AKADEMIA TECHNICZNO - ROLNICZA
w BYDGOSZCZY
LABORATORIUM TERMODYNAMIKI
ĆWICZENIE NR 3
TEMAT: POMIAR WILGOTNOŚCI POWIETRZA
skład grupy:
WISŁOCKI ANDRZEJ
CHODOWICZ MARCIN
SZCZUTKOWSKI MAREK
grupa : C
sem: IV
rok akad.1996/97
CZĘŚĆ TEORETYCZNA
Powietrze atmosferyczne jest mieszaniną gazową zawierającą zawsze pewną ilość pary wodnej. Zawartość pary wodnej w powietrzu atmosferycznym zmienia się zależnie od okoliczności, a zachowanie się jej jest odmienne od pozostałych gazów (możliwość zmiany stanu skupienia) - do celów praktycznych można więc traktować powietrze atmosferyczne jako mieszaninę powietrza suchego (składającego się wyłącznie z gazów) oraz par wodnej. Ilość pary wodnej znajdującej się w jednostce objętości powietrza nie może przekroczyć pewnej wielkości maksymalnej, która jest zależna od temperatury.
Powietrze niedosycone - jest to powietrze, które może jeszcze w danej temperaturze wchłonąć pewną ilość pary wodnej.
Powietrze nasycone - jest to powietrze nasycone parą wodną zawierającą już w sobie ilość pary wodnej maksymalną w danej temperaturze.
Ciśnienie powietrza wilgotnego (ciśnienie barometryczne) wg. prawa Daltona jest sumą ciśnienia powietrza suchego ppow oraz ciśnienia pary wodnej pp .
pb = ppow + pp
W powietrzu nasyconym parą ciśnienie cząstkowe pary wodnej jest równe ciśnieniu nasycenia w danej temperaturze - stan ten nazywa się punktem rosy, gdyż najmniejsze obniżenie temperatury spowoduje wykroplenie się pewnej ilości pary w postaci mgły lub rosy.
Wilgotność bezwględna objętościowa powietrza - jest to ilość gramów pary wodnej zawartej w 1 m3 powietrza wilgotnego. Wilgotność bezwzględna wagowa czyli zawartość wilgoci jest to masa pary wodnej przypadająca na jednostkę masy suchego powietrza. Zawartość wilgoci oznacza się przez x w g/kg lub w kg/kg.
x = 0,622 |
Wilgotność względna powietrza ϕ jest to stosunek
|
pp - ciśnienie cząstkowe pary wodnej w powietrzu
pn - ciśnienie cząstkowe pary wodnej w powietrzu nasyconym parą wodną w tej
samej temperaturze
Stopień nasycenia powietrza ψ jest to stosunek zawartości wilgoci w powietrzu x do zawartości wilgoci w powietrzu nasyconym parą w tej samej temperaturze xn
ψ = |
Entalpia powietrza wilgotnego i o zawartości wilgoci x kg/kg nazywa się entalpię mieszaniny 1 kg powietrza suchego i x kg pary wodnej. Przyjmując, że dla takiej mieszaniny powietrza suchego oraz całej zawartości wody w postaci cieczy przy 00C entalpia równa się zeru, otrzymuje się
i = (cpow + xcp)t + xr |
W takich działach techniki cieplnej, jak wentylacja, klimatyzacja, suszarnictwo, chłodnictwo itp. w celu obrazowego przedstawienia procesów fizycznych w wilgotnym powietrzu oraz uproszczonego dokonywania obliczeń powszechne zastosowanie znajdują wykresy obrazujące w sposób graficzny zależności parametrów t, ϕ, i oraz x przy stałym ciśnieniu pb=const.
Przyrządy do pomiarów wilgotności powietrza - w zależności od ich budowy i zasady działania - można podzielić na następujące rodzaje:
Higrometry absorpcyjne ( grawimetryczne )
Higrometry kondensacyjne ( higrometry punktu rosy )
Higrometry oparte na zjawiskach higroskopowych
higrometry włosowe
higrometry oparte na zasadzie przewodnictwa cieplnego
Higrometry elektryczne
higrometry rezystancyjne
higrometry pojemnościowe
higrometry z ogrzewanymi czujnikami
Higrometry pozwalają na pośredni odczyt wilgotności.
