Измерение параметров микроклимата с помощью психрометра Ассмана.

Для определения влажности и температуры воздуха используется аспирационный психрометр Ассмана. Он состоит из двух термометров- сухого и мокрого, установленных вертикально, а также привода с вентилятором, обеспечивающим движение воздуха около резервуаров с ртутью. Эти резервуары помещены, с целью экранирования от внешних тепловых источников, в двойные трубки с зеркальной наружной поверхностью. Трубки одновременно являются воздуховодами, через которые вентилятор просасывает воздух и создает вокруг резервуаров термометров воздушный поток со скоростью не менее 2 м\с.

Резервуар мокрого термометра перед изменением смачивается дистиллированной водой. Вследствие процесса испарения или конденсации, температура пленки воды вначале изменяется. После того, как теплообмен в газовом пограничном слое прилегающем к поверхности пленки воды, становится стационарным, показания термометра перестают изменяться во времени.

Рассмотрим этот процесс теплообмена более подробно. Количество испарившейся воды G пропорционально градиенту концентраций или парциальных давлений паров воды непосредственно над пленкой воды Р_м и в ядре газового потока Р_а .

G=KS(P_М-P_а)/P_ат где K-коэффициент массоотдачи,

S-поверхность испарения,

P_ат-атмосферное давление.

Расход тепла на испарение воды можно найти, умножив количество испарившейся воды на скрытую теплоту парообразования L. Стационарные условия теплообмена означают, что расход тепла на испарение воды поддерживается постоянным, пополняясь за счет притока тепла из ядра газового потока вследствие градиента температур. Таким образом, неизменность во времени показаний психрометра указывает на то, что в рассматриваемой физической системе имеет место тепловой баланс, который описывается следующим уравнением   КSL(P_М-P_а)/P_ат =hS(t_с-t_м), где t_с,t_м -соответственно температуры сухого и мокрого термометров.

Уравнение позволяет вычислить абсолютную влажность воздуха в рабочем помещении Р_а, если известны величины Р_м и показания психрометра. Величина Р_м представляет собой равновесное давление паров воды над пленкой жидкости, зависит только от температуры и вычисляется с помощью уравнения Антуана, смотри ниже.

Учитывая, что для психрометра Ассмана соотношение KL/h=1510, из уравнения можно получить формулу для вычисления абсолютной влажности воздуха в рабочем помещении

Р_а=Р_м-(Р_ат/1510*(t_с-t_м))

Парциальное давление паров воды над пленкой воды Р_м по определению является равновесным давлением над этой пленкой, соответствующим условию насыщения воздуха парами воды, которое зависит только от температуры и вычисляется с помощью уравнения Антуана.

lnP_м=A- (B/ Т_м+С), где Т_м- температура мокрого термометра в градусах Кельвина, АВС- константы. Для воды А=18,3036, В=3816,44 С=-46,13. В этом случае Р_м имеет размерность в мм.рт.ст.

Для определения относительной влажности воздуха необходимо воспользоваться уравнением W=d_а/d_н*100=100*Р_а/Р_н, куда входит максимальное влагосодержание Р_н воздуха рабочего помещения при насыщении его парами воды. Эта величина также определяется по уравнению Антуана, но при температуре рабочего помещения Т_с .

из трех последних формул можно получить следующее выражение для расчета относительной влажности воздуха

W=100е^{-(A-B/{T_c+C})}[e^(A-B/{T_M^+C})-P_aT (T_C-T_M)/1510

В этом уравнении размерность температур-в Кельвинах, Р в мм.рт.ст.,W-%.

для облегчения расчетов вместо последнего уравнения используем номограммы или психрометрические таблицы.

рисунок из лекции

29 особенности измерения температуры ртутным термометром.

Приращение в каппиляре термометра столбика жидкости Δh в мм при нагреве резервуара от t1до t2 определяется по формуле

Δh=1,275{V₁(α_ж- α_с)(t2-t1)}/d^2,, где V₁- объем жидкости в резервуаре при t1, α_ж- α_с-- средние температурные коэффициенты объемного расширения жидкости и стекла, d-внутренний диаметр каппиляра,мм.

α₌α_ж- α_с называется средним температурным коэффициентом видимого расширения α_{жидкости} в стекле.

для точности нужно чтобы объем был большим,а диаметр малым.

При точных измерениях температур с помощью ртутных термометров к их показаниям вводят следующие поправки: основную Δt и на температуру выступающего столбика ртути Δt_в. Следовательно в общем случае определение действительной температуры среды по показаниям ртутного термометра t_t производится по равенству t=t_t+Δt+Δt_в.

Основная поправка принимается из свидетельства термометра.

Поправка на температуру выступающего столбика ртути Δt_в=nα(t_t-t_в), где n-число градусов в выступающей части ртутного столбика,

α-температурный коэффициент видимого расширения ртути в стекле,

t_в- средняя температура выступающего столбика ртути.

Температурный коэффициент видимого расширения ртути в стекле зависит от сорта термометрического стекла и может быть принят 0,16*10^-3градус^-1.