Психрометр

Материал из Циклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Гигрометр психрометрический ВИТ-1 клинского ПО «Термоприбор» — бытовой вариант статического психрометра Августа Гигрометр психрометрический ВИТ-1 клинского ПО «Термоприбор» — бытовой вариант статического психрометра Августа
Гигрометр психрометрический ВИТ-1 клинского ПО «Термоприбор» — бытовой вариант статического психрометра Августа

Психро́метр (др.-греч. ψυχρός — холодный) — содержащее сухой и смоченный термометры устройство для косвенного измерения влажности газов, прежде всего воздуха, по понижению температуры смоченного твёрдого тела — датчика температуры; влажность газа вычисляют посредством психрометрической формулы по разности температур сухого и смоченного термометров[1].

Принцип действия[править]

Испарение воды приводит к её охлаждению, тем большему, чем меньше влажность воздуха, контактирующего с водой. По разнице температур воздуха (называемой в психрометрии температурой сухого термометра) и поверхностного слоя воды (называемой температурой влажного термометра, или температурой смоченного термометра[2], или температурой мокрого термометра[3]) можно определить влажность воздуха. При этом приходится учитывать то обстоятельство, что испарившаяся влага остаётся в окрестностях датчика температуры (например, колбы влажного жидкостного термометра), локально увеличивая там влажность воздуха. Для устранения этого эффекта при измерении влажности применяют аспирацию, обдувая термометры анализируемым газом (воздухом)[4].

Относительная влажность воздуха Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle \varphi } , %, отражает степень насыщения воздуха парами воды и равна по определению[5][6][7][8]

Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle \varphi \equiv 100 \frac {d}{d_s}} ,

где Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle d }  — абсолютная влажность воздуха (парциальная плотность водяного пара во влажном воздухе[9][10], массовая концентрация водяных паров в воздухе[11][12]) при температуре сухого термометра Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle t } ; Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle d_s }  — наибольшая достижимая абсолютная влажность воздуха, то есть плотность насыщенного водяного пара при температуре Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle t } [8].

Рассматривая водяной пар как идеальный газ, отношение плотностей можно заменить отношением давлений[9][13][14] и получить часто используемую приближённую формулу, с практической точки зрения эквивалентную предыдущей[15][16][8]:

Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle \varphi = 100 \frac {P}{P_s}} ,

в которой Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle P }  — парциальное давление паров воды в воздухе при температуре Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle t } ; Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle P_s }  — давление насыщенного водяного пара при этой температуре. Значение относительной влажности может изменяться от 0 для сухого воздуха до 100 % для насыщенного влагой воздуха.

Для вычисления абсолютной влажности воздуха используют формулу Реньо[6]:

Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle d = d_w - \alpha \cdot B \left ( t - t_w \right ) } ,

из которой следует выражение для относительной влажности воздуха с температурой Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle t } :

Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle \varphi = 100 \left ( \frac {d_w}{d_s} - \alpha \cdot B \frac {t - t_w}{d_s} \right ) } .

Здесь Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle t } и Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle t_w }  — температуры соответственно сухого и влажного термометров, °С; Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle d_s }  — плотность насыщенного водяного пара при температуре сухого термометра, г/м3; Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle d_w }  — плотность насыщенного водяного пара при температуре влажного термометра, г/м3; Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle B }  — атмосферное давление, мм рт. ст.; Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle \alpha }  — психрометрический коэффициент, равный 0,00128 для неподвижного воздуха, 0,0011 для подвижного воздуха и 0,00074 для свободной атмосферы[17]. Зависимость психрометрического коэффициента Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle \alpha } от скорости движения воздуха Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle v } , м/c, даёт формула Зворыкина[18]:

Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle \alpha = 10^{-6} \left ( 593.1 + \frac {135.1}{\sqrt v} + \frac {48}{v} \right ) } .

Поскольку температура датчика влажного термометра меньше температуры окружающего воздуха, то возле него имеет место небольшое локальное движение воздуха (Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle v \ne 0 } ) и психрометрический коэффициент не обращается в бесконечность, как это следует из формулы Зворыкина для Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle v = 0 } , а равен указанной выше конечной величине[18].

