Измерение относительной влажности воздуха: Какой метод измерения предпочтительней?
Известные всем со школы приборы типа ВИТ (ВИТ-1, ВИТ-2), позволяющие измерять относительную влажность воздуха, похоже, скоро уйдут в прошлое. На смену им приходят современные измерители влажности воздуха с микропроцессорным управлением. О достоверности результатов, полученных с помощью этих, кардинально различающихся по методу измерения приборов и пойдет речь в этой статье (Читайте также статью «Что такое влажность воздуха? Как правильно измерять влажность? Давление водяного пара. Таблицы и примеры расчета.»). Далее для краткости будем именовать их соответственно: «термогигрометры ВИТ» и «цифровые термогигрометры». Рассмотрим два метода измерения относительной влажности воздуха, используемых в этих приборах:
Психрометрический метод измерения относительной влажности воздуха.
Термогигрометры ВИТ используют психрометрический метод измерения влажности, основанный на разнице показаний «сухого» и «увлажненного» термометров.
После снятия показаний термометров по психрометрической таблице определяют относительную влажность воздуха. Это исторически самый старый метод измерения относительной влажности воздуха.
На погрешность измерения при использовании этого метода оказывают влияние атмосферное давление, скорость аспирации, температура воздуха, чистота заливаемой воды, запыление тканевого материала. Кроме всего погрешность, возникающую при изменении свойств тканевого материала (например, тканевый материал запылится и высохнет) и изменении скорости движения воздуха около датчиков, трудно заметить. В итоге, даже поверенный психрометр может иметь недостоверность показаний 20 % и выше, особенно при низких уровнях влажности. К недостаткам психрометрических термогигрометров ВИТ можно отнести постоянную необходимость контроля влажного тканевого материала, обязательное введение индивидуальных поправок к показаниям термометров. Самое неоспоримое достоинство же таких приборов очень привлекательная цена.
Метод прямого измерения относительной влажности воздуха.
Современные цифровые термогигрометры используют так называемый метод прямого измерения относительной влажности воздуха. Для измерения влажности прямым методом используются датчики, основанные на различных физических принципах и выполненные по различным технологиям. Можно выделить основные четыре типа датчиков: емкостные, резистивные, на основе оксида олова и на основе оксида алюминия. Рассмотрим кратко особенности каждого типа (табл. 1).
Таблица 1.
Отличительные особенности различных типов датчиков влажности
| Тип датчика | Особенности |
| Емкостной | Высокая надежность, высокий выход годных кристаллов, низкая стоимость, широкий рабочий диапазон. |
| Резистивный | Самые дешевые, малая доля рынка. |
| На основе оксида олова | Плохая стабильность, плохая взаимозаменяемость |
| На основе оксида алюминия | Узкий диапазон измерения (малая влажность) |
Из этих представленных четырех основных типов для измерения влажности самым оптимальным по совокупности параметров является емкостной.
Он обеспечивает широкий диапазон измерений, высокую надежность и низкую стоимость при использовании микроэлектронной технологии, которая позволяет производить емкости планарного типа тонкопленочным методом. Благодаря этому мы имеем миниатюрные габариты чувствительного элемента, возможность имплементации на кристалле специализированной интегральной схемы обработки сигнала. Технологичность и высокий выход годных кристаллов обеспечивают малую стоимость продукции данного типа. Итак, для измерения влажности емкостной метод является лучшим.
Именно такие датчики для измерения относительной влажности применяются в современных цифровых термогигрометрах.
Особенно хочется обратить внимание на ряд специфических моментов, возникающих при определении параметра относительной влажности в рабочих, производственных и других помещениях в холодное время года.
В холодное время года относительная влажность в помещениях имеет низкое значение (15-30 %). С наступлением холодного времени года приходится констатировать, что достаточно часто пользователи, сопоставляя результаты измерения относительной влажности, полученных с помощью цифровых приборов, оснащенных емкостными датчиками, с показаниями приборов типа ВИТ, получают совершенно расходящиеся результаты.
Таблица 2.
Соотношение между параметрами абсолютной (a), относительной (φ) влажности, объемным влагосодержаниемт (Х, ppm) и температурой точки росы (tросы), при температуре исследуемого воздуха t =+20 °С.
| φ,% | а, г/м3 | X, ppm | tросы,°С | φ, % | а, г/м3 | X, ppm | tросы,°С |
| 0,56 | 0,123 | 127 | -40 | 60,00 | 10,60 | 13842 | 12 |
| 0,68 | 0,150 | 159 | -38 | 64,00 | 11,30 | 14777 | 13 |
| 0,86 | 0,186 | 198 | -36 | 68,00 | 12,06 | 15777 | 14 |
| 1,07 | 0,230 | 246 | -34 | 73,00 | 12,80 | 16830 | 15 |
| 1,33 | 0,284 | 340 | -32 | 77,65 | 13,60 | 17934 | 16 |
| 1,63 | 0,345 | 376 | -30 | 82,93 | 14,48 | 19151 | 17 |
| 1,97 | 0,420 | 462 | -28 | 88,20 | 15,36 | 20368 | 18 |
| 2,44 | 0,510 | 566 | -26 | 93,90 | 16,30 | 21684 | 19 |
| 3,00 | 0,622 | 691 | -24 | 100,0 | 17,30 | 23097 | 20 |
| 3,64 | 0,740 | 841 | -22 | 18,30 | 24540 | 21 | |
| 4,41 | 0,900 | 1020 | -20 | 19,40 | 26092 | 22 | |
| 5,34 | 1,08 | 1230 | -18 | 20,00 | 27724 | 23 | |
| 6,46 | 1,30 | 1490 | -16 | 21,77 | 29447 | 24 | |
| 7,74 | 1,64 | 1790 | -14 | 23,00 | 31263 | 25 | |
| 8,55 | 1,70 | 1960 | -13 | 24,40 | 33171 | 26 | |
| 9,27 | 1,84 | 2140 | -12 | 25,70 | 35184 | 27 | |
| 10,20 | 2,01 | 2349 | -11 | 27,20 | 37303 | 28 | |
| 11,50 | 2,27 | 2560 | -10 | 28,70 | 39523 | 29 | |
| 12,11 | 2,38 | 2804 | -9 | 30,40 | 41868 | 30 | |
| 13,30 | 2,58 | 3060 | -8 | 32,05 | 44342 | 31 | |
| 14,45 | 2,81 | 3338 | -7 | 33,80 | 46921 | 32 | |
| 16,73 | 3,05 | 3630 | 35,60 | 49645 | 33 | ||
| 17,10 | 3,31 | 3965 | -5 | 37,60 | 52500 | 34 | |
| 18,72 | 3,60 | 4320 | -4 | 39,60 | 55500 | 35 | |
| 20,20 | 3,89 | 4695 | -3 | 41,70 | 58631 | 36 | |
| 22,14 | 4,22 | 5100 | -2 | 43,90 | 61934 | 37 | |
| 24,06 | 4,50 | 5549 | -1 | 46,20 | 65381 | 38 | |
| 26,00 | 4,80 | 6020 | 0 | 48,60 | 69000 | 39 | |
| 28,04 | 5,20 | 6481 | 1 | 51,15 | 72789 | 40 | |
| 30,13 | 5,60 | 6950 | 2 | 53,80 | 76763 | 41 | |
| 32,40 | 5,90 | 7480 | 3 | 56,50 | 80921 | 42 | |
| 34,75 | 6,30 | 8028 | 4 | 59,40 | 85263 | 43 | |
| 37,27 | 6,80 | 8609 | 5 | 62,30 | 89737 | 44 | |
| 40,00 | 7,26 | 9230 | 6 | 65,14 | 94579 | 45 | |
| 42,80 | 7,70 | 9886 | 7 | 68,70 | 99539 | 46 | |
| 45,80 | 8,20 | 10586 | 8 | 72,05 | 104737 | 47 | |
| 49,06 | 8,80 | 11328 | 9 | 75,60 | 110145 | 48 | |
| 52,50 | 9,40 | 12117 | 10 | 79,20 | 115816 | 49 | |
| 56,00 | 10,00 | 12498 | 11 | 83,06 | 121724 | 50 |
Пример 1: По данным метеосводки: температура атмосферного воздуха ta=0 °С; относительная влажность в атмосфере φa=100 % (=> tросы этого воздуха при этом =tа=0 °С).
Температура точки росы (tросы) — величина, характеризующая влажность воздуха: это температура, при которой исследуемый воздух имеет φ=100 % (отн. вл.) или а=аmax (абсолютная влажность в г/м3) — полное влагонасыщение (т.е. при понижении температуры исследуемого воздуха нижеtросы начинается процесс конденсации избыточной влаги — выпадает роса). Воздух с улицы проникает в помещение, где температура
Пример 2: По данным метеосводки ta = -10 °С; φa =80 %. По таблице 2 определяем, что при tросы = ta = -10 °С максимальное значение абсолютной влажности аmax=2,27 г/м3 (т.
е. при 100% относительной влажности). Соответственно, при относительной влажности 80% абсолютная влажность атмосферного воздуха (при ta =-10 °С) составит а=аmax*φ =2,27*0,8=1,82 г/м3.
