Как измеряется влажность воздуха: Основные методы определения влажности воздуха | Холод-проект

Содержание

Относительная влажность воздуха. Формула RH

 О чем эта статья

Перейти к покупке приборов измерения влажности

Значение относительной влажности указывает на то, насколько воздух близок к насыщенному состоянию.

Определение

Понятие относительной влажности имеет несколько вариантов определений, основанных на понятиях абсолютной влажности или парциального давления. Но сводятся они к тому, что это отношение двух величин – количества того водяного пара, которое находится в воздухе определенной температуры, к его количеству в насыщенном состоянии (другими словами фактическое к максимально возможному). Выражается это отношение в процентах.

Если остановиться на выведении понятия относительной влажности из понятия абсолютной, то следует принять во внимание две величины в одних единицах измерения – абсолютную влажность, которую дает реальное значение веса водяного пара на единицу объема воздуха, и максимально возможную влажность, которая еще не вызывает конденсации.

Относительная влажность будет равна отношению первого и второго.

RH является единицей измерения относительной влажности воздуха и например для паров воды выражается формулой:

Как используется это формула на практике →

Формула для нахождения относительной влажности (RH) основана на отношении значений парциального давления водяного пара (p воды) к давлению насыщенного пара (p*воды).

Парциальное давление пара – не что иное, как давление, которое мог бы оказывать пар, если бы он один занимал при той же температуре тот же объем, что и изучаемый воздух.

Давление же насыщенного пара зависит от температуры воздуха и может быть выражено через точку росы, то есть такую температуру, когда начинает происходить конденсация пара.

Значение относительной влажности и указывает на то, насколько воздух близок к насыщенному состоянию.

Приборы для измерения относительной влажности


Психрометры. Стационарный(слева), аспирационный(в центре), дистанционный(справа)

Для определения влажности используются гигрометры и психрометры. Название психрометр буквально означает «холодный измеритель», что некоторым образом характеризует способ проведения измерений. Принцип пользования им – наблюдение за тем, как влияет на температуру поверхности процесс испарения воды. Состоит самый простой психрометр из двух термометров. Один из них полностью сухой, а ртутный резервуар другого постоянно смачивается. Чем менее насыщен воздух парами, тем быстрее идет испарение, и тем более показание влажного термометра отличается от показания сухого. Значение относительной влажности определяется либо по формуле, либо по психометрическим таблицам.


Гигрометры. Емкостной, оптический, резистивный, термисторный

Значительно проще пользоваться показаниями гигрометра, так как на его шкале зразу отображается значение влажности. А в качестве измерителя используются вещества, параметры которых существенно изменяются при изменении влажности и могут воздействовать на движущуюся стрелку. Но так как такие механические приборы могут иметь погрешности, их сверяют с более точными психрометрами.

Более подробно про различные виды гигрометров и принцип их действия прочитайте в этой статье.

Значение измерений относительной влажности воздуха

Контроль относительной влажности необходим во многих сферах, от определения угрозы здоровью человека до необходимости поддерживать оптимальные условия. К примеру, для хранения экспонатов в музеях, или выращивания растений. К тому же, в технике это имеет определяющее значение для работы многих технических устройств и защиты от коррозии.

Опубликована 06-07-11.


Если вам понравилась статья нажмите на одну из кнопок ниже

Как измерить влажность воздуха в квартире

  1. Измерьте температуру воздуха ртутным термометром и запишите показание. Это показание сухого термометра.
  2. Плотно оберните головку термометра мокрой марлей и через 10 минут снимите показания мокрого термометра. Термометр должен быть подвешен так, чтобы егоголовка ни с чем не соприкасалась.
  3. Из первой цифры вычтите вторую. По разности показаний сухого и влажного термометров определите по таблице относительную влажность воздуха.

Таблица для измерения влажности воздуха

Показания сухого термометра
оС
Разность показания сухого и влажного термометров оС
1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5 7,0 7,5 8,0 8,5 9,0 9,5 10 10,5 11
Относительная влажность %
10 86 79 73 66 60 53 47 41 34 28 22 16
11 87 80 74 67 61 55 49 43 37 31 26 20
12 87 81 75 69 63 57 51 45 40 34 28 23 18
13 88 82 76 70 64 58 53 47 42 36 31 26 20
14 88 82 76 71 65 60 54 49 44 39 33 28 23 18
15 88 83 77 72 66 61 56 51 46 41 36 31
26
21 18
16 89 83 78 73 68 63 57 52 48 43 38 33 29 24 20
17 89 84 79 74 69 64 59 54 49 45 40 35
31
27 22 19
18 90 84 79 74 70 65 60 55 51 47 42 37 33 29 24 21 17
19 90 85 80 75 70 66 61 57 52 48 44 39 35 31 27 23 19
20 90 85 81 76 71 67 63 58 54 50 45 41 37 33 29 25 22 18
21 90 85 81 77 72 68 64 59 55
51
47 43 39 35 31 28 24 21 17
22 91 85 82 77 73 69 64 61 56 52 48 44 41 37 33 30 26 23 19
23 91 86 82 78 74 70 65 62 58 54 50 46 42 39 35 32 28 25 21 18
24 91 87 83 78 74 70 66 62 59 55 51 48 44 40 37 33 30 27 24 20
25 91 87 83 79 75 71 67 63 60 56 52 49 45 42 38 35 32 29 26 22 19

Если вы проведете такое определение в день, когда в квартире тепло, а на улице солнечно и стоит легкий морозец, результаты вас потрясут: в вашей квартире влажность воздуха примерно 25%, а то и ниже — точно такая же, как в пустыне Сахара. Налицо все признаки низкойвлажности: шерстяные вещи «стреляют», пыль прилипает к вертикальным поверхностям полированной мебели белье сохнет мгновенно. При такой влажности молодые растения испытывают тяжелый водный стресс, а от стресса до болезни — один шаг.

Понравился материал? Поделитесь ссылкой с друзьями в социальной сети:

Если вы нашли ошибку в тексте, пожалуйста, сообщите нам: выделите ее и нажмите: Ctrl + Enter!

Предыдущая статья:Определение влажности воздуха Следующая статья:Регулирование влажности в помещении

Влажность воздуха в физике — формулы и определение с примерами

Содержание:

Влажность воздуха:

В ежедневных сводках погоды наряду со значениями температуры воздуха и атмосферного давления, как правило, называют значение относительной влажности воздуха. Почему влажность воздуха влияет на жизнедеятельность человека?

Влажность воздуха

Воздух, содержащий водяной пар, называют влажным воздухом. Основными количественными характеристиками такого воздуха являются его абсолютная и относительная влажности.

Абсолютная влажность

Обычно абсолютную влажность выражают в граммах на кубический метр 

Поскольку атмосферный воздух представляет собой смесь различных газов (азот, кислород, углекислый газ и др.) и водяного пара, то атмосферное давление определяется суммой парциальных давлений компонентов сухого воздуха и водяного пара. Используя уравнение Клапейрона—Менделеева, плотность пара можно определить через его парциальное давление

где — молярная масса воды; Т — температура воздуха.

Зная только плотность пара, нельзя судить о степени влажности воздуха. Ведь при одном и том же значении плотности пар может быть как близок к насыщению, так и далёк от него. Оказывается, чем ниже температура, тем ближе пар к насыщению. А ведь именно от этого зависит интенсивность испарения воды п потеря влаги живыми организмами. Вот почему вводят вторую характеристику влажности воздуха — относительную влажность, которая показывает, насколько водяной пар при данной температуре далёк от насыщения.

Относительная влажность  воздуха — физическая величина, равная отношению абсолютной влажности к плотности насыщенного водяного пара при данной температуре.

Обычно относительную влажность выражают в процентах:

Чем ниже относительная влажность воздуха, тем интенсивнее испаряется вода. При относительной влажности воздуха водяной пар становится насыщенным и оказывается в динамическом равновесии со своей жидкостью. В этом случае процессы испарения и конденсации идут с одинаковой скоростью.

Поскольку плотность пара и его парциальное давление связаны соотношением (10. 1), то относительную влажность можно определить как отношение парциального давления водяного пара, находящегося в воздухе при данной температуре, к давлению насыщенного пара при той же температуре:

Таким образом, относительная влажность зависит не только от абсолютной влажности, но и от температуры воздуха.

Значения давления и плотности насыщенного водяного пара при различных температурах приведены в таблице 1.

Таблица 1 — Давление и плотность насыщенного водяного пара

Когда парциальное давление водяного пара в воздухе равно давлению насыщенного пара при той же температуре, говорят, что воздух насыщен водяными парами. Если же плотность водяного пара превышает плотность насыщенного пара, то пар в воздухе считают пересыщенным. Такое состояние является неустойчивым и заканчивается конденсацией.

Давление насыщенного пара уменьшается при понижении температуры (см. табл. 1). Из формулы (10.3) следует, что при одном и том же давлении водяного пара относительная влажность тем выше, чем ниже температура, и при некотором её значении может стать равной 100 %.

Температуру, при которой водяной пар в результате изобарного охлаждения становится насыщенным, называют точкой росы.

При понижении температуры ниже точки росы происходит конденсация водяного пара. Например, днём температура воздуха была а плотность водяного пара Ночью температура понизилась до При этой температуре плотность насыщенного водяного пара Значит, избыток пара сконденсировался и выпал в виде росы. Этот процесс является причиной образования тумана (в воздухе всегда есть пылинки, которые являются центрами конденсации), облаков и дождя. В технике конденсация обычно осуществляется на охлаждаемых поверхностях.

Если относительная влажность меньше 100 %, то точка росы всегда ниже температуры воздуха и тем ниже, чем меньше относительная влажность.

Приборы для измерения влажности

Относительную влажность воздуха обычно измеряют психрометром, состоящим из двух термометров — сухого и влажного (рис. 61). Сухой термометр показывает температуру воздуха.

Резервуар влажного термометра обёрнут тканью, смачиваемой водой. Вода с ткани испаряется, охлаждая при этом термометр. Чем меньше относительная влажность воздуха, тем интенсивнее испаряется вода и тем сильнее охлаждается влажный термометр. И наоборот — при большой относительной влажности воздуха влажный термометр охлаждается незначительно.

При 100 %-ной относительной влажности вода и её пар находятся в динамическом равновесии и показания обоих термометров совпадают.

Зная показания сухого и влажного термометров, относительную влажность воздуха определяют, используя специальную таблицу, называемую психрометрической (табл. 2).

Таблица 2 — Психрометрическая таблица

Живые организмы и растения весьма восприимчивы к относительной влажности воздуха. При температуре 20—25 °С наиболее благоприятная для человека относительная влажность составляет 40—60 %.

При высокой влажности, особенно в жаркий день, испарение влаги с поверхности кожи затрудняется, что приводит к нарушению важнейших биологических механизмов регулирования температуры тела.

При низкой влажности происходит интенсивное испарение с поверхности тела и высыхание слизистой оболочки носа, гортани, лёгких, что приводит к ухудшению самочувствия. При низкой влажности в воздухе дольше сохраняются патогенные микроорганизмы, что также небезопасно для человека. В случае низкой влажности воздуха интенсивность испарения с листьев увеличивается, и при малом запасе влаги в почве они быстро вянут и засыхают.

Влажность воздуха необходимо учитывать и в различных технологических процессах, таких, например, как сушка и хранение готовых изделий. Стальные изделия при высокой влажности быстро ржавеют. Сохранение произведений искусства и книг также требует поддержания влажности воздуха на необходимом уровне. Большое значение имеет влажность в метеорологии для предсказания погоды. Если воздух у поверхности Земли охлаждается ниже точки росы, то могут образовываться туман, роса или иней.

Пример решения задачи

Температура воздуха в комнате а его относительная влажность  На улице температура и относительная влажность воздуха соответственно. Каким будет направление движения водяных паров, если открыть форточку: с улицы в комнату пли из комнаты на улицу?

Решение. При температуре воздуха давление насыщенных паров а при температуре (см. таблицу 1 § 10). Тогда давление водяного пара в комнате

а на улице

следовательно, пар выходит из комнаты на улицу.

Ответ: пар выходит из комнаты на улицу.

Пример №2

Вечером при температуре относительная влажность воздуха Выпадет ли роса, если ночью температура понизится до

Решение. Для того чтобы узнать, выпадет ли роса при понижении температуры воздуха до необходимо сравнить плотность (давление) насыщенного пара при этой температуре с плотностью (парциальным давлением) пара при температуре

При температуре плотность насыщенного водяного пара

(см. таблицу 1 $10). Плотность водяного пара, содержащегося в воздухе при температуре можно определить, воспользовавшись формулой

где (см. таблицу 1 §10):

Поскольку то имеющегося в воздухе количества водяного пара недостаточно для насыщения, роса не выпадет.

Ответ: роса не выпадет.

Влажность воздуха и точка росы

Влажный воздух — это воздух, в составе которого имеется водяной пар. Основными количественными характеристиками такого воздуха являются абсолютная и относительная влажность.

Абсолютная влажность — это физическая величина, равная плотности водяного пара в воздухе в данных условиях.

Абсолютную влажность (плотность водяного пара в воздухе) можно выразить через парциальное давление водяного пара на основании уравнения Менделеева-Клапейрона:

Где — плотность водяного пара в воздухе — абсолютная влажность,  — молярная масса воды,  — температура воздуха,  — парциальное давление пара,  — универсальная газовая постоянная. Обычно абсолютная влажность измеряется в 

Однако невозможно определить, в каком состоянии находится пар, насколько он отличается от насыщенного состояния, зная только плотность и парциальное давление водяного пара при данных условиях. Поэтому была введена вторая характеристика степени увлажнения воздуха — относительная влажность.

Относительная влажность — это физическая величина, равная отношению абсолютной влажности воздуха при данной температуре к плотности насыщенного водяного пара при той же температуре. Относительная влажность выражается в процентах:

Где — плотность насыщенного водяного пара в воздухе,  — относительная влажность воздуха.

Ссылаясь на связь плотности водяного пара в воздухе с его парциальным давлением, из равенства (6.33) относительную влажность можно выразить через давление:

Относительная влажность равна отношению парциального давления водяного пара в воздухе при данной температуре к давлению насыщенного водяного пара при той же температуре:

Таким образом, относительная влажность определяется не только абсолютной влажностью, но и температурой воздуха. Относительная влажность воздуха измеряется с помощью психрометра и гигрометра.

Если парциальное давление водяного пара в воздухе при данной температуре будет равно давлению насыщенного пара при той же температуре, то состояние водяного пара в воздухе будет насыщенным. Если плотность водяного пара в воздухе при данной температуре больше плотности насыщенного водяного пара при той же температуре, то в этом случае говорят, что водяной пар в воздухе находится в перенасыщенном состоянии. Такое состояние приводит к конденсации пара.

Температура, при которой в результате изобарного охлаждения водяной пар в воздухе превращается в насыщенный, называется точкой росы. При падении температуры воздуха ниже точки росы происходит конденсация водяного пара. Например, предположим, что температура воздуха днем а плотность водяного пара в воздухе составляет Ночью же температура воздуха плотность насыщенного водяного пара при этой же температуре  Значит, излишки пара конденсируются, то есть выпадает роса. Этот процесс является причиной возникновения тумана, облаков и дождей.

Определение влажности воздуха

Известно, что человек примерно на 70 % состоит из воды, при этом не все догадываются, что в жизни человека значительную роль играет уровень влажности атмосферы. однако мы интуитивно чувствуем, что обычно влажный воздух полезен для здоровья, поэтому стремимся отдыхать на берегу моря, реки, озера. Выясним, от каких факторов зависит влажность воздуха и как ее можно изменить.

Что такое влажность воздуха

Воздух всегда содержит некоторое количество водяного пара. Содержание водяного пара в воздухе характеризуется абсолютной и относительной влажностью. Абсолютная влажность — физическая величина, которая характеризует содержание водяного пара в воздухе и численно равна массе водяного пара, содержащегося в 1 м3 воздуха:

Единица абсолютной влажности в СИ — килограмм на метр кубический:

Обычно абсолютную влажность приводят в г/м3. В экваториальных широтах она может достигать 30 г/м3, к полюсам Земли снижается до 0,1 г/м3.

