Принцип работы психрометра

Психрометр. Виды и работа. Применение и особенности

Психрометр – это измерительный прибор, применяемый для определения температуры и влажности воздуха. Его используют для составления метеорологических прогнозов. Это неотъемлемое оборудование метеостанций. Название прибора происходит от греческих слов «холодный» и «мерить».

Психрометры используются не только для наблюдения за погодой, но и определения оптимальных условий производственных процессов. Имея информацию о величине относительной влажности воздуха можно проводить калибровку различного промышленного оборудования, менять концентрацию компонентов для химических процессов, которые в зависимости от сырости воздуха протекают по-разному. Такие приборы часто можно встретить на складах пищевых продуктов и электроники.

Как работает психрометр

Принцип действия устройства основывается на свойстве жидкости при испарении влиять на температуру прилегающих к ней поверхностей. В приборе имеется 2 термометра. Один находится во влажной среде, а второй остается сухим. Первый контактирует со смоченной поверхностью, в качестве которой выступает губка или ткань. Прикасаясь к ней, термометр охлаждается от испаряющейся жидкости. Как следствие он показывает меньшую температуру, чем сухой прибор. Разница на двух термометрах составляет несколько градусов. Она используется для физических вычислений относительной влажности.

Самые простые психрометры это просто два спиртовых или ртутных термометра. Один из них обмотан смоченной хлопчатобумажной тканью, а второй остается сухим. Чтобы ткань оставалась влажной, в конструкции предусматривается емкость с водой, в который опускается ее конец. Хлопчатобумажные нитки впитывают жидкость и поднимают влагу вверх, поэтому ткань всегда остается мокрой пока имеется вода в резервуаре.

Чем ниже относительная влажность окружающего воздуха, тем более интенсивно испаряется вода из ткани. Естественно, быстрое испарение сильно понижает температуру термометра. На сухом воздухе разница между данными с пары термометров будет самой большой. При относительной влажности 100% температуры останутся одинаковыми.

Сняв показания с двух термометров и зафиксировав разность температуры необходимо воспользоваться специальной таблицей. По вертикали в ней отмечены показания сухого термометра, а по горизонтали разность температур. Сопоставив линии можно получить показания относительной влажности.

Табличные данные являются следствием расчета по формуле e = E-A•P(t-tc). Показатель «е» отображает упругость водяного пара в воздухе. Это является величиной абсолютной влажности воздуха. «Е» – максимально возможная упругость пара при температуре смоченного термометра. Показатель «t» температура воздуха. «А» является высчитанным коэффициентом, который напрямую зависит от термометра и скорости движения воздуха, соприкасаемого с резервуаром и колбой термометра. Показатель «P» – это давление воздуха.

Каждый классический психрометр имеет на своей поверхности напечатанную таблицу, благодаря чему данные можно сравнить сразу же не отходя от прибора. Это исключает необходимости использования расчетов. Чтобы пользоваться прибором и получить показатель относительную влажность можно даже не уметь применять формулу.

Отличие от гигрометра

Психрометр и гигрометр это приборы одинакового назначения. Они оба созданы для определения влажности. При этом устройства отличаются между собой по принципу работы. Дело в том, что гигрометр разработан специально для измерения физико-химических свойств разных веществ. Психрометры работают намного проще. Естественно, чем элементарней конструкция, тем она надежней. Именно поэтому психрометры более точные. Хотя они лишены ряда дополнительных функций, но могут использоваться в качестве эталона. Именно по психрометру проводят поверку точности многозадачного гигрометра.

Виды психрометров

Описанная классическая конструкция простейшего психрометра является не единственной. На основании принципа измерения влажности по показанию сухого и влажного термометра были разработаны несколько психрометров:

  • Августа.
  • Асмана.
  • Дистанционный.
Августа

Этот прибор также называют стационарный психрометр. Он является самой первой и простой конструкцией. Устройство представляет собой корпус, на котором неподвижно закреплено 2 термометра. От одного из них отходит батистовая ткань, опущенная в резервуар с водой. Это безотказное оборудование, дающее весьма точные результаты, но требующее периодического слежения за наличием воды в резервуаре.

