения

Психрометрия — это наука, которая исследует влажность воздуха. Для проведения исследований используют специальные приборы — психрометры и гигрометры.

Применение в лабораторной среде

Психрометр или психометрический гигрометр — это прибор, который используют для измерения абсолютной и относительной температуры, а также влажности воздуха. Замеры можно проводить как в помещении, так и снаружи. Существуют три типа психрометров:

• станционные;
• аспирационные;
• дистанционные.

Принцип действия каждого типа базируется на определении температуры воздуха с помощью двух термометров. Разница между полученными факторами используется для определения абсолютной и относительной влажности воздуха.

Станционный психрометр

Этот тип психрометров устанавливается стационарно. Например, в лабораторных условиях прибор закрепляется на штативе, а в условиях метрологической станции — в специальной будке, оборудованной жалюзи. Воздушные массы свободно перемещаются в помещении лаборатории или через внутреннюю часть будки и контактируют со станционным психрометром. При этом прибор защищен от воздействия солнечных лучей и других факторов, которые могут повлиять на точность показаний.

Описание строения и принципа действия

Конструкция станционного психрометра Августа строится на двух термометрах. Первый — «сухой» — определяет абсолютный показатель температуры воздуха, второй, «влажный», — относительный. Влажный термометр обертывают мокрой тканью, конец которой погружен в емкость с дистиллированной водой. Погружать конец термометра полностью в емкость не нужно, иначе он будет отображать температуру воды.

Под воздействием постоянно перемещающихся воздушных масс, контактирующих с мокрой тканью, влага испаряется, происходит охлаждение термометра. Показатель «влажного» термометра всегда ниже, чем у «сухого».

Измерение влажности воздуха с помощью станционного психрометра с помощью станционного психрометра

Разница факторов, полученных при измерении — абсолютной и относительной температуры воздуха — позволяет вычислить показатель влажности воздуха по формуле Реньо или применяя психрометрическую таблицу, поставляемую вместе с прибором.

Формула Реньо для определения абсолютной влажности в помещении при скорости перемещения воздуха 0,2 м/с выглядит следующим образом:

A = f — a * (t — t1 ) * B

Где:

• A — абсолютная влажность воздуха;
• f — максимальное давление водяного пара при температуре «влажного» термометра в мм ртутного столбика (можно найти по таблице насыщенного водяного пара, например, при температуре 0ºС равно 4,579 мм рт. ст., при +20ºС — 17,735 мм рт. ст;)
• a — психрометрический коэффициент (для закрытых помещений — 0,0011);
• t — температура «сухого» термометра;
• t1 — температура «влажного» термометра;
• B — барометрическое давление в мм ртутного столбика (можно определить по показаниям барометра).

Относительную влажность определяют по формуле:

P = A * 100% / F

Где:

• Р — относительная влажность воздуха;
• А — абсолютная влажность воздуха;
• F — максимальное давление водяного пара в мм ртутного столбика при температуре «сухого» термометра (определяется по таблице).

Значение относительной влажности также можно определить по таблице, которая прилагается к психрометру.

Аспирационный психрометр

В этом приборе сухой и влажный термометры изолированы от внешней окружающей среды, а прибор можно применять при температуре среды не ниже -10ºС.

Описание строения и принципа действия

Аспирационный психрометр Асмана имеет следующую конструкцию. Оба термометра спрятаны в специальной оправе и защищены от нагрева под воздействием солнечных лучей. Оправа имеет форму металлических трубок, которые тщательно отполированы и имеют никелевое покрытие. В верхней части прибора размещен вентилятор, который управляется ручным или электрическим приводом.

Вентилятор принудительно подает воздух с постоянной скоростью через трубки металлической оправы. После получения факторов температуры с сухого и влажного термометров показатели относительной и абсолютной влажности вычисляют по таблице и формуле Реньо.

Строение и принцип работы дистанционного психрометра

Этот тип психрометра использует в работе современные технологии для измерения показателей температуры и влажности воздуха дистанционно. Существуют манометрические и электронные модели. Чаще всего прибор имеет в конструкции термометры сопротивления, керамические транзисторы, терморезисторы и термопары. Также манометрические психрометры могут иметь один двухканальный или пару одноканальных термометров.

Приборы оборудованы ЖК-дисплеем и клавиатурой, могут измерять несколько факторов одновременно, обычно имеют связь с ПК дистанционно и множество индивидуальных настроек, умеют анализировать полученные результаты и выдавать отчеты. Обычно дистанционные модели применяют в промышленности.

Различия между психрометром и гигрометром и гигрометром

Оба прибора в конечном результате позволяют определить показатель влажности, но действуют они по-разному. Психрометры кроме влажности измеряют температуру, а гигрометры способны высчитывать влажность не только воздуха, но и других веществ. Психрометры более точные и демонстрируют большую надежность, поэтому чаще используются в профессиональной деятельности, в то же время гигрометры распространены в быту.

Обзор гигрометра

Гигрометр использует изменения физических и химических свойств веществ, которые изменяются под воздействием влажности воздуха. Благодаря зафиксированным изменениям высчитывается влажность воздуха или других веществ.

Сравнение основных характеристик и принципов работы

Существуют различные виды гигрометров:

• конденсационные;
• механические;
• электронные.

Работа конденсационных приборов начинается в то время, когда на металлическом зеркале появляется конденсат или кристаллы льда. Замеряет температуру зеркала и воздуха. Благодаря разнице полученных показателей определяет влажность воздуха.

В конструкции механических гигрометров чаще используется волос человека или синтетический аналог, изменяющий свою длину при разных уровнях влажности. Если влажность низкая — сокращается, при ее увеличении — удлиняется. Благодаря фиксации изменения длины волос можно определить влажность.

Электронные гигрометры измеряют влажность в соответствии с концентрацией электролита. Некоторые приборы фиксируют точку росы с помощью раствора хлорида лития, который имеет чувствительность к изменениям влажности. Также в некоторых моделях могут использоваться термометры. Электронные гигрометры обладают высоким уровнем точности с наименьшей погрешностью и надежностью.

Выводы

Влажность воздуха — это один из важных показателей климата. Ради соблюдения требований госстандартов нужно регулярно измерять влажность, а в случае отклонения от рекомендованных норм проводить ее корректировку.

Для измерения влажности воздуха используют психрометры и гигрометры. Они отличаются принципом действия и конструктивными особенностями. Гигрометры чаще применяют в быту, где нет необходимости в точных измерениях, психрометры — для профессионального использования.

Современные электронные психрометры и гигрометры более удобные и мощные, чем их предыдущие аналоги, способны делать точные замеры, их анализ и сразу демонстрируют, какая влажность в помещении без необходимости применения формул или таблиц для определения.

Температура также является важным фактором. Для ее измерения в промышленных условиях используют современные электроконтактные термометры, электронные термоштанги и их механические аналоги.

Часто задаваемые вопросы про станционный психрометр:

1. Для чего используется психрометр?

Психрометр используется для измерения относительной влажности воздуха. Он определяет влажность, измеряя разницу между показаниями сухого и влажного термометров.

2. Какие типы психрометров существуют?

Существуют два основных типа психрометров: аспирационный и стационарный. Аспирационный психрометр оснащен вентилятором, который обеспечивает постоянный поток воздуха через термометры. Стационарный психрометр работает за счет естественной циркуляции воздуха. Оба типа психрометров используют два термометра — «сухой» и «влажный» — для измерения относительной влажности воздуха.

3. Как пользоваться психрометром для получения точных данных?

Чтобы получить точные данные с помощью психрометра, следуйте этим шагам:

• Подготовка: Убедитесь, что психрометр чист и исправен. Если у вас есть два термометра, один с влажной, другой с сухой колбочкой, обязательно проверьте их на точность.
• Измерение температуры: Подвесьте психрометр в месте, где нет прямого воздействия солнца или сквозняков. Для термометра с сухой колбочкой дождитесь стабилизации показаний температуры.
• Измерение влажности: Оберните термометр с влажной колбочкой влажной тканью или марлей, погруженной в воду. Позвольте ему стабилизироваться, а затем считайте показания.
• Расчет: Используйте психрометрическую таблицу или формулу, чтобы определить относительную влажность на основе разницы между показаниями сухой и влажной колбочек.
• Анализ: Убедитесь, что вы записали данные правильно и что психрометр не подвергался внешним воздействиям, которые могли бы повлиять на его точность.

Следуя этим шагам, вы сможете получить точные данные о влажности и температуре.

4. Какие параметры необходимо учитывать при выборе психрометра?

При выборе психрометра важно учитывать следующие параметры: диапазон измеряемых температур и влажности, точность и погрешность измерений, тип психрометра (аналоговый или цифровой), удобство в использовании и обслуживание, а также наличие дополнительных функций, таких как запись данных или возможность подключения к компьютеру.

5. Как часто нужно калибровать психрометр?

Психрометр следует калибровать как минимум раз в год или чаще, если он используется в условиях с высокими требованиями к точности или если замечены отклонения в его показаниях.

6. Какие типы психрометров бывают?

Выделяют три основных типа: станционные (устанавливаются в метеобудках), аспирационные (оснащены вентилятором для обдува) и дистанционные (электронные или манометрические). Аспирационные считаются наиболее надежными, так как термометры в них защищены от солнца, а воздух подается с постоянной скоростью.

7. Чем отличается психрометр от гигрометра?

Психрометр вычисляет влажность на основе разницы температур сухого и влажного термометров, обеспечивая высокую лабораторную точность. Гигрометр же фиксирует физические или химические изменения датчика (волоса, конденсата, электролита). Гигрометры проще в быту, но психрометры надежнее для профессиональных замеров.

8. Какие существуют методы калибровки психрометра?

Основной метод — сличение показаний сухого и влажного термометров с эталонным прибором в контролируемых условиях. Также проверяют скорость аспирации (обдува). Для электронных дистанционных моделей калибровку проводят в лабораториях метрологии, корректируя настройки датчиков согласно государственным стандартам.

9. Какие преимущества психрометра перед гигрометром в лабораторных условиях?

Психрометрический метод является эталонным благодаря минимальной погрешности и стабильности результатов. В отличие от механических гигрометров, психрометры (особенно аспирационные) не зависят от случайных потоков воздуха и позволяют одновременно фиксировать точную температуру среды, что критично для опытов.

10. Как правильно ухаживать за термометрами психрометра, чтобы продлить срок службы прибора?

Ключевое правило — использовать только дистиллированную воду, чтобы поры ткани не забивались солями. Фитиль на влажном термометре необходимо регулярно менять, так как загрязненная ткань искажает испарение. Также важно оберегать хрупкие стеклянные части от ударов и периодически промывать резервуар для воды.