Таблица 1

Давление и плотность насыщенного водяного пара

0 0,61 4,8
2 0,71 5,6
4 0,81 6,4
6 0,93 7,3
8 1,07 8,3
10 1,23 9,4
12 1,40 10,7
14 1,60 12,1
16 1,81 13,6
18 2,07 15,4
20 2,33 17,3
22 2,64 19,4
24 2,99 21,8
26 3,36 24,4
28 3,79 27,2
30 4,24 30,3 30,3

Относительная влажность ϕ — физическая величина, которая показывает, насколько водяной пар близок к насыщению, и равна выраженному в процентах отношению абсолютной влажности к плотности насыщенного водяного пара при данной температуре:

Плотность насыщенного водяного пара () при данной температуре — величина постоянная, поэтому ее заносят в таблицы (табл. 1) или представляют в виде графиков (рис. 32.1). Обратите внимание на два момента.

  1. По температуре и относительной влажности легко определить абсолютную влажность и массу водяного пара в воздухе: Например, измерения показали, что в комнате объемом 180 м3 при температуре 22 °С = 50 %. В табл. 1 находим: (22 °C) , =19 4 г/м3. Тогда:
  2. Плотность водяного пара прямо пропорциональна его парциальному давлению и концентрации молекул пара , поэтому относительную влажность воздуха можно найти из соотношений:
Точка росы

Анализ графика на рис. 32.1, а показывает, что относительную влажность можно увеличить, увеличив абсолютную влажность, то есть увеличив массу водяного пара в воздухе. Если на кухне долго кипятить воду, то относительная влажность может достигнуть 100 % (точка С графика), а кафель покроется влагой. Относительная влажность также увеличится, если уменьшить температуру воздуха (рис. 32.1, б). При температуре (в точке В) пар становится насыщенным (относительная влажность достигает 100 %). В дальнейшем даже незначительное уменьшение температуры приведет к тому, что избыточный водяной пар будет конденсироваться и выпадать в виде росы или тумана. Так под утро, когда температура воздуха резко уменьшается, на траве выпадает роса, а над поверхностью водоемов появляется туман.

Температуру, при которой водяной пар, содержащийся в воздухе, становится насыщенным, называют точкой росы .

Рис. 32.1. Графики зависимости — плотности насыщенного водяного пара от температуры; — абсолютная влажность

Зная точку росы, можно определить абсолютную и относительную влажности. Например, температура в комнате 24 °С, а стенки сосуда с водой покрываются влагой при температуре воды 16 °С, то есть при этой температуре пар становится насыщенным (t=). Это означает, что (см. табл. 1). Поскольку .

Как измерить влажность воздуха

Приборы для прямого измерения влажности воздуха называют гигрометрами. Наиболее часто употребляемые виды гигрометров — волосяной (волосной) и психрометрический. Принцип действия волосяного гигрометра (рис. 32.2) базируется на свойстве обезжиренного волоса увеличивать свою длину с увеличением влажности воздуха. Зимой волосяной гигрометр является основным прибором для измерения влажности воздуха вне помещений. Чаще всего используют гигрометр психрометрический — психрометр.

Его действие основано на двух фактах: 1) скорость испарения жидкости тем выше, чем ниже относительная влажность воздуха; 2) жидкость при испарении охлаждается. Психрометр состоит из двух термометров — сухого измеряющего температуру окружающей среды, и влажного — его колба обернута тканью, конец которой опущен в сосуд с водой (рис. 32.3). Вода из ткани испаряется, и влажный термометр показывает более низкую температуру, чем сухой. Чем ниже относительная влажность, тем быстрее испаряется жидкость и тем больше разница показаний сухого и влажного термометров. Относительную влажность определяют с помощью психрометрической таблицы (табл. 2). Например, сухой термометр показывает 15 °С, а влажный 10 °С; разность температур ∆ =t 5 C° . Из табл. 2 видим, что ϕ = 52 %.

Таблица 2

Психрометрическая таблица

Почему нужно следить за влажностью воздуха

Человек чувствует себя хорошо при относительной влажности 50– 65 %. Для его здоровья вредны как чрезмерно сухой, так и очень влажный воздух. Избыточная влажность способствует размножению различных болезнетворных грибков. В сухом воздухе человек быстро утомляется, у него першит в горле, пересыхают губы, становится сухой кожа и т. п.

Если воздух слишком сухой, то пыль, не связанная влагой, летает по всему помещению, и это особенно опасно для людей, страдающих аллергией. Недостаточная влажность приводит к гибели чувствительных к уровню влажности домашних растений; трещины на предметах из дерева, расстроенные музыкальные инструменты — тоже результат недостаточной влажности воздуха. Влажность воздуха важно учитывать в ткацком, кондитерском и других производствах; при хранении книг и картин; в лечении многих болезней и т. д.

Выводы:

Физические величины, характеризующие влажность воздуха

Абсолютная влажность — плотность водяного пара, содержащегося в воздухе:

Относительная влажность равна выраженному в процентах отношению абсолютной влажности к плотности насыщенного водяного пара при данной температуре:

  • Приборы для измерения влажности называют гигрометрами.
  • Температуру, при которой относительная влажность воздуха достигает 100 %, то есть водяной пар в воздухе становится насыщенным, называют точкой росы.

Измерение влажности воздуха — Гигрометры, влагомеры. Статья ЭкоЮнит

Влажность воздуха – величина, показывающая содержание водяных паров в атмосфере. Она играет важную роль при создании и поддержании искусственных условий окружающей среды. В жилых помещениях и офисах за влажностью нужно следить, чтобы люди чувствовали себя комфортно. Инкубаторы и теплицы оснащают специальными устройствами для контроля влажности, чтобы живые организмы развивались в наиболее благоприятных для них условиях. Влажность воздуха очень важна в производственных цехах и лабораториях, в музеях и библиотеках, на складах и во многих других отраслях.

На сегодняшний день существует много способов измерить влажность воздуха. Перечислим некоторые из них:

  • психрометрический способ – основан на эффекте охлаждения материала при испарении с него жидкости;

  • конденсационный способ – измерения проводятся по эффекту конденсации влаги на металлическом зеркальце прибора;

  • волосяной способ – влажность определяется на основании измерения длины волоса или полимерной нити;

  • емкостной способ – изменение емкости многослойного конденсатора, состоящего из слоя керамики или стекла и полимерного слоя, чувствительного к влажности воздуха;

  • электролитический способ – изменение концентрации электролита, нанесенного на изолированную пластину в зависимости от влажности воздуха.

Отличие между упомянутыми способами заключается в скорости и точности измерения, а также в стоимости расходных материалов. Прибор — измеритель влажности воздуха — называется влагомер или гигрометр.

Влагомер измеряет относительную влажность воздуха, то есть отношение текущей влажности к максимально возможной при данной температуре. Эта величина более информативна в отличие от абсолютной влажности, которая указывает на общую долю воды (в граммах) в одном кубическом метре воздуха.

В зависимости от применения, гигрометры можно разделить на бытовые (комнатные), переносные (портативные), и стационарные (промышленные).

Бытовые приборы используются в том случае, когда в повышенной точности измерений нет необходимости. Такие гигрометры часто оснащены небольшим экраном, на котором отображается не только влажность, но и температура, а также электронные часы (если у гигрометра есть выносной датчик температуры, можно следить и за температурой на улице). Заметным недостатком бытовых влагомеров является неспособность измерения влажности в условиях конденсации воды. Поэтому такие приборы используют в помещениях, где относительная влажность воздуха не выходит за пределы 20%-80%.

Портативные гигрометры чаще используются для технических целей. Точность измерения таких приборов выше, чем у бытовых. Кроме того, они имеют большую скорость реакции на изменение влажности и обладают некоторыми дополнительными функциями (например, фиксация значения, автовыключение и т. п.).

Промышленные влагомеры отличаются от бытовых и портативных не только повышенной точностью и диапазоном измерений. Они могут включать в себя такие возможности, как управление исполнительными устройствами, хранение истории измерений, звуковую или световую индикацию, а также передачу данных на компьютер с помощью интерфейсов USB или RS232.

При покупке гигрометра важно подобрать оптимальный вариант в зависимости от целевого назначения прибора.

Рассмотрим основные параметры гигрометров:

1. Диапазон измерения

Диапазон измерения зависит от типа прибора. Для комнатных гигрометров это обычно 20-99%, поскольку влажность воздуха при нормальных условиях не выходит за рамки такого диапазона. Для портативных приборов нижний предел диапазона измерений может составлять 5-10%, а для промышленных — 2-5% в зависимости от области использования гигрометра. Верхний предел промышленных приборов достигает 100%.

2. Точность измерений

Точность измерений во многом зависит от способа, которым гигрометр определяет влажность воздуха. Промышленные приборы используют более точные, но часто более дорогостоящие методы измерения влажности. Точность стационарных и промышленных гигрометров может меняться в зависимости от диапазона, в котором измеряется влажность.

3. Частота измерений

Скорость реакции прибора напрямую связана с частотой измерений, то есть, как часто за единицу времени производится замер. Бытовые приборы обычно проводят замер один раз в 5-10 секунд. Стационарные и промышленные приборы обновляют результат несколько раз в секунду.

4. Дополнительные возможности

Как уже говорилось выше, в зависимости от области применения гигрометр может быть оснащен такими функциями как измерение температуры, фиксация значений, управление внешними устройствами. Иногда гигрометры проектируются с выносными датчиками. Такая реализация удобна в том случае, когда измерение нужно проводить удаленно или нет возможности установить сам прибор в помещении, где проводится измерение.


Определившись со всеми вышеуказанными параметрами, Вы подберете себе именно такой измеритель влажности, который будет максимально соответствовать Вашим запросам.

Как измерить влажность воздуха | Садовое обозрение

Влажность воздуха играет важную роль в развитии рассады. Слишком влажная или слишком сухая атмосфера одинаково вредны для растений. От 60 до 80% – это оптимальные значения. Более сухой воздух приемлем для перца и баклажана, а для огурцов, кабачков и цветной капусты нужна высокая влажность.

В квартирах с центральным отоплением сухо, как в Сахаре, что приводит к водному стрессу, вызывает угнетение фотосинтеза и накопление солей в рассаде. В частных домах ситуация немного лучше. Но в любом случае важно знать, какой уровень влажности воздуха в зоне выращивания рассады и как ее повысить.

Если нет психрометра, то определить влажность воздуха можно с помощью ртутного термометра. Для этого делаем табличку:

в левый столбик таблицы заносим показания температуры воздуха, измеренной сухим термометром;

в правый заносим показания температуры воздуха, измеренной мокрым термометром (плотно заворачиваем головку термометра мокрой марлей и через 10 минут измеряем температуру).

Вычитаем из первой цифры вторую и определяем относительную влажность по таблице

Для поддержания оптимальной влажности в зоне в месте выращивания рассады рекомендуется использовать увлажнители воздуха. Однако электрические увлажнители хотя и эффективны, имеют и ряд вредных для рассады свойств. Поэтому лучше использовать простые, но действенные способы поддержания влажности.

При выращивании рассады на стеллажах рекомендую использовать глубокие поддоны, на дно которых насыпать мелкий керамзит или положить мох-сфагнум, а уже на них установить контейнеры с растениями. Керамзит или мох необходимо регулярно увлажнять. При выращивании рассады в профессиональных контейнерах объемом 500 мл и больше можно использовать капиллярные маты.

При выращивании на подоконниках, под которыми находятся батареи отопления, рекомендую использовать фитильный способ: повесить на батарею толстое махровое полотенце, один конец которого опустить в длинный цветочный ящик, заполнив его на 2/3 водой. Важно, чтобы ящик был по длине примерно такой же как батарея, и вмещал 9-10 л воды. По мере испарения в ящики подливать воду.

Контроль влажности воздуха – это залог хорошей рассады.

О других подробностях выращивания рассады можно прочитать в моей книге

Рассада со знаком качества. Все, что проверено опытом

Влажность воздуха

Влажность воздуха — содержание водяного пара в воздухе, характеризуемое рядом величин. Вода, испарившаяся с поверхности материков и океанов при их нагревании, попадает в атмосферу и сосредотачивается в нижних слоях тропосферы. Температура, при которой воздух достигает насыщения влагой при данном содержании водяного пара и неизменном давлении, называется точкой росы.

Влажность характеризуется следующими показателями:

Абсолютная влажность (лат. absolutus — полный). Она выражается массой водяного пара в 1м воздуха. Исчисляется в граммах водяного пара на 1 м3 воздуха. Чем выше температура воздуха, тем больше абсолютная влажность, так как больше воды при нагревании переходит из жидкого состояния в парообразное. Днем абсолютная влажность больше, чем ночью. Показатель абсолютной влажности зависит от географического положения данной точки: в полярных широтах, например, она равна до 1 г на 1 м2 водяного пара, на экваторе до 30 грамм на 1 м2 в Батуми (Грузия, побережье Черного моря) абсолютная влажность составляет 6 г на 1 м, а в Верхоянске (Россия, Северо-Восточная Сибирь) — 0,1 грамма на 1 м От абсолютной влажности воздуха в большой степени зависит растительный покров местности;

Относительная влажность. Это отношение количества влаги, находящейся в воздухе, к тому количеству, которое он может содержать при той же температуре. Исчисляется относительная влажность в процентах. Например, относительная влажность равна 70%. Это значит, что воздух содержит 70% того количества пара, которое он может вместить при данной температуре. Если суточный ход абсолютной влажности прямо пропорционален ходу температур, то относительная влажность обратно пропорциональна этому ходу. Человек чувствует себя хорошо при относительной влажности, равной 40-75%. Отклонение от нормы вызывает болезненное состояние организма.

Воздух в природе редко бывает насыщенным водяными парами, но всегда содержит какое-то его количество. Нигде на Земле не была зарегистрирована относительная влажность, равная 0%. На метеорологических станциях влажность измеряется с помощью прибора гигрометра, кроме того, используются приборы-самописцы — гигрографы;

Воздух насыщенный и ненасыщенный. При испарении воды с поверхности океана или суши воздух не может вмещать водяной пар беспредельно. Этот предел зависит от температуры воздуха. Воздух, который больше не может вместить влагу, называется насыщенным. Из этого воздуха при малейшем охлаждении его начинают выделяться капельки воды в виде росы, туманов. Это происходит потому, что вода при охлаждении переходит из газообразного состояния (пар) в жидкое. Воздух, находящийся над сухой и теплой поверхностью, обычно содержит водяного пара меньше, чем мог бы содержать при данной температуре. Такой воздух называется ненасыщенным. При его охлаждении не всегда выделяется вода. Чем воздух теплее, тем больше его способность к влагопоглощению. Например, при температуре —20°С воздух содержит не более 1 г/м воды; при температуре + 10°С — около 9 г/м3, а при +20°С — около 17 г/м Поэтому при кажущейся сильной влажности воздуха в тундре и его сухости в степи абсолютная влажность их может быть одинакова благодаря их разнице в температуре.

Расчет влажности воздуха имеет большое значение не только для определения погоды, но и для проведения многих технических мероприятий, при хранении книг и музейных картин, при лечении легочных болезней и особенно при орошении полей.