При необходимости по значениям относительной влажности можно найти абсолютную влажность воздуха[19][20], а также температуру точки росы посредством онлайн-калькулятора[21] или по формулам и таблице, приведённым в статье Точка росы.

Устройство[править]

Простейший статический психрометр Августа[5][22][17] состоит из двух одинаковых спиртовых термометров, расположенных на расстоянии 4—5 см[23][17] друг от друга. Один термометр — обычный для измерения температуры воздуха (сухой термометр), а второй имеет устройство увлажнения: спиртовая колба влажного (мокрого) термометра обёрнута 1—2 слоями тканевой (батист, шифон, марля[22]) ленты, один конец которой находится в резервуаре с водой[24]. Воду желательно использовать дистиллированную или, в крайнем случае, кипячёную, чтобы замедлить отложение солей, ведущее к забиванию капилляров ленты и её быстрому пересыханию. На способность ткани к смачиванию колбы термометра влияет также запылённость воздуха; ткань заменяют по мере того, как она теряет гигроскопичность[22][25]. За счёт капиллярного эффекта ткань непрерывно увлажняет колбу термометра; вследствие испарения влаги увлажнённый термометр охлаждается. Снимают показания сухого и влажного термометров и находят относительную влажность воздуха либо по психрометрической таблице[26], либо по номограмме — психрометрическому графику (психрометрической диаграмме)[27][28], либо с помощью онлайн-калькулятора[29]. При относительной влажности, равной 100 %, вода вообще не будет испаряться и показания обоих термометров будут одинаковы[15]. При точных измерениях в случае отклонения атмосферного давления от номинального либо учитывают поправку к полученным по психрометрической таблице результатам[30], либо выполняют расчёт по формуле Реньо. Конструкция психрометра может включать в себя вентилятор для обдува воздухом обоих термометров. Скорость обдува обычно составляет 0,5-2 м/с; для психрометров, устанавливаемых в воздуховодах, скорость обдува может достигать 8 м/с[25]. К каждому психрометру прилагается психрометрическая таблица и/или график[31], учитывающие особенности конкретной серии приборов и призванные выдавать возможно более достоверные результаты замеров относительной влажности.

Виды психрометров[править]

Современные небытовые психрометры можно разделить на три категории: станционные, аспирационные и дистанционные. В станционных психрометрах термометры закреплены на специальном штативе в метеорологической будке. Основной недостаток станционных психрометров — зависимость показаний увлажнённого термометра от скорости воздушного потока в будке. Основной станционный психрометр — психрометр Августа[32].

Примечания[править]

  1. ↑ РМГ 75-2014. Измерения влажности веществ. Термины и определения, 2015, с. 6—7.
  2. ↑ Бармасов А. В., Холмогоров В. Е., Курс общей физики для природопользователей. Молекулярная физика и термодинамика, 2009, с. 427.
  3. ↑ Филоненко Г. К., Лебедев П. Д., Сушильные установки, 1952, с. 214—216.
  4. ↑ РМГ 75-2014. Измерения влажности веществ. Термины и определения, 2015, с. 7.
  5. ↑ 5,0 5,1 Кочиш И. И. и др., Практикум по зоогигиене, 2015, с. 21.
  6. ↑ 6,0 6,1 Кузнецов А. Ф. и др., Практикум по ветеринарной санитарии, зоогигиене и биоэкологии, 2013, с. 23.
  7. ↑ Хрусталев Б.М. и др., Техническая термодинамика, ч. 1, 2004, с. 318.
  8. ↑ 8,0 8,1 8,2 Бэр Г. Д., Техническая термодинамика, 1977, с. 266.
  9. ↑ 9,0 9,1 Алешкевич В. А., Молекулярная физика, 2016, с. 168.
  10. ↑ Бэр Г. Д., Техническая термодинамика, 1977, с. 265.
  11. ↑ Хрусталев Б.М. и др., Техническая термодинамика, ч. 1, 2004, с. 314.
  12. ↑ Алабовский А. Н., Недужий И. А., Техническая термодинамика и теплопередача, 1990, с. 75.
  13. ↑ Александров Н. Е. и др., Основы теории тепловых процессов и машин, ч. 1, 2012, с. 422.
  14. ↑ Алабовский А. Н., Недужий И. А., Техническая термодинамика и теплопередача, 1990, с. 76.
  15. ↑ 15,0 15,1 Мякишев Г. Я. и др., Физика. 10 класс. Базовый уровень, 2014, с. 233.
  16. ↑ Хрусталев Б.М. и др., Техническая термодинамика, ч. 1, 2004, с. 318, 336.
  17. ↑ 17,0 17,1 17,2 Медведский В. А., Гигиена животных, 2005, с. 22.
  18. ↑ 18,0 18,1 Филоненко Г. К., Лебедев П. Д., Сушильные установки, 1952, с. 214.
  19. ↑ Перевод относительной влажности в абсолютную.
  20. ↑ Абсолютная влажность воздуха и относительная влажность воздуха. Архивная копия от 13 июля 2018 на Wayback Machine Для насыщенного пара полагают Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle \varphi = 100 }  %.
  21. ↑ Определение точки росы.. Архивировано из первоисточника 13 июля 2018. Проверено 13 июля 2018.
  22. ↑ 22,0 22,1 22,2 Кузнецов А. Ф. и др., Практикум по ветеринарной санитарии, зоогигиене и биоэкологии, 2013, с. 17.
  23. ↑ Кочиш И. И. и др., Практикум по зоогигиене, 2015, с. 19.
  24. ↑ Бухарова Г. Д., Молекулярная физика и термодинамика, 2017, с. 89.
  25. ↑ 25,0 25,1 Филоненко Г. К., Лебедев П. Д., Сушильные установки, 1952, с. 215.
  26. ↑ Психрометрическая таблица.
  27. ↑ Психрометрическая диаграмма для статического психрометра Августа и барометрического давления 745 мм рт. ст.
  28. ↑ Психрометрическая номограмма для спокойного воздуха.
  29. ↑ Определение влажности воздуха психрометрическим методом. Архивная копия от 13 июля 2018 на Wayback Machine Онлайн-калькулятор.
  30. ↑ Блюдов В. П. и др., Общая теплотехника, 1952, с. 68.
  31. ↑ Медведский В. А., Гигиена животных, 2005, с. 24.
  32. ↑ Что такое психрометры — Большая медицинская энциклопедия рус.. bigmeden.ru (2011-01-09). Архивировано из первоисточника 8 февраля 2012. Проверено 31 мая 2019.

Литература[править]