В помещении t=+21 °С (см. в таблице строка tросы =+21 °С). Находим, что максимальная абсолютная влажность (аmax) воздуха при t=+21 °С составила бы 18,3 г/м3. Получаем значение φ проникшего воздуха (для t=+21 °С): φ =(а/аmax)*100 % =(1,82/18,3)*100 % =9,9%
Пример 3. Допустим, что при той же метеосводке (ta =-10 °С, φa=80 %) исследуется помещение с температурой t =+18 °С. По примеру 2 аатм воздуха 1,82 г/м3.
Тогда, по таблице 2 аmax (см. строчку tросы =+18 °С, напоминаем, что при этой температуре точки росы в воздухе содержится максимально возможное количество влаги)=15,36 г/м3, и следовательно: φ (+18 °С)=(аа.в./аmax)*100 % =(1,82/15,36)*100 % =11,8 %
Из приведённых примеров видно, что холодный атмосферный воздух, имеющий на улице высокую влажность (80… 100 %), попадая в отапливаемые помещения, в которых нет специальных увлажнителей воздуха, приобретает низкие значения уровня влажности (10…30 %), т.к. относительная влажность воздуха зависит, в основном, от количества содержащихся в нём молекул воды (которое не меняется при попадании его с улицы в помещения) и его температуры (отличающейся существенно). Разумеется, полученные очень низкие значения влажности обусловлены расчётом для «идеальных» условий. На самом деле, в помещениях влажность будет немного выше расчётных за счёт дыхания людей, неполного воздухообмена с уличным воздухом (влага накапливается), открытых источников влаги (краны, открытые емкости с водой и т.
п.), но вклад их не столь значителен.
Следовательно, с одной стороны, чем ниже температура атмосферного воздуха и чем он суше, а с другой стороны, чем выше температура воздуха в помещениях, тем меньше реальная величина относительной влажности воздуха в помещениях.
Итак, мы выяснили, что психрометры, особенно не имеющие системы принудительной аспирации (типа ВИТ), имеют репутацию весьма недостоверных приборов, на точность показания которых влияет ряд причин, рассмотренных выше. Достоверность же результатов, полученных с помощью цифровых измерителей влажности не вызывает сомнений.
В настоящее время рынок цифровых термогигрометров достаточно насыщен. Обширно представлены в этом сегменте и зарубежные и отечественные производители. К сожалению, ряд цифровых термогигрометров неспособны полноценно заменить приборы ВИТ. Этому есть ряд причин, главная из которых, это отсутствие у прибора сертификата об утверждении типа средства измерения. Это в основном дешевые приборы производства КНР.
Приборы же отдельных отечественных производителей не выдерживают критики по таким качественным параметрам, как эргономика и главное надежность. А качество, как известно, категория экономическая.
Как пример хорошо сбалансированных по соотношению цена/качество приборов для измерения температуры и влажности, можно привести Портативный измеритель влажности IT-8-RHT
Этот переносной измеритель влажности производства НПК «Рэлсиб» обладает рядом достоинств:
• Широкий диапазон температуры эксплуатации от мин 40°С до +55°С
• Подключение взаимозаменяемых первичных преобразователей через соединители
• Два варианта подключения преобразователя температуры и влажности: жёстко к корпусу, через соединительный кабель
• Наличие дополнительного канала с НСХ Pt1000 для измерения температуры в широком диапазоне
• Широкий ассортимент датчиков температуры для дополнительного канала измерения
• Высокая точность измерения
• Низкая дополнительная температурная погрешность
• Задание порога звуковой и световой сигнализации
• Запоминание макс.
и мин. значений
• Индикация температуры точки росы и точки инея
• Яркий большой светодиодный индикатор
• Возможность пользовательской юстировки без нарушения заводской настройки
• Прочный, герметичный, с прорезиненными вкладышами корпус
Если кроме измерения влажности требуется и регистрация значений, с возможностью просмотра данных на компьютере и формирования отчета, тогда оптимальным прибором для измерения и регистрации будет наш новый переносной измеритель – регистратор влажности и температуры EClerk-M-RHT.
Особенности измерителя-регистратора
• 2 канала
• яркий светодиодный индикатор
• большой объём памяти
• высокая точность
• современный эргономичный корпус
• расширенный диапазон температуры эксплуатации
• современное ПО для конфигурирования и работы с данными
• возможность записи с временными интервалами
• чувствительный элемент встроен в корпус
• в белом или черном корпусе
Если вам нужен высокоточный прибор для измерения и регулирования относительной влажности воздуха, с возможностью передачи данных по электронной почте — вам подойдет измеритель относительной влажности и температуры ИВИТ-М.
Прибор сертифицирован как средство измерения в России, в республиках Казахстан и Беларусь.
Основные достоинста прибора:
• Взаимозаменяемый чувствительный элемент без потери точности
• Высокая точность измерения и стабильность показаний
• Яркий светодиодный индикатор
• Встроенный микронагреватель чувствительного элемента для защиты от конденсации влаги
• Возможность подключения до 247 приборов в одну сеть
• Возможность оснащения архивом и двухпозиционного регулятора
• Различные конструктивные исполнения (канальное, настенное, уличное)
2015 г.
Методы определения влажности воздуха
Для определения влажности воздуха используются следующие методы: психрометрический, гигроскопический, точки росы, массовый. При наладочных и исследовательских работах систем вентиляции и кондиционирования воздуха методы точки росы и массовый широкого применения не имеют.
Психрометрический
метод.
Этот метод основан на измерении
психрометрической разности температур
с помощью “сухого” и “мокрого”
термометров (рис.1), т.е. на определении
двух точек практически адиабатного
процесса увлажнения воздуха.
Рис. 1. Схема психрометра аспирационного (Ассмана):
1 — “сухой” термометр, 2 — “мокрый” термометр,
3 — чехол из гигроскопичной ткани, 4 — трубка,
5 – вентилятор.
Рис. 2. Психрометр аспирационный типа М-34 (с электромотором) | Для снижения погрешностей шарики термометров защищены от потоков лучистого тепла и подвергаются принудительному обдуву с помощью осевых вентиляторов). “Сухой”
термометр показывает температуру
ненасыщенного влажного воздуха. смачивается дистиллированной водой через чехол из гигроскопичной ткани (марли, батиста), показывает |
“Мокрый” термометр, чувствительный
элемент котороготемпературу насыщенного влажного воздуха, т.е. при относительной влажности j = 100 %.
Вследствие
испарения влаги с поверхности
чувствительной части “мокрого”
термометра в поверхностном слое
“отнимается” некоторое количество
тепла и его температура снижается.
Снижение температуры, фиксируемое
“мокрым” термометром, будет наблюдаться
до тех пор, пока количество скрытого
тепла парообразования воды не станет
равным количеству явного тепла,
сообщаемого от воздуха к смоченной
поверхности термометра. В пограничном
слое у смоченной поверхности будет
наблюдаться термодинамическое равновесие,
— количество явного тепла, отнимаемое
от воздуха, будет равно количеству
скрытого тепла, сообщаемому ему же, т.е.
теплосодержание воздуха практически
будет постоянно (i
= const).
Испарение влаги с поверхности чувствительного элемента “мокрого” термометра тем интенсивнее, чем ниже влажность воздуха, т.е. относительная влажность воздуха зависит от психрометрической разности (tс — tм) и tс, т.е
j = f [(tс — tм), tc] ,
где tс , tм — температуры “сухого” и “мокрого” термометров.
Промышленностью выпускается психрометры аспирационные (Ассмана) МВ-4М с механическим и М-34 с электрическим приводами вентилятора.
Аспирационный
психрометр МВ-4М или М-34 (рис. 2) заключены
в латунные трубки с наружной зеркальной
поверхностью, которая дает возможность
исключить влияние радиационного
теплообмена с находящимися вблизи
нагретыми или холодными поверхностями.
Через трубки у поверхности чувствительных
элементов термометров с помощью
вентилятора 5 продувается воздух со
скоростью 2,5 — 3,0 м/с.
Термометры, используемые в психрометрах, имеют шкалы — 30…+50 °С с ценой деления 0,2 °С. Диапазон измерения относительной влажности 10 — 100 % при температурах — 10…+40 °С.
Гигроскопический метод. Этот метод основан на свойстве некоторых материалов приводить свою влажность в соответствие с относительной влажностью окружающего их воздуха. При этом некоторые материалы изменяют свою длину (обезжиренный человеческий волос, капроновая нить и др.) или электропроводность (LiCL). С учетом этого свойства изготавливаются приборы для измерения относительной влажности воздуха и ее регулирования. Принципиальная схема гигрометра приведена на рис. 3.
При
наладочных и исследовательских работах
по вентиляции и кондиционированию
воздуха наиболее часто для регистрации
относительной влажности воздуха в
помещениях в течение длительного времени
(сутки и более) используются самопишущие
приборы — гигрографы. Промышленностью
выпускаются гигрографы двух типов: М-21
и М-32.
Приборы обеспечивают непрерывное
измерение и запись относительной
влажности воздуха в пределах 30-100 % при
температуре -35…+45 °С.
Запись показаний прибора производится
на диаграммной ленте (рис. 4).
Рис. 3. Принципиальная схема гигрометра:
1 — чувствительный элемент (пучок обезжиренных волос),
2 — шкала относительных влажностей, 3 — показывающая стрелка,
4 — пружинка
Гигрограф М-21 в качестве чувствительного элемента имеет пучок обезжиренных человеческих волос. Чувствительный элемент средней частью через рычажную систему связан со стрелкой с пером на конце. Изменение длины волос при изменении относительной влажности передается записывающему механизму. На диаграммной ленте вычерчивается кривая изменения относительной влажности окружающего воздуха с течением времени.
Рис. | Влажность гигроскопического материала остается приблизительно одинаковой при равной относительной влажности воздуха и различных температурах. Изменение влажности гигроскопических материалов сопровождается изменением их свойств. Они изменяют свою форму или электропроводность. |
4. Гигрограф М21АГигрограф М-32 отличается от гигрографа М-21 конструкцией чувствительного элемента, который представляет собой круглую мембрану из органической гигроскопической пленки, имеющей жесткий центр для соединения с рычажным механизмом прибора.
Измерение влажности. Методы и работа. Устройство и приборы
Измерение влажности жидких веществ зависит от полярности жидкости, то есть, если вода хорошо растворяется в жидкости, то такая жидкость полярная, и наоборот. Например, бензин является неполярной жидкостью, а спирт – полярной. Концентрация воды в полярной жидкости может быть любой. Плотность жидкости наиболее удобно определять ареометром, который имеет плавающую шкалу.
В неполярной жидкости содержание воды определяют по изменению диэлектрической проницаемости, так как вода в таких жидкостях растворяется в незначительных количествах. Измерение влажности сухих веществ производят методом высушивания в лабораторных условиях. Для этого сравнивают массу вещества до сушки, и после нее. Чтобы быстро определить влажность, применяют специальные измерительные устройства.
В каждом конкретном случае, в котором необходимо измерение влажности, существуют специальные методы.
В настоящее время наиболее популярным стало:
- Измерение влажности воздуха для осуществления мониторинга погодных условий с некоторым предсказанием возможного изменения влажности.
- Нормы гигиены по содержанию в воздухе влаги.
- Условия технологии, зависящие от влажности внешней среды.
Измерение влажности на химическом производстве требуется для определения влаги в сыпучих или твердых материалах. Например, для управления режимом работы печей требуется контроль текущей величины влажности газов или воздуха.
При выполнении сушки в химическом производстве также необходимо периодически измерять содержание влаги в различных веществах. Такой процесс требует значительных затрат энергии, достигающих 15% расходуемого топлива. Например, перед фасовкой цемента, удобрений в мешки осуществляют предварительную сушку.
Заключается в том, что измеряется разность температур 2-х термометров: сухого и влажного. С помощью специального фитиля мокрый термометр поддерживается во влажном состоянии, путем его непрерывного смачивания водой. Вода испаряется с поверхности термометра, тем самым охлаждает его. Скорость испарения прямо пропорционально зависит от влажности. Чем более сухой газ, тем быстрее будет испаряться вода с мокрого термометра. Возникает разность температур влажного и сухого термометров, по которой определяют влажность газа.
Формула для определения влажности использует зависимость между значениями обоих термометров, и давлением пара:
р н.
м – р = А рб (t c – t m)
где р –давление газа, р н.м. – давление пара при tm (влажного термометра), рб – давление по барометру, А – психрометрическая константа, t c – температура сухого термометра.
По следующей формуле определяют относительную влажность:
φ = р : р н.с *100 = 100 * [р н.м – А р б (tc – tm)] : р н.с
где р н.с, р н.м – парциальное давление насыщенного пара при температурах t c и t m. В связи с тем, что р н.с и р н.м однозначно определяются t c и t m, то при А = const, можно получить зависимость:
φ = f(t c – t m , t c)
Исходя из этой формулы, рассчитываются психометрические таблицы, которые отличаются в зависимости от различных видов термометров.
Константа А зависит от условий отведения тепла от термометра во внешнюю среду. В связи с этим для отдельного устройства термометра величина А будет отличаться от других.
Для создания постоянного значения параметра А в каждом термометре создают такой обдув термометра, при котором этот параметр будет постоянным. Шкала психрометра имеет градуировку в влажности. Принцип действия разных видов психрометров одинаков.
Сорбционный методЗаключается в связи свойств материалов с количеством поглощенной влаги, зависит от влажности контролируемого газа. Работа сорбционного влагомера описана ниже.
Метод точки росыФиксация температуры конденсации пара до момента насыщения влагой. Абсолютную влажность вычисляют по температуре точки росы. Это наиболее точный способ, позволяющий при любом давлении газа измерить влажность.
Чувствительным элементом является зеркало, которое требуется охлаждать для образования на нем конденсата влаги газа.
Для измерений температуры образования росы спроектированы влагомеры с автоматическим действием.
Очищенная газовая смесь поступает по каналу 1 в камеру 2. В этой камере газ касается с зеркалом оптического канала 3. По нему поток света попадает на оптрон 5 от источника 4. Происходит охлаждение поверхности 3 с помощью термобатареи 6, которая функционирует на элементах Пельтье. Ее принцип действия заключается в протекании тока через поверхности прикосновения разных типов проводников. Вследствие этого выделяется тепло или холод.
При подходе к точке росы оптрон закрывается, и протекание тока по термобатарее прерывается. Термопара 7 определяет температуру точки росы.
На практике имеются трудности в осуществлении этого метода измерения:
- Определение момента конденсации зависит от способа фиксации.
- Температура конденсации росы зависит от вида поверхности. Значительно снизить температуру росы может наличие жирных веществ.
- В агрессивных химически активных газах точка росы может иметь значительные отличия от расчетных значений.
Агрессивные газы могут взаимодействовать на поверхность выпадения росы, вызывая ее коррозию.
Агрессивные газы могут взаимодействовать на поверхность выпадения росы, вызывая ее коррозию.В таких типах чувствительный компонент должен быть в равновесии с контролируемым газом. Практическую популярность получили несколько видов преобразователей.
ЭлектролитическиеСодержат электролит. Влажность газа изменяется, вследствие чего изменяется объем влаги на чувствительном элементе. Это ведет к изменению концентрации электролита на чувствительном элементе.
В состав электролита входит хлористый литий. Схемы измерений таких моделей являются мостовыми схемами измерений. Электролитические гигрометры имеют такие недостатки, как влияние концентрации вещества, а также непостоянство характеристики градуировки на измерения.
Электролитические измерители с подогревом по конструкции подобны измерителям электролитического типа без подогрева. Но их принцип работы имеет отличия. Изменение величины электропроводности обуславливает изменение температуры преобразователя.
В случае, если влажность газа повышается, следовательно, повышается электрическая проводимость преобразователя. Это приводит к повышению тока, испарению влаги, что приводит к снижению электрической проводимости.
Температура, которая соответствует этому равновесию, подлежит измерению преобразователем. Электролитические влагомеры, имеющих подогрев, обладают повышенной надежностью и простотой конструкции. Их свойства не зависят от загрязнения и пыли
Кулонометрические преобразователиВыполняют измерение влажности по электрической энергии, потраченной на электролиз влаги, поглощаемой пентаоксидом фосфора. В таких приборах преобразователь включает в себя пластиковый корпус. В его внутреннем канале находятся два электрода, выполненных в виде спиралей, которые не касаются друг друга. Промежуток между электродами занят пентаоксидом фосфора, который обладает хорошей способностью к сушке.
Влага, находящаяся в газе, при соединении с гигроскопическим веществом, создает раствор фосфорной кислоты, имеющей повышенную удельную проводимость.
При подключении питания возникает электролиз поглощаемой влаги. При неизменном расходе газа объем воды равен концентрации влаги в контролируемом газе.
Достоинством кулонометрических влагомеров стала независимость показаний от питания и составных частей газа. На качество измерения не влияет загрязненность сорбента. Этот способ не нуждается в градуировке эталонных смесей, и является оптимальным для замеров минимальных концентраций влаги в газе.
Отрицательным фактором способа является необходимость недопущения газов, которые имеют щелочную реакцию. Чувствительный элемент может выйти из строя при их присутствии. Также на точность измерения влияет наличие спиртов.
Пьезосорбционные гигрометрыРаботают по принципу применения зависимости частоты колебаний от веса влаги, которая поглощена сорбентом, находящемся на кварцевой пластине.
Характеристики метрологии пьезосорбционных влагомеров зависят от материала сорбента и способа его нанесения на кварцевую пластину.
Использование силикагеля позволяет применять пьезосорбционный способ для измерения минимальной концентрации влаги. Устройство чувствительного компонента имеет элементарную конструкцию.
Гигрометры пьезосорбционного типа нуждаются в градуировке по газам, имеющим уже известную величину влажности. Могут быть дополнительные погрешности из-за сорбирования кроме влаги других компонентов контролируемого газа. Такие модели гигрометров используются в химическом производстве и при исследованиях материалов в термобарокамерах.
Измерение влажностиОптический метод основывается на ослаблении ИК излучения из-за поглощения его водяными парами.
Конденсационный метод заключается в охлаждении газа в холодильнике до окончательной конденсации влаги. Затем влагу измеряют. Этот метод является абсолютным, однако при этом необходимы более трудные процессы.
Тепловой способ измерение влажности заключается в эффекте разной теплопроводности влажных и сухих газов.
Радиационный метод основан на зависимости поглощения инфракрасных лучей, зависящих от влажности.
Емкостный метод основывается на принципе действия емкости, ее емкость будет намного выше, если газ более сухой, так как влага, попавшая между обкладками, снижает емкость.
Кондуктометрический метод работает на зависимости влажности газа от его электрической проводимости. При возрастании влажности повышается и проводимость газа.
Похожие темы:
- Емкостные датчики. Виды и устройство. Работа и применение
- Индуктивные датчики. Виды. Устройство. Параметры и применение
- Датчики влажности. Виды и работа. Применение и особенности
- Датчики температуры. Виды и принцип действия, Как выбрать
Измерение влажности — Статьи — ЭйрПромВент
Измерение влажности газов играет особую роль в процессах сушки, так как испарение влаги может происходить интенсивно только при минимальном значении влажности окружающего воздуха или газа.
Не меньшее значение имеет измерение влажности твердых сыпучих тел, например зерна, формовочной земли и др. Следует отметить, что применение влагомеров в настоящее время очень ограничено вследствие многих недостатков их конструкций.
Влажностью какого-либо вещества называется количество влаги, содержащееся в единице объема или веса этого вещества.
В газах влага может содержаться в виде водяного пара или в виде мельчайших капелек воды, взвешенных в газе (туман). Количество водяного пара, содержащегося в 1 м3 смеси газа н водяного пара, называется абсолютной влажностью.
Чаще величину влажности относят к 1 м3 сухого газа при нормальных условиях. Эта величина также называется абсолютной влажностью или влагосодержанием.
Для каждого значения температуры имеется определенное значение абсолютной влажности, выше которого содержание водяного пара в 1 м3 газа невозможно. Избыток влаги сверх этого значения выделяется в виде капель воды.
Вели газ содержит максимально возможное количество водяного пара, которое может быть при данной температуре, то газ называется насыщенным.
Методы измерения влажности газов
Измерение влажности газон может производиться несколькими методами, однако большинство из них пригодно только в лабораторных условиях. Для измерения влажности газов применяются следующие методы: весовой, конденсационный, метод определении точки росы и психрометрический метод. Последний имеет наибольшее распространение в промышленных измерениях.
В лабораторной практике и при различных испытаниях применяется весовой метод определения влажности. Для этой цели определенное количество газа просасывается через П-обрпзиую трубку, заполненную веществом, жадно поглощающим влагу. В большинстве случаев этим веществом является хлористый кальций CnCU, хорошие результаты даст фосфорный ангидрид РаО», по он требует очень аккуратного обращения и тщательного хранении.
Поглотительные трубки (для большей надежности измерения соединяют последовательно дне или три трубки) предварительно взвешиваются на аналитических весах. Когда через них будет пропущено определенное количество гЛ9Л, учитываемое; барабанным газовым счетчиком, соединенным последовательно с поглотительными трубками, они-вновь взвешиваются.
Приращение веса дает количество влаги, поглощенное из газа. Частное от деления этой величины на количество прошедшего газа, которое учтено газовым счетчиком, дает абсолютную влажность газа. 11росасыванпе газа производится большей частью при помощи водоструйного эжектора.
Если газ просасывается перса холодильник, охлаждающий газ ниже точки росы, т. е. ниже той температуры, при которой начинается выделение влаги при охлаждении газа, то на поверхности холодильника конденсируется некоторое количество влаги. Из холодильника газ будет выходить уже насыщенным. Измеряя температуру выходящего газа, можно определить содержание в нем водяного пара. Если к этой величине прибавить количество влаги, сконденсировавшейся в холодильнике, то полученный результат будет абсолютной влажностью газа. Такой метод измерения называется конденсационным. Наиболее распространенным является психрометрический метод измерения влажности газа. Сущность этого метода заключается в том. что в пространство, в котором требуется измерить влажность газа, погружаются два термометра, причем чувствительная часть одного из них обернута чехлом из тонкой ткани, непрерывно смачиваемой водой.
Вследствие испарения влаги с мокрой ткани происходит охлаждение чувствительной части термометра, поэтому между показаниями термометров сухого и влажного появляется разность.
Простейший психрометр состоит из двух термометров, укрепленных рядом на одном основании. Шарик одного из термометров обернут тонкой тканью, конец которой опущен в ванночку с водой и непрерывно увлажняется за счет гигроскопичности ткани.
Для более точных измерений применяется психрометр с вентилятором для просасывания воздуха с большой скоростью.
Для непрерывных измерений влажности как на открытом воздухе, так и в трубопроводах может быть применен автоматический психрометр ПЭ, состоящий из датчика ДВП и электронного моста ЭМД. Чувствительными элементами в этом приборе служат два термометра сопротивления градуировки 11а, один из которых обернут чулком, непрерывно смачиваемым водой.
Датчик психрометра представляет собой цилиндрический корпус с фланцем, при помощи которого он может быть укреплен в стенке трубопровода или резервуара.
В корпусе помещены рядом два термометра сопротивления; через корпус непрерывно протекает газ или воздух, влажность которого измеряется. Воздух входит в отверстия в нижней части корпуса и выходит во фланце, омывая оба термометра сопротивления.
Если измеряемая среда находится под давлением, большим атмосферного, то протекание ее через корпус прибора обеспечивается этим давлением. В случае необходимости просасывание среды через датчик может производиться специальным просасывающим устройством, которое представляет собой небольшой вентилятор с электродвигателем.
Термометры сопротивления включены в схему двойного моста, причем сопротивления, составляющие мост, рассчитаны таким образом, что напряжение, снимаемое с диагонали и подающееся на вход электронного усилителя, пропорционально относительной влажности, в значениях которой ироградуирована шкала прибора.
Психрометром ПЭ можно измерять влажность газов в пределах 10—100% при температурах среды 10—80° С.
Кроме психрометров, для измерения влажности применяются приборы, называемые гигрометрами.
Действие гигрометра основано на свойстве человеческого волоса удлиняться пропорционально относительной влажности воздуха. Обезжиренный волос натянут между штифтомна основании прибора и роликом. При удлинении волоса при повышении влажности воздуха ролик, связанный со стрелкой, поворачивается на угол, пропорциональный удлинению волоса. Шкала гигрометра градуируется в значениях относительной влажности.
СИСТЕМЫ ДИСТАНЦИОННОЙ ПЕРЕДАЧИ ПОКАЗАНИИ
Необходимость дистанционной передачи показаний измерительных приборов диктуется требованиями иметь показания одной и той же измеряемой величины в нескольких местах одновременно. Например, наблюдение за рядом параметров, определяющих работу парового котла, должно осуществляться одновременно кочегаром, находящимся на рабочей площадке котла, и диспетчером или дежурным инженером, находящимся в помещении центрального пункта управления электростанции.
Системы дистанционной передачи показании, пли, как их еще называют, системы телепередачи, весьма разнообразны и зависит от ряда причин: расстояния, на которое требуется передача показаний, системы измерительных приборов и т.
д. Расстояния дистанционной передачи могут быть очень большими, порядка десятков и сотен километров, могут ограничиваться и пределами цеха, т. е. десятками метров.
Система дистанционной передачи показаний не должна вносить искажений и погрешностей и показания прибора.
В настоящее время преимущественно находят применение электрические и пневматические системы,
Прибор, показания которого передаются на расстояние, называется датчиком или первичным прибором. Для того чтобы измерительный прибор мог выполнять функции датчика, в пего должно быть встроено специальное устройство, конструкция которого зависит от системы телепередачи.
Прибор, воспринимающий импульсы, подаваемые от датчика, и преобразовывающий их в перемещения указателя относительно шкалы, называется вторичным прибором.
Методы измерения влажности воздуха — Лесная метеорология (Науки о Земле)
Методы измерения влажности воздуха
В настоящее время для измерения влажности воздуха наиболее широко используются психрометрический и сорбционный методы.
деленном уровне. Отверстия защитных трубок должны быть ориентированы в противоположную от Солнца сторону и навстречу ветру. Смачивание батиста смоченного термометра необходимо производить специальной пипеткой и только при вертикальном положении психрометра, чтобы вода из пипетки не попала в защитные трубки.
Сорбционный метод измерения влажности воздуха основан на свойстве гигроскопических тел реагировать на изменение влажности воздуха. На этом свойстве основано действие гигрометров.
Волосной гигрометр МВ-1 служит для измерения относительной влажности воздуха. Действие прибора основано на свойстве обезжиренного человеческого волоса изменять длину в зависимости от относительной влажности воздуха. Изменение длины волоса передается на стрелку, указывающую относительную влажность на шкале, градуированной от 0 до 100%.
Гигрограф М-21А — прибор для непрерывной записи относительной влажности воздуха. Приемной частью прибора является пучок обезжиренных человеческих волос.
дается в июле, минимум — в январе. Например, в Москве средняя месячная упругость пара в июле составляет 15,6 гПа, а в январе! 2,7 гПа.
Суточный ход относительной влажности воздуха противоположен ходу температуры. Это объясняется тем, что упругость насыщения увеличивается с повышением температуры быстрее, чем возрастает поступление водяного пара в атмосферу из-за повышения интенсивности испарения. Следовательно, Е возрастает быстрее, чем е. Поэтому / уменьшается и суточный минимум относительной влажности воздуха наступает около 14—15 ч: Максимум наблюдается ночью или ранним утром, около времени восхода Солнца. Исключения бывают иногда в приморских районах, где в полуденные часы ветер дует с моря, принося более влажный воздух.
Годовой ход относительной влажности воздуха имеет минимум летом, а максимум — зимой. Например, в Москве (ТСХА) относительная влажность в 13 ч в июне в среднем составляет 50%, а в декабре 84% Вторая зона с такой же высокой относительной влажностью воздуха находится на островах и побережье Северного Ледовитого океана, что обусловлено низкой температурой воздуха и соответственно очень малой упругостью насыщения.
Наименьшая относительная влажность наблюдается в пустынях, где даже средние месячные ее значения летом не превышают 15—20%, а в отдельные сроки она может быть еще гораздо более низкой.
Ход дефицита насыщения водяного пара непосредственно связан с ходом температуры воздуха. Дефицит бывает наибольшим в 14—15 ч, а наименьшим — перед восходом Солнца. В годовом ходе дефицит насыщения водяного пара имеет максимум в самый жаркий месяц и минимум в самый холодный. В засушливых степных районах СССР летом в 13 ч ежегодно отмечается дефицит насыщения, превышающий 40 гПа. В Москве (ТСХА) дефицит насыщения водяного пара в июле в 13 ч в среднем составляет 13,4 гПа, а в декабре и январе только 0,6 гПа (рис. 22).
Количественные характеристики влажности воздуха обычно получают в психрометрической будке на высоте 2 м. Но в разных природных условиях они существенно различаются. Так, например, амплитуда суточного хода характеристик влажности воздуха в посевах и в лесу меньше, чем над оголенной почвой
Парциальное давление водяного пара с высотой уменьшается в 4—5 раз быстрее, чем атмосферное давление.
Уже на высоте 6 км парциальное давление водяного пара в 9—10 раз меньше, чем на уровне моря. Это объясняется тем, что в приземный слой атмосферы водяной пар поступает непрерывно в результате испарения с деятельной поверхности и его диффузии за счет турбу-» лентности. В более же высокие слои атмосферы пара поступает меньше, чем в приземный слой. Кроме того, понижение температуры воздуха с высотой ограничивает возможное содержание водяного пара, так как если количество пара в воздухе становится больше предела насыщения, то избыточный пар конденсируется.
Относительная влажность распределяется по вертикали неравномерно. В приземном слое атмосферы в летние дни она несколько возрастает с высотой за счет быстрого понижения температуры воздуха, затем начинает убывать вследствие уменьшения поступления водяного пара и снова возрастает до 100% в слое образования облаков.
В растительном покрове водяного пара содержится больше, чем над оголенной почвой, так как растения испаряют большое количество воды, к тому же в растительном покрове сильно ослабевает скорость ветра и уменьшается турбулентная диффузия пара.
Поэтому парциальное давление водяного пара в растительном покрове выше, чем над ним, особенно в дневные часы.
Относительная влажность в растительном покрове также повышена. Например, в посевах высокостебельных культур (кукуруза, сорго, конопля) относительная влажность воздуха в ясные тихие дни может быть на 20—30% выше, чем над оголенной поч-> вой. В таких посевах наибольшая относительная влажность наблюдается у поверхности почвы, затененной растениями, а наименьшая— в верхнем ярусе листьев.
Дефицит насыщения водяного пара в посевах значительно меньше, чем над оголенной почвой. Его распределение характеризуется понижением от верхнего яруса листьев к нижнему (табл. 25).
Таблица 25
Распределение по вертикали относительной влажности и дефицита насыщения
водяного пара в полдень над оголенной почвой и в посеве кукурузы (фаза
выметывания метелки) в Молдавии (по Ю. И. Чиркову)
Летом парциальное давление водяного пара и относительная влажность несколько выше в лесу, чем в поле.
Например, в лесостепной зоне относительная влажность в дубраве выше на 10— 14%. В древостое изменение влажности воздуха с высотой характеризуется общей закономерностью: наименьший дефицит насыщения и наибольшая относительная влажность наблюдаются у поверхности почвы, наименьшая относительная влажность и наибольший дефицит насыщения — у верхушек крон. 106
Значение влажности воздуха для производства
Влажность воздуха оказывает заметное влияние на растения и животных. При большом дефиците насыщения водяного пара резко возрастает испарение с поверхности почвы и усиливается транспирация растений. При дефиците насыщения больше 40 гПа испарение с поверхности влажной почвы превышает 80 т воды в сутки с 1 га, что приводит к иссушению почвы. Длительное пребывание растений в воздухе, имеющем относительную влажность ниже 30%, вызывает преждевременное усыхание листьев и щуплость зерна. Влажность воздуха влияет на качество продукции многих сельскохозяйственных культур.
8 гПа условия работы комбайнов хорошие, при’ дефиците гПа эти условия оцениваются как плохие.
Этапы урока | Деятельность учителя | Деятельность учащихся | Планируемый результат с учетом формирования УУД |
1.Организационный момент | Приветствие, организация внимания. | Включаются в деловой ритм урока. | Личностные: мобилизация внимания, уважение к окружающим. |
2.Актуализация опорных знаний из жизненного опыта | Жил-был царь. У него были три дочери: старшая, средняя и младшая. Младшая была самая красивая, самая любимая. Царь был стар и умен. Он давно издал указ, по которому первая дочь, выходящая замуж, получит полцарства. Зная указ, средняя и старшая дочери очень хотели замуж, и часто из-за этого ссорились. Младшая дочь замуж не собиралась. Чтобы разрешить все вопросы с замужеством и уладить ссоры, царь предложил провести такое соревнование. | Отвечают на вопрос (предполагаемый ответ): Старшая и средняя дочери очень хотели, чтоб их чайники закипели быстрее, и часто поднимали крышки чайников, проверяя, не кипит ли в них вода. Младшая дочь замуж не хотела и в чайник не заглядывала! | Познавательные: анализ явлений |
3. Мотивация. | — На предыдущих уроках мы с вами познакомились с 3 агрегатными состояниями вещества, различными процессами. | Разгадывают кроссворд, формулируют тему урока «Влажность воздуха. Измерение влажности воздуха». | Регулятивные: целеполагание |
| 4. Организация и самоорганизация учащихся в ходе усвоения материала | Организует работу по усвоению понятий: относительная влажность, точка росы, приборы для измерения влажности воздуха: гигрометр, психрометр; психрометрическая таблица. Из курса географии вам известно, что поверхность Земли покрыта на две трети водой. Вода занимает около 70,8 % земного шара. Живые организмы содержат от 50 до 99,7 % воды. В атмосфере находится около 13-15 тыс. куб. км воды. С поверхности морей, рек, водоемов самопроизвольно, непрерывно и при любой температуре происходит испарение, вследствие чего в окружающем нас воздухе постоянно находится водяной пар (в среднем в атмосфере содержится 24*10 16м3 водяного пара). Влажность воздуха говорит о наличии водяного пара в атмосфере. Чем больше водяного пара будет содержаться в атмосфере при данной температуре, тем больше будет влажность воздуха, тем ближе пар будет к состоянию насыщения. | Отвечают на вопрос: Какую часть воды составляет Земля, живые организмы, атмосфера? Выдвигают гипотезы. Как попадает вода в атмосферу? Выдвигают гипотезы. | Познавательные: смысловое чтение, поиск информации |
Влажность воздуха — это содержание водяного пара в атмосфере. При определении содержания влаги в воздухе используют понятия относительной влажности воздуха. | Отвечают на вопрос: Как определить влажность воздуха? Выдвигают гипотезы. С помощью учебника находят информацию. | ||
Относительной влажностью воздуха φ называют отношение давления водяного пара р, находящегося в воздухе при данной температуре, к давлению р0 насыщенного водяного пара при тойже температуре, выраженной в процентах. φ = р/р0 •100%. | Записывают формулу в тетрадь. φ = р/р0 •100%. | ||
Если влажный воздух охлаждать, то при некоторой температуре пар, находящийся в воздухе можно довести до насыщения. При дальнейшем охлаждении водяной пар начинает конденсироваться в виде росы. Температуру, при которой пар, находящийся в воздухе, становится насыщенным в процессе охлаждения, называют точкой росы. | Отвечают на вопрос: Как появляется туман, роса в природе? Выдвигают гипотезы. | ||
Физминутка | Слушают музыку «Вальс дождя» | Закрывают глаза и наслаждаются музыкой. | |
5. Практическая работа | Организует беседу. Психрометр состоит из двух термометров, шарик одного из них обмотан тканью, нижние концы которой опущены в сосуд с водой. Сухой термометр регистрирует температуру воздуха, а влажный — температуру испаряющейся воды. При испарении жидкости ее температура понижается. Чем суше воздух, тем интенсивнее испаряется вода из влажной ткани и тем ниже ее температура. | Рассматривают психрометр, его изучают и выполняют практическую работу (измеряют группами влажность воздуха в различных помещениях) с помощью психрометрической таблицы. | Познавательные: структурирование знаний |
6. Закрепление материала | Контролирует выполнение задач, обеспечивает мотивацию выполнения, осуществляет индивидуальный контроль. | Раздаточный материал по группам (приложение 2). | Личностные: Самооценка и самоуважение |
7. Домашнее задание | Организует запись домашнего задания. П.19, вопросы | Записывают домашнее задание в дневник. | Регулятивные: оценка-осознание уровня и качества усвоения; |
8. Подведение итогов. Рефлекия, выставление оценок | Учитель предлагает учащимся обобщить приобретённые знания на уроке. 1. В воздухе всегда содержится некоторое количество водяного пара. 2. В зависимости от температуры воздух может удерживать различное количество водяных паров; чем больше температура воздуха, тем больше водяного пара требуется воздуху для насыщения. 3. Степень насыщенности воздуха водяными парами называют относительной влажностью, или отношение 4. Если ненасыщенный воздух охлаждать, то он становится насыщенным при некоторой температуре и начинает конденсироваться — выпадает роса; температура в этом случае называется точкой росы. Моё настроение на уроке. | Учащиеся вступают в диалог с учителем, отвечают на вопросы, формируют конечный результат, рассказывают что узнали, чему научились, какие трудности испытали. | Отслеживать цель учебной деятельности. |
Там вы поставите чайники на плиту и дождетесь, пока они закипят. Та дочь, у которой закипит чайник раньше, выйдет замуж первой». 
