Измерение влажности и скорости движения воздуха, плотности жидкостей - OXFORDST.RU

Измерение влажности и скорости движения воздуха, плотности жидкостей

Измерение влажности и скорости движения воздуха, плотности жидкостей (стр. 1 из 2)

Цель работы: изучить устройство и принципы работы приборов для измерения влажности и скорости движения воздуха, плотности жидкостей.

Измерение влажности воздуха

При перевозке некоторых скоропортящихся грузов требуется поддержание в грузовом помещении определенной влажности воздуха. Поэтому грузовое помещение необходимо вентилировать для регулирования его влажности в зависимости от вида СПГ, от его термической обработки.

Влажность воздуха характеризуется содержанием в нем определенного количества водяных паров.

Различают абсолютную и относительную влажность воздуха.

Абсолютная влажность – это масса водяного пара в 1 м 3 влажного воздуха, кг/м3.

Относительная влажность j – это отношение количества водяных паров, содержащихся в воздухе, к количеству водяных паров, насыщающих воздух при данной температуре и давлении, выражаемое в процентах.

Относительная влажность определяется по формуле

где rП – плотность пара при его парциальном давлении и температуре влажного воздуха, кг/м3; rН – максимально возможное количество пара в 1 м насыщенного влажного воздуха, кг/м.

Иначе относительную влажность можно определить в процентах следующим образом:

где РП – парциальное давление, МПа; РН – давление насыщенного водяного пара при температуре воздуха, МПа.

Для измерения относительной влажности воздуха в изотермических вагонах применяют гигрометры, гигрографы и психрометры.

Гигрометры («гигро» – влажный) – приборы для определения абсолютной и относительной влажности воздуха.

Существуют несколько типов гигрометров, основанных на различных принципах:

а) весовые – состоят из системы V-образных трубок, наполненных гигроскопическим веществом, поглощающим влагу из воздуха. (Гигроскопичность – это свойство материалов поглощать влагу из воздуха за счет образования химического соединения с водой или за счет капиллярной конденсации);

б) пленочные – имеют чувствительный элемент из органической пленки, которая растягивается при повышении влажности и сжимается при её понижении;

в) волосные – основаны на свойстве обезжиренного человеческого волоса изменять свою длину при изменении влажности воздуха, что позволяет измерять относительную влажность от 30 до 100%.

Рассмотрим принцип работы гигрометра волосного (рис. 2.1).

Рис. 2. Гигрометр волосной

Специально обработанный человеческий волос (1) одним концом укреплен на винте (2) установочного устройства. Второй конец волоса закреплен в дужке (3), жестко связанной с осью (4) стрелки (5). Груз (7) всегда удерживает волос в натянутом состоянии. Изменение длины волоса, зависящее от изменения влажности воздуха, передается стрелке (5) гигрометра, которая перемещаясь относительно шкалы (6), указывает относительную влажность воздуха в процентах. Чем суше воздух, тем короче делается волос и наоборот. Таким образом, обезжиренный человеческий волос является датчиком влажности.

Достоинства гигрометра в том, что относительная влажность получается непосредственно в процентах и этим прибором можно определять влажность воздуха при температурах ниже 0 °С (без специальной подготовки прибора).

Недостатком этого прибора является необходимость частой проверки и малая точность показаний.

При измерении влажности гигрометр волосной устанавливается в камере или в грузовом вагоне в отвесном положении, в средней части помещения на высоте приблизительно 1,5 м от пола.

Гигрографы – приборы для непрерывной регистрации относительной влажности воздуха. Чувствительным элементом гигрографа служит пучок обезжиренных человеческих волос или органическая пленка, изменяющие свою длину в зависимости от влажности и перемещающие по-средством системы рычагов специальное пишущее перо. Запись происходит на разграфленной ленте, надетой на барабан, вращаемый часовым механизмом. В результате движения барабана в горизонтальном направлении, а пера – в вертикальном, на ленте вычерчивается непрерывная кривая (гидрограмма).

В зависимости от продолжительности оборота барабана гигрографы бывают суточные и недельные.

Психрометры – приборы для измерения влажности воздуха и его температуры. Существуют несколько типов: стационарные, аспирационные, дистанционные.

Стационарный психрометр Августа предназначен для измерения относительной влажности воздуха в стационарных условиях.

Рис. 2.2. Стационарный психрометр Августа

Принцип действия этого прибора (рис. 2.2) основан на разности показаний «сухого» (2) и «влажного» (3) термометров в зависимости от влажности окружающего воздуха.

Прибор состоит из двух термометров, укрепленных на щите (1). Чувствительная часть одного из них обернута тканью (батист) (4), конец которой опускается в трубку с дистиллированной водой (5). Таким образом, ртутный резервуар одного из термометров всегда остается смоченным, а другой – сухим. Вода, пропитывающая ткань, испаряясь с различной скоростью в зависимости от влажности и скорости движения воздуха, отнимает тепло у термометра и охлаждает его. В результате «влажный» термометр показывает более низкую температуру, чем «сухой». Чем суше воздух, тем энергичнее происходит испарение, тем больше будет разница между показаниями «сухого» и «влажного» термометров.

Затем для определения влажности воздуха пользуются психрометрическими таблицами по разности между «сухим» и «влажным» термометрами и показанию «влажного» термометра с помощью психрометрической таблицы определяют относительную влажность при скорости движении воздуха до 0,3 м/с.

Наиболее совершенным прибором для определения относительной влажности в стационарных и полевых условиях является аспирационный психрометр Ассмана. Искусственная вентиляция в приборе осуществляется пружинным вентилятором. Принцип действия этого психрометра (рис. 2.3) аналогичен психрометру Августа.

