Исследовательская работа «Психрометр» (7 класс)

Исследовательская работа «Психрометр» (7 класс)

Психрометр: виды, устройство и принцип работы психрометров

О чем эта статья

Зачем нужен психрометр. Какие они бывают. Принцип работы каждого вида психрометров. Фотографии и схемы. Кроме того, в статье вы узнаете чем отличается психрометр и гигрометр.
Вы также можете посмотреть другие статьи. Например, «Психрометр Асмана» или «Принцип работы инкрементного и абсолютного энкодера».

Что такое психрометр

Психрометр (производное от греч. ψυχρός — холодный и τό μέτρον — мерило, измерять) — это прибор предназначенный для измерения температуры воздуха и его влажности.

Узнайте чем еще измеряют влажность

В основном психрометры используются для определения показателей относительной влажности воздуха. Эти показатели весьма важны в различных областях науки и производства. Особенно это важно при использовании весового оборудования для определения точности показателей.

Введение

Психрометр (от греческого — «холодный» и «мерить») — это специализированный прибор, который предназначается для измерения температуры воздуха и его влажности. Особенно часто применяется в метеорологических измерениях на метеостанциях.

Актуальность темы

Психрометры, как правило, используются для измерения величины относительной влажности воздуха. Показатели относительной влажности являются важными показателями в различных областях науки и производства. Например, показания влажности воздуха очень важны при использовании весового оборудования для получения точных показателей взвешивания. Содержание влаги в воздухе влияет на самочувствие людей. Этот показатель обязательно должен находиться в пределах среднего диапазона. Пониженная влажность воздуха может приводить к затрудненному дыханию и пересыханию слизистых оболочек, а повышенная – к ухудшению физического состояния. Особенно строго следить за этим значением нужно людям, имеющим заболевания дыхательных путей.

История создания

Виды психрометров

Различают три вида психрометров:

— Стационарный (станционный),

— Аспирационный,

— Дистанционный.

Стационарный психрометр

Рис. 1 — Стационарный психрометр (психрометр Августа)

Стационарный психрометр (психрометр Августа) – это тот самый, «классический» психрометр. Состоит из двух термометров, резервуар одного из них обвязан кусочком ткани, конец которого помещен в стаканчик с водой, для обеспечения свободного поступления воды к резервуару. Схему психрометра Августа можно увидеть на рисунке 1.

Аспирационный психрометр

Рис. 2 — Аспирационный психрометр (психрометр Асмана)

Аспирационный психрометр (психрометр Асмана) является более сложным прибором. Термометры в данном психрометре помещены в специальный корпус, который служит для них защитой от повреждений и теплового воздействия окружающих предметов. Обдув термометров производится при помощи специального вентилятора, называемого аспиратором, с постоянной скоростью около 2 м/сек. Аспирационный психрометр — наиболее точный и надежный прибор для измерения температуры и влажности воздуха при положительных температурах окружающей среды.

Общим, для аспирационного и стационарного психрометров является то, что оба они построены на базе ртутно-стеклянных термометров, что и определяет их общий недостаток — хрупкость, а также невозможность проведения контроля дистанционно.

Дистанционный психрометр

Рис. 3 — Дистанционный психрометр

Дистанционный психрометр – это уже промышленный психрометр, в котором для измерения влажности воздуха используются различные термометры сопротивления, а также термопары и термисторы. Основные типы таких приборов: манометрические и электрические психрометры. Тут все зависит от типа используемого термометра.

В манометрическом психрометре, как следует из названия, обычно используются либо двухканальный манометрический термометр, либо два одноканальных, где один из термобаллонов снабжен системой увлажнения.

Более широкое распространение получили психрометры, в которых используются термометры сопротивления, термопары, термисторы. Однако, также как и в других психрометрах, обязательным условием для надежной работы и точности показаний является использование сухого и увлажненного преобразователей и датчиков температуры.

Практическая часть

В доме, где есть маленькие дети или люди с астмой, бронхитом и сердечнососудистыми заболеваниями, психрометр просто необходим. Но, покупать его не обязательно, ведь можно все сделать самому. Данный прибор поможет измерить не только влажность, но и температуру воздуха.

В этой работе был самостоятельно изготовлен и применен для определения уровня влажности в различных помещениях стационарный психрометр (психрометр Августа).

