Измерение влажности воздуха

Измерение влажности воздуха производят на основе психрометрического эффекта, состоящего в том, что увлажненный термодатчик показывает более низкую температуру по сравнению с сухим, так как на испарение некоторого количества влаги с поверхности увлажненного термодатчика расходуется некоторое количество тепла, поглощаемого из воздуха.

Разность этих температур тем больше, чем ниже влажность воздуха

, (1.14)

где А - коэффициент пропорциональности;

t_c, t_м - температуры соответственно по "сухому" и "мокрому" термометрам.

Если температура ненасыщенного воздуха будет выше температуры воды, а температура воды выше температуры точки росы (такая наинизшая температура, при которой водяной пар, находящийся в воздухе, конденсируется), то перенос тепла будет происходить от воздуха к поверхности воды, а перенос влаги - от поверхности воды в воздух, поскольку парциальное давление водных паров на поверхности воды будет больше, чем в окружающем воздухе.

Вследствие происходящего теплообмена температура воздуха будет понижаться до температуры насыщения, а испарившаяся влага за счет тепла воздуха будет увлажнять этот воздух, повышая парциальное давление его водяных паров до р_п.

Следует отметить тот факт, что при этом энтальпия воздуха почти не изменяется, так как отданное воде тепло возвращается обратно в воздух в скрытом виде вместе с испаренной влагой.

Такие процессы испарения принято условно называть адиабатическими, а на Hd -диаграмме такие изменения состояния воздуха располагаются на линии h= const.

Таким образом, теоретической температурой "мокрого" термометра (t_м) называется такая температура, которую принимает насыщенный влажный воздух в процессе испарения при условии сохранения постоянства энтальпии воздуха.

Действительная температура, показываемая "мокрым", термометром, получается всегда выше теоретической температуры "мокрого" термометра из-за:

1) передачи тепла от окружающего воздуха через пограничный слой, прилегающий кртутному шарику термометра;

2) радиации от окружающих предметов, имеющее температуру, более высокую, чем t_м;

3) передачи тепла черев выступающий столбик ртути, который имеет температуру "сухого" термометра (t_с).

Ошибку в показаниях t_м в современных конструкциях психрометров можно значительно уменьшить за счет таких мероприятий, как:

1) увеличение скорости воздуха, омывающего шарик термометра;

2) защита ртутного резервуара «мокрого» термометра от радиации.

Зная показания «сухого» и «мокрого» термометров по психрометрической диаграмме (рис. 3) и по диаграмме Hd, можно определить величину относительной влажности воздуха φ.

Если влажный воздух охлаждать, то в зависимости от содержания в нем водяного пара при достижении определенной температуры начинается конденсация водяного пара и выпадение влаги.

Температура t_p, при которой происходит конденсация водяных паров, содержащихся в воздухе, называется температурой точки росы или температурой насыщения.

Охлаждение воздуха ниже этой температуры связано с появлением росы, инея на холодных поверхностях ограждения, что приводит к ухудшению гигиенической обстановки помещения.

Выпадение конденсата, внутри ограждения и последующее замерзание его могут привести к постепенному разрушению конструкции. Для избежания таких явлений необходимо знать температуру точки росы и принимать соответствующие меры к тому, чтобы температура поверхностей была выше t_p.

Парциальное давление водяного пара обычно называется упругостью «е». Упругость, как и барометрическое давление, измеряется в Па или мм рт.ст.

При постоянной температуре и давлении воздуха и изменяющейся влажности упругость водяного пара может варьироваться. Увеличение упругости ограничено определенным пределом, соответствующим максимально возможному насыщению воздуха водяным паром. В этом случае упругость называется максимальной Е.

Тогда

. (1.15)

Для определения t_p можно воспользоваться показаниями психрометра и по таблице (см. приложение) определить t_p. Кроме того, эта температура, удобно определяется с помощью Hd -диаграммы.