Недостаток данного прибора состоит в том, что интенсивность испарения зависит от скорости передвижения воздуха. То есть, если ткань термометра будет обдуваться, то произойдет значительное охлаждение, превышающее естественное. Как следствие показания станут искажаться. В связи с этим устройство лучше размещать в местах, где на его точность не повлияют сквозняки.

Асмана

Данный прибор известен как аспирационный психрометр. Это немного более сложное устройство. Оба его термометра скрыты в корпусе, защищающем их от повреждения и теплового воздействия от окружающих поверхностей. Они принудительно обдуваются воздухом с помощью встроенного вентилятора, что гарантирует одинаковый фиксированный поток. Это исключает зависимость показаний от порывов ветра, и выравнивает условия. Работающий вентилятор двигает воздух со скоростью 2 м/сек.

Это самый точный вид психрометров. Как и в приборах Августа в их конструкции используются термометры со стеклянной колбой, поэтому устройство требует аккуратного обращения. Спрятанные термометры все равно могут разбиться, и тогда прибор придет в негодность.

Дистанционный

Это промышленные психрометры, которые позволяют измерять влажность воздуха обычно применяя термометры сопротивления. Такие устройства позволяют определять относительную влажность и передавать результаты измерений на большие расстояния. То есть, исключается необходимость подходить к прибору и непосредственно снимать показания температуры.

Дистанционные психрометры бывают:
  • Манометрические.
  • Электрические.

Первый прибор имеет в своей конструкции манометрический термометр. Более востребованными являются электрические психрометры. В них встроен термометр, сопротивления, термопары, термисторы и т.п. Несмотря на техническую сложность, в основе таких устройств лежит тот же принцип разности показаний температуры сухого и мокрого датчика.

Обслуживание бытового психрометра

В качестве бытовых психрометров обычно предлагается использовать классические стационарные приборы. В идеале проводить заправку их резервуара дистиллированной водой. При ее отсутствии можно использовать кипяченую воду. Кипячение позволяет уменьшить концентрацию в жидкости солей, забивающей капилляры тканевой ленты и ускоряющей ее пересыхание. Чтобы психрометр работал точно без возможной погрешности, лучше использовать всегда только дистиллированную воду. Тогда лента не напитает соль, поэтому всегда будет сохнуть правильно.

Внешний вид и состав аспирационного психрометра

а — внешний вид (1 — заводской ключ; 2 — аспиратор; 3 — смоченный термометр; 4 — трубка; 5, 8 — планочная защита; 6 — защитные трубки; 7 — тройник; 9 — сухой термометр); б — разрез (1 — трубка; 2 — смоченный термометр; 3 — тройник; 4 — батист; 5 — внутренняя трубка смоченного термометра; 6 — внутренняя трубка сухого термометра; 7 — сухой термометр); в — принадлежности (1 — крюк; 2 — ветровая защита; 3 — зажим; 4 — резиновая груша)

Психрометр и гигрометр

Так ли уж необходим психрометр, когда влажность воздуха можно определить при помощи другого прибора – гигрометра?

Принцип работы этого прибора основан на других свойствах окружающей среды: гигрометры бывают резистивными, ёмкостными, термисторными и оптическими. Простейшие из них используют свойство некоторых материалов скручиваться или распрямляться при колебаниях влажности.

В ряде случаев показания любого из гигрометров являются недостаточно точными. Простота устройства психрометра обеспечивает высокий уровень защиты от посторонних влияний, поэтому полученные с его помощью данные оказываются более точными и надёжными. Поэтому нередко для уточнения результатов измерений показания гигрометров время от времени проверяют при помощи психрометра.

Читайте также  Диммирование это

В то же время гигрометры во многих случаях являются более удобными для использования. Так, ёмкостные гигрометры справляются с замерами влажности не только воздуха, но и твёрдых веществ. Это необходимо для контроля параметров таблеток, бетонных изделий и др.

В чем плюсы и минусы психрометра?

Главным преимуществом психрометра есть его несложное строение. Соответственно, определение влажности воздуха с помощью психрометра намного проще по сравнению с другими измерительными приспособлениями. Плюс ко всему, в изготовлении он гораздо более дешевый, чем любой другой прибор.