Прибор работает следующим образом: вращением вентилятора в прибор засасывается воздух, который обтекая резервуары термометров, проходит по воздухопроводной трубке (5) к вентилятору и выбрасывается им наружу через прорези. (На рис. 2.3 стрелками отмечено движение воздуха.) Благодаря протеканию вокруг резервуаров термометров потока воздуха с постоянной скоростью около 2,5 м/с «сухой» термометр показывает температуру этого потока, а показания «влажного» термометра будут меньше, так как он охлаждается вследствие испарения воды с поверхности ткани. И чем суше воздух, тем сильнее испарение воды, и тем больше разница в показаниях термометров.

Значение относительной влажности воздуха находится аналогично, как и при измерении стационарным психрометром Августа.

Дистанционное определение относительной влажности воздуха можно производить по принципу психрометра, т.е. по разности показаний «сухого» и «влажного» термометров сопротивления и далее с помощью психрометрической таблицы или номограммы. В этом случае один датчик помещают в батистовый чехол, постоянно смачиваемый водой. За счет отбора тепла на испарение воды он будет показывать более низкую температуру, чем «сухой» датчик. Разность показаний этих датчиков будет зависеть от влажности воздуха в помещении.

Измерение скорости движения воздуха

Скорость движения воздушного потока при холодильной обработке и хранении СПГ измеряют с помощью анемометров, электроанемометров, кататермометров и др.

Анемометр состоит из крыльчатого или чашечного колесика, насаженного на ось счетчика (рис. 2.4). При проходе воздуха колесико вращается, а счетчик отсчитывает скорость. Существуют анемометры с часовыми механизмами, которые позволяют автоматически регистрировать скорость воздуха от 0,5 м/с и выше.

Принцип действия электроанемометра основан на зависимости температуры проволоки, нагретой постоянным током, от скорости воздуха, в котором находится проволочная нить. Температуру нагретой нити воспринимает «горячий» спай, «холодный» спай имеет температуру окружающего воздуха. Электротоки замеряются гальванометром.

Кататермометры – термометры с цилиндрическом сосудом для спирта применяют для незначительных скоростей воздуха (до 0,5 м/с) при его слабой естественной циркуляции в охлаждаемом помещении. Работа с прибором заключается в определении охлаждающего эффекта воздуха.

Анемометром определяют скорость движения воздуха на входе и выходе воздуха из воздухоохладителе в грузовом помещении вагона. Затем, имея среднее значение скорости воздуха в данном сечении канала определяют количество воздуха, проходящее в час по воздуховоду по формуле:

V в = 3600 · f · v,

где V в – объем воздуха, м3/час; f – площадь поперечного сечения канала, м2; v – средняя скорость воздуха в канале, м/с.

Измерение плотности растворов

Плотность раствора измеряют ареометром. Этот прибор (рис. 2.5) состоит из стеклянной трубки, нижняя часть которой имеет увеличенный диаметр и заканчивается шариком (1), заполненным мелкой дробью или ртутью. Верхняя тонкая трубка (2) имеет деления с обозначениями плотности жидкости (г/см3). Ареометр погружается в сосуд (3) с жидкостью тем глубже, чем меньше ее плотность.

По плотности раствора определяют содержание соли. Для этого после измерения ареометром плотности раствора по таблицам физических свойств раствора определяют процент соли в растворе. Измерив объем, занимаемый раствором, определяют содержание соли в растворе по формуле:

прибор жидкость гигрометр влажность

Gсоли = V · g · P/100,

где V – объем жидкости; g – удельный вес жидкости; P – процентное содержание соли.

Концентрация соли в растворе связана с температурой его замерзания. По мере увеличения концентрации соли до криогидратного состояния раствора температура замерзания его понижается, при увеличении концентрации в пределах выше криогидратного состояния, температура замерзания раствора повышается.

Измерение влажности воздуха

Измерение влажности и скорости движения воздуха, плотности жидкостей

Цель работы: изучить устройство и принципы работы приборов для измерения влажности и скорости движения воздуха, плотности жидкостей.

Измерение влажности воздуха

При перевозке некоторых скоропортящихся грузов требуется поддержание в грузовом помещении определенной влажности воздуха. Поэтому грузовое помещение необходимо вентилировать для регулирования его влажности в зависимости от вида СПГ, от его термической обработки.

Влажность воздуха характеризуется содержанием в нем определенного количества водяных паров.

Различают абсолютную и относительную влажность воздуха.

Абсолютная влажность — это масса водяного пара в 1 м 3 влажного воздуха, кг/м3.

Относительная влажность j — это отношение количества водяных паров, содержащихся в воздухе, к количеству водяных паров, насыщающих воздух при данной температуре и давлении, выражаемое в процентах.

Относительная влажность определяется по формуле

где rП — плотность пара при его парциальном давлении и температуре влажного воздуха, кг/м3; rН — максимально возможное количество пара в 1 м насыщенного влажного воздуха, кг/м.

Иначе относительную влажность можно определить в процентах следующим образом:

где РП — парциальное давление, МПа; РН — давление насыщенного водяного пара при температуре воздуха, МПа.

Для измерения относительной влажности воздуха в изотермических вагонах применяют гигрометры, гигрографы и психрометры.

Гигрометры («гигро» — влажный) — приборы для определения абсолютной и относительной влажности воздуха.

