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 p_pow oraz ciśnienia pary wodnej p_p .

p_b = p_pow + p_p

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

ϕ =

p_p - ciśnienie cząstkowe pary wodnej w powietrzu

p_n - 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 x_n

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 p_b=const.

Przyrządy do pomiarów wilgotności powietrza - w zależności od ich budowy i zasady działania - można podzielić na następujące rodzaje:

Higrometry absorpcyjne ( grawimetryczne )

-1. Higrometry kondensacyjne ( higrometry punktu rosy )

-1. 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=19,25^0C TW=12,6^0C ϕ1=45,6% X1=6,3g/kg I1+X=32kJ/kg	TS=21,4^0C TW=16^0C ϕ2=49% X2=7,5g/kg I2+X=38kJ/kg
AUGUSTA	TS=19,5^0C TW=15,8^0C ϕ1=69% X1=9g/kg I1+X=42,5kJ/kg	TS=21,8^0C TW=17,6^0C ϕ2=66% X2=12,8g/kg I2+X=56,5kJ/kg
ASSMANNA	TS=19,5^0C TW=14^0C ϕ1=54% X1=7,8g/kg I1+X=39kJ/kg	TS=22,5^0C TW=16^0C 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

---