Psykrometri

Psykrometri ( toinen kreikka ψυχρός  - kylmä) myös. Psykrometrinen kosteusmittari -  kuiva- ja märkälämpömittarit sisältävä laite kaasujen , ensisijaisesti ilman, kosteuden epäsuoraan mittaamiseen alentamalla kostutetun kiinteän aineen lämpötilaa -  lämpötila - anturi ; kaasun kosteus lasketaan psykrometrisen kaavan avulla kuivan ja märän lämpömittarin lämpötilaerosta [1] .

Kuinka se toimii

Veden haihtuminen johtaa sen jäähtymiseen, mitä suurempi, sitä pienempi on veden kanssa kosketuksissa olevan ilman kosteus. Ilman lämpötilojen (kutsutaan psykrometriassa kuivan tilan lämpötilaksi ) ja vesikerroksen (kutsutaan wet bulb -lämpötilaksi , tai wet bulb -lämpötilaksi [2] tai märkälämpötilaksi [3] ) välisen eron perusteella voidaan määrittää ilman kosteus. Tässä tapauksessa on otettava huomioon se tosiasia, että haihtunut kosteus jää lämpötila-anturin (esimerkiksi märän nestelämpömittarin pulloon ) läheisyyteen, mikä lisää paikallisesti siellä olevan ilman kosteutta. Tämän vaikutuksen poistamiseksi kosteutta mitatessa käytetään aspiraatiota puhaltamalla lämpömittareita analysoidulla kaasulla (ilmalla) [4] .

Ilman suhteellinen kosteus , % , heijastaa ilman vesihöyryn kyllästymisastetta ja on määritelmän mukaan [5] [6] [7] [8]

missä  on ilman absoluuttinen kosteus ( vesihöyryn osatiheys kosteassa ilmassa [ 9] [10] , vesihöyryn massapitoisuus ilmassa [11] [12] ) kuivan lämpötilan lämpötilassa ;  - korkein saavutettavissa oleva absoluuttinen kosteus, eli kylläisen vesihöyryn tiheys lämpötilassa [8] .

Kun vesihöyryä pidetään ihanteellisena kaasuna , tiheyssuhde voidaan korvata painesuhteella [9] [13] [14] ja saadaan usein käytetty likimääräinen kaava, joka vastaa käytännössä edellistä [15] [16 ]. ] [8] :

jossa  on vesihöyryn osapaine ilmassa lämpötilassa ; on kylläisen vesihöyryn  paine tässä lämpötilassa. Suhteellinen kosteusarvo voi vaihdella 0:sta kuivalle ilmalle 100 %:iin kyllästetylle ilmalle.

Ilman absoluuttisen kosteuden laskemiseen käytetään Regnaultin kaavaa [6]

josta seuraa ilmaus suhteelliselle ilmankosteudelle lämpötilan kanssa :

Tässä ja  ovat kuivan ja märän sipulin lämpötilat, vastaavasti, °C ;  - kylläisen vesihöyryn tiheys kuivan lämpömittarin lämpötilassa, g / m3 ;  - kylläisen vesihöyryn tiheys märän sipulin lämpötilassa, g / m3 ;  — ilmanpaine , mm Hg. Taide. ;  - psykrometrinen kerroin on 0,00128 tyynelle ilmalle, 0,0011 liikkuvalle ilmalle ja 0,00074 vapaalle ilmalle [17] . Psykometrisen kertoimen riippuvuus ilman nopeudesta m/s saadaan Zworykinin kaavalla [18] :

Koska wet bulb -anturin lämpötila on alhaisempi kuin ympäröivän ilman lämpötila, sen lähellä on pieni paikallinen ilmanliike ( ) ja psykrometrinen kerroin ei mene äärettömyyteen, kuten Zworykinin kaavasta seuraa , vaan se on yhtä suuri kuin äärellisen arvon yläpuolella [18] .

Psykometrisen kertoimen numeerinen arvo riippuu paineyksiköiden valinnasta, joten tässä artikkelissa yhtenäisyyden vuoksi oli tarpeen käyttää järjestelmän ulkopuolista paineen mittausyksikköä - mm Hg kaikkialla. Taide. , käytetään niissä lähteissä, joista arvot on lainattu .