Существуют несколько типов гигрометров, основанных на различных принципах:

а) весовые — состоят из системы V-образных трубок, наполненных гигроскопическим веществом, поглощающим влагу из воздуха. (Гигроскопичность — это свойство материалов поглощать влагу из воздуха за счет образования химического соединения с водой или за счет капиллярной конденсации);

Читайте также  Литейные свойства сплавов 2

б) пленочные — имеют чувствительный элемент из органической пленки, которая растягивается при повышении влажности и сжимается при её понижении;

в) волосные — основаны на свойстве обезжиренного человеческого волоса изменять свою длину при изменении влажности воздуха, что позволяет измерять относительную влажность от 30 до 100%.

Рассмотрим принцип работы гигрометра волосного (рис. 2.1).

Рис. 2. Гигрометр волосной

Специально обработанный человеческий волос (1) одним концом укреплен на винте (2) установочного устройства. Второй конец волоса закреплен в дужке (3), жестко связанной с осью (4) стрелки (5). Груз (7) всегда удерживает волос в натянутом состоянии. Изменение длины волоса, зависящее от изменения влажности воздуха, передается стрелке (5) гигрометра, которая перемещаясь относительно шкалы (6), указывает относительную влажность воздуха в процентах. Чем суше воздух, тем короче делается волос и наоборот. Таким образом, обезжиренный человеческий волос является датчиком влажности.

Достоинства гигрометра в том, что относительная влажность получается непосредственно в процентах и этим прибором можно определять влажность воздуха при температурах ниже 0 °С (без специальной подготовки прибора).

Недостатком этого прибора является необходимость частой проверки и малая точность показаний.

При измерении влажности гигрометр волосной устанавливается в камере или в грузовом вагоне в отвесном положении, в средней части помещения на высоте приблизительно 1,5 м от пола.

Гигрографы — приборы для непрерывной регистрации относительной влажности воздуха. Чувствительным элементом гигрографа служит пучок обезжиренных человеческих волос или органическая пленка, изменяющие свою длину в зависимости от влажности и перемещающие по-средством системы рычагов специальное пишущее перо. Запись происходит на разграфленной ленте, надетой на барабан, вращаемый часовым механизмом. В результате движения барабана в горизонтальном направлении, а пера — в вертикальном, на ленте вычерчивается непрерывная кривая (гидрограмма).

В зависимости от продолжительности оборота барабана гигрографы бывают суточные и недельные.

Психрометры — приборы для измерения влажности воздуха и его температуры. Существуют несколько типов: стационарные, аспирационные, дистанционные.

Стационарный психрометр Августа предназначен для измерения относительной влажности воздуха в стационарных условиях.

Рис. 2.2. Стационарный психрометр Августа

Принцип действия этого прибора (рис. 2.2) основан на разности показаний «сухого» (2) и «влажного» (3) термометров в зависимости от влажности окружающего воздуха.

Прибор состоит из двух термометров, укрепленных на щите (1). Чувствительная часть одного из них обернута тканью (батист) (4), конец которой опускается в трубку с дистиллированной водой (5). Таким образом, ртутный резервуар одного из термометров всегда остается смоченным, а другой — сухим. Вода, пропитывающая ткань, испаряясь с различной скоростью в зависимости от влажности и скорости движения воздуха, отнимает тепло у термометра и охлаждает его. В результате «влажный» термометр показывает более низкую температуру, чем «сухой». Чем суше воздух, тем энергичнее происходит испарение, тем больше будет разница между показаниями «сухого» и «влажного» термометров.

Затем для определения влажности воздуха пользуются психрометрическими таблицами по разности между «сухим» и «влажным» термометрами и показанию «влажного» термометра с помощью психрометрической таблицы определяют относительную влажность при скорости движении воздуха до 0,3 м/с.

Наиболее совершенным прибором для определения относительной влажности в стационарных и полевых условиях является аспирационный психрометр Ассмана. Искусственная вентиляция в приборе осуществляется пружинным вентилятором. Принцип действия этого психрометра (рис. 2.3) аналогичен психрометру Августа.

Прибор работает следующим образом: вращением вентилятора в прибор засасывается воздух, который обтекая резервуары термометров, проходит по воздухопроводной трубке (5) к вентилятору и выбрасывается им наружу через прорези. (На рис. 2.3 стрелками отмечено движение воздуха.) Благодаря протеканию вокруг резервуаров термометров потока воздуха с постоянной скоростью около 2,5 м/с «сухой» термометр показывает температуру этого потока, а показания «влажного» термометра будут меньше, так как он охлаждается вследствие испарения воды с поверхности ткани. И чем суше воздух, тем сильнее испарение воды, и тем больше разница в показаниях термометров.

Значение относительной влажности воздуха находится аналогично, как и при измерении стационарным психрометром Августа.

Дистанционное определение относительной влажности воздуха можно производить по принципу психрометра, т.е. по разности показаний «сухого» и «влажного» термометров сопротивления и далее с помощью психрометрической таблицы или номограммы. В этом случае один датчик помещают в батистовый чехол, постоянно смачиваемый водой. За счет отбора тепла на испарение воды он будет показывать более низкую температуру, чем «сухой» датчик. Разность показаний этих датчиков будет зависеть от влажности воздуха в помещении.

Приборы для измерения влажности воздуха

Приборы для измерения влажности воздуха

  • Что такое влажность воздуха
  • Чем измеряют влажность воздуха
  • Приборы для измерения влажности воздуха
  • Как выбрать измеритель влажности воздуха
  • Как поддерживать относительную влажность воздуха в доме

Что такое влажность воздуха

Влажность воздуха — это показатель содержания водяного пара в воздухе. Влажность домашнего воздуха меняется в зависимости от погодных условий и процессов жизнедеятельности людей.

