Psykrometer

Psykrometer ( anden græsk ψυχρός - kold) også. Psykrometrisk hygrometer - en enhed, der indeholder tørre og våde termometre til indirekte måling af luftfugtigheden af gasser , primært luft , ved at sænke temperaturen på et fugtet fast stof - en temperaturføler ; gasfugtighed beregnes ved hjælp af en psykrometrisk formel ved temperaturforskellen mellem tørre og våde termometre [1] .

Sådan virker det

Fordampning af vand fører til afkøling, jo større, jo lavere luftfugtighed er i kontakt med vand. Ved forskellen i lufttemperaturer (kaldet tør bulb temperatur i psykrometri ) og overfladelaget af vand (kaldet wet bulb temperature , eller wet bulb temperature [2] , eller wet bulb temperatur [3] ) kan luftfugtighed bestemmes. I dette tilfælde er det nødvendigt at tage højde for det faktum, at den fordampede fugt forbliver i nærheden af temperatursensoren (for eksempel kolben til et vådt flydende termometer ), hvilket lokalt øger luftfugtigheden der. For at eliminere denne effekt, ved måling af fugt , anvendes aspiration , blæser termometrene med den analyserede gas (luft) [4] .

Relativ luftfugtighed , % , afspejler graden af luftmætning med vanddamp og er per definition lig med [5] [6] [7] [8] $\varphi$

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

hvor er luftens absolutte fugtighed ( partiel massefylde af vanddamp i fugtig luft [9] [10] , massekoncentration af vanddamp i luften [11] [12] ) ved tør bulb temperatur ; - den højest opnåelige absolutte fugtighed, det vil sige tætheden af mættet vanddamp ved temperatur [8] . $d$ $t$ ${\displaystyle d_{s))$ $t$

Når man betragter vanddamp som en ideel gas , kan tæthedsforholdet erstattes af trykforholdet [9] [13] [14] , og der kan opnås en hyppigt anvendt omtrentlig formel, som praktisk talt svarer til den foregående [15] [16 ] [8] :

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

hvori er partialtrykket af vanddamp i luft ved en temperatur på ; er trykket af mættet vanddamp ved denne temperatur. Den relative luftfugtighedsværdi kan variere fra 0 for tør luft til 100 % for mættet luft. $P$ $t$ ${\displaystyle P_{s))$

For at beregne luftens absolutte fugtighed anvendes Regnault - formlen [6]

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

hvorfra udtrykket for relativ luftfugtighed med temperatur følger: $t$

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

Her og er temperaturerne på henholdsvis de tørre og våde pærer, °C ; - tætheden af mættet vanddamp ved temperaturen af et tørt termometer, g/m 3 ; - tætheden af mættet vanddamp ved temperaturen af den våde pære, g/m 3 ; — atmosfærisk tryk , mm Hg. Kunst. ; - psykrometrisk koefficient lig med 0,00128 for stillestående luft, 0,0011 for mobil luft og 0,00074 for fri atmosfære [17] . Den psykrometriske koefficients afhængighed af lufthastigheden , m/s , er givet ved Zworykin-formlen [18] : $t$ ${\displaystyle t_{w))$ ${\displaystyle d_{s))$ ${\displaystyle d_{w))$ $B$ $\alfa$ $\alfa$ $v$

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

Da temperaturen på vådpæresensoren er mindre end den omgivende lufttemperatur, er der en lille lokal luftbevægelse i nærheden af den ( ), og den psykrometriske koefficient går ikke til uendelig, som følger af Zworykin-formlen for , men er lig med over endelig værdi [18] . $v\neq 0$ $v=0$

Den numeriske værdi af den psykrometriske koefficient afhænger af valget af trykenheder, derfor var det i denne artikel af hensyn til ensartetheden nødvendigt at anvende en off-system trykmåleenhed - mm Hg overalt. Kunst. , brugt i de kilder, hvorfra værdierne er lånt . $\alfa$

Værdierne af psykrometriske koefficienter for forskellige lufthastigheder er angivet nedenfor.

Psykrometriske koefficienter for forskellige lufthastigheder

Lufthastighed, m/s	Værdien af den psykrometriske koefficient fundet i Medical Encyclopedia [19] / ifølge Zworykin-formlen [18]	Funktioner af mikroklimaet indendørs / udendørs
0,13	0,00130 / 0,00134	ingen ventilation / ro
0,16	0,00120 / 0,00123	- / -
0,20	0,00110 / 0,00114	naturlig ventilation uden træk / —
0,30	0,00100 / 0,00100	- / -
0,40	0,00090 / 0,00093	subtil bevægelse af luft / tilsyneladende mangel på vind
0,50	— / 0,00088	- / -
0,60	— / 0,00085	- / -
0,80	0,00080 / 0,00080	- / svag vind
1.00	- / 0,00077	- / -
2.00	- / 0,00071	- / -
2.30	0,00070 / 0,00070	- / moderat vind
3.00	0,00069 / 0,00069	- / -
4.00	0,00067 / 0,00067	- / stærk vind
5.00	— / 0,00066	- / -

For aspirationspsykrometre, når man beregner luftens relative fugtighed, kan Shprung- formlen [20] bruges , opnået fra Reno-formlen ved at erstatte værdien af den psykrometriske koefficient svarende til lufthastigheden på 5 m/s ind i den . Fra Shprung-formlen følger et udtryk til beregning af luftens relative fugtighed ved en specificeret hastighed af dens bevægelse:

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

Værdierne og er taget fra referencelitteraturen [21] [22] (referencedata angiver ofte ikke densiteten af vanddamp, men dens gensidige værdi - det specifikke volumen [23] [24] [25] [26] af mættet vanddamp), beregnes ved hjælp af online-beregnere [27] [28] eller, hvis det antages, at vanddamp er en ideel gas , findes den ved hjælp af den ideelle gasligning for tilstand . I sidstnævnte tilfælde anvendes et forhold, der relaterer densiteten af mættet vanddamp, g/m 3 , til dens partialtryk, mm Hg. Kunst. , og temperatur, °C [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}}

og partialtryk, mm Hg. Kunst. , for lufttemperaturer udtrykt i °С beregnes i henhold til den modificerede Buck-ligning , lånt fra artiklen Relativ fugtighed og forskellig fra det oprindelige resultat af Buck [30] givet i artiklen Relativ fugtighed :

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

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

Om nødvendigt kan du ud fra relative fugtighedsværdier finde luftens absolutte fugtighed [31] [27] , samt dugpunktstemperaturen ved hjælp af en online-beregner [32] eller ved hjælp af formlerne og tabellen givet i artiklen Dugpunkt .

Enhed

Augusts enkleste statiske psykrometer [5] [33] [17] består af to identiske alkoholtermometre placeret i en afstand af 4-5 cm [34] [17] fra hinanden. Det ene termometer er almindeligt til måling af lufttemperatur ( tørtermometer ), og det andet har en befugtningsanordning: en alkoholkolbe med et vådt (vådt) termometer er pakket ind med 1-2 lag stof ( batiste , chiffon , gaze [33] ) tape, hvoraf den ene ende er i tanken med vand [35] . Det er tilrådeligt at bruge destilleret eller i ekstreme tilfælde kogt vand for at bremse aflejringen af salte, hvilket fører til tilstopning af båndets kapillærer og hurtig tørring. Stoffets evne til at fugte termometerkolben påvirkes også af luftens støvethed; stoffet udskiftes, da det mister sin hygroskopicitet [33] [36] . På grund af kapillæreffekten fugter stoffet konstant termometerkolben; Det befugtede termometer køler ned på grund af fordampning af fugt. Aflæsninger af tørre og våde termometre tages, og relativ luftfugtighed findes enten i henhold til en psykrometrisk tabel [37] , eller ifølge et nomogram - en psykrometrisk graf (psykrometrisk diagram) [38] [39] , eller ved hjælp af en online lommeregner [ 40] . Ved en relativ luftfugtighed på 100 % vil vandet slet ikke fordampe, og aflæsningerne på begge termometre vil være de samme [15] . For nøjagtige målinger, i tilfælde af en afvigelse af atmosfærisk tryk fra det nominelle, tages der enten hensyn til en ændring af resultaterne opnået fra den psykrometriske tabel [41] , eller der udføres en beregning ved hjælp af Regno-formlen. Designet af psykrometret kan omfatte en ventilator til at blæse luft over begge termometre. Blæsehastigheden er normalt 0,5-2 m/s ; for psykrometre installeret i luftkanaler kan blæsehastigheden nå 8 m/s [36] . Hvert psykrometer er ledsaget af en psykrometrisk tabel og/eller graf [42] , som tager højde for funktionerne i en bestemt serie af instrumenter og er designet til at give de mest pålidelige resultater af målinger af relativ luftfugtighed.

Typer af psykrometre

Moderne ikke-huslige psykrometre kan opdeles i tre kategorier: station, aspiration og remote. I stationspsykrometre er termometre monteret på et særligt stativ i en meteorologisk stand. Den største ulempe ved stationspsykrometre er afhængigheden af aflæsningerne af det befugtede termometer af hastigheden af luftstrømmen i kabinen. Hovedstationens psykrometer er Augusts psykrometer [43] .

I et aspirationspsykrometer (f.eks. Assmans psykrometer [5] [44] [45] [43] ) er identiske kviksølvtermometre placeret i en speciel forniklet ramme, der beskytter dem mod skader og termisk stråling fra omgivende genstande, hvor de blæses af prøveluftens strøm med en konstant hastighed på ca. 2 m/s på grund af sugning (aspiration) af luft ved hjælp af en mekanisk eller elektrisk ventilator . Før arbejdet er stofbåndet på et vådt termometer fugtet med destilleret vand fra en speciel pipette med en gummipære; ved langtidsmålinger gentages befugtning periodisk [45] . Aflæsninger af tørre og våde termometre tages og relativ luftfugtighed findes enten i henhold til den psykrometriske tabel [46] , eller ifølge den psykrometriske graf [47] [48] eller nomogram [49] . World Meteorological Organisation anbefaler at bruge følgende formel [50] , som tager højde for virkningen af atmosfærisk tryk, til at beregne relativ luftfugtighed baseret på resultaterne af målinger foretaget ved hjælp af Assmann-psykrometeret :

\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]

Valget af enheder for de tryk, der er inkluderet i dette udtryk (tryk af mættet vanddamp ved en temperatur af en tør pære ), (tryk af mættet vanddamp ved en temperatur af en våd pære ) og (atmosfærisk tryk) er vilkårligt; det er kun vigtigt, at alle tre ovennævnte mængder er udtrykt i de samme enheder. ${\displaystyle P_{s))$ $t$ $P_{w}$ ${\displaystyle t_{w))$ $B$

Ved positiv lufttemperatur er et aspirationspsykrometer det mest pålidelige instrument til måling af lufttemperatur og luftfugtighed. I fjernpsykrometre bruges modstandstermometre normalt som de mest nøjagtige og stabile.

Se også

Noter

↑ RMG 75-2014. Fugtmålinger af stoffer. Begreber og definitioner, 2015 , s. 6-7.
↑ Barmasov A. V., Kholmogorov V. E., Generelt fysikkursus for naturbrugere. Molekylær fysik og termodynamik, 2009 , s. 427.
↑ Filonenko G.K., Lebedev P.D., Drying plants, 1952 , s. 214-216.
↑ RMG 75-2014. Fugtmålinger af stoffer. Begreber og definitioner, 2015 , s. 7.
↑ 1 2 3 Kochish I. I. et al., Practicum on zoohygiene, 2015 , s. 21.
↑ 1 2 Kuznetsov A. F. et al., Workshop om veterinær sanitet, zoohygiejne og bioøkologi, 2013 , s. 23.
↑ Khrustalev B.M. et al., Teknisk termodynamik, del 1, 2004 , s. 318.
↑ 1 2 3 Baer G.D., Technical thermodynamics, 1977 , s. 266.
↑ 1 2 Aleshkevich V. A., Molecular Physics, 2016 , s. 168.
↑ G. D. Baer, Technical thermodynamics, 1977 , s. 265.
↑ Khrustalev B.M. et al., Teknisk termodynamik, del 1, 2004 , s. 314.
↑ Alabovsky A. N., Neduzhiy I. A., Technical thermodynamics and heat transfer, 1990 , s. 75.
↑ Alexandrov N. E. et al., Grundlæggende om teorien om termiske processer og maskiner, del 1, 2012 , s. 422.
↑ Alabovsky A. N., Neduzhiy I. A., Technical thermodynamics and heat transfer, 1990 , s. 76.
↑ 1 2 Myakishev G. Ya. et al., Physics. 10. klasse. Grundniveau, 2014 , s. 233.
↑ Khrustalev B.M. et al., Teknisk termodynamik, del 1, 2004 , s. 318, 336.
↑ 1 2 3 Medvedsky V. A., Dyrehygiejne, 2005 , s. 22.
↑ 1 2 3 Filonenko G.K., Lebedev P.D., Drying installations, 1952 , s. 214.
↑ Gubernsky Yu. D., Orlova N. S. Psychrometer / Big Medical Encyclopedia i 30 bind, 3. udgave, 1983, bind 21 . Hentet 9. juli 2018. Arkiveret fra originalen 9. juli 2018. (ubestemt)
↑ Kuznetsov A.F. et al., Workshop om veterinær sanitet, zoohygiejne og bioøkologi, 2013 , s. 25.
↑ Densitet af mættet vanddamp ved forskellige temperaturer.
↑ Tryk og tæthed af mættet vanddamp.
↑ Zelentsov D.V., Technical thermodynamics, 2012 , s. fire.
↑ Novikov I.I., Thermodynamics, 2009 , s. 13.
↑ Murzakov V.V., Fundamentals of technical thermodynamics, 1973 , s. 13.
↑ Vukalovich M.P., Novikov I.I., Thermodynamics, 1972 , s. 13.
↑ 1 2 Absolut luftfugtighed og relativ luftfugtighed. Arkiveret 13. juli 2018 på Wayback Machine For mættet damp, %. $\varphi =100$
↑ Lommeregner: Tabel over egenskaber for mættet damp efter temperatur. Arkiveret 13. juli 2018 på Wayback Machine Pressure i mmHg abs , specifikt volumen i m 3 /kg .
↑ Khrustalev B.M. et al., Teknisk termodynamik, del 1, 2004 , s. 315.
↑ Arden L. Buck. Nye ligninger til beregning af damptryk og forstærkningsfaktor . American Meteorological Society (1981). (ubestemt)
↑ Konvertering af relativ luftfugtighed til absolut.
↑ Bestemmelse af dugpunktet. . Hentet 13. juli 2018. Arkiveret fra originalen 13. juli 2018. (ubestemt)
↑ 1 2 3 Kuznetsov A.F. et al., Workshop om veterinær sanitet, zoohygiejne og bioøkologi, 2013 , s. 17.
↑ Kochish I. I. et al., Practicum on zoohygiene, 2015 , s. 19.
↑ Bukharova G. D., Molecular physics and thermodynamics, 2017 , s. 89.
↑ 1 2 Filonenko G.K., Lebedev P.D., Drying installations, 1952 , s. 215.
↑ Psykrometrisk tabel.
↑ Psykrometrisk diagram for Augusts statiske psykrometer og et barometertryk på 745 mmHg. Kunst.
↑ Psykrometrisk nomogram for rolig luft.
↑ Bestemmelse af luftfugtighed ved den psykrometriske metode. Arkiveret 13. juli 2018 på Wayback Machine Online-beregneren.
↑ Blyudov V.P. et al., General Heat Engineering, 1952 , s. 68.
↑ Medvedsky V.A., Dyrehygiejne, 2005 , s. 24.
↑ 1 2 Hvad er psykrometre - Big Medical Encyclopedia . bigmeden.ru (9. januar 2011). Hentet 31. maj 2019. Arkiveret fra originalen 8. februar 2012. (Russisk)
↑ Kuznetsov A.F. et al., Workshop om veterinær sanitet, zoohygiejne og bioøkologi, 2013 , s. 16.
↑ 1 2 Medvedsky V. A., Dyrehygiejne, 2005 , s. 28.
↑ Bestemmelse af luftens relative fugtighed i henhold til aflæsningerne fra Assmann-psykrometeret.
↑ Graf til bestemmelse af luftens relative fugtighed ved hjælp af Assmann-psykrometeret (lodret linje - tør bulb temperatur, skrå linje - våd bulb temperatur).
↑ Psykrometrisk nomogram for lufthastighed 5 m/s.
↑ Nomogram til bestemmelse af luftens relative fugtighed i henhold til aflæsningerne fra Assman-psykrometeret.
↑ Psykrometriske formler for Assmann-psykrometeret / WMO-guide til meteorologiske instrumenter og observationsmetoder (WMO-nr. 8, CIMO-guiden, 2014-udgaven, opdateret i 2017), s. 163. . Hentet 13. juli 2018. Arkiveret fra originalen 13. juli 2018. (ubestemt)