Psychrometr Augusta
Psychrometr Assmanna
Psychrometr elektroniczny
W odróżnieniu od higrometrów w psychrometry pozwalają na bezpośredni odczyt wilgotności względnej powietrza. Są to przyrządy proste, tanie i wygodne w użyciu; dlatego też często stosowane są w praktyce.
Zasada działania psychrometrów
Każdy psychrometr składa się z dwóch jednakowych termometrów: tzw. suchego i mokrego. Naczynie termometru mokrego jest owinięte koszulką z gazy lub batystu, zwilżoną wodą destylowaną. Podstawą pomiaru jest założenie, że w warstwie powietrza graniczącego bezpośrednio z naczyniem termometru mokrego ustali się stan nasycenia powietrza parą wodną. Na skutek różnicy ciśnień cząstkowych pary wodnej w tej warstwie granicznej i w dalszych warstwach powietrza będzie miało miejsce parowanie wody z gazy termometru mokrego. Parowanie to obniży temperaturę powietrza naokoło naczynia termometru mokrego, który z tego powodu wskazuje temperaturę niższą niż suchy. Różnica wskazań termometru suchego i mokrego nazywa się różnicą psychometryczną. Różnica ta jest tym większa, im powietrze jest bardziej suche; w powietrzu nasyconym oba termometry wskazują jednakową temperaturę.
rys. Zasada działania psychometru
. Wilgotność możemy określić wzorem:
gdzie: A - stała
A = (65 + 6,75/W ) * 10-5 K-1 W - prędkość
Część doświadczalna;
Pomiary będziemy wykonywać psychometrem Assmanna i psychometrem Augusta.
a). Psychometr Assmanna.
Przyrząd ten ma czujniki termometrów zabezpieczone przed wpływem promieniowania oraz wymuszony przepływ powietrza z prędkością
W = 2,5 m/s
A = 67,7 * 10-5 K-1
Zakres pomiarowy i temperatura 0 - 50 0 C
wilgotność względna 5 - 95 %
b). Psychometr Augusta.
Psychometr Augusta jest to zestaw dwóch termometrów, z których jeden jest zaopatrzony w koszulkę i zbiorniczek wody destylowanej do jej nawilżania.
Przyrząd ten ma przypadkowy przepływ powietrza wokół termometrów i nie nadaje się do pomiarów dokładnych.
Dane:
w = 0,4 - 0,5 m/s ;
A = 80 * 10-5 K-1
PROTOKÓL POMIARÓW PARAMETRÓW WILGOTNEGO POWIETRZA GR. C SEM.IV. |
|
||
RODZAJ PRZYRZĄDU POMIAROWEGO |
STAN POCZĄTKOWY |
STAN KOŃCOWY |
ELEKTRONICZNY |
TS=19,250C TW=12,60C ϕ1=45,6% X1=6,3g/kg I1+X=32kJ/kg |
TS=21,40C TW=160C ϕ2=49% X2=7,5g/kg I2+X=38kJ/kg |
AUGUSTA |
TS=19,50C TW=15,80C ϕ1=69% X1=9g/kg I1+X=42,5kJ/kg |
TS=21,80C TW=17,60C ϕ2=66% X2=12,8g/kg I2+X=56,5kJ/kg |
ASSMANNA |
TS=19,50C TW=140C ϕ1=54% X1=7,8g/kg I1+X=39kJ/kg |
TS=22,50C TW=160C ϕ2=50% X2=9,4g/kg I2+X=47,5kJ/kg |
OBLICZENIE ILOŚCI DOSTARCZONEGO CIEPŁA Q1-2=mp⋅(I2+x - I1+x) =1187Kj
OBLICZENIE ILOŚCI DOSTARCZONEJ WODY mw= mp⋅(X2 - X1) = 274.89g
|
Część pomiarowa:
a). Pomiar wilgotności psychometrem Assmanna.
- przed włączeniem klimatyzatora
Lp.
|
ts [0C] |
tm [Tr] |
pss [Tr] |
psm [Tr] |
pb [Tr] |
A [0C] |
1 |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|