Ćwiczenie 36

Wyznaczanie wilgotności względnej powietrza i stałej psychrometru Assmana

Przyrządy:

Higrometr Lambrechta, psychrometr Assmana, termometr, eter etylowy

Przebieg ćwiczenia:

A. Pomiar wilgotności względnej

Wilgotność względna jest równa ilorazowi gęstości pary wodnej aktualnie zawartej w powietrzu ρ do gęstości ρ_s nasyconej pary wodnej w danych warunkach ciśnienia i temperatury:

(1)

Gęstość pary, w warunkach, w których spełnione jest równanie Clapeyrona jest proporcjonalna do jej prężności i równanie (1) można zapisać w postaci ilorazu prężności pary wodnej aktualnie zawartej w powietrzu do prężności nasyconej pary wodnej w danych warunkach:

(2)

Prężność nienasyconej pary wodnej w danych warunkach ciśnienia p₀ i temperatury T otoczenia jest praktycznie równa prężności nasyconej pary wodnej w temperaturze tzw. punktu rosy T_r. Stąd, w celu wyznaczenia wilgotności względnej należy zmierzyć temperaturę otoczenia oraz wyznaczyć temperaturę punktu rosy. Temperaturę punktu rosy wyznaczyć można przy pomocy higrometru Lambrechta przedstawionego poniżej (rys.1).

Kolejność wykonywania czynności:

1. Odczytać temperaturę otoczenia T i ustalić błąd bezwzględny ΔT.

2. Do zbiornika N higrometru (rys.1) wlać około 1 cm³ eteru, a następnie przedmuchiwać powietrzem zbiornik N poprzez rurkę r₁ do momentu, w którym na wypolerowanej powierzchni S zbiornika pojawi się rosa (na około ¾ powierzchni).

3. Odczytać temperaturę eteru w chwili pojawienia się rosy T'_r.

4. Odczytać temperaturę eteru w chwili zanikania rosy T”_r (tj. gdy mniej niż ¼ powierzchni S pokryta jest rosą).

5. Wyznaczyć temperaturę T_r punktu rosy jako średnią arytmetyczną temperatur T'_r i T”_r.

6. Oszacować maksymalny błąd bezwzględny temperatury punktu rosy jako:

7. Odczytać z tabeli prężności nasyconej pary wodnej w funkcji temperatury: prężność p dla temperatury T_r i prężność p_s dla temperatury T.

8. Oszacować błędy maksymalne prężności Δp i Δp_s na podstawie zmian prężności przy zmianie temperatury T_r o wartość ±Δ T_r i temperatury T o wartość ±Δ T. (konieczna może być ekstrapolacja liniowa)

9. Obliczyć wilgotność względną ze wzoru (2) i błąd bezwzględny ΔW wg poniższego wzoru:

(3)

10. Wyniki pomiarów i obliczeń zestawić w tab.1.

Tab.1.

T [K]	ΔT [K]	T'r [K]	T”r [K]	Tr [K]	ΔTr [K]	ps [N/m^2]	Δps [N/m^2]	p [N/m^2]	Δp [N/m^2]

11. Wynik końcowy zapisać w postaci: W= W_obl ± ΔW

B. Wyznaczanie stałej psychrometru Assmana

Psychrometr Assmana jest przyrządem, który umożliwia wyznaczenie wilgotności bezwzględnej powietrza na podstawie zmian temperatury zachodzących w trakcie parowania cieczy. Jego budowę przedstawia rys.2. Szybkość parowania wody zawartej w gazie okalającej jeden z termometrów (tzw. termometr mokry - A) ustala się po pewnym czasie zależnym od ciśnienia, temperatury i gęstości pary wodnej zawartej w powietrzu oraz budowy przyrządu. Czynniki te określają tzw. stałą psychrometru daną wzorem:

(4)

gdzie: ρ_m - gęstość nasyconej pary wodnej w temperaturze T_m.

ρ - gęstość pary zawartej aktualnie w powietrzu

T - temperatura termometru suchego

T_m - temperatura termometru mokrego

p₀ - ciśnienie atmosferyczne

Stan równowagi sygnalizowany jest ustabilizowaniem się temperatury T_m wskazywanej przez mokry termometr.

Rys.2.

Kolejność wykonywania czynności

1. Zwilżyć gazę, którą owinięty jest jeden z termometrów psychrometru.

2. Uruchomić mechanizm zapewniający stały przepływ powietrza wokół termometrów

3. Odczytać temperaturę termometru mokrego w stanie równowagi i temperaturę powietrza wskazywaną przez termometr suchy (termometr B psychrometru)

4. Odczytać z tabeli gęstości pary nasyconej w temperaturze T_r (wyznaczonej w części A) i T_m.

5. Odczytać wartość ciśnienia p₀ z dostępnego na pracowni barometru.

6. Obliczyć stałą psychrometru ze wzoru (4)

7. Wyniki pomiarów i obliczeń zestawić w tab. 2

Tab.2.

Tm [K]	T [K]	p0 [N/m^2]	ρm [kg/m^3]	ρ [kg/m^3]	A [s^2/m^2K]

Wymagania:

• Cechy charakterystyczne zjawisk parowania i skraplania,

• Własności par nienasyconych i nasyconych, izotermy par, temperatura krytyczna,

• Równanie Clapeyrona i Van der Waalsa,

• Wilgotność bezwzględna i względna

---