Litteratur

Alabovsky A. N., Neduzhiy I. A. [www.libgen.io/book/index.php?md5=912B109BFC2B21750F57B92F97541760 Teknisk termodynamik og varmeoverførsel]. - 3. udg., revideret. og yderligere - Kiev: Gymnasium, 1990. - 256 s. — ISBN 5-11-001997-5 . (utilgængeligt link)
Alexandrov N. E., Bogdanov A. I., Kostin K. I. et al . Del I] / Udg. N. I. Prokopenko. - M . : Binom. Videnlaboratoriet, 2012. - 561 s. - ISBN 978-5-9963-0833-0 . (utilgængeligt link)
Aleshkevich V. A. Molekylær fysik. - M. : Fizmatlit, 2016. - 308 s. — (Universitetskursus i almen fysik). — ISBN 978-5-9221-1696-1 .
Barmasov A.V., Kholmogorov V.E. Molekylær fysik og termodynamik. - Sankt Petersborg. : BHV-Petersburg, 2009. - 500 s. — (Uddannelseslitteratur for universiteter). — ISBN 978-5-94157-731-6 . Arkiveret 29. november 2017 på Wayback Machine
Blyudov V.P., Vyrubov D.N., Kornitsky S. Ya et al . S. Ya. Kornitsky og Ya. M. Rubinshtein. - 2. udg., revideret. og yderligere - M. - L .: Gosenergoizdat , 1952. - 520 s. (utilgængeligt link)
Bukharova GD Molekylær fysik og termodynamik. Undervisningsmetode. - 2. udg. - M. : Yurayt, 2017. - 221 s. — (Bachelor. Akademisk kursus. Modul). - ISBN 978-5-534-01570-6 .
Baer G.D. [download1.libgen.io/ads.php?md5=F54DE2B5B715C97EA3375A180801C390 Teknisk termodynamik]. — M .: Mir , 1977. — 519 s. (utilgængeligt link)
Vukalovich M. P. , Novikov I. I. [www.libgen.io/book/index.php?md5=5A8604DA12A1051E58F7DE541E828E05 Termodynamik]. - M . : Mashinostroenie, 1972. - 671 s. (utilgængeligt link)
Zelentsov D. V. [www.libgen.io/book/index.php?md5=912B109BFC2B21750F57B92F97541760 Teknisk termodynamik]. - Samara: Samara-staten. arkitekt.-byg. un-t, 2012. - 140 s. — ISBN 978-5-9585-0456-5 . (utilgængeligt link)
Kochish I.I., Vinogradov P.N., Volchkova L.A. , Nesterov V.V. — 2. udg., rettet. og yderligere - Sankt Petersborg. : Lan, 2015. - 428 s. - (Lærebøger for universiteter. Speciallitteratur). - ISBN 978-5-8114-1272-3 . (utilgængeligt link)
Kuznetsov A. F., Rodin V. I., Svetlichkin V. V. et al . - Sankt Petersborg. : Lan, 2013. - 512 s. - (Lærebøger for universiteter. Speciallitteratur). - ISBN 978-5-8114-1497-0 . (utilgængeligt link)
Medvedsky V. A. Dyrehygiejne . Vejviser. - Minsk, 2005. - 566 s.
Murzakov V.V. [www.libgen.io/book/index.php?md5=1520FD674745F5543546798CF4B6211E Fundamentals of teknisk termodynamik]. — M .: Energi , 1973. — 304 s. (utilgængeligt link)
Myakishev G. Ya., Bukhovtsev B. B., Sotsky N. N. [download1.libgen.io/ads.php?md5=2DF6FE958DA8202CD5312FF0FCD35F30 Fysik. 10. klasse. Lærebog for pædagogiske organisationer. Grundniveau] / Ed. prof. N. A. Parfent'eva. - M . : Uddannelse, 2014. - 417 s. - (Klassisk kursus). - ISBN 978-5-09-028225-3 . (utilgængeligt link)
Novikov I. I. [www.libgen.io/book/index.php?md5=2684B3A86FCFE2D892518443B7C52CFC Termodynamik]. — 2. udg., rettet. - Sankt Petersborg. : Lan, 2009. - 590 s. - (Lærebøger for universiteter. Speciallitteratur). - ISBN 978-5-8114-0987-7 . (utilgængeligt link)
Anbefalinger for mellemstatslig standardisering RMG 75-2014. Statssystem til sikring af ensartethed af målinger. Fugtmålinger af stoffer. Begreber og definitioner . - M. : Standartinform, 2015. - iv + 16 s.
Filonenko G.K., Lebedev P.D. [download1.libgen.io/ads.php?md5=A0C8BA65FACBBD98C1D8651EF4FB6955 tørretumblere]. - M. - L .: Gosenergoizdat , 1952. - 264 s. (utilgængeligt link)
Khrustalev B.M., Nesenchuk A.P., Romanyuk V.N. [download1.libgen.io/ads.php?md5=A15813EB21990B8C9332AC6CC28179E8 Teknisk termodynamik. I 2 dele. Del 1]. - Minsk: Technoprint, 2004. - 487 s. — (Bachelor. Akademisk kursus. Modul). — ISBN 985-464-547-9 . (utilgængeligt link)

Galleri

Assmann aspirationspsykrometer
Skema af Assmann aspirationspsykrometer

Links

Meteorologiske instrumenter og instrumenter