Psykometristen kertoimien arvot eri ilmannopeuksille on annettu alla.

Aspiraatiopsykrometreissä ilman suhteellista kosteutta laskettaessa voidaan käyttää Shprung- kaavaa [20] , joka saadaan Renon kaavasta korvaamalla siihen 5 m/s ilmannopeutta vastaavan psykrometrisen kertoimen arvo  . Shprung-kaavasta seuraa lauseke ilman suhteellisen kosteuden laskemiseksi sen määrätyllä liikenopeudella:

Arvot ja on otettu viitekirjallisuudesta [21] [22] (viitetiedot eivät usein ilmoita vesihöyryn tiheyttä, vaan sen vastavuoroista arvoa - vesihöyryn ominaistilavuutta [23] [24] [25] [26 ] kylläinen vesihöyry), lasketaan online -laskimilla [27] [28] tai, jos vesihöyry on ihanteellinen kaasu , löydetään käyttämällä ideaalikaasun tilayhtälöä . Jälkimmäisessä tapauksessa käytetään suhdetta, joka suhteuttaa kylläisen vesihöyryn tiheyden, g/m 3 , sen osapaineeseen, mm Hg. Taide. , ja lämpötila, °C [29] :

ja osapaine, mm Hg. Taide. , °С ilmaistuille ilmanlämpötiloille on laskettu muokatun Buck-yhtälön mukaisesti, joka on lainattu artikkelista Suhteellinen kosteus ja eroaa artikkelissa annetusta Buckin [30] alkuperäisestä tuloksesta Suhteellinen kosteus :

Suhteellisen kosteuden arvoista löydät tarvittaessa ilman absoluuttisen kosteuden [31] [27] sekä kastepistelämpötilan online-laskimella [32] tai artikkelissa Kastepiste annettujen kaavojen ja taulukon avulla. .

Laite

Augustin yksinkertaisin staattinen psykrometri [5] [33] [17] koostuu kahdesta identtisestä alkoholilämpömittarista, jotka sijaitsevat 4-5 cm [34] [17] etäisyydellä toisistaan. Yksi lämpömittari on yleinen ilman lämpötilan mittaamiseen ( kuivalämpömittari ), ja toisessa on kostutuslaite: märän (märkä) lämpömittarin alkoholipullo on kääritty 1-2 kerroksella kangasta ( batisti , sifonki , sideharso [33]) . ) nauha, jonka toinen pää on vesisäiliössä [35] . On suositeltavaa käyttää tislattua tai ääritapauksissa keitettyä vettä suolojen laskeuman hidastamiseksi, mikä johtaa nauhan kapillaarien tukkeutumiseen ja sen nopeaan kuivumiseen. Ilman pölyisyys vaikuttaa myös kankaan kykyyn kostuttaa lämpömittaripulloa; kangas vaihdetaan, koska se menettää hygroskooppisuusnsa [33] [36] . Kapillaarivaikutuksen ansiosta kangas kostuttaa lämpömittaripulloa jatkuvasti; Kostutettu lämpömittari jäähtyy kosteuden haihtumisen vuoksi. Kuiva- ja märkälämpömittarien lukemat otetaan ja ilman suhteellinen kosteus löydetään joko psykrometrisen taulukon [37] tai nomogrammin  - psykrometrisen graafin (psykrometrisen diagrammin) [38] [39] avulla tai verkkolaskimen avulla [ 37]. 40] . 100 %:n suhteellisessa kosteudessa vesi ei haihdu ollenkaan ja molempien lämpömittarien lukemat ovat samat [15] . Tarkkoja mittauksia varten, jos ilmanpaine poikkeaa nimellispaineesta, joko psykrometrisestä taulukosta [41] saatujen tulosten muutos otetaan huomioon tai lasketaan Regnon kaavalla. Psykrometrin suunnittelussa voi olla tuuletin, joka puhaltaa ilmaa molempien lämpömittarien yli. Puhallusnopeus on yleensä 0,5-2 m/s ; ilmakanaviin asennetuilla psykrometreillä puhallusnopeus voi olla 8 m/s [36] . Jokaisen psykrometrin mukana on psykrometrinen taulukko ja/tai kaavio [42] , joka ottaa huomioon tietyn laitesarjan ominaisuudet ja on suunniteltu antamaan luotettavimmat tulokset suhteellisen kosteuden mittauksista.

Psykometrien tyypit

Nykyaikaiset ulkopuoliset psykrometrit voidaan jakaa kolmeen luokkaan: asema, aspiraatio ja kaukosäädin. Asemien psykrometreissä lämpömittarit on asennettu erityiselle telineelle meteorologisessa kopissa. Asemapsykrometrien suurin haittapuoli on kostutetun lämpömittarin lukemien riippuvuus ilmavirran nopeudesta kopissa. Pääaseman psykrometri on elokuun psykrometri [43] .

Aspiraatiopsykrometrissä (esim. Assmanin psykrometri [5] [44] [45] [43] ) identtiset elohopealämpömittarit sijaitsevat erityisessä nikkelipinnoitetussa kehyksessä, joka suojaa niitä vaurioilta ja ympäröivien esineiden lämpösäteilyltä, missä ne puhalletaan koeilman virtauksella vakionopeudella noin 2 m/s mekaanisen tai sähköisen tuulettimen avulla tapahtuvan ilman imemisen (aspiraation) vuoksi . Ennen työtä märän lämpömittarin kangasteippi kostutetaan tislatulla vedellä erityisestä pipetistä, jossa on kumipallo; pitkäaikaisissa mittauksissa kostutus toistetaan ajoittain [45] . Kuiva- ja märkälämpömittareiden lukemat otetaan ja suhteellinen kosteus löydetään joko psykrometrisen taulukon [46] tai psykrometrisen käyrän [47] [48] tai nomogrammin [49] mukaan . Maailman ilmatieteen järjestö suosittelee seuraavan kaavan [50] käyttöä , joka ottaa huomioon ilmanpaineen vaikutuksen, laskea ilman suhteellinen kosteus Assmann-psykrometrillä tehtyjen mittausten tulosten perusteella :

Tähän lausekkeeseen sisältyvien paineiden yksiköiden valinta (kyllästyn vesihöyryn paine kuivan sipulin lämpötilassa ), (kyllästyn vesihöyryn paine märän sipulin lämpötilassa ) ja (ilmakehän paine) on mielivaltainen; on vain tärkeää, että kaikki kolme edellä lueteltua määrää ilmaistaan ​​samoissa yksiköissä.

Positiivisessa ilman lämpötilassa aspiraatiopsykrometri on luotettavin väline ilman lämpötilan ja kosteuden mittaamiseen. Etäpsykrometreissä vastuslämpömittareita käytetään yleensä tarkimpina ja vakaimpina.