ПРИБОРЫ КОНТРОЛЯ ТЕМПЕРАТУРЫ И ОТНОСИТЕЛЬНОЙ ВЛАЖНОСТИ ВОЗДУХА В КНИГОХРАНИЛИЩАХ

Главная ПРИБОРЫ КОНТРОЛЯ ТЕМПЕРАТУРЫ И ОТНОСИТЕЛЬНОЙ ВЛАЖНОСТИ ВОЗДУХА В КНИГОХРАНИЛИЩАХ ПРИБОРЫ КОНТРОЛЯ ТЕМПЕРАТУРЫ И ОТНОСИТЕЛЬНОЙ ВЛАЖНОСТИ ВОЗДУХА В КНИГОХРАНИЛИЩАХ Т. В. Мешкова, Т. Д. Великова Важнейшим условием обеспечения сохранности библиотечных фондов является поддержание в книгохранилищах нормативных кли¬матических параметров, то есть температуры и относительной влаж¬ности воздуха. Единственный способ контроля климата в помеще¬нии — запись показателей с помощью приборов, предназначенных для этой цели. Если условия хранения нельзя улучшить, то документально подтвержденные результаты постоянных замеров позволят обосно¬вать необходимость закупки специального оборудования для поддер¬жания требуемых условий хранения документов. Относительная влажность воздуха — это отношение (выраженное в процентах) количества водяного пара в определенном объеме возду¬ха к максимально возможному количеству насыщенного водяного па¬ра, которое может содержаться в том же объеме воздуха при данной температуре и давлении: RH = А/Вх100 %, где RH’ — относительная влажность воздуха (RH— (англ) relative humidity.), %; А — абсолютная влажность воздуха, то есть масса воды, г, в 1 м3 воздуха; В — влагоемкость воздуха при данной температуре, которая определяется по специальным таблицам, г/м3. Температура в книгохранилищах должна быть в пределах 18±2 °С, влажность — 55±5 %. Если исключить граничные условия, при кото¬рых происходит необратимое разрушение бумаги (опасный нижний предел относительной влажности воздуха 25 %) или развитие микро¬организмов (верхний предел 70 %), то считается, что в диапазоне тем¬ператур 16—22 °С и влажности 25—60 % климатические условия не оказывают отрицательного влияния на долговечность документов. Еще более опасными, чем крайние значения температуры и от¬носительной влажности, являются сезонные колебания этих показа¬телей, когда библиотечные материалы (бумага, кожа, пергамен) под¬вергаются набуханию и сжатию. Микроскопические исследования показывают, что волокна натуральных материалов никогда не возвра¬щаются в первоначальное состояние. Эти изменения размеров ускоря¬ют повреждения, такие как деформация и коробление бумаги и пере¬плетов книг, отслаивание красок и растрескивание эмульсии на фото¬графиях. NISO (США) разработал стандарт на условия окружающей среды для хранения документов на бумажной основе в архивах и библиоте¬ках, согласно которому считается допустимым изменение в течение одного месяца температуры на 1,8 °С, относительной влажности — на 3 %. За мониторинг должен отвечать конкретный человек. Измере¬ния в каждом помещении хранители должны проводить сразу же, при¬дя на работу, затем в полдень и в 5 ч вечера. Проведенные исследования показали, что сильные колебания этих параметров происходят лишь при сквозном длительном проветрива¬нии. Проветривание — мощный фактор изменения микроклимата, но использовать его надо очень осторожно, принимая во внимание изме¬няющиеся свойства наружного воздуха. Чем меньше разница во влагосодержании наружного и внутреннего воздуха, тем дольше можно проводить проветривание. В РНБ (ранее Государственная публичная библиотека им. М. Е. Сал¬тыкова Щедрина) наблюдение за климатическими параметрами ведется с 1934 г., когда при Отделе фондов и обслуживания создана группа ги¬гиены книги. В настоящее время для определения температуры и влажности воз¬духа используются приборы, в основе работы которых лежат разные принципы действия. Психрометры Психрометры (Психрометр — от греч. psychria холод + metreo мерю) применяются уже более ста лет, в частности в архи¬вах, музеях, библиотеках. В них используется физический принцип психрометрии — свойство смоченных водой тел охлаждаться при ис¬парении влаги. Метод основан на зависимости между влажностью воз¬духа и психрометрической разностью — разностью показаний сухого и увлажненного термометров, находящихся в термодинамическом рав¬новесии с окружающей средой. О возможности использования пони¬жения температуры смоченного термометра как меры влажности воз¬духа впервые упоминается в середине XVIII в. Существует два основ¬ных типа психрометров: с естественной вентиляцией (стационарный) и с искусственной вентиляцией (аспирационный). Стационарный психрометр (рис. 1) имеет два одинаковых термо¬метра с делением шкалы 0,2°. Резервуар правого термометра обернут батистом, конец которого опущен в стаканчик с дистиллированной во¬дой, закрытый крышкой с прорезью для батиста. Недостатком этого психрометра является зависимость показаний смоченного термометра от скорости потока воздуха. Наиболее удачная система для перевода показаний психрометра в единицы влажности принадлежит В. И. Арнольду. При расчетах влаж¬ности и построении психометрических графиков используются полу- эмпирические формулы: Е = Е*(ТВ)-Р х AW(TC — Тв) и Н = Ев / Ec-Aw х (Тс-Тв) / Ес, где Е — давление пара; Ew — давление насыщенного пара по отношению к воде, находящейся во влажном воздухе, при давлении Р и температуре Тс; Рис. 1. Психрометр в хранилище Aw — психрометрическая постоянная по отношению к воде; Ев и Ес — давление насыщенного водяного пара при температуре влажно¬го (Тв) и сухого (Тс) термометров. Учитывая сложность этих формул, для каждого типа психрометров составляют психрометрическую таблицу, в которой величина относи¬тельной влажности воздуха приведена в зависимости от одной из тем¬ператур или от их разности Тс-Тв. Общие требования к этим таблицам и правила их составления указаны в ГОСТ 8.524-85. Для точной психрометрии рекомендуется скорость потока воздуха больше 3 м/с. При скоростях больше 3 м/с Aw уже не зависит от скоро¬сти вентиляции. При погрешности температуры ±0,1 °С погрешность измерения влажности составляет ±(1,0—1,5) %. Это предельная точ¬ность психрометрического метода. Рис. 2. Психрометр Ассмана Бытовой психрометр имеет два термометра, закрепленных на па¬нели. Один из термометров (так называемый «влажный») обернут в один слой батистом, конец ткани опущен в резервуар с дистиллирован¬ной водой. При испарении воды с влажного батиста термометр охлаж¬дается и показывает пониженную температуру. Второй, так называе¬мый сухой термометр, показывает температуру окружающего воздуха. Система находится в равновесии, и скорость испарения влаги с бати¬ста зависит от влажности воздуха, следовательно, от нее зависит и тем¬пература, которую покажет увлажненный термометр. Например, если влажность воздуха высокая, испарение влаги с батиста будет происходить медленно, второй термометр покажет температуру, более близ¬кую к показаниям первого термометра, чем в случае с низкой влажно¬стью воздуха, то есть разность показаний температур на термометрах тем больше, чем ниже влажность воздуха. В настоящее время выпускают две модели бытовых психрометров на заводе «Термоприбор» (г. Клин), отличающиеся только температур¬ным диапазоном: ВИТ-1 — от 0 до 25 °С, ВИТ-2 — от 15 до 40 °С (изме¬ряет влажность в диапазоне от 20 до 90 % с точностью 7 %). Перед из¬мерением относительной влажности воздуха необходимо измерить скорость аспирации непосредственно перед психрометром, то есть скорость воздушных вертикальных потоков, омывающих прибор. Ско¬рость аспирации измеряют с помощью анемометра крыльчатого У5, ГОСТ 6376-74. Измеренная скорость округляется до десятых долей метра в секунду. Диапазон скоростей аспирации указан в приложении к инструкции к прибору (в психрометрических таблицах). При использовании бытовых психрометров целесообразно сопос¬тавить их показания с показаниями точного прибора — аспирационного, электронного, оценив реальную разницу. В отличие от аспирационного, бытовой психрометр не имеет принудительного обдувания и ра¬ботает в разных режимах естественного испарения влаги с батиста в зависимости от местоположения прибора в хранилище. Это снижает точность его показаний. Психрометр аспирационный (или Ассмана). Приборы этого типа дают возможность самым дешевым способом правильно измерять от¬носительную влажность воздуха. Диапазон измерений: температу¬ры — от -35 до +35 °С с точностью 0,2 °С; относительной влажно¬сти — от 0 до 100 %, с точностью 1 %. Прибор состоит из двух одинаковых ртутных термометров, закреп¬ленных в специальной металлической никелированной оправе. Резер¬вуары термометров помещены в двойные трубки с воздушной про¬слойкой, что предохраняет термометры от нагревания солнцем. Эти трубки соединены с вентилятором, приводимым во вращение часовым механизмом или электродвигателем, вентилятор обдувает оба термо¬метра с постоянной скоростью около 2 м/сек. Резервуар одного из тер¬мометров обернут батистом в один слой, перед работой его смачивают дистиллированной водой. Вращением вентилятора в прибор засасыва¬ется воздух, который, обтекая резервуары термометров, проходит по главному воздухопроводу к аспиратору и выбрасывается последним наружу через специальные прорези. Один термометр показывает тем¬пературу потока воздуха, а другой — меньшую, из-за испарения воды с поверхности батиста. Влажность воздуха определяется так же, как в случае бытовых психрометров. Долгое время применялся аспирационный психрометр МВ-4М, в настоящее время выпускается однотипный прибор М-34. МВ-4М имеет механический (пружинный) привод вентилятора, а М-34 — электрический. Разработаны также автоматические психрометры для повы¬шенных температур. Например, АТГ-210. Его особенность заключа¬ется в том, что смачивание термометра выполняется без фитиля, путем распыления воды, а температура воздуха и воды одинакова. Гигрометры Гигрометры измеряют только относительную влажность воздуха. В них используется свойство материалов менять какой-либо параметр в зависимости от влажности воздуха, например, длину или электриче¬ское сопротивление. Еще до нашей эры в качестве гигрометра приме¬няли натянутую между столбами веревку, по провисанию которой су¬дили о влажности воздуха. Гигрометры бывают разных типов, например, деформационные и сорбционно-резистивные. В деформационных гигрометрах используется свойство волоса изменять длину в зависимости от влажности воздуха. Это стрелочные Рис. 3. Гигрометр приборы. Волосок соединен с рычажком, поворачивающим стрелку прибора. Он, деформируясь при изменении влажности воздуха, из¬меняет положение стрелки прибора. Преимущество приборов такого типа — дешевизна и работоспособность при температурах ниже О °С. Долгое время в отечественной практике применяли и сейчас еще используют волосные гигрометры М-68 — в круглой металлической оправе (рис. 3), а также менее надежные М-19 — открытого типа. М-68 работает в диапазоне температур 5—40 °С и определяет относитель¬ную влажность воздуха в пределах 30—100 %. М-19 используется главным образом в зимнее время при температурах ниже -10 °С, когда психрометры на работают. Диапазон измеряемых температур —• от -20 до + 40 °С; диапазон показателей влажности — от 30 до 100 % с точно¬стью 10 %. Данные приборы являются инерционными, медленно реа¬гируют на резкие колебания влажности воздуха и нуждаются в предва¬рительной настройке по эталону, например, по аспирационному пси¬хрометру. В метеорологических гигрографах М-21А для обеспечения доста¬точного усилия используют пучок обезжиренных человеческих волос (до 40 волос). Животная пленка, изготавливаемая из прямой кишки животных, служит влагочувствительным элементом главным образом в аэрологи¬ческих радиозондах. Ее деформация с помощью специального реоста¬та преображается в электрический сигнал. Простота конструкции, не¬высокая стоимость и удобство деформационных гигрометров делает их применение желательным во многих случаях. Сложность заготовки традиционных природных, в том числе животных материалов, долгое время ограничивала производство и разработку новых приборов. Ре¬шением этой проблемы стало применение синтетических материалов, например, нейлоновой нити и других полимеров. В сорбционно-резистивных гигрометрах используется свойство сорбционных материалов изменять электрическое сопротивление при изменении влажности воздуха. В 1938 г. Данмор (США) описал первую конструкцию электриче¬ского гигрометра, заменяющего волосной. Он представлял собой две тонкие луженые спирали из медной проволоки, покрытые разбавлен¬ным раствором хлористого лития в воде. При влажности больше 12 % вследствие поглощения влаги из воздуха хлористый литий образует проводящую пленку, электрическое сопротивление которой зависит от влажности и температуры окружающей среды и измеряется между витками двух проволок. В подобных гигрометрах кроме пластинки с хлоридом лития использовались: окись А1, датчики с ионным обме¬ном, свинцово-иодистые пленки, керамика, титанат церия и другие ма¬териалы. Термогигрографы Самозаписывающий термогигрограф для мониторинга температу¬ры и влажности на протяжении длительного времени представляет со¬бой комбинацию из двух приборов: биметаллического термографа и волосного гигрографа, смонтированных на общем основании. Приемником температуры служит прогнутая биметаллическая пластинка. При изменении температуры окружающей среды кривизна пластинки биметалла меняется. Деформация пластинки через тягу и рычаг передается стрелке с пером, которая делает запись на специаль¬ной ленте, надетой на барабан часового механизма (рис. 4а). Рис. 4. Термогигрографы Приемником влажности является пучок обезжиренных человече¬ских волос. Один конец пучка закреплен неподвижно, другой закреп¬лен в устройстве, которое может перемещаться, вызывая перемещение стрелки по ленте. При изменении влажности воздуха длина пучка ме¬няется, и стрелка с пером отражает это изменение. Рис. 5. Термогигрометр со щупом (ROTRONIC) Рис. 6. Логгер (COMARK) Рис. 7. Логгер со щупом (ROTRONIC) Пределы измерения влажности — 30—-100 %, температуры — от -35 до +45 °С. Точность измерений температуры — ±1 °С, влажно¬сти — ±1 %, заводится механизм на неделю. Менять ленты приходится регулярно, что удорожает работу приборов при длительной записи. Приборы требуют калибровки, в частности, при перемещении на другое место. В настоящее время в музеях используют современные модели. В термогигрографах 9009 (рис. 46) и 9010 в качестве барабан¬ного механизма используется кварцевый мотор, модель 9010 рассчита¬на на цикл работы до месяца. Их пределы измерения влажности — 0—100 ±2 %, температуры — от -20 до +43 ±1 °С. Термогигрометр Dickson работает на аккумуляторах, имеет память на 1900 измерений, упаковка бумаги рассчитана на 7-дневный цикл работы. Его пределы измерения влажности — 10—95 %, температуры — от 0 до +50 °С. Цифровые электронные приборы Механические модели постепенно вытесняются цифровыми элек¬тронными приборами, которые подразделяются на две большие группы. Электронные приборы без программного обеспечения. Термо¬гигрометры — прецизионные измерительные приборы с автономным батарейным питанием, имеющие датчики температуры и относитель¬ной влажности. Большинство из них не сохраняет получаемую инфор¬мацию. Некоторые благодаря микропроцессору сохраняют данные о минимальных и максимальных значениях температуры и влажности, пока их не перенастроят вручную. Показания температуры и влажно¬сти высвечиваются на экране минидисплея. Для контроля климата в хранилищах РНБ используют различные модели термогигрометров фирмы ROTRONIC (рис. 5) с диапазоном измерений температуры от -50 до +200 °С, относительной влажности воздуха — от 0 до 100 %. Диапазон зависит от типа вмонтированных датчиков. Точность измерения влажности — ±1,5 %, температуры — ±0,3 °К. Прибор малогабаритный, легкий, переносной. Некоторые мо¬дели имеют щуп, что позволяет производить замеры внутри книг и других документов. Электронные приборы с программным обеспечением—доггеры. Логгеры (DATA-LOGGERS и RADIO-LOGGERS) — устройства небольшого размера, обеспечивающие сбор, обработку, хранение и пе¬редачу информации, а также управление комплексом датчиков и ана¬литических приборов, работающих в автоматическом и непрерывном режиме. Логгеры измеряют заданные программой параметры (темпе¬ратуру и относительную влажность воздуха) с определенной перио¬дичностью . Диапазон измерения температуры — от -50,0 до+199,9 °С; влажности — от 0 до 100 %. Точность измерения влажности — ±1,5 %, температуры — ±0,3 °С. Получение информации может осуществляться периодически или постоянно. В первом случае собранные данные постепенно переносят¬ся из памяти логгера в компьютер. Для передачи информации с DATA-LOGGERS необходимо снять датчик и, подключив логгер с помощью специального провода к компьютеру, считывать получен¬ную информацию в виде таблиц и графиков (рис. 6, 7). Во втором случае датчики являются периферийными устройства¬ми в единой сети и управляются персональными компьютерами либо через модем по телефонным линиям связи (DATA-LOGGERS), либо с помощью радиоволн (RADIO-LOGGERS). Таким образом, не снимая прибора, можно получать на компьютере информацию обо всех изме¬ряемых параметрах. Подобные системы могут включать в себя более 200 датчиков. Система радиоконтроля параметров климата немецкой фирмы HANWELL снабжена датчиками, измеряющими каждые 15 мин тем¬пературу и влажность воздуха, уровень освещенности и долю ультра¬фиолета, имеется также специальный датчик наружной температуры и влажности. Устойчивая радиосвязь может осуществляться в радиу¬се 2,5 км. Программное обеспечение позволяет оперативно, на мони¬торе компьютера видеть параметры климата во всех помещениях, где установлены датчики, а также просматривать графики непрерывного изменения параметров в любых диапазонах с любой интересующей даты. Программа позволяет вести журнал «тревог», регистрируя слу¬чаи, когда параметры климата выходят за допустимые пределы. «Тре¬вога» имеет цветовой и звуковой сигналы. Система позволяет опера¬тивно реагировать на ошибки в проветривании, а также на остановки в работе увлажнителей, систем вентиляции и кондиционирования воздуха. С 2001 г. такая система работает в Государственном Русском музее: хранители могут получать информацию по климату музея в полном объеме и принимать соответствующие меры в случае необхо¬димости. В Российской национальной библиотеке с 2001 г. используют логгеры фирм COMARK (Франция) (рис. 6) и ROTRONIC (Швейцария), фотографии которых приведены выше (рис. 5 и 8). В настоящее время применяются более современные модели ROTRONIC, которые пред¬полагается соединить в единую сеть. В заключение — некоторые рекомендации по выбору приборов. В помещениях, где нет ценных фондов, достаточно установить недо¬рогие приборы. Если регулирование климата в здании сводится просто к отоплению зимой, можно использовать психрометр. Но если необхо¬дима установка системы кондиционирования, то целесообразно при¬обретение цифровых приборов для получения точных данных. Список использованной литературы Влажность. Измерение и регулирование в научных исследованиях и технике : материалы междунар. симпозиума по влагометрии : в 2 т. Т. 2. Вашингтон, 1963. 184 с. Метрологическое обеспечение гигрометрии / подгот. И. А. Соколов ; ВНИИ КИ. М., 1987. 72 с. Митчелл Дж., Смит Д. Акваметрия. М. : Химия, 1980 г. 156 с. Привалов В. Ф. Обеспечение сохранности архивных документов на бумажной основе : метод, пособие / Росархив, ВНИИДАД. М., 2003. 112 с. Психрометр Ассмана. М. : ГИМИЗ, 1948. 16 с. Сохранение библиотечных и архивных материалов (руководство). СПб. : Ев¬ропейский дом, 1998. 257 с. Термогигрограф. Описание и руководство к пользованию. М. : Оборониздат, 1941 г. 17 с. 

