Относительная влажность

Тема №8. Измерение параметров воздуха.

Относительная влажность является одним из основных параметров, характеризующих состояние воздуха. Для ее определения применяют различные методы: психрометрический, гигроскопический, электролитический, метод точки росы и весовой. Наибольшее распространение в санитарной технике получили первые три метода.

Психрометрический метод определения относительной влажности воздуха является наиболее простым и надежным. Он основан на зависимости испарения воды от влажности воздуха. Если поместить сосуд с водой в достаточно большой объем ненасыщенного воздуха, то через некоторое время температура воды достигнет определенного значения, причем она будет всегда ниже температуры воздуха и тем ниже, чем меньше его относительная влажность. Приборы для измерения относительной влажности, действие которых основано на психрометрическом эффекте, называют психрометрами.

Рис. 1.

Психрометр Августа (рис. 1, а) состоит из двух одинаковых термометров, укрепленных на деревянной или пластмассовой планке. Между термометрами закреплен стеклянный резервуар, заполненный дистиллированной водой. Чувствительный элемент одного из термометров обвернут батистом, свободный конец которого опущен в воду. Такой термометр принято называть мокрым. Второй термометр называют сухим. По капиллярам батиста вода поднимается вверх и весь батист, окружающий чувствительный элемент термометра, пропитывается водой. Показания мокрого термометра за счет испарения воды с поверхности батиста всегда ниже показаний сухого. Разность показаний сухого и мокрого термометров, называется психрометрической разностью. Она тем больше, чем суше воздух, т. е. ниже его относительная влажность. Величина относительной влажности находится с помощью психрометрических таблиц по показаниям сухого и мокрого термометров. По психрометру Августа невозможно получить точные значения относительной влажности воздуха, так как чувствительные элементы термометров не защищены от лучистого тепла.

Более совершенным прибором для определения относительной влажности воздуха является аспирационный психрометр Ассмана (рис. 1, б). Оба термометра прибора заключены в металлические трубки, через которые просасывается воздух со скоростью 2,5—3 м/с. Для создания движения воздуха в корпус психрометра вмонтирован вентилятор, приводимый в движение пружиной или электродвигателем. Поверхность трубок для защиты термометров от лучистого тепла никелирована. В остальном устройство аспирационного психрометра не отличается от устройства психрометра Августа.

Рис. 2.

Гигроскопический метод основан на способности некоторых материалов приводить свою влажность в равновесное состояние с влажностью воздуха. Изменение влажности гигроскопических материалов сопровождается изменением их размеров. Из приборов для измерения относительной влажности воздуха, действие которых основано на гигроскопическом методе, наиболее распространенным является волосяной гигрометр (рис. 2). Чувствительным элементом этого прибора является обезжиренный человеческий волос, один конец которого закреплен неподвижно, а другой обвернут вокруг нижнего валика и натянут грузом. При изменении относительной влажности воздуха пучок волос удлиняется или укорачивается, приводя в движение стрелку, которая указывает на шкале значение относительной влажности.

В технике широкое распространение получил самопишущий прибор для измерения относительной влажности воздуха - гигрограф. Устройство гигрографа аналогично устройству термографа, за исключением чувствительной части. Чувствительная часть гигрографа представляет собой пучок обезжиренных человеческих волос или круглую мембрану, изготовленную из специально обработанной гигроскопической пленки. Изменение длины пучка волос или прогиба мембраны, вызванное изменением относительной влажности воздуха, преобразуется с помощью передаточного механизма в перемещение стрелки с пером по диаграммной ленте.

В последнее время для измерения относительной влажности воздуха стали широко использовать электролитические гигрометры. Принцип действия электролитических датчиков влажности основан на зависимости электрических свойств чувствительного элемента от влажности воздуха. Датчики по принципу действия и конструктивному исполнению подразделяются на подогревные и неподогревные (наиболее распространенные).

Рис. 3.

На рис. 3 приведен неподогревный электролитический датчик, представляющий собой полый цилиндр из органического стекла или полистирола, на котором намотан электрод - провод из платины, никеля или серебра, покрытый горячим раствором солей, содержащих литий. При изменении относительной влажности окружающего датчик воздуха меняется межвитковое сопротивление электролитической пленки между электродами-датчиками, что и воспринимается измерительным мостом.

Кроме электролитических датчиков для измерения относительной влажности воздуха применяются пьезосорбционные датчики. Влагочувствительным элементом такого датчика служит калиброванный кварц, покрытый полиамидной пленкой. При изменении относительной влажности изменяется напряжение датчика, которое и воспринимается измерительным прибором.