WIP, ZIP, gr. 2
Laboratorium techniki cieplnej.
Sprawozdanie.
Powietrze wilgotne
Wykonali:
Chędoszko Arkadiusz
Olszewski Jakub
Pleńska Aneta
Rojek Katarzyna
Szostek Anna
Cel ćwiczenia.
Wyznaczenie wilgotności względnej powietrza wilgotnego za pomocą psychometrów Augusta i Assmana oraz higrografu.
Wstęp.
Przez powietrze wilgotne rozumie się mieszaninę powietrza suchego i pary wodnej. Zawartość wilgoci w jednostce objętości jest ściśle zależne od temperatury i ciśnienia powietrza. Powietrze zawierające maksymalną ilość wilgoci dla danych warunków nazywa się powietrzem nasyconym. W powietrzu nienasyconym para wodna występuje w postaci pary przegrzanej.
Wilgotność bezwzględna powietrza masowa jest to masa pary wodnej przypadającej na 1 kg suchego powietrza i wyraża się wzorem:
Wilgotność bezwzględna objętościowa ρpw to masa pary wodnej w jednostce objętości i wyraża się wzorem:
Temperatura punktu rosy Tr jest to temperatura, w której mieszanina powietrza i pary wodnej osiąga stan nasycenia, tzn., że podczas dalszego ochładzania bez kontaktu z fazą ciekła i pod stałym ciśnieniem, następuje skroplenie pary wodnej, która w zależności od temperatury przybiera postać kropelek cieczy (mgła) lub kryształków lodu (szron).
Opis aparatury.
Ćwiczenie wykonano na trzech stanowiskach pomiarowych:
psychometr Augusta
Na budowę psychometru Augusta składają się dwa termometry do pomiaru powietrza suchego i wilgotnego. Zbiornik z rtęcią termometru mierzącego powietrze wilgotne jest owinięty tkaniną, której koniec zanurzony jest w pojemniku z wodą. Temperatura powietrza spada samorzutnie w związku ze zmianą wilgotności.
psychometr Assmana
Psychometr Assmana różni się od psychometru Augusta zastosowaniem wentylatora promieniowego napędzanego sprężyną lub silnikiem elektrycznym dla zwiększenia przepływu powietrza wilgotnego do 2,5 m/s. Dodatkowo oba termometry zamieszczone są w szklanych tubach.
higrograf
Higrograf jest to urządzenie do rejestrowania zmian wilgotności powietrza na podstawie zmiany długości włosa zwierzęcego lub ludzkiego zależącej od pochłoniętej wilgoci. Element pomiarowy zwiększa swoją długość wraz ze wzrostem poziomu wilgotności powietrza. Rejestracja pomiaru odbywa się za pomocą rysika odchylającego się wraz ze zmianą wilgotności, który nanosi zmiany na bęben obracający się w trybie tygodniowo-dobowym.
Pomiary.
Doświadczenia przeprowadzono przy stałym ciśnieniu powietrza atmosferycznego, które wyniosło p=1008 hPa.
Poniższa tabela przedstawia wyniki pomiarów dla psychometru Augusta.
Tabela 1. Wyniki pomiarów dla psychometru Augusta.
L.P. |
Czas [min] |
Temperatura termometru suchego [°C] |
Temperatura termometru wilgotnego [°C] |
Wilgotność względna [%] |
Wilgotność bezwzględna masowa [g/kg] |
entalpia [kJ/kg] |
ciśnienie [mbar] |
X |
1 |
0,5 |
22 |
22 |
|
|
|
|
|
2 |
1 |
22 |
25 |
77 |
16 |
66 |
42 |
0,0206173 |
3 |
1,5 |
22 |
24 |
84 |
17 |
68 |
41 |
0,0220035 |
4 |
2 |
22 |
23 |
91 |
18 |
70 |
41 |
0,0239076 |
5 |
2,5 |
22 |
21 |
91 |
16.5 |
62 |
37 |
0,0214945 |
6 |
3 |
22 |
20,5 |
88 |
15 |
59 |
35 |
0,0196046 |
7 |
3,5 |
22 |
20 |
83 |
14 |
56 |
36 |
0,0190011 |
8 |
4 |
22 |
19,5 |
79 |
12 |
55 |
36 |
0,0180588 |
9 |
4,5 |
22 |
19 |
74 |
12 |
52 |
35 |
0,0164034 |
10 |
5 |
22 |
18,5 |
71 |
10 |
46 |
32 |
0,014343 |
11 |
5,5 |
22 |
18 |
66 |
10 |
44 |
32 |
0,0155854 |
12 |
6 |
22 |
17,5 |
63 |
9 |
43 |
30 |
0,0118854 |
13 |
6,5 |
22 |
17 |
58 |
8 |
36 |
27 |
0,0098157 |
14 |
7 |
22 |
17 |
58 |
8 |
36 |
27 |
0,0098157 |
15 |
7,5 |
22 |
16,5 |
55 |
7.5 |
35 |
26 |
0,008951 |
16 |
8 |
22 |
16,5 |
55 |
7.5 |
35 |
26 |
0,008951 |
17 |
8,5 |
22 |
16 |
50 |
7 |
32 |
24 |
0,007494 |
18 |
9 |
22 |
16 |
50 |
7 |
32 |
24 |
0,007494 |
19 |
9,5 |
22 |
16 |
50 |
7 |
32 |
24 |
0,007494 |
20 |
10 |
22 |
15,5 |
48 |
6.5 |
30 |
23 |
0,0068878 |
21 |
10,5 |
22 |
15,5 |
48 |
6.5 |
30 |
23 |
0,0068878 |
22 |
11 |
22 |
15,5 |
48 |
6.5 |
30 |
23 |
0,0068878 |
23 |
11,5 |
22 |
15,5 |
48 |
6.5 |
30 |
23 |
0,0068878 |
Poniższa tabela przedstawia wyniki pomiarów dla psychometru Assmana.
Tabela 2. Wyniki pomiarów dla psychometru Assmana.
L.P. |
Czas [min] |
Temperatura termometru suchego [°C] |
Temperatura termometru wilgotnego [°C] |
Wilgotność względna [%] |
Wilgotność bezwzględna masowa [g/kg] |
entalpia [kJ/kg] |
ciśnienie [mbar] |
X |
1 |
0,5 |
21 |
21 |
|
|
|
|
|
2 |
1 |
21 |
20 |
91 |
15 |
61 |
38 |
0,022096 |
3 |
1,5 |
21 |
19,5 |
87 |
14 |
58 |
37 |
0,020519 |
4 |
2 |
21 |
19 |
82 |
13 |
53 |
35 |
0,018229 |
5 |
2,5 |
21 |
19 |
82 |
13 |
53 |
35 |
0,018229 |
6 |
3 |
21 |
18,8 |
80 |
12 |
52 |
33 |
0,016729 |
7 |
3,5 |
21 |
18,6 |
78 |
9.5 |
50 |
33 |
0,016299 |
8 |
4 |
21 |
18,6 |
78 |
9.5 |
50 |
33 |
0,016299 |
9 |
4,5 |
21 |
18,6 |
78 |
9.5 |
50 |
33 |
0,016299 |
Pomiar za pomocą higrografu.
Tabela 3. Wyniki pomiarów z higrografu.
L.P. |
Czas [min] |
Temperatura termometru suchego [°C] |
Wilgotność powietrza [%] |
1 |
0,5 |
21 |
52 |
2 |
1 |
21 |
55 |
3 |
1,5 |
21 |
60 |
4 |
2 |
21 |
62 |
5 |
2,5 |
21 |
64 |
6 |
3 |
21 |
65 |
7 |
3,5 |
21 |
68 |
8 |
4 |
21 |
70 |
9 |
4,5 |
21 |
71 |
10 |
5 |
21 |
75 |
11 |
5,5 |
21 |
76 |
12 |
6 |
21 |
78 |
13 |
6,5 |
21 |
80 |
14 |
7 |
21 |
81 |
15 |
7,5 |
21 |
82 |
16 |
8 |
21 |
84 |
17 |
8,5 |
21 |
85 |
18 |
9 |
21 |
85 |
19 |
9,5 |
21 |
85,5 |
20 |
10 |
21 |
89 |
21 |
10,5 |
21 |
90 |
22 |
11 |
21 |
90 |
23 |
11,5 |
21 |
91 |
24 |
12 |
21 |
93 |
25 |
12,5 |
21 |
95 |
26 |
13 |
21 |
95 |
27 |
13,5 |
21 |
96 |
28 |
14 |
21 |
96 |
29 |
14,5 |
21 |
96 |
30 |
15 |
21 |
96 |
31 |
15,5 |
21 |
96 |
Wnioski.
Dokonane pomiary obarczone są błędami, wynikającymi z niedoskonałością warunków atmosferycznych w laboratorium (błąd systematyczny), tj. ciśnienie wynosiło 1008 hPa, a nie 1013.25 hPa, temperatura powietrza wynosiła 21-22 °C, a nie 15,2 °C, zastosowana w badaniach woda nie była wodą destylowaną. Dodatkowo duży wpływ ma błąd systematyczny, wynikający z niedokładnego wyskalowania urządzeń pomiarowych. W trakcie wyznaczania temperatury przy użyciu psychometrów wystąpił błąd przypadkowy, przejawiający się poprzez wzrost temperatury na termometrze do pomiaru powietrza wilgotnego. Spowodowane było to nagrzaniem zbiornika z rtęcią poprzez dłoń w czasie owijania go wilgotnym bandażem. Istotne było także niedokładne próbkowanie pomiaru czasu oraz jakość odczytu ze skal termometrów i higrometru.
Wpływ dokładność naszkicowanego wykresu ma niska rozdzielczość podziałki na termometrach oraz pomiar dokonywany w trzydziestosekundowych odstępach czasu.
Rozbieżność pomiędzy wilgotnościami względnymi powietrza zmierzonymi w próbie Assmana i próbie Augusta wynikają między innymi z wolnego przepływu powietrza w obrębie termometrów w próbie Augusta. Stała psychometryczna jest uzależniona od prędkości przepływu powietrza przez wilgotną gazę owijającą zbiorniczek z rtęcią termometru wilgotnego. Prędkość ta w psychometrze Augusta nie może być regulowana, a dodatkowo cyrkulacja powietrza w obrębie powietrza jest ograniczona. W przypadku psychometru Assmana jest uzależniona od prędkości obrotów wiatraka, a wpływ otoczenia jest ograniczony przez szklane tuleje osłaniające termometry.
6
Wyszukiwarka