Что такое влажность? Общие сведения о параметрах влажности

Опубликовано с разрешения Vaisala

Измерение и контроль влажности необходимы в самых разных промышленных приложениях. Каждое приложение предъявляет различные требования к приборам влажности, такие как требуемый диапазон измерения, устойчивость к экстремальным условиям температуры и давления, способность восстанавливаться после конденсации, способность работать в опасных средах и варианты установки и калибровки.Не существует единого устройства, подходящего для всех нужд. На самом деле, ассортимент доступного оборудования довольно велик, различается как по стоимости, так и по качеству.

В этом документе обсуждаются следующие темы, чтобы помочь в выборе правильного прибора влажности:

    Различные параметры влажности
    Условия окружающей среды, которые влияют на выбор прибора влажности

Что такое влажность? Введение в параметры влажности

Парциальное давление водяного пара

Влажность — это просто вода в газовой фазе, правильно называемая водяным паром.Поскольку водяной пар является газом, к нему применимо большинство общих газовых законов, включая закон парциальных давлений Дальтона. Закон Дальтона гласит, что полное давление газа равно сумме парциальных давлений каждого из составляющих газов:

P всего = P 1 P 2 P 3

Если мы рассмотрим воздух, уравнение означает, что общее атмосферное давление 1,013 бара (14,7 фунта на квадратный дюйм) является суммой парциальных давлений азота, кислорода, водяного пара, аргона, диоксида углерода и различных других газов в следовых количествах.

Определение давления водяного пара

Давление водяного пара (P w ) — это давление, оказываемое водяным паром, присутствующим в воздухе или газе. Температура определяет максимальное парциальное давление водяного пара. Это максимальное давление известно как давление насыщенного пара (P ws ). Чем выше температура, тем выше давление насыщенного пара и тем больше водяного пара может удерживать воздух. Таким образом, теплый воздух имеет большую емкость для водяного пара, чем холодный воздух.

Если давление насыщенного пара достигается в воздухе или в газовой смеси, введение дополнительного водяного пара требует, чтобы такое же количество конденсировалось из газа в виде жидкости или твердого вещества.Психрометрическая диаграмма графически показывает взаимосвязь между давлением насыщенного пара и температурой. Кроме того, таблицы давления пара можно использовать для определения давления насыщенного пара при любой температуре, а также существует ряд доступных компьютерных программ расчета.

Влияние давления на влажность

Закон Дальтона гласит, что изменение общего давления газа должно влиять на парциальные давления всех составляющих газов, включая водяной пар.Если, например, общее давление увеличивается вдвое, парциальные давления всех составляющих газов также удваиваются. В воздушных компрессорах повышение давления «выдавливает» воду из воздуха, когда он сжимается.

Это происходит из-за того, что парциальное давление водяного пара (P w ) увеличивается, но давление насыщенного пара по-прежнему зависит только от температуры. По мере того, как давление в приемном баке увеличивается и P w достигает P ws , вода конденсируется в жидкость, и в конечном итоге ее необходимо слить из резервуара.

Относительная влажность

Концептуально рассматривая водяной пар как газ, легко определить относительную влажность. Относительная влажность (RH) может быть определена как отношение парциального давления водяного пара (P w ) к давлению насыщения водяного пара (P ws ) при определенной температуре:

% RH = 100% × P w / P ws

Относительная влажность сильно зависит от температуры, поскольку знаменатель в определении (P ws ) является функцией температуры.Например, в комнате с относительной влажностью 50% и температурой 20 ° C повышение температуры в комнате до 25 ° C снизит относительную влажность примерно до 37%, даже если парциальное давление водяного пара остается на уровне такой же.

Давление также изменит относительную влажность. Например, если в процессе поддерживается постоянная температура, относительная влажность увеличится в два раза, если давление процесса увеличится вдвое.

Температура точки росы

Если газ охлаждается и газообразный водяной пар начинает конденсироваться в жидкой фазе, температура, при которой происходит конденсация, определяется как температура точки росы (T d ). При относительной влажности 100% температура окружающей среды равна температуре точки росы. Чем больше отрицательная точка росы от температуры окружающей среды, тем меньше риск образования конденсата и тем суше воздух.

Точка росы напрямую коррелирует с давлением насыщенного пара (P ws ). Парциальное давление водяного пара, связанное с любой точкой росы, можно легко вычислить. В отличие от относительной влажности точка росы не зависит от температуры, но зависит от давления. Типичные области применения для измерения точки росы включают различные процессы сушки, осушение сухим воздухом и осушку сжатым воздухом.

Температура точки замерзания

Если температура точки росы ниже точки замерзания — что имеет место в системах с сухим газом — иногда используется термин точка замерзания (T f ), чтобы явно указать, что фазой конденсации является лед. Температура замерзания всегда немного выше, чем точка росы ниже 0 ° C, поскольку давление насыщения водяным паром льда отличается от давления воды. Люди также часто называют точку росы отрицательными значениями, даже если они имеют в виду точку замерзания. Попросите разъяснений, если вы не уверены.

частей на миллион

единиц на миллион (ppm) иногда используется для низких уровней влажности. Это отношение водяного пара к сухому газу или общему (влажному) газу, которое выражается либо в виде объема / объема (ppm , объем ), либо массы / веса (ppm w ). Частей на миллион (ppm об. ) можно количественно выразить следующим образом:

ppm об. = [P w / (P — P ws )] × 10 6

Параметр ppm обычно равен используется при определении содержания водяного пара в сжатых и сухих чистых газах.

Соотношение смешивания

Соотношение смешивания (x) — это отношение массы водяного пара к массе сухого газа. Он безразмерен, но часто выражается в граммах на килограмм сухого воздуха. Соотношение компонентов смеси в основном используется в процессах сушки и системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха для расчета содержания воды, когда известен массовый расход воздуха.

Температура по влажному термометру

Традиционно температура по влажному термометру (T w ) — это температура, показываемая термометром, обернутым во влажную хлопковую оболочку.Температуру по влажному термометру и температуру окружающей среды можно использовать вместе для расчета относительной влажности или точки росы. Например, температура по влажному термометру используется в системах кондиционирования воздуха, где она сравнивается с температурой по сухому термометру для определения охлаждающей способности испарительных охладителей.

Абсолютная влажность

Абсолютная влажность (а) означает массу воды в единице объема влажного воздуха при заданной температуре и давлении. Обычно выражается в граммах на кубический метр воздуха.Абсолютная влажность — типичный параметр при управлении технологическим процессом и сушке.

Активность воды

Активность воды (aw) аналогична равновесной относительной влажности и использует шкалу от 0 до 1 вместо 0% до 100%.

Энтальпия

Энтальпия — это количество энергии, необходимое для приведения газа в его текущее состояние из сухого газа при 0 ° C. Он используется в расчетах кондиционирования воздуха.

Влияние условий окружающей среды на измерение влажности

Условия окружающей среды могут оказывать значительное влияние на измерения влажности и точки росы.Примите во внимание следующие факторы окружающей среды для достижения наилучшего возможного результата измерения:

Выберите репрезентативное место измерения

Всегда выбирайте точку измерения, которая является репрезентативной для окружающей среды, в которой проводится измерение, избегая любых горячих или холодных точек. Передатчик, установленный рядом с дверью, увлажнителем, источником тепла или входом для кондиционера, будет подвержен резким изменениям влажности и может работать нестабильно.

Поскольку относительная влажность сильно зависит от температуры, очень важно, чтобы датчик влажности имел ту же температуру, что и измеряемый воздух или газ. При сравнении показаний влажности двух разных приборов особое значение имеет тепловое равновесие между приборами / датчиками и измеряемым газом.

В отличие от относительной влажности, измерение точки росы не зависит от температуры. Однако при измерении точки росы необходимо учитывать давление.

Остерегайтесь перепадов температур

При установке датчика влажности в технологический процесс избегайте перепадов температуры вдоль корпуса датчика. Когда существует большая разница температур между датчиком и внешней средой, весь датчик должен быть установлен внутри технологического процесса, а точка ввода кабеля должна быть изолирована.

Если существует опасность образования конденсата, датчик следует устанавливать горизонтально, чтобы вода не капала на датчик / кабель и не пропитывала фильтр (см. Рисунок 1).

Убедитесь, что воздух может обтекать датчик. Свободный поток воздуха гарантирует, что датчик находится в равновесии с рабочей температурой. При 20 ° C и относительной влажности 50% разница в 1 ° C между датчиком и зоной измерения вызовет ошибку в 3% относительной влажности. При относительной влажности 100% погрешность составляет 6% (см. Рисунок 2).

Правильный прибор для высокой влажности

Среды с относительной влажностью> 90% здесь определяются как среды с высокой влажностью.При относительной влажности 90% разница в 2 ° C может вызвать конденсацию воды на датчике, которая в непроветриваемом помещении может высохнуть в течение нескольких часов. Датчики влажности Vaisala восстанавливаются после конденсации. Однако, если конденсированная вода загрязнена, точность прибора может быть снижена из-за отложений на датчике, особенно солевых отложений. Может быть сокращен даже срок службы датчика. В приложениях с высокой влажностью, где может происходить конденсация, следует использовать датчик с нагретой головкой датчика, такой как датчик влажности и температуры Vaisala HUMICAP® HMT337.

Подходящий прибор для низкой влажности

Среды с

При выходе из строя осушителя в системе сжатого воздуха может появиться конденсат, и прибор потребуется восстановить. Многие датчики точки росы в таких ситуациях повреждаются или разрушаются, но датчики точки росы Vaisala DRYCAP® выдерживают высокую влажность и даже водяные всплески.

Правильный прибор для экстремальных условий температуры и давления

Непрерывное воздействие экстремальных температур со временем может повлиять на материалы сенсора и зонда.Поэтому очень важно выбрать подходящий продукт для сложных условий эксплуатации. При температурах выше 60 ° C электроника преобразователя должна быть установлена ​​вне технологического процесса, и только подходящий высокотемпературный зонд должен быть вставлен в высокотемпературную среду. Кроме того, требуется встроенная температурная компенсация, чтобы свести к минимуму ошибки, вызванные большими колебаниями температуры или работой при экстремальных температурах.

При измерении влажности в процессах, работающих при давлении, близком к окружающему, небольшая утечка может быть допустимой, и ее можно уменьшить путем герметизации вокруг зонда или кабеля. Однако, когда процесс необходимо изолировать, или когда существует большая разница давлений между процессом и внешней средой, необходимо использовать герметичную головку зонда с соответствующим креплением. Утечки давления в точке входа изменят местную влажность и приведут к ложным показаниям.

Во многих случаях рекомендуется изолировать зонд от процесса с помощью шарового клапана, чтобы можно было снять зонд для обслуживания без остановки процесса (см. Рисунок 3).

Когда необходима система отбора проб для измерения точки росы?

По возможности датчик следует монтировать непосредственно в процессе, чтобы обеспечить наиболее точные измерения и быстрое время отклика. Однако прямая установка не всегда возможна. В таких ситуациях ячейки для проб, установленные на линии, служат точкой входа для подходящего измерительного зонда.

Обратите внимание, что внешние системы отбора проб не должны использоваться для измерения относительной влажности, поскольку изменение температуры повлияет на измерение. Вместо этого можно использовать системы отбора проб с датчиками точки росы. При измерении точки росы системы отбора проб обычно используются для понижения температуры технологического газа, для защиты зонда от загрязнения твердыми частицами или для облегчения подключения и отключения прибора без замедления процесса.

Простейшая установка для отбора проб точки росы состоит из преобразователя точки росы, подключенного к ячейке для отбора проб. Vaisala предлагает несколько моделей, подходящих для наиболее распространенных применений и задач отбора проб.Например, простая в установке ячейка для отбора проб DSC74 разработана для условий расхода и давления в системах со сжатым воздухом.

В сложных условиях процесса системы отбора проб должны проектироваться с особой тщательностью. Поскольку точка росы зависит от давления, могут потребоваться расходомер, манометр, специальные непористые трубки, фильтры и насос. В качестве примера на рисунке 4 показана блок-схема портативной системы отбора проб Vaisala DRYCAP® DSS70A для DM70.

В системе под давлением насос для отбора проб не требуется, поскольку технологическое давление вызывает достаточно большой поток в ячейку для отбора проб. .

При измерении точки росы с помощью системы отбора проб следует использовать электронагреватель, когда температура окружающей среды вокруг охлаждающего змеевика или соединительной трубки находится в пределах 10 ° C от температуры точки росы. Это предотвращает образование конденсата в трубке, соединяющей прибор для определения точки росы с технологическим процессом.

Опасные среды

Только продукты с соответствующей сертификацией могут использоваться во взрывоопасных зонах. Например, в Европе продукты должны соответствовать директиве ATEX100a, которая является обязательной с 2003 года.Искробезопасные изделия сконструированы таким образом, что даже в случае отказа они не вырабатывают достаточно энергии для воспламенения определенных классов газа. Электропроводка от искробезопасного продукта в безопасную зону должна быть изолирована с помощью защитного барьера. Например, серия искробезопасных преобразователей влажности Vaisala HMT360 специально разработана для использования во взрывоопасных средах.

Удары и вибрация

Когда датчик будет подвергаться чрезмерным ударам или вибрации, выбор датчика, метода установки и места установки требует тщательного рассмотрения.

Midcoast Green Collaborative — Измерение влажности

Влажность 201: Измерение влажности

Тофер Белкнап


Основной факт # 1: Количество водяного пара в воздухе может удерживать ограничен, этот предел зависит от температуры, и это не линейная связь.


Психрометрическая диаграмма (щелкните, чтобы открыть PDF-файл)
Кредит в формате pdf: Coolerado
Точка насыщения:
Когда воздух (при его текущей температуре) удерживается весь водяной пар, который он может.
Психрометрическая таблица:
График температуры по сухому термометру по оси X, Коэффициент влажности по оси Y, кривая точки насыщения слева, и различные другие показатели, нанесенные на него (включая температуру по влажному термометру, энтальпия, относительная влажность, удельный объем, температура точки росы, и т.д.). Атмосферное давление также является фактором, поэтому они откалиброваны для заданной высоты.
Метрики (в скобках указан тип единиц)
Точка росы (температура):
Температура, при которой воздух (при текущем уровень водяного пара) будет в точке его насыщения.Точка росы — это мера абсолютной влажности (хотя шкала не связана линейно до соотношения смешивания или парциального давления).
Относительная влажность (в процентах):
Для данной температуры процентное количества водяного пара, фактически присутствующего, по сравнению с тем, что он мог бы принять, чтобы быть в точке насыщения.
Абсолютная влажность [соотношение смешивания] (масса / объем):
Масса водяного пара в объеме воздуха.
Температура сухого термометра (температура):
Стандартная температура, названная, чтобы отличать ее от температуры влажного термометра.
Температура влажного термометра (температура):
Температура, считываемая с градусника в мокром носке при качании по воздуху. Слинг-психрометры вообще то, как это бывает. Это может быть используется для определения уровня влажности (вместе с психрометрической таблицей).Температура влажного термометра тесно связана с энтальпией, но не беспокойтесь об этом.
Коэффициент влажности (масса водяного пара / масса сухого воздуха):
Еще один показатель абсолютной влажности.

Итак, глядя на психрометрическую диаграмму (щелкните изображение выше), для вашу высоту, вы можете узнать свои текущие условия, указав текущая температура по оси абсцисс и уровень влажности по влажному лампочка или относительная влажность (в зависимости от вашего измерительного прибора) до установите точку на оси Y. Линии влажных термометров имеют отрицательный наклон (вниз справа) на графике. Относительная влажность (так как это процентная температуры насыщения) следует кривой насыщения.

  • Для обогрева комнаты нужно переместить эту точку вправо.
  • Заметное охлаждение (только) предполагает перемещение точки влево.
  • Увлажнение (только) включает перемещение вверх.
  • Осушение (только) включает опускание.
  • Испарительное охлаждение перемещает его вверх и влево.
  • Химическое осушение перемещает его вниз и вправо.

Если точка когда-либо попадет на кривую насыщения, существует опасность конденсации, и дальнейшее движение в этом направлении должно следовать Кривая. Например, если один охлаждает (только) и достигает точки насыщения, дальнейшее охлаждение возможно только путем конденсации влага из воздуха.

Основное руководство по влажности и вашему дому: (Часть 1)

Это влажность, которая вас заводит, или как говорится, но что это на самом деле означает? В то время как большинство людей имеют базовое представление о том, что влажность может сделать на улице теплее или прохладнее, чем предполагает температура.

Почему это так и какое это имеет значение для вашего дома?

Я собираюсь написать эту статью в виде серии из трех частей, чтобы разбить предмет, поскольку я чувствую, что это важная информация, которую должен знать каждый домовладелец. В этой первой части я собираюсь погрузиться в то, что такое влажность, и пока не особо касаюсь ее воздействия на дом. В будущих публикациях я расскажу о том, как это может повлиять на рост плесени в вашем доме, а затем на кондиционирование воздуха в вашем доме.С учетом сказанного, давайте приступим к основам:

Что такое влажность?

Упрощенный ответ — это количество водяного пара в окружающем воздухе. Водяной пар — это просто газовая форма воды. Чем больше водяного пара в воздухе, тем он считается более влажным. Есть два способа измерения влажности: относительная или абсолютная, и это будет рассмотрено ниже.

Относительная и абсолютная влажность

В большинстве случаев влажность отображается в процентах, так как влажность воздуха составляет 50%. Это относительная влажность воздуха. Воздух обладает максимальной способностью удерживать водяной пар, поэтому, когда он достигает этого порога, считается, что относительная влажность составляет 100%. Хороший пример того, что такое относительная влажность, скажем, в определенном объеме воздуха может поместиться 1 стакан воды, но в настоящее время в нем содержится полстакана воды, тогда относительная влажность составляет 50%.

Довольно просто, правда? Что ж, подождите, это еще не все. Способность воздуха удерживать водяной пар увеличивается при повышении температуры воздуха (а также уменьшается при понижении температуры).Например, если вы увеличите температуру воздуха с 60 ° F до 80 ° F, способность воздуха удерживать водяной пар теперь удваивается. Если вся комната может вместить 1 стакан водяного пара при температуре 60 ° F, в нем будет примерно 2 стакана водяного пара при температуре 80 ° F.

В приведенных выше примерах чашки с водяным паром соответствуют абсолютной влажности. Абсолютная влажность — это просто рассчитанная масса водяного пара в данной системе, и технически это все, что вам нужно знать. Инженеры и ученые считают абсолютную влажность в зернах влаги на фунт сухого воздуха (WTH?).Для упрощения мы будем использовать в этой серии простые единицы измерения, такие как чашки и галлоны.

Сравнение температур сухого термометра и влажного термометра

Как упоминалось во введении, более влажная среда кажется более теплой, даже если температура указана как та же. Основная причина этого явления заключается в том, что когда температура измеряется большинством термометров, они измеряют температуру по сухому термометру, которая не влияет на влажность. Температуру по влажному термометру измерить сложнее, но в уравнении учитывается влажность.

Температура по влажному термометру 70 ° F такая же, как температура по сухому термометру 70 ° F при влажности 100% или эквивалент. Например, день 80 ° F при относительной влажности 60% примерно соответствует температуре по влажному термометру (70 ° F по влажному термометру) при 95 ° F и влажности 30%. Это фундаментальная концепция в будущем, когда мы говорим о кондиционировании воздуха. Нам не просто нужен более прохладный воздух, но иногда и более сухой воздух.

Точка росы и конденсация

Каждый человек раньше испытывал росу, обычно утром на машине или на листьях.Роса возникает из-за того, что пары в воздухе конденсируются, когда температура падает до температуры насыщения. Что ?!?!? Давайте продолжим наш разговор и упростим ситуацию, вернувшись к примеру относительной и абсолютной влажности.

В жаркий, влажный летний день, допустим, температура воздуха составляет 90 ° F при относительной влажности 60% (абсолютное значение составляет около 1,2 стакана для этой области воздуха). Если ночью температура опускается до 70 ° F, воздух может содержать только 1,1 стакана водяного пара, что на 0,1 стакана отличается от абсолютной влажности теплого дневного воздуха.Так что же происходит с 0,1 стаканом водяного пара? Он конденсируется в капли воды, которые вы видите утром на машине. Это называется сгущением и будет важным при рассмотрении других статей этой серии.

И последнее, но не менее важное — точка росы. Простое определение точки росы — это температура, при которой конденсация начинает происходить при заданных условиях. Возвращаемся к 90 ° F, 60% относительному и 1,2 чашке абсолютного дня. Точка росы для этого точного состояния составляет 73 ° F, потому что при 1.2 чашки абсолютной влажности, относительная влажность будет 100%, а при 73 ° F и при любой температуре ниже этой точки начнет происходить конденсация.

Психрометрия и дополнительная информация

Чтобы упростить жизнь рядовому домовладельцу, я упростил многие понятия и термины в этой статье. Если вам интересно узнать больше о концепциях и расчетах влажности, вы можете найти эту психрометрическую диаграмму полезной для изучения. Или свяжитесь со мной по адресу info @ homeinspectiongeeks.com, чтобы задать любые вопросы о ресурсах.

В следующей статье мы поговорим о том, почему так важно контролировать влажность в безусловных помещениях и как невыполнение этого может привести к росту плесени.

Влажность

| атмосфера | Britannica

влажность , количество водяного пара в воздухе. Это наиболее изменчивая характеристика атмосферы и главный фактор климата и погоды. Далее следует краткое описание влажности. Для полной обработки, см. климат: атмосферная влажность и осадки.

Атмосферный водяной пар является важным погодным фактором по нескольким причинам. Он регулирует температуру воздуха, поглощая тепловое излучение как от Солнца, так и от Земли. Более того, чем выше паросодержание атмосферы, тем больше скрытой энергии доступно для генерации штормов. Кроме того, водяной пар является основным источником всех форм конденсации и осадков.

Британская викторина

Какая сегодня погода? Факт или вымысел

Улучшите свою светскую игру, узнав, что на самом деле происходит с погодой, и узнайте то, что вы уже знаете, с помощью этой викторины.

Водяной пар попадает в атмосферу в основном в результате испарения воды с поверхности Земли, как с суши, так и с моря. Содержание водяного пара в атмосфере меняется от места к месту и время от времени, потому что влагоемкость воздуха определяется температурой. Например, при 30 ° C (86 ° F) объем воздуха может содержать до 4 процентов водяного пара. Однако при -40 ° C (-40 ° F) он может удерживать не более 0,2 процента.

Когда объем воздуха при заданной температуре содержит максимальное количество водяного пара, говорят, что воздух насыщен.Относительная влажность — это содержание водяного пара в воздухе по отношению к его содержанию при насыщении. Насыщенный воздух, например, имеет относительную влажность 100 процентов, а около Земли относительная влажность очень редко опускается ниже 30 процентов. Ненасыщенный воздух может стать насыщенным тремя способами: испарением воды в воздух; смешиванием двух масс воздуха разной температуры, изначально ненасыщенных, но насыщенных в виде смеси; или, чаще всего, путем охлаждения воздуха, что снижает его способность удерживать влагу в виде водяного пара, иногда до такой степени, что удерживаемого водяного пара достаточно для насыщения. Это атмосферное охлаждение может быть вызвано несколькими способами, например, за счет прихода более холодной воздушной массы или за счет движения воздушной массы вверх по склону горы. Если охлаждение продолжается после точки насыщения и при наличии достаточного количества ядер конденсации в воздухе, вокруг которых могут образовываться крошечные облака или капли тумана, избыточная влага будет конденсироваться из воздуха в виде облаков или капель тумана или различных форм осадков при температуре окружающей среды. поверхность Земли. Однако процесс конденсации высвобождает скрытое тепло, которое может помочь облаку расти вверх, нагревая влажный воздух, заставляя его подниматься, или, наоборот, может испарять облака, когда нагретый воздух опускается ниже точки насыщения и может для поглощения большего количества водяного пара.Однако когда образуются облака, они блокируют часть солнечной радиации и, таким образом, в конечном итоге охлаждают воздух.

Необходимо соблюдать осторожность, чтобы различать относительную влажность воздуха и его влажность или плотность, известную как абсолютная влажность. Воздушные массы над тропическими пустынями, такими как Сахара и мексиканские пустыни, содержат огромное количество влаги в виде невидимого водяного пара. Однако из-за высоких температур относительная влажность очень низкая. И наоборот, воздух в очень высоких широтах из-за низких температур часто бывает насыщенным, даже если абсолютное количество влаги в воздухе невелико.

Прибор для измерения влажности: классические и современные гигрометры

Прибор, используемый для измерения влажности, обычно работает на основе измерений некоторых других параметров, включая температуру, давление, массу, а также механические или электрические изменения материала по мере поглощения влаги.

Гигрометры

— это приборы, которые измеряют количество водяного пара в воздухе, почве или замкнутых пространствах. Эти измеренные величины можно применять для расчета влажности на основе калибровки и расчетов.Современные электронные устройства измеряют влажность путем измерения точки росы (температуры конденсации) или изменений электрической емкости или сопротивления. Данный объем воздуха может содержать очень разное количество водяного пара (насыщение) в зависимости от температуры; холодный воздух содержит меньше воды на единицу объема, чем нагретый. На влажность может влиять температура.

Влажность

Количество водяного пара (жидкая вода, превращающаяся в невидимый газ) в воздухе называется влажностью.

Абсолютная влажность

Абсолютная влажность показывает, сколько водяного пара содержится в данном объеме воздуха.

Относительная влажность

Измерение относительной влажности — это отношение количества влаги в воздухе к максимальному количеству, которое он может удерживать, которое зависит от температуры. Например, более горячий воздух может удерживать больше влаги.

Когда температура такая же, но влажность выше, мы чувствуем себя теплее, а когда влажность ниже, мы чувствуем себя прохладнее.Это происходит потому, что наши тела пытаются охладиться с помощью потоотделения, а когда воздух содержит больше влаги, наши тела не могут легко испарить сырость.

Относительная влажность в помещении очень важна, так как она влияет на комфорт и здоровье, а также на состояние домашнего имущества. Несмотря на то, что в комнате может быть комфортная температура, люди склонны воспринимать ее как жаркую и душную, когда влажность в помещении слишком высока (выше 55%). Сухой воздух снижает комфорт, когда влажность падает ниже 25%.

Контроль уровня влажности позволяет убедиться, что увлажнители, осушители и кондиционеры работают нормально. Кроме того, правильный контроль влажности может снизить потребление энергии и улучшить производительность оборудования.

Он также может изменять ощущение определенной температуры в зависимости от влажности на улице. Когда влажность высока, нашему телу труднее переносить жаркую погоду. Хотя контроль влажности на открытом воздухе невозможен, знание относительной влажности при любой заданной температуре может дать нам представление о том, насколько теплый будет воздух.Использование устройств контроля влажности на открытом воздухе также может уведомить вас о дожде, снеге и плохой видимости.

В случае 100% относительной влажности воздух станет насыщенным, что означает, что он не сможет больше удерживать влагу. Небольшое охлаждение приведет к образованию росы, тумана или тумана в воздухе или к выпадению осадков из облаков.

Влияние изменения температуры на абсолютную и относительную влажность (Ссылка: tech.alpsalpine.com )

Гигрометры

Гигрометр — прибор, предназначенный для измерения влажности.Гигрометры могут быть разработаны для использования в помещении или на открытом воздухе (или и того, и другого). Здесь мы описываем типы этого устройства.

Аналоговый гигрометр

Аналоговый гигрометр состоит из винтовой пружины, к которой прикреплен чувствительный к влаге материал. Легко читаемый круглый циферблат управляется пружиной. Прочный, устойчивый к погодным условиям аналоговый гигрометр часто входит в состав устройства, которое также оснащено термометром.

Аналоговые гигрометры

обладают такими преимуществами, как недорогое и простое в использовании. Вместе с термометром они предоставляют быструю и точную информацию о погоде или условиях в помещении. Существует множество различных комбинаций термометра и гигрометра, из которых можно выбирать, включая размеры, формы и отделку. Гигрометры часто поставляются с красивыми часами или классическими метеостанциями, которые отображают относительную влажность вместе с условиями окружающей среды. Этот тип гигрометра обычно имеет шкалу с маркировкой, чтобы указать, что подходит, а что проблематично с точки зрения уровня влажности.

Аналоговые гигрометры менее точны, чем цифровые. Их точность обычно находится в пределах 10%. Кроме того, может потребоваться до часа для получения точных показаний при резких изменениях влажности. Хотя некоторые аналоговые гигрометры калибруются индивидуально и обычно не требуют дополнительной настройки, важно внимательно следовать прилагаемым инструкциям, если вам необходимо откалибровать аналоговый гигрометр.

Аналоговый гигрометр (Артикул: canadahumidor. com )

Цифровые гигрометры

Влажность измеряется цифровыми гигрометрами, в которых используется датчик для измерения электрического тока, на который влияет уровень влажности.Они обычно встраиваются в многофункциональные измерительные устройства, которые варьируются от простых датчиков температуры и влажности в помещении до приборов для установки внутри и вне помещений с множеством функций.

С помощью цифрового гигрометра вы можете отслеживать измерения высокой и низкой влажности, а также исторические данные. У них более высокая степень точности, чем у аналоговых гигрометров, обычно в пределах 5%. Цифровые устройства влажности не нуждаются в повторной калибровке; некоторые можно настроить вручную.

Базовый цифровой гигрометр отображает температуру и влажность на ЖК-дисплее, а также может включать такую ​​информацию, как дневные максимумы и минимумы, а также оптимальные диапазоны комфорта.Для удобства они могут быть прикреплены к холодильнику с помощью магнита, могут быть размещены на стене или установлены на ровной поверхности.

Цифровой гигрометр (Артикул: amazon.com )

Погодные станции с гигрометрами

Уровни влажности в помещении и на улице можно измерить с помощью цифровых метеостанций, а также другой информации об окружающей среде и погоде. Наружные датчики передают данные по беспроводной сети на ЖК-консоль в помещении для отображения, что позволяет измерять уровни влажности как внутри, так и снаружи.Цифровая метеостанция может предлагать несколько полезных функций, таких как прогноз погоды, атомные часы и указание фазы Луны.

Принципы работы гигрометров

В зависимости от того, какой тип гигрометра используется, его рабочая основа бывает разной. Ниже мы обсудим принципы работы различных типов гигрометров.

Механические гигрометры Гигрометры

, основанные на механических принципах, построены с использованием органических материалов (особенно более тонких материалов, таких как кожа золотоносного человека [кишечник] и человеческий волос), которые сжимаются и расширяются в зависимости от влажности. Когда волосяной элемент в механическом гигрометре сжимается и расширяется, пружина перемещает иглу на циферблате.

Гигрометры электрические

Электрические гигрометры измеряют изменения электрического сопротивления, вызванные изменением относительной влажности в тонком слое хлорида лития или в полупроводнике. Другие типы гигрометров обнаруживают изменения веса, объема или прозрачности различных веществ, подверженных воздействию влаги.

Гигрометры точки росы

Гигрометры точки росы обычно включают в себя полированное металлическое зеркало, охлаждаемое при постоянном давлении и постоянном содержании пара до тех пор, пока на нем не начнет конденсироваться влага.Конденсация начинается, когда температура металла достигает точки росы.

Точка росы воды в этом приборе определялась добавлением к ней холодной воды до образования росы; температура точки росы является прямым показателем влажности. Одно из основных применений конденсационного гигрометра — измерение влажности верхних слоев атмосферы, которую невозможно измерить другими способами, поскольку давление пара слишком низкое.

Психрометр (термометр с влажным и сухим термометром)

В психрометре используются два калиброванных термометра, один из которых сухой, а другой смоченный дистиллированной водой на носке или фитиле.Термометры с влажным термометром будут иметь более низкую температуру, чем термометры с сухим термометром, при температурах выше точки замерзания воды, поскольку испарение воды снижает температуру.

Однако, чтобы влажный термометр был точным, он должен быть покрыт тонкими слоями льда, когда температура воздуха ниже нуля. Из-за высокой температуры сублимации температура по влажному термометру в конечном итоге будет ниже, чем у сухого, после непрерывного использования психрометра в течение нескольких минут.

Относительную влажность (RH) можно определить с помощью температуры окружающей среды, измеренной сухим термометром, и разницы температур между влажным и сухим термометрами.Кроме того, можно рассчитать относительную влажность, определив точку пересечения температур влажных и сухих ламп на психрометрической диаграмме.

Когда воздух полностью насыщен, сухой и влажный термометры совпадают. Чем больше разница между температурами по сухому и влажному термометрам, тем суше воздух. Психрометры часто используются в метеорологии, а также в системах кондиционирования воздуха в жилых и коммерческих помещениях для определения наилучшей заправки хладагента.

Психрометр для строп

Стропный психрометр, в котором используются термометры, подсоединенные к рукоятке, вручную вращается в свободном потоке воздуха до тех пор, пока обе температуры не стабилизируются.Хотя это устройство иногда применяется, электронные датчики предпочтительнее использовать в полевых измерениях.

Устройство стропного психрометра (Ссылка: sciencedirect.com )

Современные гигрометры Гигрометры

сегодня используются для множества приложений с разным уровнем точности.

Емкостной гигрометр

Если пространство, стоимость или хрупкость вызывают беспокойство, можно использовать другие типы электронных датчиков, хотя они имеют более низкую точность.

Емкостной гигрометр измеряет влияние влажности на диэлектрическую проницаемость полимера или оксида металла. Эти датчики имеют точность ± 2% относительной влажности для диапазонов влажности 5-95%. Без калибровки точность снижается до трех раз. Емкостной датчик выдерживает конденсацию и резкие высокие температуры. Хотя у емкостных датчиков есть такие проблемы, как загрязнение, дрейф и старение, их можно использовать во многих различных приложениях.

Гигрометр резистивный

В резистивных гигрометрах измеряется изменение электрического сопротивления материала в результате влажности.Соли и полимеры с проводящими свойствами являются типичными материалами. В датчиках сопротивления меньше изменений свойств материала, чем в емкостных датчиках, поэтому их схема более сложна и они менее чувствительны, чем емкостные датчики.

На практике необходимо комбинировать датчик влажности с датчиком температуры, поскольку свойства материала могут зависеть как от влажности, так и от температуры. Точность и устойчивость к конденсации зависят от выбранного резистивного материала.Сегодня существует надежный датчик с точностью измерения влажности до 3%.

Термогигрометр

Термогигрометры измеряют изменение теплопроводности воздуха, вызванное влажностью. Вместо измерения относительной влажности эти датчики измеряют абсолютную влажность.

Гравиметрический гигрометр

Проба воздуха взвешивается против равного объема сухого воздуха с помощью гравиметрического гигрометра. Считается наиболее точным методом определения влажности воздуха.Как правило, это устройство используется только для калибровки менее точных инструментов, таких как эталоны переноса, потому что им неудобно пользоваться.

Оптический гигрометр

Оптический гигрометр измеряет количество воды в воздухе, измеряя его поглощение света. Светоизлучающие устройства и светоприемники размещаются с воздушным зазором между ними. Согласно закону Бера-Ламберта ослабление света, обнаруживаемое детектором, указывает на влажность.

Влажность как элемент погоды, Dr.Родриг

Лекция: Влажность как элемент погоды, доктор Родриг

География 140


Введение в физическую географию
 IV. Влажность - при обсуждении косвенных методов, с помощью которых температура воздуха
     изменено, я упомянул, что они требовали посредничества между собой
     и их основная причина - инсоляция. Мы только что закончили обсуждение одного из
     те посредничества, давление воздуха, которое вызывает движение воздуха и
     методы зависят от.В этом разделе я займусь влагой. Изменение
     состояние влаги в движущемся воздухе - это то, что нагревает атмосферу под
     мокрый адиабатический процесс.
     A. Важность водяного пара в атмосфере.
        1. Его конденсация и / или замерзание, которое выделяет тепло в
           Атмосфера.
           а. Это замедляет скорость охлаждения поднимающегося воздуха.
           б. Это дает абсолютный прирост температуры воздуха, если этот воздух
              спуститесь на более низкие возвышения. 2. Испарение воды из гидросферы в атмосферу.
           требует, чтобы он поглощал атмосферное тепло.
           а. Это замедляет повышение температуры на поверхности земли.
           б. Затем движение водяного пара позволяет переносить скрытые
              тепло к другим частям земли, где его более позднее высвобождение помогает
              сравнять глобальные температуры.
     Б. Водяной пар в атмосфере называется влажностью.
        1.Измерение
           а. Удельная или абсолютная влажность
                я. Определяется как фактическое количество воды в воздухе. Это может быть
                      определяется как масса на единицу массы воздуха (удельная
                      влажность) или на единицу объема воздуха (абсолютная влажность).
                   а. Например, это масса водяного пара в
                      граммов, содержащихся в кубическом метре воздуха (абсолютное
                      влажность).б. Или как масса водяного пара в граммах, найденная в одном
                      килограмм воздуха (удельная влажность). 
               II. Давление насыщенного пара - это максимальное парциальное давление.
                   что молекулы водяного пара в пакете с воздухом могут
                   вносят вклад в общее давление всех молекул газа
                   в заданном объеме воздуха (например, в кубическом метре) при заданном
                   температура.а. Давление насыщенного пара зависит от температуры.
                   б. Однако давление насыщенного пара не зависит от
                      полное давление, поскольку мы рассматриваем абсолютное
                      влажность здесь, граммы пара на кубический метр воздуха, и
                      давление варьируется в зависимости от того, находится ли наш кубический метр
                      воздух находится на уровне моря или на несколько километров выше.
                   c.В любой воздушной массе, имеющей доступ к жидкой или твердой воде,
                      всегда есть испаряющиеся молекулы воды или
                      сублимация в пар со скоростью, определяемой температурой, и
                      всегда есть молекулы пара, конденсирующиеся или
                      осаждение (сублимация) обратно в жидкость или твердое тело
                      государство. 
                   d. Если молекул пара мало, скорость
                      испарение / сублимация больше, чем скорость
                      конденсация / осаждение, поэтому испарение преобладает
                      поведение воды.е. Чем больше молекул водяного пара в объеме
                      воздух, тем больше скорость конденсации / осаждения,
                      это означает, что рано или поздно пар, попадающий в
                      воздушное пространство уравновешивается выходящим из воздуха паром:
                      Это установившееся равновесие поступления воды и
                      уход воды называется «насыщением». Пар
                      давление в этой точке является «насыщенным паром.
                      давление.«Это также называется« количество насыщения ».
                      или «насыщение абсолютной влажностью».
              iii. Для любой заданной температуры существует максимальная масса воды.
                   пар, который может удерживать килограмм или кубический метр воздуха.  В
                   другими словами, давление насыщенного пара связано с
                   температура.
                   а. Помните? Я уже упоминал об этом раньше, обсуждая
                      влажный адиабатический процесс в последней лекции: Чем теплее
                      чем больше воздуха, тем больше воды он может удерживать в виде пара.И порок
                      наоборот? Это ключевой момент, о котором нужно помнить: выше
                      температуры позволяют большему количеству пара
                      выдерживается в воздухе, а более низкие температуры означают меньше
                      пар будет удерживаться в воздухе.
                   б. Изобразил это соотношение между количеством насыщения и
                      температура воздуха выглядит так:

                      

               iv.Коэффициент смешивания насыщенности - это аналогичная концепция, но она
                   связывает насыщение с температурой И с давлением.
                   а.  Это отношение водяного пара к другим газам в
                      воздуха.
                   б. Если вы учли соотношение водяного пара ко ВСЕМ газам
                      (включая водяной пар), у вас будет конкретный
                      влажность.
                   c. Поскольку водяной пар составляет такой небольшой процент воздуха
                      (где-то 0-4%), не так уж много
                      разница, действительно, между коэффициентом смешивания насыщенности и
                      удельная влажность при насыщении.d. Если вы взяли заданный объем насыщенного воздуха при заданном
                      температура (скажем, воображаемый ящик на 1 кубический метр) и
                      залил туда еще немного воздуха, это должно быть
                      газы, кроме водяного пара (поскольку наш воображаемый ящик
                      насыщен). Добавление сухого воздуха увеличило бы
                      знаменатель соотношения компонентов смеси, который
                      уменьшите это соотношение (та же вода: больше воздуха). Было бы
                      также поднять давление воздуха (набрать больше воздуха в
                      тот же объем). Итак, величина насыщения, измеренная как
                      удельная влажность, падает при понижении температуры И
                      при повышении давления.
                v. Из всего этого раздела важно помнить
                   фактическое содержание влаги является тем конкретным и абсолютным
                   влажность измеряет количество воды, которое может быть
                   извлеченный, по крайней мере потенциально, из пакета воздуха как
                   осадки.Холодный воздух дает очень мало, как снег или
                   дождь; теплый воздух может давать много
                   осадки.
           б. Относительная влажность - это термин, который вы часто слышите в прогнозах погоды.
                я. Его можно определить как количество водяного пара на самом деле в
                   воздух относительно того, что он может удерживать при этой температуре. 
                   Другими словами, это процент от фактического количества
                   вода присутствует сверх насыщенного количества этого
                   температура.R = A x 100 / S
                       Где: A = Фактическое количество влаги (абсолютное
                                   влажность или удельная влажность, г / кг или
                                   г / куб.м)
                               S = количество насыщения для этого количества воздуха,
                                   в зависимости от температуры (абсолютная
                                   влажность) или от температуры и давления
                                   (удельная влажность).Итак, глядя на этот график выше, допустим, мы знали, что
                   Данный кубический метр воздуха содержал 5 г пара. Давайте
                   скажем, далее, что текущая температура воздуха была 30 °
                   C. Какая будет относительная влажность? А =
                   5 г / м  3  и S = ​​??? (посмотрите на 30 ° C на
                   график, читайте прямо, пока не дойдете до кривой, а затем
                   повесьте слева и прочтите количество насыщенности по оси Y). Итак, 500/30 = ??? (довольно сухо!).
               II. Когда фактическая сумма совпадает с потенциальной суммой,
                   воздух «насыщен». Относительная влажность 100%.
              iii. Когда температура воздуха опустится до той точки, где
                   количество насыщения равно фактическому количеству воды
                   присутствующий пар, считается, что он достиг «Точки росы»
                   для этого конкретного пакета воздуха с его конкретным
                   H  2  0 содержание.iv. Вы можете оценить точку росы для конкретной упаковки
                   воздух, используя этот график в обратном направлении. Погляди
                   влажность пакета с воздухом по оси Y,
                   читайте прямо до тех пор, пока не дойдете до кривой, а затем опустите
                   прямо вниз. Эта температура по оси X - это роса.
                   точечная температура воздуха, содержащего столько влаги.
                v.В таблице ниже показаны отношения между
                   относительная и удельная влажность, точка росы и насыщенность
                   количественные графики.  Обязательно ознакомьтесь с графиком выше, чтобы
                   конечно, вы знаете, откуда я беру значения насыщенности.
                   Что мы собираемся сделать, так это проследить за изменением относительной
                   влажности в данной упаковке воздуха, содержащей 6 г
                   влажность на кубический метр в течение 18 часов
                   период смены температур.Падение температуры
                   днем и вечером снизит насыщенность
                   количество (знаменатель в формуле относительной влажности
                   выше), и это повысит уровень относительной влажности,
                   хотя новой влаги не добавляли!
                   а. Время ................. 15:00
                      Температура воздуха ...... 25 ° C
                      Количество насыщенности.. 24 грамма / кубический метр (убедитесь, что
                                             вы убеждаете себя в этом,
                                             используя график)
                      Фактическое количество . ..... 6 грамм / кубический метр
                      Относительная влажность = 600/24 ​​= 25%
                      Есть ли причина для осадков?
                           Нет: R здесь!
                   б. Стропный психрометр точнее гигрометра.Он состоит из двух термометров, установленных на длинной,
                      тощий каркас. Рама крепится к ручке, поэтому вы
                      может катать его по кругу.
                      1. Один термометр, называемый «термометром с сухим термометром».
                         простой, обычный термометр.
                      2. Другой монтируется так, чтобы его конец выступал за
                         конец рамы, и на нем небольшой муслиновый носок
                         завернутый на конце: это "влажная лампочка"
                         термометр."Ты окунаешь кисею в дистиллированную воду.
                         и выбросить черт возьми из психрометра. Нижний
                         относительная влажность, тем быстрее скорость
                         испарение из муслина и чем прохладнее, тем влажнее
                         термометр получится по сравнению с обычным сухим термометром
                         один. 

                         

                      3. Вы записываете две результирующие температуры, а затем
                         вычесть температуру по влажному термометру из сухого термометра
                         температура, чтобы получить "депрессию по влажному термометру"."  Следующий,
                         вы просматриваете диаграмму, которая преобразует разницу
                         в относительную влажность. Чтобы попасть в график для
                         ваша относительная влажность, вы смотрите вверх
                         температура (температура по сухому термометру, T  дБ ) на
                         ось Y (левая сторона), а затем влажная лампочка
                         углубление по оси X вверху. Чтение
                         напротив температуры по сухому термометру и ниже
                         депрессия влажной луковицы, вы найдете своего родственника
                         влажность.Итак, если бы температура воздуха была, о,
                         32 ° C, а температура по влажному термометру была, ммммм,
                         25 ° C, какой у вас будет депрессия по влажному термометру?
                         Какая у вас относительная влажность? Ага, 56%. 
                         Вы умеете это делать.

 
T дБ (° C) Депрессия влажного термометра (° C)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 12 14 16 18 20
-20 41
-15 58 18
-10 69 39 10
-5 77 54 32 11
0 82 65 47 31 15
2 84 68 52 37 22 8
4 85 70 56 42 29 26 3
6 86 73 60 47 34 22 11
8 87 75 63 51 39 28 18 7
10 88 76 65 54 44 33 23 14 4
12 89 78 67 57 47 38 29 20 11 3
14 89 79 69 60 51 42 33 25 17 9
16 90 81 71 63 54 46 36 30 23 15
18 91 81 73 65 56 48 41 33 26 19 6
20 91 82 74 66 58 51 44 37 30 24 11
22 91 83 75 68 60 23 46 40 34 27 16 5
24 92 84 76 69 62 55 49 43 37 31 20 9
26 92 85 77 70 64 57 51 45 39 34 23 14 4
28 92 85 78 72 65 59 53 47 42 37 26 17 8
30 93 86 79 73 67 61 55 49 44 39 29 20 12 4
32 93 86 80 74 68 62 56 51 46 41 32 23 15 8 1
34 93 87 81 75 69 63 58 53 48 43 34 26 18 11 5
36 93 87 81 75 70 64 59 54 50 45 36 28 21 14 8
38 94 88 82 76 71 65 60 56 51 47 38 31 23 17 11
40 94 88 82 77 72 66 62 57 52 48 40 33 26 19 13
42 94 88 83 77 72 67 63 58 54 50 42 34 28 21 16
44 94 89 82 78 73 68 64 59 55 51 43 36 29 23 18
     С. Проявления влажности, или как мы ощущаем влажность.
        1. Роса возникает, когда очень влажный воздух соприкасается с поверхностью, более холодной, чем ее температура.
           точка росы. Такую холодную поверхность обеспечит хороший
           поглотитель / перерадиатор, например лобовое стекло автомобиля или листья
           трава. Таким образом, радиацией они охлаждают тонкий слой воздуха над собой.
           ниже точки росы, и поэтому вода конденсируется на холодном
           поверхность.
        2.Иней - это то же самое, что и роса, только холодная поверхность
           в основном ниже нуля.
        3. Туман образуется, когда относительно толстый слой воздуха охлаждается за счет
           проводимость и излучение ниже точки росы. Вода
           пар конденсируется (или в некоторых случаях замерзает) на пылевых ядрах
           по всей охлаждаемой зоне. Капельки достаточно крошечные, чтобы их можно было
           удерживается в подвешенном состоянии нормальной незначительной турбулентностью воздуха и
           плавучесть влажного воздуха (помните? молекулы воды легкие и
           вытесняют молекулы азота и кислорода, поэтому воздух с высокой водой
           содержимое легче и плавучесть, чем сухой воздух). Этот туман может быть
           от нескольких сантиметров (фильм «Дракула») до нескольких сотен метров.
           толстый.
           а. Есть два типа тумана:
                я. Радиационный туман или наземный туман формируются точно так, как описано выше.
                   (в основном благодаря радиации и на земле и вблизи нее).
                   Хммм - "день наземного тумана" ??? Прости!
               II. Адвекционный туман или переносимый туман - это радиационный туман, который
                   переместился - улетел от места своего происхождения на
                   в другом месте.Чаще всего это происходит на побережье. Туман
                   образует оффшор и катится внутри страны.
           б. Что-то странное, о чем можно подумать: аэропорты. LA-X и Сан
              Francisco International расположены там, где их можно закрыть
              как наземным туманом, так и адвективным туманом. Почему? Увеличенный
              риск вылета в туман компенсируется расположением на берегу:
              Самолеты, попавшие в аварию при взлете или посадке (именно там больше всего
              несчастье случается) может упасть в напиток, а не в
              центр города для безопасности горожан и немного
              лучших шансов для тех, кто находится на борту. 4. Облака:
           а. Облака похожи на туман во многих отношениях:
                я. Оба зависят от пылевых ядер, и оба состоят из крошечных
                   капли воды или кристаллы льда, удерживаемые воздухом во взвешенном состоянии
                   турбулентность и плавучесть влажного воздуха.
               II. Оба являются результатом охлаждения влажного воздуха ниже уровня росы.
                   точка.
           б. Однако облака отличаются от тумана также по нескольким ключевым параметрам:
                я.Обычно на высоте: Туман низко над ландшафтом и
                   обнимать поверхность и искать углубления на местности;
                   облака находятся на большей высоте (хотя они коснутся
                   земля, если земля находится на большой высоте на
                   склон горы).
               II. Они также очень существенно различаются по манере
                   образование: Туман - это результат потери тепла из-за
                   излучение и некоторая проводимость; облака всегда результат
                   процессов адиабатического охлаждения. Воздух должен подниматься выше
                   подъем уровня конденсации или отметки точки росы для
                   это для создания облаков.
           c. Соображения по классификации облаков.
                я. Облака можно классифицировать по трем основным параметрам:
                   общая форма (слоистая или шаровидная), высота
                   (высокая, средняя или низкая) и активность (осаждающая или
                   нет).
               II.Что касается размера формы, мы можем выделить два основных
                   шаблоны:
                   а. Stratiform для слоистых, похожих на одеяло облаков, покрывающих
                      большие площади. Они производятся воздушными прослойками.
                      вынужден постепенно подниматься над слоями большей плотности.
                      Это вызывает медленное адиабатическое охлаждение и, следовательно,
                      конденсат на большой площади. За долгое время это
                      берет их, чтобы пройти мимо данного ландшафта, эти облака
                      может дать много дождя или снега. б. Cumuliform для шаровидных, пухлых облаков. Они представляют
                      тела теплого воздуха самопроизвольно поднимаются через охладитель
                      слоев, относительно быстрый восходящий поток. Их осадки
                      сосредоточен на меньшей площади и может быть довольно
                      интенсивно за короткое время.
              iii. Измерение высоты дает "семейства облаков" на основе
                   высота:
                   а.Наивысшее семейство облаков обозначается "перистыми облаками" или
                      "cirro" в названиях облаков. Они происходят между 6 и 15 км.
                      км вверх.
                   б. Средневысотное семейство имеет в названии «альт» (вид
                      как альт голос ниже сопрано, но выше
                      баритон?). Эти облака встречаются на высоте от 2 до 6 км.
                   c. Низкое семейство имеет в своем названии "стратус" или "страто",
                      что немного сбивает с толку, так как "стратус" также
                      используется для обозначения слоистых облаков. Они образуют ниже
                      2 км вверх.
                   d. Затем идут облака вертикального развития, которые могут
                      наращивать через все три предыдущих высотных
                      диапазоны: «Кучевые облака» или «Кучевые облака». Опять же, есть
                      шанс путаницы, поскольку "кучевые облака" также описывают
                      форма. Опять же, единственные облака, которые могут накапливаться
                      как это пухлые по форме.Некоторые из этих облаков могут
                      стать выше, чем ширина, и может варьироваться от основания
                      от 200 м до вершины 15 000 м (15 км).
               iv. Измерение активности дает два класса: Если облако
                   В его названии есть «нимбо» или «нимб».
           d. Список типов семейств высоких облаков:
                я. Циррус - нежный, тонкий, жилистый на вид. Эти
                   тонкие ледяные облака, обледеневшие из-за высоты (> 6 км) и
                   тонкий, потому что такой холодный воздух не имеет высокого равновесия
                   уровень влажности. Их часто называют «кобыльими хвостами».
                   потому что они вроде как хвосты лошади. Они есть
                   часто можно увидеть на переднем крае шторма по причинам
                   будут рассмотрены на следующей лекции.

                   

               II. Cirro-stratus - сплошной слой тонкого ледяного облака.
                   покрывая все небо или большую его часть. Ты сможешь
                   видеть сквозь него солнце или луну, и это часто создает
                   нимб или вуаль вокруг луны или солнца.Это часто можно увидеть
                   впереди бури, и является основой народных поговорок о
                   погода на эффект "кольцо вокруг луны, дождь два
                   полдень дней ".

                   

              iii. Перисто-кучевые облака - высокий слой плотно упакованных шаровидных облаков.
                   маленькие облака, сгруппированные или выровненные в ряды и столбцы, например
                   ячейки в электронной таблице.  Иногда это называют
                   "скумбрия небо" (похоже на рыбью чешую) или
                   "пахта небо."Вы часто видите это после того, как шторм
                   прошло и иногда по мере приближения бури.

                   

           е. Список типов семейств среднего облака:
                я. Альто-слоистый - покровный слой, плавно распределенный по
                   небо или большие его части. Светло-серого цвета. Ты
                   не могут ясно видеть сквозь него солнце или луну, но они
                   часто проявляется как яркое пятно в облаке.Появление
                   этого облака обычно означает приближение плохой погоды.

                   

               II. Альто-кучевые облака - представляют собой плотно прилегающий слой
                   отдельные облачные массы, как правило, в виде электронной таблицы
                   формат строки и столбца. Обычно очень белый с небольшим
                   сероватый на нижней стороне и ярко-голубое небо, показывающее
                   через.  Эти облака часто означают в целом хорошие или
                   условия клиринга.f. Список типов семейств с низким уровнем облачности:
                я. Слоистые слои - плотный низколежащий темно-серый слой. В
                   появление этого довольно зловещего облака означает, что вы
                   имеют очень высокую вероятность выпадения осадков
                   скоро.

                   

               II. Nimbo-stratus - слоистое облако, из которого идет дождь, снег или
                   идет мокрый снег.Вы сейчас В буре!

                   


              iii. Страто-кучевые облака - это низко лежащий облачный слой отчетливых
                   сероватые массы облаков с открытым небом между ними. Физическое лицо
                   массы облаков часто похожи на длинные клубы облаков справа
                   углы к ветру. Погода ясная или ясная, хотя и с
                   временами идет снег или дождь.

                   

           г.Облака вертикального развития:
                я.  Кучевые облака - это белые облака из шерсти. В нем есть пара
                   подтипы:
                   а. Маленькие кучевые облака маленькие, случайно разбросанные
                      маленькие клубничные облака. Может быть только один из них
                      около или пара десятков, но они не образуют рядов и
                      столбцы. Иногда это называют "ясная погода".
                      облака ", потому что они не связаны со штормом
                      фронты.б. Увеличенные кучевые облака (иногда называемые перегруженными кучевыми облаками).
                      У них плоские, серые или темно-серые основания и неровные,
                      часто ослепительно белые верхние поверхности, особенно на
                      сторона, обращенная к солнцу. Возможно, когда-то они были маленькими
                      кучевые облака, которые начали собираться и могут находиться на
                      способ создания грозы.Они также могут образовываться в
                      линии, что указывает на то, что они связаны с
                      спереди или с порывами ветра в горный хребет. 

                   

               II. Кучево-нимб (грозовой) - отдельные кучевые массы
                   превращаются в огромные высокие облака, производящие сильный дождь и
                   часто бывает град, гром и молния, и порывистый ветер. Жестокий
                   восходящие потоки горячего воздуха производят кучево-нимб высотой с
                   12 или 15 км от базы на высоте 200 м.Их часто увенчивают
                   с плюмажем или плоской вершиной, называемой «наковальней», которая
                   отмечает, что облако поднялось до вершины
                   тропосферы и распространяется по дну
                   тропопауза.

 
                   а. Град можно даже выстрелить из этих облаков и
                      упасть далеко от облака, если град достаточно велик, чтобы
                      пережить поездку.б. Есть сильные восходящие и нисходящие потоки в
                      гроза, а также порывы ветра с боков,
                      поэтому они чрезвычайно опасны для авиации. 
                   c. К опасности добавляются молнии и связанные с ними
                      гром (отсюда и популярное название этих облаков,
                      "громовержцы").
                      1. Молния - это, по сути, огромная электрическая искра.Обычно земля имеет небольшой отрицательный
                         электрический заряд для уравновешивания положительного заряда
                         ионосфера. Нормальный электростатический градиент
                         (около 100-200 В / м) недостаточно для возникновения искры,
                         тем более, что воздух очень резистивный.
                      2. Однако кучево-нимбовые облака образуют сильную
                         положительный заряд в их верхних частях (как лед
                         кристаллы в верхних частях облака падают и
                         врезаться в микрокристаллы и срывать электроны с
                         их) и сильный отрицательный заряд посередине
                         порции (когда падающие кристаллы сдают свои
                         незаслуженно доставленные электроны к другим кристаллам льда в
                         средние части облака). 3. Земля, обычно заряженная отрицательно, становится
                         относительно положительно заряжен по сравнению с этим
                         сильный отрицательный заряд в середине облака
                         накладные расходы. Электростатический градиент может достигать 500
                         миллион вольт между землей и серединой
                         облако (около 6 км вверх) или более 80 000 вольт на
                         метр! Этого достаточно, чтобы создать ДЕЙСТВИТЕЛЬНУЮ искру!
                      4.Происходит то, что куча электронов устремляется к
                         землю (а иногда и положительно заряженные области в
                         облако) серией коротких (~ 50 м) ударов,
                         который создает отверстие или канал в воздухе,
                         окруженный оболочкой ионизированных газов (все
                         молекулы, которые внезапно потеряли электроны). Это
                         "ступенчатый лидер. "
                      5. По мере приближения сильно отрицательно заряженного лидера
                         земля, положительный заряд в земле
                         концентрируется под ним и отправляет "стример" на
                         нащупывать его.
                      6. Когда двое встречаются, происходит мощный разряд от
                         земля движется вверх, двигаясь со скоростью на треть скорости
                         света!
                      7.Он нагревает канал примерно до 30 000 ° C, что
                         создает чрезвычайно высокое давление (закон Амонтона, что
                         давление газа пропорционально температуре), что
                         приводит к возникновению ударной волны, которую мы слышим как гром.
                         Гром также является результатом обрушения
                         канал после прохождения заряда. В
                         свет в молнии - продукт нейтрализации
                         ионизированного газа вокруг канала, когда заряд
                         проходит и испускается, а не только в видимом
                         свет, но в рентгеновских лучах, ультрафиолете и радио
                         длины волн (вот почему ваше радио потрескивает
                         во время молнии). 5. Осадки бывают нескольких типов, в зависимости от того, выпадает ли роса.
           точка ниже точки замерзания или нет, есть ли сильные восходящие потоки
           в облаке, и температуры воздуха, через которые
           выпадают осадки.
           а. Дождь - это падающие капли воды, образующиеся при температуре точки росы.
              выше точки замерзания. Мелкие капельки не
              испаряются так же быстро, как и образуются, когда воздух насыщается, и поэтому
              эти устойчивые капли воды натыкаются друг на друга и получают
              все больше и больше, пока их вес не станет достаточно большим, чтобы преодолеть
              турбулентность и плавучесть и падение на землю.Это далеко и
              далеко самый распространенный тип осадков на Земле.
           б. Снег состоит из скоплений кристаллов льда. Когда воздух
              насыщенные при температуре ниже нуля, крошечные кристаллы льда
              образуются быстрее, чем превращаются в пар.  Сохраняясь дольше,
              они соединяются друг с другом в облаке, образуя все большие
              и более сложные сборники, или снежинки. Наконец, они
              могут накопить достаточно веса, чтобы упасть.c. Мокрый снег состоит из небольших ледяных шариков. Это осаждение
              изначально падает в виде капель дождя, которые затем замерзают по пути вниз
              при падении на воздух холоднее замерзания. Это
              связаны, следовательно, с инверсионными слоями и, следовательно, более
              ночного явления. В неприятном варианте этого процесса,
              иногда осадки доходят до земли
              перед замерзанием, образуя опасные наледи на поверхности
              на земле, на растениях и на линиях электропередач (которые могут их сломать).Иногда это отличается от обычного мокрого снега как «замороженный
              дождь »или« ледяной дождь ». Гадость!
           d. Град сделан из гранул или ледяных камней, некоторые из них довольно
              большие (размером с грейпфрут!) образованные кучево-дождевыми облаками.  А
              капля воды достигает точки падения, но затем ее ловит
              сильный восходящий поток в облаке. Тяга так высока, что она застыла.
              снова падает, собирая капли воды по пути вниз.Пойманный
              снова восходящим потоком и достаточно высоко, он замораживает воду
              он собирался на нем, как кожа. Это продолжается до тех пор, пока некоторые
              восходящий поток вытесняет его из верхней части грозового течения или до тех пор, пока он
              падает под облако, не будучи подхваченным другим
              восходящий поток. Град, таким образом, уложен слоями, как лук, каждый слой
              представляет собой отдельное путешествие выше точки замерзания в
              кучево-нимбовое облако.Г. Причины выпадения осадков, а точнее причины поднятия, которое
        создает адиабатическое охлаждение, которое может привести к выпадению осадков.
        1. Орографический подъем: адиабатическое охлаждение производится движением воздуха вверх. 
           горный склон.
        2. Конвекционный подъем - это восходящий поток нагретого воздуха, в результате чего
           кучевые облака или кучево-нимбовые облака, приводящие к интенсивному
           адиабатическое охлаждение и концентрированное осаждение
           грозовой ливень.а. Происходит то, что нагревание воздушной массы может разрушить ее, если
              он становится теплее, чем другой воздух на той же высоте.
              Будучи теплее, он расширяется, что снижает его плотность, что
              увеличивает его плавучесть. Итак, поднимается. Поднимаясь, будет остыть
              адиабатически при скорости высыхания ~ 10 ° C / км. Стабильный воздух
              окружающий его, однако, остывает с высотой в окружающей среде.
              частота прерывания (которая сильно различается, но в среднем находится в пределах нормы
              коэффициент отклонения 6.5 ° C / км), а это ниже, чем на сухом
              адиабатический градиент. Таким образом, поднимающийся воздух становится холоднее при
              быстрее, чем стабильный воздух вокруг него.  В конце концов, это будет
              адиабатически потеряли так много тепла, что оно догоняет (или
              что вниз?) с температурой стабильного воздуха на некоторой
              высота. Значит, на этой высоте воздух достиг такой же высоты.
              температура ... и такая же плотность... как стабильный воздух. Это
              тем самым теряет свою относительную плавучесть и перестает подниматься дальше,
              просто становится еще одной областью стабильного воздуха.
           б. Однако если он поднимется достаточно, чтобы остыть до точки росы, все меняется.
              На этой высоте уровень конденсации насыщения, выброс
              скрытого тепла во время конденсации или замерзания замедляет охлаждение
              вплоть до влажного адиабатического градиента. Эта ставка также
              переменная, но обычно (хотя и не всегда) меньше, чем
              местная экологическая погрешность.Это означает, что поднимающийся воздух
              менее вероятно, что он остынет до уровня окружающей среды
              воздух, поэтому он с большей вероятностью останется нестабильным и плавучим и
              продолжайте подниматься (осаждаясь по мере продвижения).  Это продолжается
              на неопределенный срок, если экологическая погрешность каким-либо образом не упадет
              ниже скорости мокрого градиента или наблюдается инверсия.
           c. В вашем учебнике есть отличные графики факторов, определяющих
              устойчивость на п.80-83.
        3. Конвергентное поднятие происходит, когда два встречных ветра сталкиваются или сходятся.
           друг с другом, производя вертикальный подъем, механически аналогичный
           конвекционное поднятие.
        4. Циклонический или фронтальный подъем происходит, когда теплый воздух поднимается вверх.
           над более холодной воздушной массой. Воздух разной плотности не склонен к
           смешивать так, чтобы более легкий и плавучий воздух поднимался вверх, охлаждая
           таким образом адиабатически, что приводит к выпадению осадков.а. Если движущаяся воздушная масса является теплой воздушной массой, в результате
              поднятие механически похоже на орографическое поднятие (в обоих
              случаев, когда воздушная масса вынуждена взбираться на плотный объект на своем пути). 
           б. Если движущаяся воздушная масса - холодная, движение вполне нормальное.
              стремительный, и теплый воздух перед ним поднимается вверх, скорее,
              внезапно и вертикально, создавая подъем, похожий на
              конвекционное и конвергентное поднятие.Выйдите из этой лекции с осознанием того, что конкретное и абсолютное
измерение влажности, как давление насыщенного пара соотносится с балансом между
испарение / сублимация и конденсация / замораживание, насколько специфичны и абсолютны
влажность относится к относительной влажности, как относительная влажность измеряется с помощью
слинг-психрометр, как читать температуру по сухому термометру / депрессию по влажному термометру
диаграмма, как читать количество насыщения по температуре воздуха, как читать
температура точки росы, зная абсолютную влажность, чем роса отличается от
мороз, чем облака отличаются от тумана, как классифицировать облака, чем дождь и снег
формы, чем отличается мокрый снег от града, а четыре механизма
поднятия (конвекционного, орографического, конвергентного и фронтального). В следующей лекции бури и фронтальные поднятия будут рассмотрены более подробно как
стихия погоды в тропосфере.


 

Документ и © поддерживаются Dr. Родриг
Впервые размещено в сети: 21.10.00 Последняя редакция: 16.06.07

Значение влажности воздуха

Влажность воздуха или газов обычно незаметно влияет на нашу жизнь.И все же погода, как мы ее знаем, невозможна без влажности.

Почему влажность?


Влажность является движущей силой большинства наблюдаемых погодных явлений, начиная с облаков через туман, дождя и заканчивая штормами и, наконец, такими драматическими погодными явлениями, как ураганы. Невозможно точно предсказать погоду без точного знания влажности во всех слоях атмосферы. Правильная относительная влажность важна для нашего благополучия и здоровья. Важной причиной важности влажности в нашей повседневной жизни является тот факт, что вода может существовать при нормальной температуре (от -20 до 30 ° C) во всех трех физических условиях, а также, главным образом, высокая энергия преобразования воды из одного физического состояния в другое. один.Вода в воздухе в газообразном состоянии, т.е.влажности, может накапливать очень большое количество энергии и может снова высвободить ее во время перехода в жидкое состояние, то есть дождь. Благодаря своим свойствам вода, как и влажность воздуха, стабилизирует наш климат и предотвращает резкие перепады температур.

С другой стороны, влажность воздуха или газа во многих промышленных процессах крайне нежелательна и может нарушить весь производственный процесс; в свою очередь, точно определенная относительная влажность должна преобладать для других производственных процессов.В принципе, влажность присутствует всегда. Вопрос в том, сколько и как я могу это измерить и при необходимости повлиять на него?

Вода в составе воздуха


Воздух представляет собой смесь газов, наиболее известными из которых являются азот (N2) и кислород (O2). Другими компонентами являются различные инертные газы, такие как аргон (Ar) и гелий (He), двуокись углерода (CO2) и следы других газов. Список наиболее важных компонентов в природном воздухе с их объемными пропорциями можно увидеть в таблице 1.

Согласно закону Дальтона, газовая смесь, подобная воздуху, с общим давлением (p) в идеальных условиях ведет себя так, как если бы каждый компонент газа занимал только заданный объем и, таким образом, оказывал парциальное давление (pi). Общее давление газовой смеси является суммой парциальных давлений газов в смеси и может быть записано для воздуха как: p N2 парциальное давление азота N 2 p O2 парциальное давление кислорода O 2, при этом парциальные давления ведут себя как объемные пропорции газовых компонентов воздуха.

Еще одним важным компонентом воздуха является водяной пар, то есть вода в газообразной форме. Как и другие компоненты воздуха, водяной пар, содержащийся в воздухе, оказывает парциальное давление, и влажный воздух можно рассматривать как смесь сухого воздуха и водяного пара. Таким образом, общее давление влажного воздуха получается из суммы парциального давления сухого воздуха (Па) и парциального давления водяного пара (е), и мы получаем:

Для данной температуры существует максимальное парциальное давление водяного пара, которое не может быть превышено. Для объяснения этого вопроса рассмотрим закрытый сосуд с температурой (t), наполовину заполненный водой; в пространстве над поверхностью воды есть воздух (см. рис. 2).

Основываясь на тепловой энергии молекулы воды, вода будет испаряться до тех пор, пока в воздушном пространстве над поверхностью воды не появится парциальное давление (ew). Это давление насыщения ew (t) является максимально возможным, которое может существовать для данной температуры (t). Превышение давления насыщенного пара немедленно приводит к конденсации; пока это давление не будет превышено, вода испаряется с поверхности воды до тех пор, пока снова не будет достигнуто максимально возможное давление насыщенного пара ew (t).

Без свободной поверхности воды всегда будет иметь место парциальное давление пара (e) от 0 до ew (t). Давление насыщенного пара относительно свободной поверхности воды ew (t) зависит только от температуры и имеет ключевое значение для всех соображений относительно влажности. Аналогичные соображения можно сделать и в отношении свободной поверхности льда, и давление насыщенного пара над льдом ei (t) получается для температур <0 ° C. В литературе можно найти очень точные функции давления пара, с которыми, однако, очень сложно работать, для описания условий насыщения водяного пара.Поэтому аппроксимирующие функции, так называемые функции Магнуса, в основном используются для обычных технических приложений:

Функции Магнуса имеют важное преимущество, заключающееся в том, что также существуют аналитические обратные функции. Недостатком является необходимость использования разных наборов параметров в зависимости от температуры воздуха.

Поведение влажного воздуха в реальном газе


До сих пор идеальным газом считался влажный воздух. Однако воздух на самом деле ведет себя как реальный газ, что проявляется, среди прочего, как незначительно повышенное давление насыщенного пара ew ‘(t) по сравнению с идеальным давлением насыщенного пара ew (t). Дано следующее уравнение:

Поправочный или «улучшающий» коэффициент (f) определяет поведение влажного воздуха по сравнению с системой, в которой учитываются только вода и водяной пар (чистая фаза). При атмосферном давлении и комнатной температуре f составляет ~ 1,004 и, таким образом, может не приниматься во внимание для большинства практических приложений. Коэффициент f увеличивается с увеличением давления в системе и составляет примерно 1,03 при 1 МПа.

Количества влажности воздуха


Влажность воздуха или газов в целом можно описать самыми разными способами, что имеет свои преимущества в зависимости от случая применения.Различные величины влажности эквивалентны и могут быть рассчитаны на основе каждой из других величин, при этом обычно решающую роль играет температура воздуха. Величины влажности условно можно разделить на следующие группы:

  • Величины, определяющие содержание водяного пара в рассматриваемом объеме газа по отношению к количеству сухого воздуха.
  • Величины, которые описывают абсолютное количество водяного пара в рассматриваемом объеме газа.
  • Величины, которые ставят количество водяного пара по отношению к количеству водяного пара для насыщения.

В принципе, нескольких величин влажности достаточно, чтобы в достаточной мере описать все проблемы, возникающие на практике.Предполагаются следующие свойства:

  • Давление воздуха p [гПа]
  • Температура воздуха t [° C]
  • Давление насыщения водяным паром ew (t) [гПа]
  • Парциальное давление водяного пара e [гПа], 0 = e = ew (t)

Температура точки росы td [° C]


Температура точки росы — это температура, до которой влажный воздух или газ необходимо охладить при постоянном давлении, чтобы только начиналась конденсация.Следующее уравнение действительно для возникновения конденсации:

Т. е. парциальное давление водяного пара такое же, как давление насыщенного пара при температуре точки росы. Температуру точки росы можно получить непосредственно из парциального давления водяного пара (e) с помощью функции Магнуса.

Относительная влажность Uw [%]


Относительная влажность обычно является наиболее известной величиной измерения влажности. Причина этого в том, что вместе с комнатной температурой это самая важная величина для создания приятного климата и, следовательно, для хорошего самочувствия.В целом относительная влажность описывает процессы влагообмена материалов или людей с окружающей средой.

Для относительной влажности парциальное давление водяного пара (e) устанавливается в зависимости от давления насыщенного пара (ew) для температуры (t). Таким образом, относительная влажность является мерой того, насколько влажный воздух удален от состояния насыщения. Мы получили:

Это определение применяется ко всему диапазону температур, то есть относительная влажность в соответствии с соглашением ВМО (Всемирная метеорологическая организация) также связана с состоянием насыщения по отношению к воде при температурах <0 ° C.

Для температур, где t> 0 ° C, парциальное давление водяного пара (e) не может превышать давление насыщенного пара ew (t), поэтому относительная влажность никогда не может превышать 100%.

Плотность водяного пара (абсолютная влажность) dv [г / м3]


Масса водяного пара, содержащегося в данном объеме газа, устанавливается по отношению к объему газа (V). Абсолютное количество водяного пара указывается в г на м3 объема газа:

Плотность водяного пара зависит от общего давления (p), а также от температуры газа (t) и используется, прежде всего, в качестве измеряемой величины для промышленных процессов сушки.

Удельная энтальпия ч [кДж / кг]


Удельная энтальпия влажного воздуха в основном не является величиной измерения влажности, а вместо этого обеспечивает измерение энергии, необходимой для создания определенных условий влажного воздуха. Энтальпия не является абсолютной величиной, она всегда указывается только как разность энергии от одного состояния к другому. Состояние сухого воздуха при 0 ° C является произвольной точкой происхождения. Удельная энтальпия влажного воздуха рассчитывается из общей тепловой энергии, необходимой для:

  • нагреть 1 кг сухого воздуха от 0 ° C до t
  • выпарить необходимое количество воды из влажного воздуха
  • нагреть водяной пар от 0 ° C до t

Удельная энтальпия обычно относится к 1 кг сухого воздуха.Поскольку общая масса данного влажного воздуха составляет не 1 кг, а 1 + r кг, удельную энтальпию часто также обозначают как h (1 + r). Удельная энтальпия определяется как функция соотношения компонентов смеси r [кг / кг], где:

c p a = 1,00545 кДж / кг удельная теплоемкость сухого воздуха при постоянном давлении c pv = 1,85894 кДж / кг удельная теплоемкость водяного пара при постоянном давлении l w = 2500,827 кДж / кг удельная скрытая теплота (теплота испарения) воды

Диаграмма Молье


Диаграммы Молье используются для графического решения сложных термодинамических расчетов. На рис. 3 показана простая диаграмма Молье в виде графика t — r. Изменения условий влажного воздуха представляют собой кривые на графике Мольера, например, нагрев влажного воздуха представляет собой вертикальную прямую линию, поскольку соотношение смеси (r) не изменяется во время нагрева.

Методы измерения влажности


Существует большое количество методов измерения влажности, оборудования и датчиков для измерения влажности. Однако в конечном итоге только несколько методов и датчиков действительно зарекомендовали себя и доступны в больших количествах.Описание отдельных методов измерения сделано без учета точности и стоимости системы, а скорее с учетом исторических данных.

Гигрометр для волос (волоконный гигрометр)


Длина обезжиренных и специально обработанных органических или синтетических волокон (например, человеческих волос) изменяется в зависимости от относительной влажности в результате их гигроскопичности. Максимальное относительное изменение длины может составлять до 2,5%. Широко распространенные и известные гигрометры для волос или волокон основаны на этом эффекте.На самом деле это самые старые гигрометры, которые используются по сей день в бесчисленных различных версиях для широкого диапазона температур от менее 0 ° C до более 100 ° C.

Психрометр (гигрометр с сухим и влажным термометром)


Это одно из первых устройств для измерения влажности, отвечающее повышенным требованиям к точности измерения. В основном он состоит из двух термометров, один из которых поддерживается влажным с помощью смоченного хлопкового чулка. Когда воздух определенной влажности проходит мимо обоих термометров, сухой термометр измеряет температуру воздуха (t).Вода испаряется на поверхность влажного хлопкового чулка до тех пор, пока воздух, проходящий через него, не достигнет локальной относительной влажности 100%. Необходимая энергия для испарения воды берется из влажного термометра, который, таким образом, охлаждается. Наконец, на влажном термометре устанавливается равновесная температура (tw) с температурой проходящего через него воздуха. Парциальное давление водяного пара (e) в проходящем воздухе определяется по формуле:

При соответствующем обслуживании психрометры показывают очень хорошую точность в диапазоне температур от 5 до 50 ° C; погрешности измерения значительно увеличиваются при повышении и понижении температуры.

Влагомер с охлаждаемым зеркалом


Маленькое зеркало продувается измерительным газом и остается охлажденным до тех пор, пока температура не упадет ниже точки росы / точки замерзания и на зеркале не образуется слой покрытия. Это образование покрытия обнаруживается оптически, посредством чего либо измеряется свет, непосредственно отраженный зеркалом, и регистрируется ослабление интенсивности во время формирования покрытия, либо измеряется рассеянный свет, создаваемый покрытием. Интенсивность и толщина покрытия поддерживаются с помощью электронного контроллера, температура зеркала соответствует температуре точки росы и температуре точки замерзания соответственно.

Датчик Al2O3


Метод измерения основан на адсорбции водяного пара на пористом слое Al2O3. Датчик выполнен в виде конденсатора и обычно состоит из задающего электрода из твердого алюминия, на который наносится слой Al2O3 с использованием анодного окисления. Противоположным электродом расположен пористый слой золота.

Во время адсорбции зависящая от влажности емкость датчика изменяется из-за высокой диэлектрической проницаемости накопленной воды, которая является мерой абсолютной влажности в первом приближении для датчика.Изменение емкости становится все меньше и меньше при низкой влажности; в то же время точность измерения падает, а время реакции становится все больше и больше.

Датчики полимерные емкостные


Из всех доступных на рынке датчиков для измерения влажности емкостные полимерные датчики являются наиболее успешными. Они с большим успехом используются в системах кондиционирования воздуха и в автомобильной промышленности с различными конструкциями и вариантами конфигурации. Имеются успешные применения в промышленной измерительной технике, частично в тяжелых условиях эксплуатации, в сельском хозяйстве и в метеорологии. Чрезвычайно короткое время реакции при низких температурах достигается за счет специальных вариантов конструкции, так что возможно использование в радиозондах при температурах до -80 ° C.

Автор

Гельмут Миттер

Менеджер службы калибровки (ÖKD) Назначенная руководителем лаборатория влажности от имени BEV (Bundesamt für Eich- und Vermessungswesen — Австрия) (Австрийский национальный стандарт влажности)

E + E Elektronik, Langwiesen 7, A-4202 Engerwitzdorf

Тел.: +43 (0) 7235 605320 Факс: +43 (0) 7235 605 383 электронная почта: [электронная почта защищена]

Опубликовано: 10 декабря 2005 г. в AWE International

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *