Що таке станційний психрометр, будова аспіраційного психрометра та основні відмінності від гігрометра

У промисловості та інших сферах нерідко виникає потреба у вимірюванні вологості повітря заради дотримання певних вимог до клімату в приміщенні. Вимірювання виконується за допомогою спеціальних приладів — психрометрів та гігрометрів. Найточніші відомості можна отримати, використовуючи психрометри. Читайте в статті, які типи психрометрів існують, як вони діють та чим відрізняються від гігрометрів.

Огляд психрометрії

Розглянемо, що таке психрометрія та для чого вона потрібна.

Основні поняття та визначення

Психрометрія — це наука, яка досліджує вологість повітря. Для проведення досліджень використовують спеціальні прилади — психрометри та гігрометри.

Застосування в лабораторному середовищі

Психрометр або психометричний гігрометр — це прилад, який використовують для вимірювання абсолютної та відносної температури, а також вологості повітря. Заміри можна проводити як в приміщенні, так і зовні. Існують три типи психрометрів:

• станційні;
• аспираційні;
• дистанційні.

Принцип дії кожного типу базується на визначені температури повітря за допомогою двох термометрів. Різниця між отриманими чинниками використовується для визначення абсолютної та відносної вологості повітря.

Станційний психрометр

Цей тип психрометрів встановлюється стаціонарно. Наприклад, в лабораторних умовах прилад закріплюється на штативі, а в умовах метрологічної станції — в спеціальній будці, облаштованій жалюзі. Повітряні маси вільно переміщуються у приміщенні лабораторії або через внутрішню частину будки та контактують зі станційним психрометром. При цьому прилад захищений від впливу сонячних променів та інших чинників, які можуть вплинути на точність показань.

Опис будови та принципу дії

Конструкція станційного психрометра Августа будується на двох термометрах. Перший — «сухий» — визначає абсолютний показник температури повітря, другий, «вологий», — відносний. Вологий термометр обгортають мокрою тканиною, кінець якої занурений у ємність з дистильованою водою. Занурювати кінець термометра повністю у ємність не потрібно, інакше він буде відображати температуру води.

Під впливом повітряних мас, що постійно переміщуються та контактують із мокрою тканиною, волога випаровується, відбувається охолодження термометра. Показник «вологого» термометра завжди нижчий, ніж у «сухого».

Вимірювання вологості повітря за допомогою станційного психрометра

Різниця чинників, що були отримані під час вимірювання — абсолютної та відносної температури повітря — дозволяє вирахувати показник вологості повітря по формулі Реньо або застосовуючи психрометричну таблицю, що поставляється разом з приладом.

Формула Реньо для визначення абсолютної вологості в приміщенні при швидкості переміщення повітря 0,2 м/с виглядає наступним чином:

A = f — a * (t — t1) * B

Де:

• A — абсолютна вологість повітря;
• f — максимальний тиск водяної пари при температурі «вологого» термометра в мм ртутного стовпчика (можна знайти по таблиці насиченої водяної пари, наприклад, при температурі 0ºС дорівнює 4,579 мм рт. ст., при +20ºС — 17,735 мм рт. ст.);
• a — психрометричний коефіцієнт (для закритих приміщень — 0,0011);
• t — температура «сухого» термометра;
• t1 — температура «вологого» термометра;
• B — барометричний тиск в мм ртутного стовпчика (можна визначити по показниках барометру).

Відносну вологість визначають по формулі:

P = A * 100% / F

Де:

• Р — відносна вологість повітря;
• А — абсолютна вологість повітря;
• F — максимальний тиск водяної пари в мм ртутного стовпчика при температурі «сухого» термометра (визначається по таблиці).

Значення відносної вологості також можна визначити по таблиці, яка додається до психрометра.

Аспіраційний психрометр

У цьому приладі сухий та вологий термометри ізольовані від зовнішнього довкілля, а прилад можна застосовувати при температурі середовища не нижче -10ºС.

Опис будови та принципу дії

Аспираційний психрометр Асмана має наступну конструкцію. Обидва термометри сховані у спеціальній оправі та захищені від нагріву під впливом сонячного проміння. Оправа має форму металевих трубок, які ретельно відполіровані та мають нікелеве покриття. У верхній частині приладу розміщений вентилятор, який керується ручним або електричним приводом.

Вентилятор примусово подає повітря з постійною швидкістю через трубки металевої оправи. Після отримання чинників температури із сухого та вологого термометрів показники відносної та абсолютної вологості вираховують по таблиці та формулі Реньо.

Будова і принцип роботи дистанційного психрометра

Цей тип психрометра використовує в роботі сучасні технології для вимірювання показників температури та вологості повітря дистанційно. Існують манометричні та електронні моделі. Найчастіше прилад має в конструкції термометри опору, керамічні транзистори, терморезистори та термопари. Також манометричні психрометри можуть мати один двоканальний або пару одноканальних термометрів.