Это влажность — величина, от которой зависит наше самочувствие, погода, состояние музейных экспонатов, книг и т.д.
Появляется туман, выпадает роса.
Следовательно, разность показаний сухого и влажного термометров зависит от относительной влажности воздуха. Зная эту разность температур, определяют относительную влажность воздуха по специальным психрометрическим таблицам. 
Решают задачи по теме естественно-научной функциональной грамотности.
Влажность. Методы измерения влажности. Гигрометр
Преобразователи, датчики, датчики
Влажность. Методы измерения влажности. Гигрометр
Абсолютная и относительная влажность. Основные методы измерения влажности. Гигрометр точки росы, электрический гигрометр, психрометр и другие.
Окружающий нас воздух содержит определенное количество водяного пара (молекул воды). Максимальное количество водяного пара в воздухе (насыщенность воздуха водяным паром) зависит от температуры. Число молекул в насыщающем водяном паре увеличивается с температурой. Насыщение водяным паром получается, например, на поверхности воды при равных температурах воды и воздуха — равновесии: количество испаряющихся молекул воды равно количеству конденсирующихся молекул.
Обычный воздух при данной температуре не содержит насыщенного водяного пара. Но при понижении температуры воздуха (снижении, например, ночью) неудовлетворительные водяные пары могут перейти в насыщение — точку росы.
Точка росы – это температура, при которой водяной пар в воздухе становится насыщенным.
Уровень содержания водяных паров в воздухе характеризуется повышенной влажностью. Абсолютная влажность ρ — количество водяного пара, содержащегося в 1 куб. метр при заданной температуре. Относительная влажность f — отношение абсолютной влажности к количеству пара ρ, которое необходимо для насыщения 1 куб. м воздуха при данной температуре (т.е. число, соответствующее условию температуры точки росы. ρ можно найти в столы).
f = (ρ/ρ)100%
Приборы для измерения влажности называются гигрометрами. В настоящее время в основном используются следующие методы и средства измерения влажности.
Гигрометр точки росы. Охлаждение (например, с помощью элемента Пельтье) небольшого зеркала, помещенного в поток анализируемого газа. С помощью фотоэлемента, фиксирующего образование зеркальной росы, регулируется ее температура. Измерив температуру, определить точку росы.
Существуют гигрометры, в которых вместо электродов используются зеркала, проводимость которых изменяется в результате потоотделения.
Психрометр. Прибор состоит из двух термометров — влажного и нормального. Анализируя разницу между показаниями термометров определяют точку росы. Чем ниже насыщенность воздуха водяными парами, тем интенсивнее будет испаряться вода с поверхности смоченного термометра и тем ниже температура и тем больше будет разница между двумя показаниями термометров.
Электролизный гигрометр. Измеряемый поток воздуха (газа) проходит вокруг платиновых электродов с пятиокисью фосфора, которая поглощает воду. При подаче напряжения на электроды вода разлагается на водород и кислород. Ток электролиза пропорционален количеству поглощенной воды, т.е. абсолютной влажности.
Инфракрасный гигрометр. Путем измерения поглощения инфракрасного излучения определяется абсолютная влажность.
Электрические гигрометры с проводящей пленкой.
В зависимости от количества поглощенного водяного пара изменяется электрическое сопротивление проводящей пленки. Калибровочную пленку можно дополнительно изучить для определения абсолютной влажности газа.
Волосяной гигрометр. В таких гигрометрах будет измеряться жирность наращенных человеческих волос и определенная влажность. Удлинение под действием влажности должно быть 2,5%.
Гигрометр с биморфным элементом. Основой такого гигрометра является металлическая винтовая пружина, обтянутая с одной стороны влагопоглощающим материалом. Под действием впитавшегося вещества вода расширяется и изменяет геометрические параметры пружины. Калибровка может быть определена относительная влажность (газ).
преобразователи, датчики, датчики — Информационный портал 2011 — 2023 г. Использование материала возможно путем размещения активной ссылки
Влажность, газы
Влажность измерительная, гигрометр
Гигрометр с токопроводящей пленкой
Главная >> Влажность.
Методы измерения влажности. Гигрометр
/ английский
• Влажность, гигрометр
• Гигометр с проводящей пленкой
• Устойчивый газовой анализ
•.0002 Home
Температура, Термоэлектричество
Магнитные поля
Механическое напряжение, деформация
Сила, давление, смещение, поток
влажность, газы
Фото -эффекты, свет
Ионизирующий ионный Radiation
Электроэнергетичность, емкость, Pieeelectios, Light
Radiation.
Физические свойства материалов
Литература по преобразователям
Новости, выставки, конференции
О проекте. Контакты
• Информация о различных преобразователях и датчиках физических величин, представлены параметры различных физических процессов.
• Электрофизические свойства и эффекты в различных электротехнических материалах.
• Теория, экспериментальные результаты, практическое применение
Контакты: [email protected]
Влажность воздуха. Гигрометр, секреты влажности воздуха
См. также:
· Преобразователи электромагнитные
· Эффект Холла. Преобразователи зала
· Датчик автомобильного зала
· Термоэлектрический
· Термоэлектрод.0008
· Electronic thermometer
· Thermoelectric converter
· Thermocouples — calibration
-chromel — alumel
· Кремниевый преобразователь давления
· Полупроводниковый лучевой акселерометр
· Манометры
· давление датчика SAPFIR
· Абсолютное давление MIDA
· MANOMET DAME MP2, DM2005
9000.
9000. 9000. 9000. 9000. 9000. 9000. 9000. 9000. 9000. 9000. 9000. 9000. 9000. 9000. 9000. .Информация, новости, реклама
Stork Instruments — Урок 3
Stork Instruments /
Школа влажности /
Урок 3 — Методы измерения влажности
Урок 3
Методы измерения влажности
Поглощение, испарение и конденсация — три основных принципа, используемых для практического измерения влажности.
Волосяной гигрометр
Размеры натуральных и синтетических материалов изменяются в зависимости от изменения влажности. В гигрометре человеческого волоса используется пучок волос, натянутых в механическом устройстве. Расширение и сжатие пучка из-за изменений влажности и температуры передаются через связь на стрелочный указатель или записывающий механизм.
Показания предоставляются с точки зрения относительной влажности. Этот метод доминировал в измерении влажности с конца 18 до конца 20 века.
Психрометр с влажным и сухим термометром
Используемый в 19 веке недорогой метод определения влажности воздуха. Прибор зависит от использования двух одинаковых термометров, один из которых имеет смоченный фитиль, окружающий колбу. Температура, регистрируемая термометром с «влажным термометром», занижена из-за энергии, необходимой для испарения воды из фитиля. Степень охлаждения связана с давлением водяного пара в атмосфере и энтальпией испарения. Относительную влажность можно определить по показаниям двух термометров, обращаясь к психрометрическим таблицам. Существуют современные реализации этого принципа, в которых вместо стеклянных ртутных термометров используются термопары. Приборы, которые полагаются на испарение или принудительную тягу, а не на естественную тягу, более точны.
Электролитический гигрометр
Закон электролиза Фарадея лежит в основе электролитического гигрометра.
Бифилярная платиновая обмотка на кварцевой или тефлоновой трубке, покрытой пятиокисью фосфора, представляет собой измерительную ячейку. Влага, содержащаяся в потоке газа, поглощается гигроскопичным пятиокисью фосфора и непрерывно подвергается электролизу с образованием входящих в его состав газообразных водорода и кислорода. Подаваемый ток электролиза прямо пропорционален электролизу воды и используется для отображения в подходящих единицах.
Емкостные, резистивные и импедансные гигрометры
В гигрометрах этого типа гигроскопическая среда, такая как полимер или оксид алюминия или кремния, помещена между двумя электропроводящими слоями, один из которых проницаем для водяного пара. Измерение электрической емкости, импеданса или сопротивления является основой этого типа, и сегодня этот метод используется в большинстве промышленных гигрометров. Бикерамический датчик импеданса STORK – это новейшая разработка этого типа, которая особенно подходит для измерений в диапазонах влажности от следовых до промежуточных.
Измеритель точки росы с охлаждаемым зеркалом
Этот тип зависит от определения температуры точки росы газа путем охлаждения зеркала, через которое течет образец газа. Основной метод основан на термоэлектрическом эффекте Пельтье, тепловом насосе (обычно называемом просто Пельтье), способном создавать большие температурные градиенты, на котором установлено теплопроводящее зеркало. В зеркало встроена термопара или платиновый термометр сопротивления. Свет от источника обычно отражается в фотоэлемент. Фотоэлемент и тепловой насос работают по замкнутому контуру таким образом, что мощность, приводящая в действие тепловой насос, регулируется количеством света, поступающего на фотоэлемент, который, в свою очередь, контролируется наличием росы или инея на зеркальная поверхность.
Поэтому поверхность зеркала постоянно поддерживается при температуре точки росы газа. Термометр измеряет температуру зеркала, которая является точкой росы. Изменения влажности немедленно влияют на оптическую систему, и прибор быстро определяет новую точку росы.
Хотя описанная выше схема адекватно подходит для многих приложений, она имеет ряд ограничений.
Во-первых, проба газа редко бывает полностью чистой, и со временем на поверхности зеркала накапливаются загрязнения, что означает, что через определенные промежутки времени требуется физическая очистка.
Во-вторых, со временем поверхность зеркала царапается и истирается, что влияет на его отражательную способность и эксплуатационные характеристики.
В-третьих, существует проблема переохлажденной воды. Очевидно, что при атмосферном давлении, когда зеркало в таком приборе охлаждается, при температуре выше 0ºC на его поверхности конденсируется вода. Однако ниже 0ºC в игру вступает элемент неопределенности. Это связано с тем, что ниже нормальной точки замерзания воды конденсированный слой на поверхности зеркала может быть льдом или переохлажденной водой. Переохлажденная вода может присутствовать при температурах даже до -48ºC.
Поэтому в приборе, использующем принцип охлаждаемого зеркала, важно, чтобы оптическая система определяла фазу конденсированного слоя.
Этот факт ярко демонстрируется на простом примере. При точке росы -48ºC давление водяного пара газа составляет 5,0613 Па при измерении над льдом и 8,1226 Па при измерении над переохлажденной водой. Это эквивалентно разнице более чем в 4 градуса точки росы!
Уникальная рефлекторная оптическая система Stork с разделенным лучом преодолевает эту трудность. Его оптическая система определяет, какая фаза присутствует, и компенсирует ее. Кроме того, проблема загрязнения и истирания зеркал также решается в приборах STORK с охлаждаемыми зеркалами с помощью AZOR — автоматической оптической установки нуля.
Другие методы
Вышеуказанные методы наиболее часто используются в гигрометрии. Другие методы включают в себя:
- абсорбционная спектрометрия,
- акустическая передача,
- камера Вильсона с адиабатическим расширением,
- кристаллы, меняющие цвет, гравиметрические,
- оптическое волокно, кварцевый балансировочный резонанс
Однако все эти другие методы используются в очень ограниченном числе коммерческих инструментов.
Академия влажности — Что такое влажность?
Влажность определяется как некоторая мера содержания водяного пара в воздухе (или другом газе). Термин «влажность» является общим термином для количественной оценки количества водяного пара в газе.
Термин «влажность» часто заменяют термином «относительная влажность», но между этими двумя терминами есть существенная разница в контексте точного измерения.
В этой главе объясняется, почему разница между этими двумя терминами имеет значение для людей, занимающихся измерением водяного пара в чувствительных средах, и рассматриваются термины и определения, используемые для количественного определения количества водяного пара в газе.
Водяной пар играет решающую роль в поддержании качества и эффективности продуктов, которые улучшают нашу повседневную жизнь — продукты, которым потребители доверяют, производятся в соответствии со спецификациями. Производителям в различных отраслях промышленности важно понимать, как работают точные измерения влажности и какую роль играет ваш измерительный прибор.
Важность точности
Влажность измеряется с помощью гигрометра, инструмента, который использует различные материалы и измерения для измерения уровня водяного пара в комнате или пространстве. Хотя ни одно научное измерение не является абсолютно верным, получение максимально точных измерений влажности имеет решающее значение во всех отраслях. Поскольку водяной пар выше определенного уровня может привести к конденсации и, в конечном итоге, к коррозии или плесени, высокоточные измерения влажности жизненно важны для предотвращения деградации всего, от деревянных строительных материалов, пищевых продуктов, фармацевтических препаратов, топлива, бумаги, электронных компонентов и многих других материалов. Измерения влажности помогают поддерживать оптимальные условия окружающей среды для продуктов и предотвращают дорогостоящее повреждение ценных товаров.
Техническая информация
В этом разделе мы раскроем основные законы физики, управляющие относительной влажностью.
В интервале температур от -50 до 150°С и давлениях не выше 1000 кПа водяной пар практически ведет себя как идеальный газ. Мы будем использовать примеры, чтобы проиллюстрировать влияние температуры и давления на относительную влажность и как преобразовать относительную влажность в точку росы и температуру. абсолютная влажность.
Сначала давайте рассмотрим основы с обзором общих свойств водяного пара во влажном газе.
Испарение
Когда молекула воды покидает поверхность и принимает форму газа, она испаряется. Путем поглощения или выделения кинетической энергии молекула воды переходит из жидкого состояния в парообразное. Жидкая вода, которая становится водяным паром, забирает с собой часть тепла в процессе, называемом испарительным охлаждением.
Определение:
Испарительное охлаждение – это снижение температуры воздуха в результате испарения жидкости, которое отводит тепло от поверхности, с которой происходит испарение.
Энергия, удаляемая при испарительном охлаждении, известна как «скрытая теплота».
Испарительное охлаждение ограничено атмосферными условиями. Процесс испарения потребляет больше тепла, когда воздух очень горячий и сухой, что делает эффект охлаждения более выраженным по сравнению с испарительным охлаждением в горячем и влажном воздухе.
Конденсация
Превращение водяного пара в жидкость называется конденсацией. Водяной пар будет конденсироваться на поверхности только тогда, когда поверхность холоднее, чем температура точки росы, или когда равновесие водяного пара в воздухе превышено. Когда водяной пар конденсируется на поверхности, происходит чистое нагревание. Молекула воды выделяет тепло, а в свою очередь температура атмосферы немного повышается.
«Болотный охладитель» охлаждает воздух в жаркую погоду за счет испарения воды. Они хорошо работают в сухом климате, таком как Денвер или Феникс, но не будут работать в Хьюстоне или Бостоне, где воздух более влажный.
Химические реакции.
В результате многих химических реакций образуется вода. Если реакции протекают при температурах выше точки росы окружающего воздуха, вода будет образовываться в виде пара и увеличивать количество водяного пара в газе. Если они будут происходить при температуре ниже точки росы, произойдет конденсация, и из газа выйдет водяной пар.
Другие химические реакции происходят в присутствии водяного пара, что приводит к образованию новых химических веществ, таких как ржавчина на железе или стали.
Узнайте больше о влажности в следующем видео: «Объяснение измерения относительной влажности»
См. соответствующие сообщения в блогах:
Humidity Academy, теория 2 — относительная влажность, давление и температура
Humidity Academy, теория 3 — влажность и давление пара
влажность Academy Theory 4 – Определения влажности: концентрация паров
Humidity Academy Theory 5 — Влияние температуры и давления на % отн.
влажн.
Подпишитесь на одну из наших отраслевых информационных бюллетеней, и вы будете получать наши самые последние новости и идеи прямо на свой почтовый ящик!
Регистрация
Измерение влажности | THE INSTRUMENT GURU
Содержание
«Дело не в жаре, дело во влажности!» Вы когда-нибудь слышали, чтобы кто-нибудь говорил это в теплый день?
Чтобы понять влажность, вы должны сначала осознать, что вокруг вас есть вода в воздухе. — Но я не мокрый! Вы могли бы сказать. Это правда. Большая часть окружающего вас воздуха содержит воду в виде газа, называемого водяным паром.
Давайте разберемся с влажностью через несколько пунктов: –
- Что такое влажность?
- Что такое точка росы?
- Как измерить влажность?
Что такое влажность?
Легко определяемая влажность – это просто количество водяного пара, содержащегося в воздухе.
Водяной пар – это газообразное состояние воды. По мере повышения температуры воздуха может удерживаться больше водяного пара, поскольку движение молекул при более высоких температурах предотвращает образование конденсата.
Существует три основных измерения влажности: относительная, абсолютная и удельная. Измерение влажности
Абсолютная влажность:-
Абсолютная влажность является мерой фактического количества водяного пара в воздухе, независимо от температуры воздуха. Чем выше количество водяного пара, тем выше абсолютная влажность. Например, максимум около 30 граммов водяного пара может находиться в кубическом метре объема воздуха с температурой в середине 80-х. (единицы — граммы водяного пара на кубический метр объема воздуха)
Относительная влажность: –
Относительная влажность, выраженная в процентах, является мерой количества водяного пара, содержащегося в воздухе, по сравнению с количеством, которое он может удерживать при определенной температуре.
Теплый воздух может содержать больше водяного пара (влаги), чем холодный воздух, поэтому при одинаковом количестве абсолютной/удельной влажности воздух будет иметь более высокую относительную влажность. Относительная влажность 50% означает, что воздух в этот день (конкретная температура) содержит 50% воды, необходимой для насыщения воздуха. Насыщенный воздух имеет относительную влажность 100%. Измерение влажности
Относительная влажность воздушно-водяной смеси также определяется как отношение парциального давления водяного пара в смеси к давлению насыщенного пара воды при данной температуре (см. что такое давление пара). Таким образом, относительная влажность воздуха зависит как от содержания воды, так и от температуры.
Удельная влажность:
Удельная влажность относится к весу водяного пара, содержащегося в единице веса (количества) воздуха (выражается в граммах водяного пара на килограмм воздуха). Абсолютная и удельная влажность очень похожи по своему понятию.
Что такое точка росы?
Точка росы – это температура, при которой воздух насыщается водой и начинается конденсация. Чем выше поднимается точка росы, тем больше влаги в воздухе.
Как измерить влажность?
Поскольку влажность влияет на очень многое, отсюда следует, что существует очень много эффектов, которые можно использовать для ее измерения. Вот некоторые основные методы:
Типы гигрометров:
Следующие типы гигрометров используются для измерения влажности.