Понижение влажности в помещении может произойти из-за чрезмерного использования обогревательных приборов или кондиционера. Приготовление еды без вытяжки или качественной вентиляции, сушка белья в в доме, повышенная влажность на улице приводят к высокому уровню влажности в квартире.

Сухой воздух в помещении способен вызвать усыхание мебели и отделочных материалов, увядание растений, сухость кожи и слизистых оболочек. Нередко сухой воздух приводит к аллергическим реакциям и развитию простудных заболеваний.

Слишком влажный воздух также может испортить мебель и отделочные материалы, поспособствовать развитию грибка на стенах и снижению иммунитета у человека. В квартире может появиться неприятный запах сырости.

Чем измеряют влажность воздуха

Без специальной аппаратуры определить относительный точный уровень влажности воздуха сложно. Однако не соответствующую норме концентрацию влаги можно определить по сухости кожи и слизистых или скоплению конденсата (точка росы) на окнах и зеркальных поверхностях.

Сегодня существуют специальные приборы, с помощью которых можно определить баланс влажности воздуха в помещении с высокой точностью.

Приборы для измерения влажности воздуха

Прибор для измерения влажности воздуха называется гигрометр.

Гигрометр — это прибор, который измеряет влажность воздуха в помещении. Если процент содержания влаги в воздухе слишком низкий, в организм могут попасть различные вирусы, которые могут значительно ослабить иммунитет. Благодаря гигрометру можно избежать дискомфорта и защитить слизистые и кожу от пересыхания.

Принцип работы этого прибора основан на физических характеристиках материалов, из которых он состоит. Материалы в зависимости от уровня влаги в воздухе меняют свойства: вес, плотность, длину и другие.

Гигрометр бывает нескольких видов:

  • волосяной,
  • пленочный,
  • весовой,
  • конденсационный,
  • психрометрический,
  • электронный.

Волосяной гигрометр

Волосяной измерительный прибор состоит из обезжиренного синтетического волоса, стрелки, пружины и шкалы. Когда количество паров в воздухе изменяется, происходит изменение силы натяжения волоса и пружина реагирует на эти изменения, меняя положение стрелки на шкале. Диапазон определения влажности у волосяного гигрометра — от 30 до 80%.

Пленочный гигрометр

Чувствительного элементом здесь служит пленка, которая также при изменении уровня влажности стягивается или растягивается. Это приводит в движение противовес, который меняет угол наклона стрелки по шкале. Рабочий диапазон также составляет от 30 до 80%.

Весовой и конденсационный гигрометры

Весовой механический и конденсационный гигрометр отличаются высокой точностью измерения уровня влажности в помещении, так как оба являются устройством для измерения абсолютной влажности воздуха. Такая аппаратура применяется только в лабораториях, но не для измерения влажности домашнего воздуха.

Психрометрический гигрометр

Психрометр основан на взаимодействии между собой «сухого» и «влажного» термометров. В приборе установлены два градусника с подкрашенными жидкостями (красного и синего цветов). Одна из этих трубок обмотана хлопчатобумажной тканью, конец которой погружен в резервуар с раствором. Ткань намокает, а затем влага начинает испаряться, тем самым охлаждая «влажный» термометр. Чем ниже влажность воздуха в помещении, тем ниже будут показания термометра.

Чтобы высчитать процент влажности воздуха на психрометре, следует в таблице на приборе найти значение температуры воздуха согласно показаниям градусника и найти разницу значений на пересечении показателей.

Психрометры бывают нескольких видов:

  • стационарный. Включает два градусника (сухой и влажный). Работает по принципу, описанному выше. Процент влажности воздуха рассчитывается по таблице.
  • аспирационный. От стационарного отличается лишь наличием специального вентилятора, который служит для обдува термометров поступающим потоком воздуха, тем самым ускоряя процесс измерения влажности воздуха.
  • дистанционный. Этот психрометр бывает двух видов: манометрическим и электрическим. Вместо ртутных или спиртовых градусников имеет кремниевые датчики. Однако, как и в первых двух случаях, один из датчиков остается сухим, второй — влажным.

Электронный гигрометр (цифровой)

Также известны как домашние цифровые метеостанции. Принцип работы цифровых гигрометров строится на постоянном измерении состояния воздуха в помещении. Прибор функционирует от электросети или бытовой батарейки. Внутри гигрометра находится датчик, который фиксирует изменения концентрации влаги в комнатном воздухе.

Все расчеты отображаются на дисплее прибора, информация обновляется в режиме реального времени.

Как выбрать измеритель влажности воздуха

Современные электронные гигрометры безопасны и компактны. Точность измерения влажности воздуха практически не имеет погрешностей, а значит, это один из самых подходящих вариантов для квартиры.

Существует множество моделей, отличающихся по набору функций, дизайну, размерам и т. д.

Чтобы выбрать гигрометр в квартиру, нужно учитывать несколько моментов.

Преимущества устройства

  • в первую очередь следует обратить внимание на скорость выдачи результатов и коэффициент погрешности показаний;
  • гигрометры могут совмещать в себе сразу несколько устройств: термометр, часы, будильник, измеритель точки росы, календарь, барометр, уровень атмосферного давления, иметь голосовое сопровождение и другие возможности. Если измеритель влажности выполняет несколько функций одновременно, он называется стационарной домашней метеостанцией;
  • некоторые современные модели гигрометров имеют Wi-Fi модуль для вывода на дисплей информации о погоде в регионе;
  • также есть выносные модели, которые легко можно переносить из помещения в помещение или даже на улицу для измерения влажности воздуха.

Диапазон влажности и порог нагрева

Диапазон влажности воздуха зависит от назначения комнаты. К примеру:

  • в спальне и гостиной эти показатели могут разниться от 20 до 80%;
  • на кухне, возле балкона и в кладовке — от 10 до 90%;
  • в ванной комнате уровень влажности может достигать все 100%, особенно после принятия ванны или душа.
Читайте также  Глобализация логистики и ее основные факторы

Чем шире диапазон рабочих значений у прибора, тем выше его цена. Перед покупкой гигрометра стоит учесть, где он будет находиться, отсюда и выбирать рабочий диапазон.

Порог нагрева важен для приборов установленных в бане или сауне. В таком случае рабочая температура должна быть не ниже 120 °С.

Точность измерения

Этот показатель тоже важен, однако приборов с большими расхождениями в показаниях на российском рынке нет, а максимальная точность с минимальными погрешностями нужна лишь для обслуживания, например домашней винотеки.

Как поддерживать относительную влажность воздуха в доме

Мы уже определились, чем измерить состояние влажности воздуха в помещении, осталось теперь разобраться, как же восстановить оптимальный уровень влажности.

Если влажность низкая

Проветривайте помещение. Однако такой метод не всегда может существенно улучшить состояние домашнего микроклимата, так как летом уличный воздух может быть сухим.

Также при проветривании традиционным способом в квартиру могут попасть опасные микробы, аллергены, пыль, вредные газы и неприятные запахи. Но если держать окна постоянно закрытыми, то есть большая вероятность столкнуться с еще одной проблемой поддержания микроклимата — духотой (высокий уровень углекислого газа).

Качественная вентиляция также важна при проветривании комнат. Приток свежего воздуха в помещение может обеспечить клапан, однако его будет недостаточно, чтобы проветрить помещение, в котором проживают более одного человека. Воздух проходя через приточно-вытяжной клапан не подогревается и не очищается.

Без труда разобраться с духотой и не запустить в дом опасных «гостей» с улицы поможет бризер. Это устройство приточной вентиляции, которое забирает воздух с улицы, подогревает, очищает его и подает в помещение.

  • Регулярно проводите влажную уборку комнат.
  • Установите дома аквариум. Содержание дома рыбок в аквариуме также может повлиять на влажность воздуха. Но помните, что за рыбками нужно ухаживать и содержать аквариум в чистоте.
  • Можно расположить на подоконниках или около радиаторов отопления емкости с водой.
  • Увлажнитель воздуха — хороший вариант для дома. Этот прибор справится с сухостью домашнего воздуха, улучшит микроклимат и предотвратит развитие респираторных заболеваний.
  • Климатическая техника (кондиционер, бризер, очиститель воздуха, терморегулятор Danfoss Eco) в комплекте с базовой станцией MagicAir поможет не только отследить данные состояния микроклимата в доме, но и поддерживать оптимальные показатели.
  • Базовая станция собирает информацию из комнатного воздуха о температуре, его влажности и о концентрации углекислого газа. Все показатели отображаются на экране смартфона в приложении MagicAir.

    Если влажность высокая

    Вторая сторона медали — слишком много влаги в воздухе.

    1. Не сушите белье в квартире. Лучшего всего делать это на балконе.
    2. После принятия водных процедур, когда влажность воздуха в ванной комнате может доходить до 100%, нужно проветрить. При качественной вентиляции достаточно будет открыть дверь в ванную и ближайшее к ванной комнате окно или включить бризер.
    3. Можно приобрести специальное устройство для поглощения влаги. Принцип работы этого прибора противоположен процессу увлажнения воздуха: встроенный вентилятор прогоняет влажный воздух через устройство. Внутри также расположен испаритель, который превращает влагу в конденсат, стекающий в специальную емкость.

    Если завести привычку постоянно поддерживать оптимальную влажность воздуха на необходимом уровне,то это поспособствует уменьшению риска развития болезней дыхательных путей и случаев аллергических реакций. Нормализованная влажность благоприятно влияет на кожу, защищает ее от пересыхания и преждевременного старения.

    Статья: Измерение влажности и скорости движения воздуха, плотности жидкостей

    Цель работы: изучить устройство и принципы работы приборов для измерения влажности и скорости движения воздуха, плотности жидкостей.

    Измерение влажности воздуха

    При перевозке некоторых скоропортящихся грузов требуется поддержание в грузовом помещении определенной влажности воздуха. Поэтому грузовое помещение необходимо вентилировать для регулирования его влажности в зависимости от вида СПГ, от его термической обработки.

    Влажность воздуха характеризуется содержанием в нем определенного количества водяных паров.

    Различают абсолютную и относительную влажность воздуха.

    Абсолютная влажность – это масса водяного пара в 1 м3 влажного воздуха, кг/м3.

    Относительная влажность j – это отношение количества водяных паров, содержащихся в воздухе, к количеству водяных паров, насыщающих воздух при данной температуре и давлении, выражаемое в процентах.

    Относительная влажность определяется по формуле

    где rП – плотность пара при его парциальном давлении и температуре влажного воздуха, кг/м3; rН – максимально возможное количество пара в 1 м насыщенного влажного воздуха, кг/м.

    Иначе относительную влажность можно определить в процентах следующим образом:

    где РП – парциальное давление, МПа; РН – давление насыщенного водяного пара при температуре воздуха, МПа.

    Для измерения относительной влажности воздуха в изотермических вагонах применяют гигрометры, гигрографы и психрометры.

    Гигрометры («гигро» – влажный) – приборы для определения абсолютной и относительной влажности воздуха.

    Существуют несколько типов гигрометров, основанных на различных принципах:

    а) весовые – состоят из системы V-образных трубок, наполненных гигроскопическим веществом, поглощающим влагу из воздуха. (Гигроскопичность – это свойство материалов поглощать влагу из воздуха за счет образования химического соединения с водой или за счет капиллярной конденсации);

    б) пленочные – имеют чувствительный элемент из органической пленки, которая растягивается при повышении влажности и сжимается при её понижении;

    в) волосные – основаны на свойстве обезжиренного человеческого волоса изменять свою длину при изменении влажности воздуха, что позволяет измерять относительную влажность от 30 до 100%.

    Рассмотрим принцип работы гигрометра волосного (рис. 2.1).

    Рис. 2. Гигрометр волосной

    Специально обработанный человеческий волос (1) одним концом укреплен на винте (2) установочного устройства. Второй конец волоса закреплен в дужке (3), жестко связанной с осью (4) стрелки (5). Груз (7) всегда удерживает волос в натянутом состоянии. Изменение длины волоса, зависящее от изменения влажности воздуха, передается стрелке (5) гигрометра, которая перемещаясь относительно шкалы (6), указывает относительную влажность воздуха в процентах. Чем суше воздух, тем короче делается волос и наоборот. Таким образом, обезжиренный человеческий волос является датчиком влажности.

    Достоинства гигрометра в том, что относительная влажность получается непосредственно в процентах и этим прибором можно определять влажность воздуха при температурах ниже 0 °С (без специальной подготовки прибора).

    Недостатком этого прибора является необходимость частой проверки и малая точность показаний.

    При измерении влажности гигрометр волосной устанавливается в камере или в грузовом вагоне в отвесном положении, в средней части помещения на высоте приблизительно 1,5 м от пола.

    Гигрографы – приборы для непрерывной регистрации относительной влажности воздуха. Чувствительным элементом гигрографа служит пучок обезжиренных человеческих волос или органическая пленка, изменяющие свою длину в зависимости от влажности и перемещающие по-средством системы рычагов специальное пишущее перо. Запись происходит на разграфленной ленте, надетой на барабан, вращаемый часовым механизмом. В результате движения барабана в горизонтальном направлении, а пера – в вертикальном, на ленте вычерчивается непрерывная кривая (гидрограмма).

    В зависимости от продолжительности оборота барабана гигрографы бывают суточные и недельные.

    Психрометры – приборы для измерения влажности воздуха и его температуры. Существуют несколько типов: стационарные, аспирационные, дистанционные.

    Стационарный психрометр Августа предназначен для измерения относительной влажности воздуха в стационарных условиях.

    Рис. 2.2. Стационарный психрометр Августа

    Принцип действия этого прибора (рис. 2.2) основан на разности показаний «сухого» (2) и «влажного» (3) термометров в зависимости от влажности окружающего воздуха.

    Прибор состоит из двух термометров, укрепленных на щите (1). Чувствительная часть одного из них обернута тканью (батист) (4), конец которой опускается в трубку с дистиллированной водой (5). Таким образом, ртутный резервуар одного из термометров всегда остается смоченным, а другой – сухим. Вода, пропитывающая ткань, испаряясь с различной скоростью в зависимости от влажности и скорости движения воздуха, отнимает тепло у термометра и охлаждает его. В результате «влажный» термометр показывает более низкую температуру, чем «сухой». Чем суше воздух, тем энергичнее происходит испарение, тем больше будет разница между показаниями «сухого» и «влажного» термометров.

    Затем для определения влажности воздуха пользуются психрометрическими таблицами по разности между «сухим» и «влажным» термометрами и показанию «влажного» термометра с помощью психрометрической таблицы определяют относительную влажность при скорости движении воздуха до 0,3 м/с.

    Наиболее совершенным прибором для определения относительной влажности в стационарных и полевых условиях является аспирационный психрометр Ассмана. Искусственная вентиляция в приборе осуществляется пружинным вентилятором. Принцип действия этого психрометра (рис. 2.3) аналогичен психрометру Августа.

    Прибор работает следующим образом: вращением вентилятора в прибор засасывается воздух, который обтекая резервуары термометров, проходит по воздухопроводной трубке (5) к вентилятору и выбрасывается им наружу через прорези. (На рис. 2.3 стрелками отмечено движение воздуха.) Благодаря протеканию вокруг резервуаров термометров потока воздуха с постоянной скоростью около 2,5 м/с «сухой» термометр показывает температуру этого потока, а показания «влажного» термометра будут меньше, так как он охлаждается вследствие испарения воды с поверхности ткани. И чем суше воздух, тем сильнее испарение воды, и тем больше разница в показаниях термометров.

    Значение относительной влажности воздуха находится аналогично, как и при измерении стационарным психрометром Августа.

    Дистанционное определение относительной влажности воздуха можно производить по принципу психрометра, т.е. по разности показаний «сухого» и «влажного» термометров сопротивления и далее с помощью психрометрической таблицы или номограммы. В этом случае один датчик помещают в батистовый чехол, постоянно смачиваемый водой. За счет отбора тепла на испарение воды он будет показывать более низкую температуру, чем «сухой» датчик. Разность показаний этих датчиков будет зависеть от влажности воздуха в помещении.

    Измерение скорости движения воздуха

    Скорость движения воздушного потока при холодильной обработке и хранении СПГ измеряют с помощью анемометров, электроанемометров, кататермометров и др.

    Анемометр состоит из крыльчатого или чашечного колесика, насаженного на ось счетчика (рис. 2.4). При проходе воздуха колесико вращается, а счетчик отсчитывает скорость. Существуют анемометры с часовыми механизмами, которые позволяют автоматически регистрировать скорость воздуха от 0,5 м/с и выше.

    Принцип действия электроанемометра основан на зависимости температуры проволоки, нагретой постоянным током, от скорости воздуха, в котором находится проволочная нить. Температуру нагретой нити воспринимает «горячий» спай, «холодный» спай имеет температуру окружающего воздуха. Электротоки замеряются гальванометром.

    Читайте также  Вирус лейкоза у крупного рогатого скота

    Кататермометры – термометры с цилиндрическом сосудом для спирта применяют для незначительных скоростей воздуха (до 0,5 м/с) при его слабой естественной циркуляции в охлаждаемом помещении. Работа с прибором заключается в определении охлаждающего эффекта воздуха.

    Анемометром определяют скорость движения воздуха на входе и выходе воздуха из воздухоохладителе в грузовом помещении вагона. Затем, имея среднее значение скорости воздуха в данном сечении канала определяют количество воздуха, проходящее в час по воздуховоду по формуле:

    V в = 3600 · f · v,

    где V в – объем воздуха, м3/час; f – площадь поперечного сечения канала, м2; v – средняя скорость воздуха в канале, м/с.

    Измерение плотности растворов

    Плотность раствора измеряют ареометром. Этот прибор (рис. 2.5) состоит из стеклянной трубки, нижняя часть которой имеет увеличенный диаметр и заканчивается шариком (1), заполненным мелкой дробью или ртутью. Верхняя тонкая трубка (2) имеет деления с обозначениями плотности жидкости (г/см3). Ареометр погружается в сосуд (3) с жидкостью тем глубже, чем меньше ее плотность.

    По плотности раствора определяют содержание соли. Для этого после измерения ареометром плотности раствора по таблицам физических свойств раствора определяют процент соли в растворе. Измерив объем, занимаемый раствором, определяют содержание соли в растворе по формуле:

    прибор жидкость гигрометр влажность

    Gсоли = V · g · P/100,

    где V – объем жидкости; g – удельный вес жидкости; P – процентное содержание соли.

    Концентрация соли в растворе связана с температурой его замерзания. По мере увеличения концентрации соли до криогидратного состояния раствора температура замерзания его понижается, при увеличении концентрации в пределах выше криогидратного состояния, температура замерзания раствора повышается.

    Для измерения плотности отдельных жидких пищевых и других продуктов существуют специальные ареометры. Например, лактометром измеряют плотность молока (т.е. жирность в процентах), спиртометром измеряют содержание спирта в растворе (в градусах).

    Измерение влажности. Методы и работа. Устройство и приборы

    Измерение влажности жидких веществ зависит от полярности жидкости, то есть, если вода хорошо растворяется в жидкости, то такая жидкость полярная, и наоборот. Например, бензин является неполярной жидкостью, а спирт – полярной. Концентрация воды в полярной жидкости может быть любой. Плотность жидкости наиболее удобно определять ареометром, который имеет плавающую шкалу.

    В неполярной жидкости содержание воды определяют по изменению диэлектрической проницаемости, так как вода в таких жидкостях растворяется в незначительных количествах. Измерение влажности сухих веществ производят методом высушивания в лабораторных условиях. Для этого сравнивают массу вещества до сушки, и после нее. Чтобы быстро определить влажность, применяют специальные измерительные устройства.

    Методы измерений

    В каждом конкретном случае, в котором необходимо измерение влажности, существуют специальные методы.

    В настоящее время наиболее популярным стало:

    • Измерение влажности воздуха для осуществления мониторинга погодных условий с некоторым предсказанием возможного изменения влажности.
    • Нормы гигиены по содержанию в воздухе влаги.
    • Условия технологии, зависящие от влажности внешней среды.

    Измерение влажности на химическом производстве требуется для определения влаги в сыпучих или твердых материалах. Например, для управления режимом работы печей требуется контроль текущей величины влажности газов или воздуха. При выполнении сушки в химическом производстве также необходимо периодически измерять содержание влаги в различных веществах. Такой процесс требует значительных затрат энергии, достигающих 15% расходуемого топлива. Например, перед фасовкой цемента, удобрений в мешки осуществляют предварительную сушку.

    Психрометрический метод

    Заключается в том, что измеряется разность температур 2-х термометров: сухого и влажного. С помощью специального фитиля мокрый термометр поддерживается во влажном состоянии, путем его непрерывного смачивания водой. Вода испаряется с поверхности термометра, тем самым охлаждает его. Скорость испарения прямо пропорционально зависит от влажности. Чем более сухой газ, тем быстрее будет испаряться вода с мокрого термометра. Возникает разность температур влажного и сухого термометров, по которой определяют влажность газа.

    Формула для определения влажности использует зависимость между значениями обоих термометров, и давлением пара:

    где р –давление газа, р н.м. – давление пара при tm (влажного термометра), рб – давление по барометру, А – психрометрическая константа, t c – температура сухого термометра.

    По следующей формуле определяют относительную влажность:

    где р н.с, р н.м – парциальное давление насыщенного пара при температурах t c и t m. В связи с тем, что р н.с и р н.м однозначно определяются t c и t m, то при А = const, можно получить зависимость:

    Исходя из этой формулы, рассчитываются психометрические таблицы, которые отличаются в зависимости от различных видов термометров. Константа А зависит от условий отведения тепла от термометра во внешнюю среду. В связи с этим для отдельного устройства термометра величина А будет отличаться от других.

    Для создания постоянного значения параметра А в каждом термометре создают такой обдув термометра, при котором этот параметр будет постоянным. Шкала психрометра имеет градуировку в влажности. Принцип действия разных видов психрометров одинаков.