  • Александров Н. Е., Богданов А. И., Костин К. И. и др. Основы теории тепловых процессов и машин. Часть I / Под ред. Н. И. Прокопенко. — Москва: Бином. Лаборатория знаний, 2012. — 561 с. — ISBN 978-5-9963-0833-0.
  • Алешкевич В. А. Молекулярная физика. — Москва: Физматлит, 2016. — 308 с. — (Университетский курс общей физики). — ISBN 978-5-9221-1696-1.
  • Бармасов А. В., Холмогоров В. Е. [www.libgen.io/book/index.php?md5=C9259EE1906EF5FA5E80829EB3008A4D Курс общей физики для природопользователей. Молекулярная физика и термодинамика]. — СПб.: БХВ-Петербург, 2009. — 500 с. — (Учебная литература для вузов). — ISBN 978-5-94157-731-6. Архивная копия от 29 ноября 2017 на Wayback Machine
  • Блюдов В. П., Вырубов Д. Н., Корницкий С. Я. и др. Общая теплотехника / Под ред. С. Я. Корницкого и Я. М. Рубинштейна. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.—Л.: Госэнергоиздат, 1952. — 520 с.
  • Бухарова Г. Д. Молекулярная физика и термодинамика. Методика преподавания. — 2-е изд. — М.: Юрайт, 2017. — 221 с. — (Бакалавр. Академический курс. Модуль). — ISBN 978-5-534-01570-6.
  • Бэр Г. Д. Техническая термодинамика. — М.: Мир, 1977. — 519 с.
  • Вукалович М. П., Новиков И. И. Термодинамика. — Москва: Машиностроение, 1972. — 671 с.
  • Зеленцов Д. В. Техническая термодинамика. — Самара: Самарский гос. архитект.-строит. ун-т, 2012. — 140 с. — ISBN 978-5-9585-0456-5.
  • Кочиш И. И., Виноградов П. Н., Волчкова Л. А., Нестеров В. В. Практикум по зоогигиене. — 2-е изд., испр. и доп. — СПб.: Лань, 2015. — 428 с. — (Учебники для вузов. Специальная литература). — ISBN 978-5-8114-1272-3.
  • Кузнецов А. Ф., Родин В. И., Светличкин В. В. и др. Практикум по ветеринарной санитарии, зоогигиене и биоэкологии. — СПб.: Лань, 2013. — 512 с. — (Учебники для вузов. Специальная литература). — ISBN 978-5-8114-1497-0.
  • Медведский В. А. Гигиена животных. Справочник. — Минск, 2005. — 566 с.
  • Мурзаков В. В. Основы технической термодинамики. — Москва: Энергия, 1973. — 304 с.
  • Мякишев Г. Я., Буховцев Б. Б., Сотский Н. Н. Физика. 10 класс. Учебник для общеобразовательных организаций. Базовый уровень / Под ред. проф. Н. А. Парфентьевой. — М.: Просвещение, 2014. — 417 с. — (Классический курс). — ISBN 978-5-09-028225-3.
  • Новиков И. И. Термодинамика. — 2-е изд., испр. — СПб.: Лань, 2009. — 590 с. — (Учебники для вузов. Специальная литература). — ISBN 978-5-8114-0987-7.
  • Рекомендации по межгосударственной стандартизации РМГ 75-2014. Государственная система обеспечения единства измерений. Измерения влажности веществ. Термины и определения. — М.: Стандартинформ, 2015. — iv + 16 с.
  • Филоненко Г. К., Лебедев П. Д. Сушильные установки. — М.—Л.: Госэнергоиздат, 1952. — 264 с.
  • Хрусталев Б.М., Несенчук А.П., Романюк В.Н. Техническая термодинамика. В 2-х частях. Часть 1. — Минск: Технопринт, 2004. — 487 с. — (Бакалавр. Академический курс. Модуль). — ISBN 985-464-547-9.

Галерея[править]

  • Aspirationspsychrometer nach Assmann.jpg

    Аспирационный психрометр Ассмана

  • Psychrometer2.svg

    Схема аспирационного психрометра Ассмана

Ссылки[править]

 
Метеорологические приборы и инструменты
↑
[+]

Актинометр · Анемометр · Балансомер · Барограф · Барометр · Ветроуказатель · Гелиограф · Гигрометр · Детектор испарения · Детектор молний · Дисдрометр · Облачный прожектор · Облакомер · Защитные очки · Индикатор приращения льда · Лидар · Метеозонд · Метеорологическая ракета · Нефелометр · Нефоскоп · Пиранометр · Погодный радар · Радиолокационная станция · Радиозонд · Осадкомер · Снегомер · SODAR · Соляриметр · Термограф · Термометр · Термометрическая будка · Ультразвуковой анемометр · Флюгер

Рувики

Одним из источников, использованных при создании данной статьи, является статья из википроекта «Рувики» («ruwiki.ru») под названием «Психрометр», расположенная по адресу:

—«https://ru.ruwiki.ru/wiki/Психрометр»

Материал указанной статьи полностью или частично использован в Циклопедии по лицензии CC-BY-SA 4.0 и более поздних версий.

Всем участникам Рувики предлагается прочитать материал «Почему Циклопедия?».

Источник — http://cyclowiki.org/w/index.php?title=Психрометр&oldid=2318817