Датчик относительной влажности (электрический импеданс):-
Датчик относительной влажности гигрометр на основе электронного компонента, который поглощает водяной пар в зависимости от влажности воздуха и изменяет электрический импеданс (сопротивление или емкость). Прибор обычно представляет собой «зонд», прикрепленный непосредственно или кабелем к электронному блоку для отображения показаний относительной влажности.
Конденсационный гигрометр: —
гигрометр, использующий охлаждение для создания регулируемой конденсации.
Стабильная температура, при которой это происходит, измеряется и сообщается как точка росы или точка инея. Обычный формат представляет собой охлаждаемое зеркало с оптическим обнаружением конденсата, используемым в качестве обратной связи для контроля температуры зеркала.
Датчик точки росы:-
гигрометр на основе электронного датчика, изменяющего электрическую емкость при поглощении воды, способный измерять следовые количества водяного пара в очень сухих газах. Часто измеряется в единицах точки росы (или точки инея) — отсюда и название прибора — но показания могут отображаться и в других терминах.
Психрометр (гигрометр с влажным и сухим термометром)
Гигрометр, использующий испарительное охлаждение в качестве меры влажности. Сухой термометр сравнивают с термометром, обернутым влажным фитилем, в движущемся воздухе. Парные значения температуры можно использовать для определения влажности с помощью таблиц или расчетов (иногда рассчитываются внутренне и отображаются непосредственно современными психрометрами).
Механический гигрометр:
гигрометр, использующий изменение длины волос (волосной гигрометр) или другой органический материал для измерения влажности. Некоторые типы записывают на диаграмму, управляемую часовым механизмом или батареями. Очень простые типы вообще не питаются. В настоящее время предпочтение отдается гигрометрам с электронными датчиками, но многие механические гигрометры по-прежнему используются для мониторинга помещений.
Читать далее:-
- Измерение рН
- Измерение проводимости
- Измерение вибрации
- Калибровка
Связанный поиск:-
Основы токовых контуров 4–20 мА
Основы токовых контуров 4–20 мА
Преобразователь I в P
Преобразователь I в P
Что является источником и приемником в растениях?
Что является источником и приемником в растениях?
Ультразвуковой сигнализатор уровня
Ультразвуковой сигнализатор уровня
Как работает инфракрасный (ИК) газоанализатор
Как работает инфракрасный (ИК) газоанализатор
Несколько распространенных методов измерения датчика влажности-Новости о продуктах-Guangzhou Aosong Electronic Co.
, Ltd.Технология измерения влажности имеет долгую историю. С развитием электронных технологий быстро развивались и современные измерительные технологии. Измерение влажности делится на целых 20-30 в принципе. К методам выражения влажности относятся абсолютная влажность, относительная влажность, точка росы, отношение влаги к сухому газу (весовое или объемное) и т. д. Но измерение влажности всегда было одной из известных задач в мировой метрологии. Казалось бы, простая величина при углубленном изучении предполагает достаточно сложный физико-химический теоретический анализ и расчеты. Новичок может игнорировать многие факторы, на которые необходимо обращать внимание при измерении влажности, что влияет на его разумное использование.
Стандартные методы измерения влажности:
· Динамический метод (метод двойного давления, метод двойной температуры, метод шунтирования).
· Статический метод (метод насыщенной соли, метод серной кислоты).
· Метод точки росы.
· Метод сухого и смоченного термометра и различные методы с электронным датчиком.
Метод двойного давления и метод двойной температуры: Он основан на принципе термодинамического баланса P, V, T, время баланса больше, а метод разделения основан на точном смешивании абсолютной влажности и конечного сухого воздуха. Благодаря современным методам измерения и контроля это оборудование можно сделать достаточно точным. Тем не менее, поскольку оборудование сложное, дорогое, трудоемкое и требует много времени, оно в основном используется для стандартных измерений, а точность его измерений может достигать ±2% относительной влажности — ±1,5% относительной влажности.
Метод насыщенной соли в статическом методе: Это наиболее распространенный метод измерения влажности, простой и удобный в реализации. Однако метод насыщенных солей предъявляет строгие требования к балансу жидкой и газовой фаз и более высокие требования к стабильности температуры окружающей среды. Для его использования требуется длительное время для балансировки, а точка с низкой влажностью требует более длительного времени. Особенно, когда разница между влажностью в помещении и влажностью в бутылке значительна, ее необходимо балансировать в течение 6-8 часов при каждом включении.
Метод точки росы измеряет температуру, когда влажный воздух достигает насыщения, что является прямым результатом термодинамики, с высокой точностью и широким диапазоном измерения. Точность прецизионного измерителя точки росы, используемого для измерения, может достигать ± 0,2 ℃ или даже выше. Однако измеритель точки росы с холодным зеркалом, использующий современный фотоэлектрический принцип, дорог и часто используется в сочетании со стандартным генератором влажности.
Метод влажного и сухого термометра: Это метод измерения влажности, изобретенный в 18 веке. Он имеет долгую историю и является наиболее часто используемым. Метод мокрого и сухого термометра является косвенным. Он использует уравнение влажного и сухого термометра для преобразования значения влажности, и это уравнение является условным: скорость ветра вблизи влажного термометра должна достигать 2,5 м/с или более. Стандартный термометр с сухим и смоченным термометром упрощает это условие, поэтому его точность составляет всего 5~7% относительной влажности, что значительно ниже, чем у электронного датчика влажности. Влажный и сухой термометр не относятся к статическому методу. Не думайте просто, что по мере повышения точности измерения двух термометров повышается и точность измерения гигрометра.
Что касается метода измерения, подчеркиваются два момента:
Во-первых, поскольку влажность является функцией температуры, изменения температуры оказывают решающее влияние на результаты измерения влажности. Независимо от метода, точное измерение и контроль температуры является приоритетом. Обратите внимание, что даже если это хорошо изолированный бокс с постоянной температурой и влажностью, температура в рабочем помещении также имеет определенный градиент. Поэтому влажность в этом помещении тоже брутальная, чтобы быть абсолютно однородной.
Во-вторых, из-за значительных различий в принципах и методах трудно напрямую калибровать и подтверждать различные методы измерения. Большинство из них можно сравнивать только косвенными методами. Поэтому сложно откалибровать результаты измерения всего диапазона влажности (относительная влажность 0~99,9% ОВ) между двумя методами измерения влажности или откалибровать результаты измерения каждой точки во всех температурных диапазонах. Например, вентилируемый гигрометр с мокрым и сухим термометром требует потока воздуха с определенной скоростью ветра, в то время как закон насыщения солями требует строгой герметизации, и их нельзя сравнивать. Лучше всего подтверждать это шаг за шагом в соответствии с методом передачи и процедурами поверки, установленными в стране для системы поверки (стандарта) приборов измерения влажности.
Измерение влажности по температуре сухой и влажной луковицы
Влажность воздуха можно оценить путем измерения
- температура сухой луковицы и
- Температура влажной лампы
Dry Bulb Dattleb — T
— — T
— T
Dry Bulb. можно измерить простым термометром, как показано выше.
Температура по мокрому термометру — T wb — можно измерить с помощью стандартного термометра с мокрой одеждой из хлопка или подобного материала вокруг термометра. Обратите внимание, что непрерывный поток воздуха вокруг термометра важен для испарения воды с мокрой одежды и достижения правильной температуры смоченного термометра.
Достаточная циркуляция воздуха может быть обеспечена с помощью термометра или подобного приспособления.
Относительную влажность можно определить по таблицам ниже или, альтернативно, по психрометрической диаграмме или диаграмме Молье.
Пример — Состояние воздуха на диаграмме Молье
Если температура воздуха по сухому термометру составляет 19 o C , а температура по перепончатому термометру составляет 12 o C , то состояние воздуха может быть визуализируется на диаграмме Молье, как показано ниже.
- the relative humidity is approximately 42%
- the humidity ratio is approximately 0.0057 kg h3o /kg dry_air
Relative Humidity — Temperature in Celsius
The table below can be used для оценки относительной влажности воздуха, если известны температуры сухого и влажного термометров.
| Относительная влажность — RH ( %) | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| T db — T wb ( o C ) | Dry Bulb Temperature — T db ( o C ) | |||||||
| 15 | 18 | 20 | 22 | 25 | 27 | 30 | 33 | |
| 1 | 90 | 91 | 91 | 92 | 92 | 92 | 93 | 93 |
| 2 | 80 | 82 | 83 | 84 | 85 | 85 | 86 | 87 |
| 3 | 71 | 73 | 75 | 76 | 77 | 78 | 79 | 80 |
| 4 | 62 | 65 | 67 | 68 | 70 | 71 | 73 | 74 |
| 5 | 53 | 57 | 59 | 61 | 64 | 65 | 67 | 69 |
| 6 | 44 | 49 | 52 | 54 | 57 | 59 | 61 | 63 |
| 7 | 36 | 42 | 45 | 47 | 51 | 53 | 55 | 58 |
| 8 | 28 | 34 | 38 | 41 | 45 | 47 | 50 | 53 |
| 9 | 21 | 27 | 31 | 34 | 39 | 41 | 45 | 48 |
| 10 | 13 | 20 | 25 | 28 | 33 | 36 | 40 | 43 |
Загрузите и распечатайте График зависимости относительной влажности воздуха от температуры по сухому и влажному термометру
Пример.