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.