    Сорбционный метод

    Заключается в связи свойств материалов с количеством поглощенной влаги, зависит от влажности контролируемого газа. Работа сорбционного влагомера описана ниже.

    Метод точки росы

    Фиксация температуры конденсации пара до момента насыщения влагой. Абсолютную влажность вычисляют по температуре точки росы. Это наиболее точный способ, позволяющий при любом давлении газа измерить влажность.

    Чувствительным элементом является зеркало, которое требуется охлаждать для образования на нем конденсата влаги газа. Для измерений температуры образования росы спроектированы влагомеры с автоматическим действием.

    Очищенная газовая смесь поступает по каналу 1 в камеру 2. В этой камере газ касается с зеркалом оптического канала 3. По нему поток света попадает на оптрон 5 от источника 4. Происходит охлаждение поверхности 3 с помощью термобатареи 6, которая функционирует на элементах Пельтье. Ее принцип действия заключается в протекании тока через поверхности прикосновения разных типов проводников. Вследствие этого выделяется тепло или холод.

    При подходе к точке росы оптрон закрывается, и протекание тока по термобатарее прерывается. Термопара 7 определяет температуру точки росы.

    На практике имеются трудности в осуществлении этого метода измерения:
    • Определение момента конденсации зависит от способа фиксации.
    • Температура конденсации росы зависит от вида поверхности. Значительно снизить температуру росы может наличие жирных веществ.
    • В агрессивных химически активных газах точка росы может иметь значительные отличия от расчетных значений. Агрессивные газы могут взаимодействовать на поверхность выпадения росы, вызывая ее коррозию.
    Влагомеры сорбционного типа

    В таких типах чувствительный компонент должен быть в равновесии с контролируемым газом. Практическую популярность получили несколько видов преобразователей.

    Электролитические

    Содержат электролит. Влажность газа изменяется, вследствие чего изменяется объем влаги на чувствительном элементе. Это ведет к изменению концентрации электролита на чувствительном элементе.

    В состав электролита входит хлористый литий. Схемы измерений таких моделей являются мостовыми схемами измерений. Электролитические гигрометры имеют такие недостатки, как влияние концентрации вещества, а также непостоянство характеристики градуировки на измерения.

    Электролитические измерители с подогревом по конструкции подобны измерителям электролитического типа без подогрева. Но их принцип работы имеет отличия. Изменение величины электропроводности обуславливает изменение температуры преобразователя.

    В случае, если влажность газа повышается, следовательно, повышается электрическая проводимость преобразователя. Это приводит к повышению тока, испарению влаги, что приводит к снижению электрической проводимости.

    Температура, которая соответствует этому равновесию, подлежит измерению преобразователем. Электролитические влагомеры, имеющих подогрев, обладают повышенной надежностью и простотой конструкции. Их свойства не зависят от загрязнения и пыли

    Кулонометрические преобразователи

    Выполняют измерение влажности по электрической энергии, потраченной на электролиз влаги, поглощаемой пентаоксидом фосфора. В таких приборах преобразователь включает в себя пластиковый корпус. В его внутреннем канале находятся два электрода, выполненных в виде спиралей, которые не касаются друг друга. Промежуток между электродами занят пентаоксидом фосфора, который обладает хорошей способностью к сушке.

    Влага, находящаяся в газе, при соединении с гигроскопическим веществом, создает раствор фосфорной кислоты, имеющей повышенную удельную проводимость. При подключении питания возникает электролиз поглощаемой влаги. При неизменном расходе газа объем воды равен концентрации влаги в контролируемом газе.

    Достоинством кулонометрических влагомеров стала независимость показаний от питания и составных частей газа. На качество измерения не влияет загрязненность сорбента. Этот способ не нуждается в градуировке эталонных смесей, и является оптимальным для замеров минимальных концентраций влаги в газе.

    Отрицательным фактором способа является необходимость недопущения газов, которые имеют щелочную реакцию. Чувствительный элемент может выйти из строя при их присутствии. Также на точность измерения влияет наличие спиртов.

    Пьезосорбционные гигрометры

    Работают по принципу применения зависимости частоты колебаний от веса влаги, которая поглощена сорбентом, находящемся на кварцевой пластине.

    Характеристики метрологии пьезосорбционных влагомеров зависят от материала сорбента и способа его нанесения на кварцевую пластину. Использование силикагеля позволяет применять пьезосорбционный способ для измерения минимальной концентрации влаги. Устройство чувствительного компонента имеет элементарную конструкцию.

    Гигрометры пьезосорбционного типа нуждаются в градуировке по газам, имеющим уже известную величину влажности. Могут быть дополнительные погрешности из-за сорбирования кроме влаги других компонентов контролируемого газа. Такие модели гигрометров используются в химическом производстве и при исследованиях материалов в термобарокамерах.

    Измерение влажности

    Оптический метод основывается на ослаблении ИК излучения из-за поглощения его водяными парами.
    Конденсационный метод заключается в охлаждении газа в холодильнике до окончательной конденсации влаги. Затем влагу измеряют. Этот метод является абсолютным, однако при этом необходимы более трудные процессы.
    Тепловой способ измерение влажности заключается в эффекте разной теплопроводности влажных и сухих газов.
    Радиационный метод основан на зависимости поглощения инфракрасных лучей, зависящих от влажности.
    Емкостный метод основывается на принципе действия емкости, ее емкость будет намного выше, если газ более сухой, так как влага, попавшая между обкладками, снижает емкость.
    Кондуктометрический метод работает на зависимости влажности газа от его электрической проводимости. При возрастании влажности повышается и проводимость газа.

    Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
    Добавить комментарий

    ;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: