Если из двух разнородных проводников составить замкнутую цепь, то при разной температуре мест соединения проводников в цепи возникает электрический ток. При этом сила тока тем больше, чем больше разность температур, и зависит также от термоэлектрической активности металлов (рисунок 7). Чем дальше друг от друга стоят металлы, составляющие термопару, в ряду активности, тем больше ЭДС, которая возникает при одной и той же разности температур спаев.
Рисунок 7 – Подключение термопары к прибору
Температурная зависимость ЭДС термоэлемента выражается формулой
- постоянная величина для данной пары,
и 
- температура спаев, °С.
Термопары, так же, как и термометры сопротивления, в ряде случаев имеют преимущества перед жидкостными термометрами, особенно при измерении разности температур.
Термоэлектрические термометры применяются для измерения градиентов температуры и разности температур в актинометрических приборах.
ТЕРМОМЕТРЫ ТЕРМОТРАНЗИСТОРНЫЕ
Транзисторные электротермометры (рисунок 8) представляют собой установку переносного типа с пределами измерения -40 ... 80 °С.
Рисунок 8 – Термотранзисторный термометр ЭТП-М
Прибор состоит из измерительного устройства, присоединяемого к датчикам температуры. В качестве чувствительного элемента термометра используется транзистор.
Измерительное устройство выполнено в металлическом корпусе с ремнями для переноски. На передней панели корпуса размещены измерительный прибор, ручка переключения диапазонов измерения и кнопка включения прибора.
Датчик представляет собой металлический стержень с ручкой, заканчивающийся наконечником. Внутри наконечника закреплен транзистор.
МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ ВОЗДУХА
Наиболее распространенными методами измерения влажности воздуха являются психрометрический и гигрометрический, а наиболее распространенными приборами - психрометры и волосные гигрометры. В качестве образцовой установки для проверки измерителей влажности воздуха используется гигрометр точки росы.
ПСИХРОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД
Психрометрический метод широко применяется при измерении влажности воздуха и в метеорологии до сего времени является основным. Он основан на зависимости интенсивности испарения с водной поверхности от дефицита влажности соприкасающегося с ней воздуха. Интенсивность испарения определяется путем измерения понижения температуры тела, с поверхности которого происходит испарение, за счет затраты тепла тела на испарение воды. Вычисления проводятся по психрометрической формуле, на основании которой составлены психрометрические таблицы:
,
где е - парциальное давление водяного пара в воздухе; Е' - давление насыщенного водяного пара при температуре испаряющей поверхности; А- психрометрический коэффициент; р -давление атмосферы; 
- температура воздуха и температура испаряющей поверхности соответственно.
Приборы, которые применяются при измерении влажности воздуха психрометрическим методом, называются психрометрами.
Психрометры содержат два термометра (рисунок 9). Одним измеряют температуру тела t', с поверхности которого происходит испарение воды (этот термометр называют «смоченным»), и другим -температуру окружающего воздуха t («сухой» термометр).
а) б)
1 – вентилятор, 2 - психрометрические термометры, 3 — пипетка для смачивания влажного термометра
а) - психрометр Августа; б) психрометр Ассманна
Рисунок 9 – Виды психрометров
Поскольку с поверхности резервуара смоченного термометра испаряется вода и на испарение расходуется тепло, показания этого термометра ниже показаний сухого (и тем ниже, чем интенсивнее испарение, т. е. чем меньше парциальное давление водяного пара в воздухе). По температуре сухого и смоченного термометров определяется влажность воздуха. Для случаев, когда на батисте смоченного термометра вода (жидкая фаза, она может наблюдаться и при температуре ниже 0°С - переохлажденная вода), парциальное давление водяного пара рассчитывают по формуле
e = Е'ж-Ар{1- t')(l +0,00115t');
для случаев, когда на батисте смоченного термометра лед, используют формулу
e=E'п-0,88229Ap{t-t'}.
Здесь Ел и Еж-давление насыщенного водяного пара при температуре смоченного термометра над плоской поверхностью жидкой воды (Еж) и льда (Ел);
дополнительный член (1+0,00115 t') учитывает зависимость теплоты испарения от температуры; коэффициент 0,88229 учитывает отличие удельной теплоты испарения воды от удельной теплоты испарения льда.
ПСИХРОМЕТР АСПИРАЦИОННЫЙ
Он предназначен для измерения температуры и влажности воздуха в экспедиционных условиях, а также в промышленных помещениях. Пределы измерений относительной влажности (при температуре воздуха от -10 до
+30 °С) 3-100 %, пределы измерений температуры воздуха от-25 до+50 °С.
Рисунок 10 - Психрометр аспирационный МВ-4-2М
Прибор имеет два одинаковых ртутных термометра 10 и 11, закрепленных в специальной оправе, состоящей из трубки 9 с тройником 13 и планочных защит 12. К тройнику 13 с помощью пластмассовых втулок 14 прикреплены по две трубки 15 (для радиационной защиты и вентиляции резервуаров термометров). Верхний конец трубки 9 соединен с головкой аспиратора 8. Головка состоит из заводного механизма и вентилятора, закрытых кожухом. Пружина заводного механизма заводится ключом 6 (сверху) (рисунок 11)
1-резиновая груша; 2-зажим; 3-пипетка; 4-ветровая защита; 5-крюк подвес; 6-заводной ключ; 7-окошечко; 8-головка аспиратора; 9-трубка; 10 и 11-сухой и смоченные термометры; 12-защитные планки; 13-тройник; 14-изоляционные втулки; 15 и 16-защитные трубки
Рисунок 11 - Аспирационный психрометр МВ-4М
Наряду с аспирационным психрометром с пружинным заводным механизмом вентилятора применяется аспирационный психрометр М-34, в котором заводной механизм заменён электродвигателем. Питание этого психрометра осуществляется от сети.
Измерения по аспирационному психрометру. Аспирационный психрометр устанавливается на столбе с помощью специального крюка таким образом, чтобы резервуары термометров находились на высоте 2 м. Зимой психрометр устанавливают за 30 мин, а летом за 15 мин до начала измерений. При некоторых специальных наблюдениях психрометр может устанавливаться и в горизонтальном положении, и на высоте, отличной от 2 м.
Смачивание термометра, обвязанного батистом, зимой производят за
30 мин, летом за 4 мин до отсчета.
Для смачивания термометра пользуются прилагаемой к прибору резиновой грушей с пипеткой. Ее наполняют дистиллированной водой, затем легким нажимом на грушу вводят воду в стеклянную пипетку до отмеченной риски (на 1 см от края пипетки) и удерживают ее на этом уровне с помощью зажима. Потом вводят пипетку в правую трубку защиты термометров, где находится резервуар смоченного термометра, до упора. Выждав несколько секунд, для того, чтобы батист пропитался водой, открывают зажим и отсасывают лишнюю воду. При этом нужно следить, чтобы вода из груши не вылилась и не смочила стенки защитных трубок; это приведет к дополнительным погрешностям.
Зимой, как и в станционном психрометре, термометр смачивают для того, чтобы корка льда на батисте растаяла.
После смачивания термометра заводят механизм аспиратора, который в момент отсчета должен работать на максимальных оборотах. Поэтому зимой за 4 мин до начала отсчета нужно произвести вторичный завод механизма.
Аспирационный психрометр является надежным прибором. Однако хорошие результаты с его помощью можно получить только при строгом соблюдении правил измерений.
При производстве отсчетов сначала следует быстро отсчитать десятые доли градуса по сухому и смоченному термометрам, записать результаты и только после этого уже отсчитать и записать целые градусы. При этом необходимо строго следить, чтобы во время отсчетов ветер дул по направлению от прибора к наблюдателю.
Зимой при отрицательных температурах после отсчета необходимо убедиться в том, что находится на батисте термометра - лед или вода (как и для станционного психрометра).
При сильном ветре скорость аспирации нарушается вследствие затруднения выброса воздуха из вентилятора. Чтобы исключить это, на аспиратор надевают с наветренной стороны (откуда дует ветер) особую ветровую защиту, прилагаемую к психрометру. Защиту следует обязательно надевать на вентилятор уже при скоростях ветра более 4 м/с.
При вычислении влажности по аспирационному психрометру скорость обтекания воздуха около приемников термометров принимается равной 2 м/с, поэтому необходимо, чтобы скорость аспирации у резервуаров термометров была действительно близка к 2 м/с. Поверка скорости аспирации производится при выпуске психрометра. Однако со временем она может изменяться. Поэтому не реже одного раза в месяц ее следует проверять. Это производится следующим образом. Сначала полностью заводят пружину. Затем устанавливают психрометр в вертикальном положении и наблюдают в окошечко появление метки на барабане. Когда метка на барабане совпадет с вертикальной риской на окошечке, отмечают время; после их вторичного совпадения определяют с точностью до одной секунды время одного оборота барабана и сравнивают его со временем, указанным в поверочном свидетельстве. Если оно отличается не больше, чем на 5 с, то скорость вращения барабана можно считать достаточной.
Для правильной работы аспирационного психрометра необходимо следить за чистотой батиста и своевременно его менять. Повязка батиста на термометр производится так же, как и для станционного психрометра для зимнего времени, т. е. батист подрезается непосредственно под резервуаром термометра.
В целях предохранения покрытий оправы прибора от порчи рекомендуется психрометр всегда держать в футляре, предохранять от запотевания, механических повреждений. После наблюдений прибор следует протереть чистой тряпкой.
Аспирационный психрометр является самым надежным прибором для определения температуры и влажности воздуха при положительной температуре. Его можно использовать и при отрицательной температуре, но не ниже -15 °С, поскольку при более низкой температуре разность (t-t') становится меньше 1 °С, что приводит к большим погрешностям измерения (более 10 %).
В этих случаях используют другие приборы. Наиболее широко применяются волосные гигрометры.
ГИГРОМЕТР ВОЛОСНОЙ
Действие волосного гигрометра основано на конденсации в капиллярных порах волоса водяного пара даже при очень низкой влажности. При возрастании влажности воздуха вогнутость менисков воды в порах, расположенных горизонтально, начнет уменьшаться, и волос будет удлиняться. Это удлинение пропорционально логарифму относительной влажности. Удлинение волоса AL при изменении относительной влажности от 0 до 100 % составляет 2,5 % его длины L и происходит нелинейно:
Таблица 5.1 – Влияние влажности на удлинение волоса
| Относительная влажность, % | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 | 80 | 90 | 100 |
| Удлинение волоса, % | 0 | 20,9 | 38,8 | 52,8 | 63,7 | 72,2 | 79,2 | 85,2 | 90,5 | 95,4 | 100 |
Для разных волос эта зависимость варьирует (особенно при высокой влажности). Поэтому волосы для гигрометра отбираются (по пригодности), а затем подвергаются специальной химической и механической обработке.
1-волос; 2 – рама; 3 – регулировочный винт; 4 – кулачок; 5 – стерженек;
6 – грузик; 7 – стрелка; 8 – ось; 9 – шкала; 10 – винт
Рисунок 12 - Волосной гигрометр
Волосной гигрометр (рисунок 12) состоит из рамы 2 со шкальной пластиной 9 и волоса 1, верхний конец которого закреплен с помощью клина и клея в отверстии хвостовика регулировочного винта 3, а нижний связан со стрелкой 7. Винт 3 с помощью гайки может перемещаться в скобе. Нижний конец волоса Г закреплен в отверстии кулачка (дужки) 4. Кулачок закреплен на стерженьке 5, на конце которого имеется грузик 6. Стерженек 5 входит в отверстие оси 8, на которой сидит стрелка 7, и закрепляется винтом 10. Таким образом, стрелка 7 под воздействием волоса 1 и грузика 6 может поворачиваться вместе с осью 8, перемещаясь вдоль шкалы.
Передвигая стерженек относительно оси, можно менять чувствительность гигрометра, так как при этом меняется длина рычага, на который насажен кулачок (дужка), за который волос перемещает стрелку. С помощью винта регулятора можно устанавливать стрелку на любом нужном делении шкалы. Для этого освобождают контргайку 5, затем вращением гайки перемещают вверх или вниз винт. Когда стрелка гигрометра установится на нужном делении шкалы, винт закрепляют контргайкой. На шкале нанесены (неравномерно) 100 делений, уменьшающихся от 0 до 100. Отсчеты по шкале производят с точностью до целого деления.
При увеличении относительной влажности волос удлиняется, и стрелка под действием грузика поворачивается вправо, при уменьшении влажности волос сокращается и поворачивает стрелку влево.
При каждом отсчете по волосному гигрометру необходимо проверить, не испытывает ли ось стрелки большого трения в цапфах. Для этого после отсчета отводят карандашом стрелку гигрометра немного влево (ослабляя волос) и проверяют, возвращается ли она в начальное положение. Конец стрелки должен перемещаться вдоль шкалы вблизи нее, но не задевая ее.
РАСЧЕТНЫЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ
Определение абсолютной и относительной влажности расчетным методом проводится в следующем порядке. Сначала определяют абсолютную влажность по формуле
где А - абсолютная влажность, кПа;
— упругость насыщенных водяных паров при температуре влажного термометра, кПа;
– психрометрический коэффициент, зависящий or скорости движения воздуха, подаваемого вентилятором;
- показания сухого и влажного термометров, 0С;
Р – барометрическое давление воздуха, кПа (определяется фактическое значение по прибору);
1 мм рт. ст. 
133,3 Па 0,133 к Па.
После определения величины абсолютной влажности находят относительную влажность:
где g - относительная влажность, %;
F2 - упругость насыщенных паров при температуре сухого термометра, кПа (по приложению Д)
Относительную влажность также определяют, пользуясь таблицей в приложении Е.
Дата: 2019-02-02, просмотров: 314.