Прилади обладнані ЖК-дисплеєм та клавіатурою, можуть вимірювати кілька чинників одночасно, зазвичай мають зв’язок з ПК дистанційно та безліч індивідуальних налаштувань, вміють аналізувати отримані результати та видавати звіти. Зазвичай дистанційні моделі застосовують у промисловості.

Відмінності між психрометром та гігрометром

Обидва прилади в кінцевому результаті дають змогу визначити показник вологості, але діють вони по-різному. Психрометри крім вологості вимірюють температуру, а гігрометри здатні вираховувати вологість не тільки повітря, а й інших речовин. Психрометри більш точні та демонструють більшу надійність, тому частіше використовуються у професійній діяльності, водночас гігрометри поширені у побуті.

Огляд гігрометра

Гігрометр використовує зміни фізичних та хімічних властивостей речовин, які змінюються під впливом вологості повітря. Завдяки зафіксованим змінам вираховується вологість повітря або інших речовин.

Порівняння основних характеристик та принципів роботи

Існують різні види гігрометрів:

• конденсаційні;
• механічні;
• електронні.

Робота конденсаційних приладів починається в той час, коли на металевому дзеркалі з’являється конденсат або кристали льоду. Замірює температуру дзеркала та повітря. Завдяки різниці отриманих показників визначає вологість повітря.

В конструкції механічних гігрометрів частіше використовується волосся людини або синтетичний аналог, що змінює свою довжину при різних рівнях вологості. Якщо вологість низька — скорочується, при її збільшенні — подовжується. Завдяки фіксації зміни довжини волосся можна визначити вологість.

Електронні гігрометри вимірюють вологість відповідно до концентрації електроліту. Деякі прилади фіксують точку роси за допомогою розчину хлориду літію, що має чутливість до змін вологості. Також у деяких моделях можуть використовуватись термометри. Електронні гігрометри володіють високим рівнем точності з найменшою похибкою та надійністю.

Висновки

Вологість повітря — це один з важливих показників клімату. Заради дотримання вимог держстандартів потрібно регулярно вимірювати вологість, а в разі відхилення від рекомендованих норм проводити її коригування.

Для вимірювання вологості повітря використовують психрометри та гігрометри. Вони відрізняються принципом дії та конструктивними особливостями. Гігрометри частіше застосовують у побуті, де немає потреби в точних вимірюваннях, психрометри — для професійного використання.

Сучасні електронні психрометри та гігрометри більш зручні та потужні, ніж їх попередні аналоги, здатні робити точні заміри, їх аналіз та одразу демонструють, яка вологість в приміщенні без необхідності застосування формул або таблиць для визначення.

Температура також є важливим чинником. Для її вимірювання в промислових умовах використовують сучасні електроконтактні термометри, електронні термоштанги та їх механічні аналоги.

Часті питання про станційний психрометр:

1. Навіщо використовується психрометр?

Психрометр використовується для вимірювання відносної вологості повітря. Він визначає вологість, вимірюючи різницю між показаннями сухого та вологого термометрів.

2. Які типи психрометрів існують?

Існують два основних типи психрометрів: аспіраційний та стаціонарний. Аспіраційний психрометр має вентилятор, який забезпечує постійний потік повітря через термометри. Стаціонарний психрометр працює за рахунок природної циркуляції повітря. Обидва типи психрометрів використовують два термометри — “сухий” та “вологий” — для вимірювання відносної вологості повітря.

3. Як користуватися психрометром для отримання точних даних?

Щоб отримати точні дані за допомогою психрометра, виконайте такі кроки:

• Підготовка: Переконайтеся, що психрометр чистий та надійний. Якщо у вас є два термометри, один із вологою, інший із сухою колбочкою, обов’язково перевірте їх на точність.
• Вимірювання температури: Підвісьте психрометр у місці, де немає прямого впливу сонця або протягів. Для термометра із сухою колбочкою дочекайтеся стабілізації показань температури.
• Вимірювання вологості: Оберніть термометр з вологою колбочкою вологою тканиною або марлею, зануреною у воду. Дозвольте йому стабілізуватися, а потім рахуйте свідчення.
• Розрахунок: Використовуйте психрометричну таблицю або формулу, щоб визначити відносну вологість на основі різниці між показаннями сухої та вологої колб.
• Аналіз: Переконайтеся, що ви записали дані правильно і що психрометр не зазнав зовнішніх впливів, які могли б вплинути на його точність.

Слідуючи цим крокам, ви зможете отримати точні дані про вологість і температуру.

4. Які параметри необхідно враховувати під час вибору психрометра?

При виборі психрометра важливо враховувати такі параметри: діапазон вимірюваних температур і вологості, точність і похибка вимірювань, тип психрометра (аналоговий або цифровий), зручність у використанні та обслуговування, а також наявність додаткових функцій, таких як запис даних або можливість підключення до комп’ютеру.

5. Як часто потрібно калібрувати психрометр?

Психрометр слід калібрувати щонайменше раз на рік або частіше, якщо він використовується в умовах з високими вимогами до точності або якщо помічені відхилення у його показаннях.