Katso myös

• Absoluuttinen kosteus
• Tyydytetty höyry
• Suhteellinen kosteus
• kastepiste

Muistiinpanot

1. ↑ RMG 75-2014. Aineiden kosteusmittaukset. Termit ja määritelmät, 2015 , s. 6-7.
2. ↑ Barmasov A. V., Kholmogorov V. E., Yleinen fysiikan kurssi luonnonkäyttäjille. Molecular Physics and Thermodynamics, 2009 , s. 427.
3. ↑ Filonenko G.K., Lebedev P.D., Kuivauslaitokset, 1952 , s. 214-216.
4. ↑ RMG 75-2014. Aineiden kosteusmittaukset. Termit ja määritelmät, 2015 , s. 7.
5. ↑ 1 2 3 Kochish I. I. et al., Practicum on zoohygiene, 2015 , s. 21.
6. ↑ 1 2 Kuznetsov A. F. et al., Työpaja eläinlääketieteellisestä sanitaatiosta, eläinhygieniasta ja bioekologiasta, 2013 , s. 23.
7. ↑ Khrustalev B.M. et ai., Technical thermodynamics, osa 1, 2004 , s. 318.
8. ↑ 1 2 3 Baer G.D., Technical thermodynamics, 1977 , s. 266.
9. ↑ 1 2 Aleshkevich V. A., Molecular Physics, 2016 , s. 168.
10. ↑ G. D. Baer, ​​​​Technical thermodynamics, 1977 , s. 265.
11. ↑ Khrustalev B.M. et ai., Technical thermodynamics, osa 1, 2004 , s. 314.
12. ↑ Alabovsky A. N., Neduzhiy I. A., Tekninen termodynamiikka ja lämmönsiirto, 1990 , s. 75.
13. ↑ Alexandrov N. E. et al., Lämpöprosessien ja koneiden teorian perusteet, osa 1, 2012 , s. 422.
14. ↑ Alabovsky A. N., Neduzhiy I. A., Tekninen termodynamiikka ja lämmönsiirto, 1990 , s. 76.
15. ↑ 1 2 Myakishev G. Ya. et ai., Physics. Luokka 10. Perustaso, 2014 , s. 233.
16. ↑ Khrustalev B.M. et ai., Technical thermodynamics, osa 1, 2004 , s. 318, 336.
17. ↑ 1 2 3 Medvedsky V. A., Eläinhygienia, 2005 , s. 22.
18. ↑ 1 2 3 Filonenko G.K., Lebedev P.D., Kuivauslaitteistot, 1952 , s. 214.
19. ↑ Gubernsky Yu. D., Orlova N. S. Psychrometer / Big Medical Encyclopedia 30 osana, 3. painos, 1983, osa 21 . Haettu 9. heinäkuuta 2018. Arkistoitu alkuperäisestä 9. heinäkuuta 2018. (määrätön)
20. ↑ Kuznetsov A.F. et al., Työpaja eläinlääketieteellisestä sanitaatiosta, eläinhygieniasta ja bioekologiasta, 2013 , s. 25.
21. ↑ Kyllästetyn vesihöyryn tiheys eri lämpötiloissa.
22. ↑ Kyllästetyn vesihöyryn paine ja tiheys.
23. ↑ Zelentsov D.V., Tekninen termodynamiikka, 2012 , s. neljä.
24. ↑ Novikov I.I., Termodynamiikka, 2009 , s. 13.
25. ↑ Murzakov V.V., Teknisen termodynamiikan perusteet, 1973 , s. 13.
26. ↑ Vukalovich M.P., Novikov I.I., Thermodynamics, 1972 , s. 13.
27. ↑ 1 2 Absoluuttinen ilmankosteus ja ilman suhteellinen kosteus. Arkistoitu 13. heinäkuuta 2018 Wayback Machinessa Kyllästetylle höyrylle,  %.
28. ↑ Laskin: Taulukko kylläisen höyryn ominaisuuksista lämpötilan mukaan. Arkistoitu 13. heinäkuuta 2018 Wayback Machinessa Paine mmHg abs , ominaistilavuus m 3 /kg .
29. ↑ Khrustalev B.M. et ai., Technical thermodynamics, osa 1, 2004 , s. 315.
30. ↑ Arden L. Buck. Uudet yhtälöt höyrynpaineen ja tehostuskertoimen laskemiseen . American Meteorological Society (1981). (määrätön)
31. ↑ Suhteellisen kosteuden muuntaminen absoluuttiseksi.
32. ↑ Kastepisteen määritys. . Haettu 13. heinäkuuta 2018. Arkistoitu alkuperäisestä 13. heinäkuuta 2018. (määrätön)
33. ↑ 1 2 3 Kuznetsov A.F. et al., Työpaja eläinlääketieteellisestä sanitaatiosta, eläinhygieniasta ja bioekologiasta, 2013 , s. 17.
34. ↑ Kochish I. I. et al., Practicum on zoohygiene, 2015 , s. 19.
35. ↑ Bukharova G. D., Molekyylifysiikka ja termodynamiikka, 2017 , s. 89.
36. ↑ 1 2 Filonenko G.K., Lebedev P.D., Kuivauslaitteistot, 1952 , s. 215.
37. ↑ Psykrometrinen taulukko.
38. ↑ Psykrometrinen kaavio Augustin staattiselle psykrometrille ja barometriselle paineelle 745 mmHg. Taide.
39. ↑ Psykometrinen nomogrammi tyynelle ilmalle.
40. ↑ Ilman kosteuden määritys psykrometrisellä menetelmällä. Arkistoitu 13. heinäkuuta 2018 Wayback Machine Online -laskimeen.
41. ↑ Blyudov V.P. et ai., General Heat Engineering, 1952 , s. 68.
42. ↑ Medvedsky V.A., Eläinhygienia, 2005 , s. 24.
43. ↑ 1 2 Mitä ovat psykrometrit - Big Medical Encyclopedia . bigmeden.ru (9. tammikuuta 2011). Haettu 31. toukokuuta 2019. Arkistoitu alkuperäisestä 8. helmikuuta 2012. (Venäjän kieli)
44. ↑ Kuznetsov A.F. et al., Työpaja eläinlääketieteellisestä sanitaatiosta, eläinhygieniasta ja bioekologiasta, 2013 , s. 16.
45. ↑ 1 2 Medvedsky V. A., Eläinhygienia, 2005 , s. 28.
46. ↑ Ilman suhteellisen kosteuden määritys Assmann-psykrometrin lukemien mukaan.
47. ↑ Kaavio ilman suhteellisen kosteuden määrittämiseksi Assmann-psykrometrillä (pystyviiva - kuivan tilan lämpötila, vino viiva - märkälämpötila).
48. ↑ Psykrometrinen nomogrammi ilmannopeudelle 5 m/s.
49. ↑ Nomogrammi ilman suhteellisen kosteuden määrittämiseen Assman-psykrometrin lukemien mukaan.
50. ↑ Psykrometriset kaavat Assmann-psykrometrille / WMO:n opas meteorologisiin instrumentteihin ja havainnointimenetelmiin (WMO-nro 8, CIMO-opas, 2014 painos, päivitetty 2017), s. 163. . Haettu 13. heinäkuuta 2018. Arkistoitu alkuperäisestä 13. heinäkuuta 2018. (määrätön)

Kirjallisuus

• Alabovsky A. N., Neduzhiy I. A. [www.libgen.io/book/index.php?md5=912B109BFC2B21750F57B92F97541760 Tekninen termodynamiikka ja lämmönsiirto]. - 3. painos, tarkistettu. ja ylimääräistä - Kiova: Lukio, 1990. - 256 s. — ISBN 5-11-001997-5 .  (linkki ei saatavilla)
• Alexandrov N. E., Bogdanov A. I., Kostin K. I. et ai . Osa I] / Toim. N. I. Prokopenko. - M . : Binom. Knowledge Laboratory, 2012. - 561 s. - ISBN 978-5-9963-0833-0 .  (linkki ei saatavilla)
• Aleshkevich V. A. Molekyylifysiikka. - M. : Fizmatlit, 2016. - 308 s. — (yleisen fysiikan yliopistokurssi). — ISBN 978-5-9221-1696-1 .
• Barmasov A.V., Kholmogorov V.E. Molekyylifysiikka ja termodynamiikka]. - Pietari. : BHV-Petersburg, 2009. - 500 s. — (Oppikirjallisuus yliopistoille). — ISBN 978-5-94157-731-6 . Arkistoitu 29. marraskuuta 2017 Wayback Machineen
• Blyudov V. P., Vyrubov D. N., Kornitsky S. Ya. et ai . S. Ya. Kornitsky ja Ya. M. Rubinshtein. - 2. painos, tarkistettu. ja ylimääräistä - M. - L .: Gosenergoizdat , 1952. - 520 s.  (linkki ei saatavilla)
• Bukharova GD Molekyylifysiikka ja termodynamiikka. Opetusmenetelmä. - 2. painos - M. : Yurayt, 2017. - 221 s. — (kandidaatti. Akateeminen kurssi. Moduuli). - ISBN 978-5-534-01570-6 .
• Baer G.D. [download1.libgen.io/ads.php?md5=F54DE2B5B715C97EA3375A180801C390 Tekninen termodynamiikka]. — M .: Mir , 1977. — 519 s.  (linkki ei saatavilla)
• Vukalovich M. P. , Novikov I. I. [www.libgen.io/book/index.php?md5=5A8604DA12A1051E58F7DE541E828E05 Termodynamiikka]. - M .: Mashinostroenie, 1972. - 671 s.  (linkki ei saatavilla)
• Zelentsov D. V. [www.libgen.io/book/index.php?md5=912B109BFC2B21750F57B92F97541760 Tekninen termodynamiikka]. - Samara: Samaran osavaltio. arkkitehti.-rakennukset. un-t, 2012. - 140 s. — ISBN 978-5-9585-0456-5 .  (linkki ei saatavilla)
• Kochish I.I., Vinogradov P.N., Volchkova L.A. , Nesterov V.V. — 2. painos, korjattu. ja ylimääräistä - Pietari. : Lan, 2015. - 428 s. - (Oppikirjat yliopistoille. Erikoiskirjallisuus). - ISBN 978-5-8114-1272-3 .  (linkki ei saatavilla)
• Kuznetsov A. F., Rodin V. I., Svetlichkin V. V. et ai . - Pietari. : Lan, 2013. - 512 s. - (Oppikirjat yliopistoille. Erikoiskirjallisuus). - ISBN 978-5-8114-1497-0 .  (linkki ei saatavilla)
• Medvedsky V. A. Eläinhygienia . Hakemisto. - Minsk, 2005. - 566 s.
• Murzakov V.V. [www.libgen.io/book/index.php?md5=1520FD674745F5543546798CF4B6211E Teknisen termodynamiikan perusteet]. — M .: Energia , 1973. — 304 s.  (linkki ei saatavilla)
• Myakishev G. Ya., Bukhovtsev B. B., Sotsky N. N. [download1.libgen.io/ads.php?md5=2DF6FE958DA8202CD5312FF0FCD35F30 Fysiikka. Luokka 10. Oppikirja koulutusorganisaatioille. Perustaso] / Toim. prof. N. A. Parfentjeva. - M . : Koulutus, 2014. - 417 s. - (Klassinen kurssi). - ISBN 978-5-09-028225-3 .  (linkki ei saatavilla)
• Novikov I. I. [www.libgen.io/book/index.php?md5=2684B3A86FCFE2D892518443B7C52CFC Thermodynamics]. — 2. painos, korjattu. - Pietari. : Lan, 2009. - 590 s. - (Oppikirjat yliopistoille. Erikoiskirjallisuus). - ISBN 978-5-8114-0987-7 .  (linkki ei saatavilla)
• Suositukset osavaltioiden väliseen standardointiin RMG 75-2014. Valtion järjestelmä mittausten yhtenäisyyden varmistamiseksi. Aineiden kosteusmittaukset. Termit ja määritelmät . - M. : Standartinform, 2015. - iv + 16 s.
• Filonenko G.K., Lebedev P.D. [download1.libgen.io/ads.php?md5=A0C8BA65FACBBD98C1D8651EF4FB6955 Kuivaimet]. - M. - L .: Gosenergoizdat , 1952. - 264 s.  (linkki ei saatavilla)
• Khrustalev B.M., Nesenchuk A.P., Romanyuk V.N. [download1.libgen.io/ads.php?md5=A15813EB21990B8C9332AC6CC28179E8 Tekninen termodynamiikka. 2 osassa. Osa 1]. - Minsk: Technoprint, 2004. - 487 s. — (kandidaatti. Akateeminen kurssi. Moduuli). — ISBN 985-464-547-9 .  (linkki ei saatavilla)

Galleria

• Assmann aspiraatiopsykrometri

• Assmannin aspiraatiopsykrometrin kaavio

Linkit

• WMO:n opas meteorologisiin laitteisiin ja havainnointimenetelmiin, luku 4: Kosteus. Maailman ilmatieteen järjestö  2006
• Psykrometrin ja kosteusmittarin esittely kokeessa (video)
• Kotitekoinen psykrometri