Указание мер безопасности при работе с психрометром

При работе с психрометром запрещается:

  • Подвергать психрометр резким ударам, как при монтаже, так и при эксплуатации;

  • Протирать шкалу термометров и психрометрическую таблицу растворителями, кислотами и другими аналогичными жидкостями;

  • Перегревать термометры психрометра. При перегреве произойдет разрушение резервуаров термометров.

Подготовка психрометра к работе

1. Установить психрометр и убедиться в комплектности прибора.

2. Заполнить питатель дистиллированной водой.

3. Установить питатель на основании таким образом, чтобы от края открытого конца питателя до резервуара термометра было расстояние не менее 20 мм, а фитиль не касался стенок открытого конца питателя.
Перед установкой питателя в рабочее положение смочите фитиль окунув резервуар мокрого термометра в питатель с водой.

4. Установить психрометр в вертикальном положении. В месте установки психрометра должны отсутствовать вибрации, источники тепла или холода, создающие разницу температур между нижним, основным резервуаром и верхним запасным, более чем в 2°С.

5. Минимальное время выдержки психрометра в измеряемой среде 30 минут.

Порядок работы психрометра

1. Снять показания по «сухому» и «увлажненному» термометрам.

2. Работающий с психрометром должен находиться от него на расстоянии нормальной видимости отметок шкалы и остерегаться во время отсчетов дышать на термометры. При отсчете показаний термометров вначале быстро отсчитываются десятые доли градуса, затем целые градусы.

3. Определить температуру по термометрам. Вычислить разность температур по «сухому» и «увлажненному» термометрам.

4. Определить относительную влажность воздуха по психрометрической таблице. Искомая относительная влажность будет на пересечении строк температуры по «сухому» термометру и разности температур по «сухому» и «увлажненному» термометрам.

Пример определения относительной влажности

1. Определяем температуры по «сухому» и «увлажненному» термометрам и разность между этими температурами.

Тс=22,5°С

«Увлажненный»

Тв=16,1°С

Принимаем Тс=22,4°С, разность температуры (Тс-Тв) равна: 22-16= 6°С.

2. Определяем относительную влажность для Тс=22,4°С и Тс-Тв=6,0°С, для чего интерполированием значения относительной влажности по таблице для Тс = 22°С и Тс-Тв=6,0°С.

Тс по таблице

Разность Тс-Тв по таблице

Относительная влажность

22°С

6,0°С

54%

Характерные неисправности психрометров психрометрических и методы их устранения

1. В конструкцию психрометра входят детали из стекла, поэтому оберегайте психрометр от падений и резких ударов.
2. В случае разрушения питателя замените его другим.
3. Разрывы термометрической жидкости являются устранимой неисправностью. При появлении разрывов жидкости в термометрах, устраните их путем осторожного подогрева резервуаров термометров до соответствующих температур (не более 50°С. При перегреве произойдет разрушение резервуаров термометров).

Техническое обслуживание психрометров психрометрических

1. Питатель всегда должен быть заполнен дистиллированной водой по ГОСТ 6709-72. Вода дополняется заблаговременно, лучше всего сразу после проведения измерений или не менее, чем за 30 минут до начала измерений влажности.

2. Допускается применение кипяченой воды, время кипячения не менее 15 минут. Питатель заполнять водой, предварительно охлажденной до температуры окружающего воздуха.

3. Фитиль на резервуаре «увлажненного» термометра должен быть всегда чистым, мягким и влажным. При запыленности воздуха фитиль необходимо менять 1 раз в две недели, при большей запыленности по мере загрязнения фитиля.

4. Перед заменой удалить загрязненный фитиль с резервуара термометра. Протереть резервуар тампоном ваты, смоченным теплой водой.

5. Отрезать фитиль длиной 60 мм. Смочить фитиль в дистиллированной воде или кипяченой и натянуть его на резервуар термометра так, чтобы была возможность завязать его ниткой над резервуаром. Конец завязанного фитиля над резервуаром должен быть не менее 7 мм.

6. Подготовить две петли из ниток. Одной петлей туго затянуть фитиль над резервуаром термометра и завязать нитки. Вторую петлю надеть на фитиль под резервуаром и постепенно стягивать ее, все время расправляя фитиль так, чтобы он плотно облегал резервуар. Петлю затянуть не туго, а так, чтобы она не препятствовала капиллярному смачиванию ткани фитиля на резервуаре термометра.

7. Новый фитиль и питатель установить на психрометр.

Правила хранения психрометров

Психрометры храните в закрытых, сухих помещениях в вертикальном или наклонном положении. Не допускается хранить психрометры на расстоянии менее 1 м от источников тепла (отопительных устройств, различных нагревателей и т. п.).