Но кроме положительных сторон, у психрометра есть и недостатки. На показания этого измерительного инструмента очень влияет движение окружающего воздуха. То есть, чем выше будет скорость движения воздуха в месте измерения, тем больше будет разница в окончательном результате обеих термометров психрометра. Эту погрешность было исправлено в психрометре аспирационного типа или, как его еще называют, психрометре Ассмана.

Гигрометр вит – инструкция по применению

Перед тем как повесить прибор на стену на уровне глаз, чтобы было удобно снимать показания, его необходимо подготовить для работы. Начинаются подготовительные работы с распечатки коробки. Все комплектующие должны быть целы, плюс соответствовать перечню паспорта.

Алгоритм использования гигрометра ВИТ:

  1. Распечатать коробку, проверить целостность и полноту комплектации. Проверить штамп завода изготовителя о поверке.
  2. Тканевый питатель снять с нижнего резервуара термометра с красноватой жидкостью.
  3. Трубку питателя достать из пластикового корпуса, перевернуть и наполнить дистиллированной водой почти доверху.
  4. Вставить в корпус, перевернуть в нормальное положение. Часть воды окажется в изгибе питателя, который будет находиться под шариком влажного термометра. Большая часть воды (столб) находится в трубке питателе. Это позволит наполнять гигрометр комнатный водой очень редко.
  5. Тканевая полоска должна быть на кончике термометра, а ее второй конец в изгибе питателя, в воде. Термометр вставлять в воду нельзя, так тогда будет измеряться температура воды, а не помещения с учетом испарения. От воды до кончика термометра должно быть от 5 мм.
  6. Прикрепить гигрометр на стену, чтобы было легко снимать показания (на высоте лица). Стена должна быть прочной, без вибрации, любых источников нагрева или охлаждения.
  7. Для тех, кому нужна влажность до десятых или даже сотых, необходимо измерять скорость аэрации (при помощи крыльчатого У5).
  8. Прибор оставляется на стене в спокойном состоянии, пока не примет температуру окружающей среды. Теперь можно снять показания, посчитать разницу и по таблице узнать значение влажности в помещении. Если в паспорте была указана погрешность, ее нужно учитывать, прибавляя или отнимая погрешность прибора.
  9. Полученное значение необходимо записать в журнал гигрометра.

Воду комнатной температуры нужно заливать регулярно, но не позже, чем за полчаса до замера.

Важно! Первичная поверка гигрометров проводится заводом изготовителем, последующие пользователем – не реже, чем каждые два года.

Где купить гигрометр

Чтобы купить гигрометры вит достаточно обратиться к поставщику лабораторной техники или посуды, т.е. к нам, компании Стимул. Обычно у них есть из чего выбрать (купить гигрометр отечественного производства или иностранного, с поверкой или калибровкой и другие виды).

Принцип действия психрометра

С момента изобретения менялся лишь дизайн стационарного прибора, который обычно вешается на стене. Но принцип его работы остаётся неизменным. На небольшую пластинку из дерева, пластика или другого материала с низкой теплопроводностью крепятся два термометра. Между ними должно быть расстояние не более 5 см.

Резервуар с расширяющейся жидкостью одного из термометров обхватывает влажный фитиль, противоположный конец которого опускается в небольшой сосуд с дистиллированной водой. Этот сосуд называется питателем, сделан он из пластика и его заполняют дистиллированной (в крайних случаях кипяченой) водой.

Термометры подписываются «Сухой» и «Увлажненный». Фитиль, которым смачивается резервуар одного из термометров, шьют в виде трубочки из гигроскопичной хлопчатобумажной ткани: шифона или батиста. Толщина шва не должна превышать 1,5 мм.

«Сухой» термометр всегда будет показывать температуру выше, чем показания увлажненного. Колбочка «Увлажненного» термометра охлаждается из-за испарения влаги с фитиля. По разнице в показаниях обоих термометров высчитывают влажность окружающего воздуха. Расчет ведется не вручную, а по психрометрической таблице, закреплённой на приборе.

Устройство и принцип работы

Психрометр Ассмана представляет собой прибор с двумя стеклянными термометрами, наполненными ртутью. Термометры находятся в особых металлических трубках. Нижняя часть последних открыта, а в области верхней части они сливаются в одну целую трубу. Здесь же, в верхней части, также находится и аспирационная головка. Благодаря наличию последней аппарат и называется аспирационным психрометром.

Аспирационная головка сохраняет постоянство перемещения воздушных потоков в резервуарах термометров. В ней находятся пружинный механизм и вентилятор, который может включаться и заводиться вручную или же работать от источника питания. Вентиляция происходит следующим образом: сначала вентилятор всасывает воздух окружающей среды, тем самым обдувая термометры, затем через специальный воздуховод потоки поступают обратно к вентилятору, а позже выходят через специальные отверстия в корпусе. Средняя скорость воздушных потоков, создаваемых вентилятором, согласно ГОСТу должна быть 2 м/с. Частотой вращения лопастей вентилятора можно управлять при помощи специального клапана.

Однако «сердце» прибора заключается в термометрах и их измерениях. Один из них носит название «сухой», другой называется «мокрый» или «влажный».

Первый измеряет температуру окружающей среды. Второй определяет процент содержания влаги в воздухе. Если с измерениями первого термометра все ясно, то параметры второго демонстрируют показатели, гораздо меньше температуры окружающего воздуха. Очевидно, что это значение напрямую зависит от влажности воздуха.

Также, помимо термометров, в устройство помещается особый резервуар. Он наполняется дистиллированной водой или же просто кипячёной. Один конец ткани должен быть опущен в резервуар с водой, а другая часть ткани должна обматывать нижнюю часть термометра. Если использовать проточную воду, то хлор может забить микрокапилляры ткани, которая должна смачивать влажный термометр.

Испарение является энергозатратным процессом. Главная схема работы устройства состоит в следующем – жидкость, испаряясь, охлаждает поверхность, на которой она находится. В данном случае последней является термометр. Он охлаждается и показывает пониженную температуру. Чем ниже процент содержания влаги в воздухе, тем быстрее и интенсивнее испаряется вода с ткани, и тем ниже показатель градуса термометра. При 100% влажности воздуха испарение с ткани прекращается, и в этом случае показания термометров будут одинаковыми.

Стоит отметить, что устройство оснащено особым корпусом, который не только оберегает внутреннюю часть от повреждений, но и защищает термометры от теплового излучения находящихся неподалеку предметов.

Аспирационный психрометр считается одним из самых надежных измерителей, так как термометры в нем находятся в специальной защитной оправе, которая защищает их не только от повреждения, но и воздействия прямых солнечных лучей. Поток исследуемого воздуха в таком устройстве имеет постоянную скорость около 2 мм/с. Но, как и станционный прибор, аспирационный психрометр является достаточно хрупким, так как построен на базе ртутно-спиртовых градусников.

Дистанционные манометрические или электронные психрометры — это промышленные устройства, которые работают на основе терморезисторов и термометров сопротивления. Например, электронный психрометр вместо двух ртутных или спиртовых датчиков температуры имеет кремниевые транзисторы.

Читайте также  Виды пил по дереву

Возможные неисправности и меры по их устранению

У любого прибора могут возникнуть поломки, гигрометр не исключение. Главное знать, как правильно устранить данную неисправность:

  • в гигрометре есть детали из стекла, которые легко повредить или разбить, поэтому нужно быть особенно аккуратными. Иначе придется заменять данную часть прибора;
  • если разрушился питатель, то его необходимо заменить. В комплект входит запасной питатель, который нужно зафиксировать пружиной, находящейся сзади основания. Если запасная часть отсутствует, то нужно приобрести новый, в соответствии с техническим паспортом, в котором прописаны все компоненты прибора;

Важно! Прежде чем установить новый питатель, требуется удалить старый и извлечь все остатки.

  • если появился разрыв жидкости в термометре, то нужно подогреть резервуар до нужной температуры, нельзя перегреть, иначе он может разрушиться.

Таким образом, гигрометр психрометрический – очень важное и нужное устройство. Если не измерять влагу в помещениях, то могут возникнуть многочисленные проблемы со здоровьем, в квартире может появиться грибок и плесень на стенах, ухудшится состояние домашних питомцев и комнатных растений. Психрометр достаточно дешёвый, но полезный инструмент, который должен быть в каждом помещении, для того чтобы хозяин спал спокойно в комфортной среде.