Литература:

Принцип работы и устройство психрометров

Принцип действия любого психрометра основан на физическом свойстве жидкости (воды) к испарению и возникающей при этом разности температур показываемых сухим и влажным термометрами. Испарение, за счет того, что жидкость покидают наиболее «быстрые» молекулы, приводит к потере жидкостью части энергии и как следствие снижение ее температуры, регистрируемое смоченным термометром.

Простейший психрометр состоит из двух стеклянных термометров (спиртовых или ртутных). Один сухой, другой влажный (смоченного), обернутый влажной хлопчатобумажной тканью. Конец этой ткани опущен в резервуар с жидкостью. При испарении воды происходит охлаждение влажного термометра. Чем ниже влажность окружающего воздуха, тем интенсивнее протекает этот процесс. Следовательно, чем суше воздух, влажность которого определяется, тем ниже будут показания смоченного термометра, тем больше будет разница между показаниями сухого и влажного термометров.

Зафиксировав показания сухого и влажного термометров, с помощью специальных формул или психрометрической таблицы определяется относительная, а затем по психрометрической формуле — абсолютная влажность воздуха.

Психрометрическая формула, позволяющая определить упругость водного пара по показаниям сухого и влажного термометров, выглядит так:

где
е —упругость водного пара находящегося в воздухе;
Е —максимально возможная упругость водного пара при температуре tс смоченного термометра;
t —температура воздуха;
А —коэффициент зависящий от устройства термометра и скорости прохождения воздуха возле резервуара термометра;
P —давление воздуха.

В чем отличия гигрометра от психрометра

Для измерения влажности воздуха также используются гигрометры. Принцип их работы основан на изменении физико-химических свойств различных веществ при изменении влажности окружающей среды. Наиболее распространенные из них: оптические, термисторные, резистивные и емкостные.

Именно в принципе работы и состоит отличие гигрометра от психрометра. Более простое устройство делает психрометр более защищенным от посторонних воздействий и потому более надежным. Поэтому, в пользовательских инструкциях многих конструкций гигрометров указано о необходимости периодически проверять показания по психрометру.

В то же время, гигрометры гораздо более функциональные. Они способны измерять не только влажность воздуха, но и влажность твердых тел. Например, с помощью емкостного гигрометра можно измерить влажность таблеток.

Виды психрометров

Различают следующие виды психрометров: стационарный (станционный), аспирационный и дистанционный.

Стационарный психрометр

Стационарный психрометр (психрометр Августа) состоит из двух термометров укрепленных на специальном штативе и помещенные в метеорологической будке. Резервуар одного из них обвязывается кусочком батиста, конец которого помещен в стаканчик с водой, для обеспечения свободного поступления воды к резервуару. Устройство будки (метеорологическая будка Селянинова) обеспечивает свободный обмен воздуха возле резервуара. Основным недостатком стационарных психрометров является зависимость показаний смоченного термометра от скорости воздушного потока в будке, преимуществом — простота устройства и обслуживания. Схема психрометра августа приведена на рисунке справа.

Аспирационный психрометр

Аспирационный психрометр (психрометр Асмана) устроен более сложно. Конечно, термометры в этом типе по прежнему есть, но они помещаются в специальном корпусе, служащем для их защиты от повреждений и теплового излучения окружающих предметов. Обдув производится с помощью специального вентилятора (аспиратора), с постоянной скоростью примерно 2 м/сек. Аспирационный психрометр является наиболее точным и надежным прибором для измерения температуры и влажности воздуха при положительной температуре окружающей среды.

Общим для этих двух типов является устройство на базе ртутно-стеклянных термометров, что и обуславливает их общий недостаток — хрупкость, а также невозможность проведения дистанционного контроля.

Дистанционный психрометр

Для измерения влажности воздуха в дистанционном психрометре используются термометры сопротивления, термопары, термисторы. Основными типами являются манометрические и электрические психрометры. В качестве манометрического обычно используют либо двухканальный манометрический термометр, либо два одноканальных, с устройством системы увлажнения для одного из термобаллонов. Более широко распространены психрометры на базе термометров сопротивления, термопар, термисторов. Обязательным условием надежности и точности показаний является использование аналогичных характеристик сухого и смоченного преобразователей (датчиков) температуры.

Опубликована 25-12-11.
Если вам понравилась статья нажмите на одну из кнопок ниже


Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *