Почему показания сухого термометра психрометра выше чем показания влажного

Как сказал.

Стремись не к тому, чтобы добиться успеха, а к тому, чтобы твоя жизнь имела смысл.

Альберт Эйнштейн

Вопросы к экзамену

Для всех групп технического профиля

Список лекций по физике за 1,2 семестр

Я учу детей тому, как надо учиться

Часто сталкиваюсь с тем, что дети не верят в то, что могут учиться и научиться, считают, что учиться очень трудно.

Урок 19. Лабораторная работа № 04. Измерение влажности воздуха (отчет)

Тема: «ИЗМЕРЕНИЕ ВЛАЖНОСТИ ВОЗДУХА»

Цель: освоить прием определения относительной влажности воздуха, основанный на использовании психрометра..

Оборудование: 1. Психрометр.

Задание 1. Измерить влажность воздуха с помощью психрометра.

Подготовили таблицу для записи результатов измерений и вычислений:

№ опыта

t_сухого, 0 С

t_{влажного}, 0 С

Δt, 0 С

Рассмотрели устройство психрометра.

Показания сухого термометра t_сухого =24 0 С.

Показания влажного термометра t_{влажного} =21 0 С.

Разность показаний термометров:

По психрометрической таблице определяем влажность воздуха φ:

Разность показаний сухого и влажного термометров

Вывод: в ходе лабораторной работы определили относительную влажность воздуха в кабинете, она равна 77%. Это повышенная влажность воздуха.

Ответы на контрольные вопросы.

1. Почему при продувании воздуха через эфир, на полированной поверхности стенки камеры гигрометра появляется роса? В какой момент появляется роса?

При продувании воздуха через эфир, он быстро испаряется и охлаждает стенки камеры гигрометра. Слой водяного пара, находящийся вблизи поверхности камеры,тоже охлаждается. При определенной температуре водяной пар, содержащийся в воздухе, становится насыщенным и начинает конденсироваться. На отполированной поверхности камеры гигрометра появляются капельки воды.

2. Почему показания «влажного» термометра меньше показаний «сухого» термометра?

Резервуар «влажного» термометра обернут марлей, опущенной в сосуд с водой. Вода смачивает марлю на резервуаре термометра и при её испарении он охлаждается.

3. Могут ли в ходе опытов температуры «сухого» и «влажного» термометров оказаться одинаковыми?

Да. В ходе опытов температуры «сухого» и «влажного» термометров могут оказаться одинаковыми при влажности 100%, т.к. в этом случае испарения с марли «влажного» термометра происходить не будет и он не будет охлаждаться.

4. При каком условии разности показаний термометров наибольшая?

Наибольшая разность показаний термометров будет при сухом воздухе (когда влажность воздуха близка к 0%)

5. Может ли температура «влажного» термометра оказаться выше температуры «сухого» термометра?

Температура «влажного» термометра никогда не может оказаться выше температуры «сухого» термометра, т.к. с марли на резервуаре «влажного» термометра испаряется вода и при её испарении он охлаждается

6. «Сухой» и «влажный» термометр психрометра показывают одну и ту же температуру. Какова относительная влажность воздуха?

Если «сухой» и «влажный» термометр психрометра показывают одну и ту же температуру, то влажность воздуха 100%

7. Каким может быть предельное значение относительной влажности воздуха?

Предельное значение относительной влажности воздуха 100%

Источник

Как сказал.

Если вы студент, значит перед вами стоит тысяча возможностей. Найдите в себе силы, чтобы использовать хотя бы одну из них.

Вопросы к экзамену

Для всех групп технического профиля

Список лекций по физике за 1,2 семестр

Я учу детей тому, как надо учиться

Часто сталкиваюсь с тем, что дети не верят в то, что могут учиться и научиться, считают, что учиться очень трудно.

Урок 19. Лабораторная работа № 04. Измерение влажности воздуха (отчет)

Тема: «ИЗМЕРЕНИЕ ВЛАЖНОСТИ ВОЗДУХА»

Цель: освоить прием определения относительной влажности воздуха, основанный на использовании психрометра..

Оборудование: 1. Психрометр.

Задание 1. Измерить влажность воздуха с помощью психрометра.

Подготовили таблицу для записи результатов измерений и вычислений:

№ опыта

t_сухого, 0 С

t_{влажного}, 0 С

Δt, 0 С

Рассмотрели устройство психрометра.

Показания сухого термометра t_сухого =24 0 С.

Показания влажного термометра t_{влажного} =21 0 С.

Разность показаний термометров:

По психрометрической таблице определяем влажность воздуха φ:

Разность показаний сухого и влажного термометров

Вывод: в ходе лабораторной работы определили относительную влажность воздуха в кабинете, она равна 77%. Это повышенная влажность воздуха.

Ответы на контрольные вопросы.

1. Почему при продувании воздуха через эфир, на полированной поверхности стенки камеры гигрометра появляется роса? В какой момент появляется роса?

При продувании воздуха через эфир, он быстро испаряется и охлаждает стенки камеры гигрометра. Слой водяного пара, находящийся вблизи поверхности камеры,тоже охлаждается. При определенной температуре водяной пар, содержащийся в воздухе, становится насыщенным и начинает конденсироваться. На отполированной поверхности камеры гигрометра появляются капельки воды.

2. Почему показания «влажного» термометра меньше показаний «сухого» термометра?

Резервуар «влажного» термометра обернут марлей, опущенной в сосуд с водой. Вода смачивает марлю на резервуаре термометра и при её испарении он охлаждается.

3. Могут ли в ходе опытов температуры «сухого» и «влажного» термометров оказаться одинаковыми?

Да. В ходе опытов температуры «сухого» и «влажного» термометров могут оказаться одинаковыми при влажности 100%, т.к. в этом случае испарения с марли «влажного» термометра происходить не будет и он не будет охлаждаться.

4. При каком условии разности показаний термометров наибольшая?

Наибольшая разность показаний термометров будет при сухом воздухе (когда влажность воздуха близка к 0%)

5. Может ли температура «влажного» термометра оказаться выше температуры «сухого» термометра?

Температура «влажного» термометра никогда не может оказаться выше температуры «сухого» термометра, т.к. с марли на резервуаре «влажного» термометра испаряется вода и при её испарении он охлаждается

6. «Сухой» и «влажный» термометр психрометра показывают одну и ту же температуру. Какова относительная влажность воздуха?

Если «сухой» и «влажный» термометр психрометра показывают одну и ту же температуру, то влажность воздуха 100%

7. Каким может быть предельное значение относительной влажности воздуха?

Предельное значение относительной влажности воздуха 100%

Источник

Как сказал.

Вопросы к экзамену

Для всех групп технического профиля

Список лекций по физике за 1,2 семестр

Я учу детей тому, как надо учиться

Часто сталкиваюсь с тем, что дети не верят в то, что могут учиться и научиться, считают, что учиться очень трудно.

Урок 19. Лабораторная работа № 04. Измерение влажности воздуха (отчет)

Тема: «ИЗМЕРЕНИЕ ВЛАЖНОСТИ ВОЗДУХА»

Цель: освоить прием определения относительной влажности воздуха, основанный на использовании психрометра..

Оборудование: 1. Психрометр.

Задание 1. Измерить влажность воздуха с помощью психрометра.

Подготовили таблицу для записи результатов измерений и вычислений:

№ опыта

t_сухого, 0 С

t_{влажного}, 0 С

Δt, 0 С

Рассмотрели устройство психрометра.

Показания сухого термометра t_сухого =24 0 С.

Показания влажного термометра t_{влажного} =21 0 С.

Разность показаний термометров:

По психрометрической таблице определяем влажность воздуха φ:

Разность показаний сухого и влажного термометров

Вывод: в ходе лабораторной работы определили относительную влажность воздуха в кабинете, она равна 77%. Это повышенная влажность воздуха.

Ответы на контрольные вопросы.

1. Почему при продувании воздуха через эфир, на полированной поверхности стенки камеры гигрометра появляется роса? В какой момент появляется роса?

При продувании воздуха через эфир, он быстро испаряется и охлаждает стенки камеры гигрометра. Слой водяного пара, находящийся вблизи поверхности камеры,тоже охлаждается. При определенной температуре водяной пар, содержащийся в воздухе, становится насыщенным и начинает конденсироваться. На отполированной поверхности камеры гигрометра появляются капельки воды.

2. Почему показания «влажного» термометра меньше показаний «сухого» термометра?

Резервуар «влажного» термометра обернут марлей, опущенной в сосуд с водой. Вода смачивает марлю на резервуаре термометра и при её испарении он охлаждается.

3. Могут ли в ходе опытов температуры «сухого» и «влажного» термометров оказаться одинаковыми?

Да. В ходе опытов температуры «сухого» и «влажного» термометров могут оказаться одинаковыми при влажности 100%, т.к. в этом случае испарения с марли «влажного» термометра происходить не будет и он не будет охлаждаться.

4. При каком условии разности показаний термометров наибольшая?

Наибольшая разность показаний термометров будет при сухом воздухе (когда влажность воздуха близка к 0%)

5. Может ли температура «влажного» термометра оказаться выше температуры «сухого» термометра?

Температура «влажного» термометра никогда не может оказаться выше температуры «сухого» термометра, т.к. с марли на резервуаре «влажного» термометра испаряется вода и при её испарении он охлаждается

6. «Сухой» и «влажный» термометр психрометра показывают одну и ту же температуру. Какова относительная влажность воздуха?

Если «сухой» и «влажный» термометр психрометра показывают одну и ту же температуру, то влажность воздуха 100%

7. Каким может быть предельное значение относительной влажности воздуха?

Предельное значение относительной влажности воздуха 100%

Источник

Применение психрометрического метода измерения влажности в промышленности

Применение психрометрического метода измерения в промышленности

Существует множество различных методов измерения относительной влажности воздуха. И наряду с такими современными методами, как конденсационный («зеркало точки росы») или емкостной, по прежнему не теряет актуальности психрометрический метод измерения, благодаря своей простоте и доступности. Зачастую психрометры можно увидеть на стенах квартир или офисов (см. рисунок 1).

Рисунок 1 — Внешний вид психрометра Августа

Любой человек может по показаниям двух термометров и психрометрической таблице, изображенной на его корпусе, определить относительную влажность окружающего воздуха с приемлемой для бытового измерителя влажности точностью. Но какие есть особенности у данного метода измерения и насколько он применим в качестве промышленного гигрометра?

Принцип действия психрометров

Суть метода заключается в том, что температура «мокрого» термометра всегда будет меньше температуры «сухого», поскольку согласно 1-му закону термодинамики, при испарении внутренняя энергия жидкости будет уменьшаться, а вместе с ней будет уменьшаться и ее температура как основная мера внутренней энергии.

Очевидно, что жидкость будет испаряться при текущей температуре воздуха тем интенсивнее, чем менее насыщен водяными парами окружающий воздух, и как следствие тем сильнее будет понижаться температура «мокрого» термометра. Таким образом: чем больше разница между показаниями «сухого» и «мокрого» термометров (психрометрическая разность), тем меньше относительная влажность окружающего воздуха.

Конструктивно различают несколько видов психрометров:

Как рассчитывается относительная влажность психрометров?

Рассчитать относительную влажность по измеренным значениям психрометра возможно одним из 3-х способов.

Пример подобной таблицы взят из ГОСТ 8.811-2012 «Таблицы психрометрические. Построение, содержание, расчетные соотношения» (см. рисунок 4). Они составляются на конкретную модель психрометра производителем и всегда нормируются при определенной скорости аспирации, чем зачастую пренебрегают пользователи, хотя без отсутствия аспирации погрешность очень сильно увеличивается.

Рисунок 4 — Пример психрометрической таблицы

Пример: показания «сухого» термометра 20 °С, а показания «мокрого» термометра 14 °С — тогда психрометрическая разность 6 °С. На пересечении соответствующих строки и столбца определяется искомая относительная влажность 48%.

Определить температуру «мокрого термометра» возможно при помощи ID диаграммы (диаграммы Молье, диаграммы Рамзина). Для понимания необходимо вспомнить о термине энтальпия — это такая тепловая энергия (кДж), которую содержит тело массой 1 кг. Саму систему с резервуаром и «мокрым» термометром можно для упрощения принять как замкнутую термодинамическую систему за счет применения смоченной ткани, не сообщающуюся с окружающей средой, в которой воздух полностью насыщен водяным паром. Таким образом, процесс испарения из резервуара психрометра происходит при постоянной энтальпии системы. Обратимся к участку диаграммы (см. рисунок 5) — нас интересуют красные линии (температура), синие (относительная влажность) и розовые (энтальпия).

Рисунок 5 — Графическое определение относительной влажности по ID диаграмме

Возьмем данные из предыдущего примера: сначала проведем линию 1, соответствующую температуре «мокрого» термометра 14 °С, вплоть до пересечения с кривой 100% влажности (поскольку система насыщена). Затем проведем параллельно линию 3, соответствующую показаниям «сухого» термометра 20 °С. И наконец, проведем линию 2 параллельно линиям энтальпий (поскольку система не сообщается с окружающей средой) вплоть до пересечения с линией 3. Эта точка пересечения соответствует искомой относительной влажности — 50%, что примерно соответствует 48%, полученным при расчете по психрометрической таблице.

Также влажность определяют по специальным психрометрическим номограммам, которые иногда приводятся в документации на конкретный психрометр.

Согласно уже упомянутому ранее ГОСТ 8.811-2012, относительную влажность φ можно найти из формулы 1, если вода в резервуаре находится в жидкой фазе (индекс w означает water):

или из формулы 2, если вода в резервуаре находится в твердой фазе (индекс i означает ice):

**Примечание 2: согласно ГОСТ 8.811-2012 эти величины рассчитываются по формуле Всемирной Метеорологической организации (ВМО), однако очень хорошие результаты дают также формулы Гоффа-Гретча и Ардена Бака, которые приведены в статье «Новые возможности датчиков влажности серии D»

***Примечание 3: значение коэффициентов определяется из таблиц в приложении Ж ГОСТ 8.811-2012. Промежуточные значения коэффициентов определяют интерполяцией. Игнорирование этих коэффициент в расчетах вносит в измерение систематическую относительную погрешность до 0,8%.

Факторы, влияющие на погрешность измерения психрометров

Исходя из аналитических формул, можно перечислить факторы, влияющие на измерение психрометрическим методом:

При соблюдении перечисленных выше условий, результирующая погрешность измерения относительной влажности, согласно государственным метрологическим методикам, для простых психрометров составит 5-7%, а для аспирационных психрометров 3-5%.

Однако в случае использования психрометров в промышленности, возникает ряд дополнительных трудностей.

Психрометрический метод в промышленности

Но также очевидно, что использование подобных психрометров во многих отраслях промышленности сопряжено с некоторыми особенностями:

1. Так как применяются ртутные или спиртовые термометры, не имеющие аналогового или цифрового сигнала, невозможно интегрировать психрометры в систему автоматического управления технологическим процессом;

2. Почти все таблицы или номограммы, идущие в документации на психрометры, составлены для области положительных температур, а также не учитывают поправочные коэффициенты в результате влияния перечисленных выше факторов. В этом случае требуется аналитический перерасчет коэффициентов, а без возможности реализации на контроллере в автоматическом режиме это создает большие затруднения для оператора;

3. Во многих технологиях, таких как расстойка теста, выращивание грибов, сушка древесины, животноводство / птицеводство, в паровоздушной смеси присутствуют различные загрязняющие вещества или запыленность — это приводит к постепенному загрязнению воды в питателе и батистовой ткани, что увеличивает погрешность измерения;

4. В некоторых применениях, таких как сушка макарон, кирпича, древесины, требуется контроль относительной влажности при постоянно высоких температурах свыше 70 °С. Во-первых, большинство доступных на рынке психрометров из-за применения в своем составе жидкостных термометров имеют ограничение по верхнему значению температуры окружающего воздуха 40-50 °С. Во-вторых, испарение воды из питателя будет происходить достаточно интенсивно и он достаточно быстро опорожнится — от оператора потребуется постоянный контроль уровня воды и смоченности ткани. В-третьих, при температурах свыше 100 °С измерение станет невозможным по причине кипения воды.

Таким образом, в случае применения в промышленности психрометров Ассмана или Августа, неустранимое влияние перечисленных выше факторов, таких как запыленность, присутствие в атмосфере агрессивных веществ и работа в условиях низких и/или высоких температур, приводит либо к невозможности применения данного метода вообще, либо увеличению погрешности измерения влажности по опыту вплоть до 10-15%, что недопустимо в ряде технологических процессов.

Также психрометрический метод возможно реализовать, как упоминалось ранее, на базе двух термосопротивлений типа Pt100 с классом точности А или АА — один датчик будет являться «сухим» термометром, а другой обернут тканью, помещен над резервуаром с водой и являться «мокрым» термометром. При этом их сигналы подключаются на внешний контроллер, что позволяет уже обеспечить вычисление относительной влажности в автоматическом режиме. Например, возможен следующий алгоритм реализации:

1. В контроллер вводятся формулы 1 и 2, формулы расчета давления насыщенного водяного пара E_w(t’), E_i(t’), таблицы коэффициентов f_w(P,t’), f_i(P,t’), зависимость психрометрического коэффициента Aном от внешних факторов. Формулы расчетов приведены в статье «Новые возможности датчиков влажности Galltec+Mela D серии»

3. Вся система измерения защищается вентилируемым фильтрующим кожухом с тем, чтобы свести к минимуму влияние загрязняющих факторов и/или запыленности.

При таком подходе, можно добиться абсолютной погрешности измерения влажности вплоть до 2-3% без участия оператора в течении продолжительного времени.

В результате, пользователь может на базе программируемых логических контроллеров организовать полноценную систему непрерывного измерения относительной влажности психрометрическим методом в автоматическом режиме и с достаточно высокой точностью.

Альтернативный метод измерений влажности в промышленности

Очевидно, что при описанном выше подходе психрометрический метод измерения превращается в достаточно сложную измерительную систему, реализация которой является нетривиальной задачей. В свою очередь, упрощенный метод без учета указанных выше особенностей зачастую не обеспечивает требуемую точность или вообще не может применяться. По этой причине намного более распространенным в промышленности методом измерения относительной влажности является емкостной метод, который, в отличие от психрометрического, является прямым методом измерения относительной влажности воздуха. В основе метода лежит влагозависимый конденсатор (см. рисунок 6).

Рисунок 6 — Схематичное изображение чувствительного элемента

Он представляет собой керамическую подложку, в которую вмонтированы электроды (обкладки), а сверху нанесен очень тонкий полимерный слой (диэлектрик), абсорбирующий молекулы воды из окружающего воздуха. Для понимания принципа измерения, обратимся к формуле 4 для расчета емкости плоского конденсатора:

Все величины в формуле 4 являются константами, кроме диэлектрической проницаемости Ɛ — она прямопропорционально увеличивается вместе с увеличением степени насыщенности воздуха. Соответственно, чем выше относительная влажность воздуха, тем больше емкость влагозависимого конденсатора (сенсора). А дальше электронная плата датчика преобразует текущую емкость сенсора в аналоговый унифицированный сигнал 4…20 мА или 0…10 В, либо в цифровой сигнал по интерфейсу RS485 или RS232.

На основе данного метода измерений работают промышленные датчики влажности Galltec-Mela, в основе которых лежат уникальные сенсоры собственного производства, которые не боятся образования конденсата на своей поверхности, в отличии от сенсоров некоторых других производителей. Датчики имеют следующие преимущества:

Выводы

Несмотря на перечисленные ранее ограничения и особенности применения психрометрического метода, можно выделить области, в которых он успешно применяется:

1. Простые применения (измерение влажности в офисе или квартире, аптеках, теплицах, инкубаторе), где не требуется высокая точность измерений или автоматизация процесса — в этом cлучае выбор в пользу наиболее простого и бюджетного метода полностью оправдан.

2. Специальные применения, в которых в атмосфере присутствуют сильные загрязняющие факторы (например, процессы копчения колбасы, сушки дуба, пропарки бетона). В таких применениях датчики влажности на основе емкостного принципа измерения покрываются влагонепроницаемой пленкой и достаточно быстро выходят из строя, при этом постоянное техническое обслуживание и даже применение специальных фильтров не могут обеспечить полную защиту сенсора. В свою очередь, психрометры в таких применениях надежно работают, а их большая погрешность измерения, которая со временем увеличивается из-за загрязнения воды и ткани, отходит на второй план в сравнении с их долгим сроком службы.

Во многих других применениях успешно используются датчики на основе емкостных сорбционных элементов:

При этом необходимо отметить, что некоторые пользователи ошибочно используют обычные психрометры Августа в качестве эталонов для определения погрешности измерений датчиков на основе емкостного принципа измерений. В рамках данной статьи показано, что даже при соблюдении условий эксплуатации психрометров, компенсирующих влияние окружающих факторов, результирующая погрешность величиной 5-7% (а без аспирации даже до 10-15%) не предполагает применения психрометров для оценки точности измерений емкостных датчиков влажности с классом точности 1,5-3%.

Инженер ООО «КИП-Сервис»
Рывкин Е.Е.

Список использованной литературы:

Источник

Разница сухого и влажного термометра

Психрометр

Психрометром называют прибор, который применяется для измерения влажности воздуха.

Чаще всего психрометры используют для определения показателей относительной влажности воздуха. Такие показатели важны во многих сферах производства, например, там, где используется весовое оборудование, чтобы определить точность показателей или доказать необходимость использования весов влагозащищенных.

Наиболее простым из всех психрометром является психрометр Августа. Этот прибор состоит из двух термометров, которые укреплены на штативе, а также с небольшого резервуара для воды. На один из термометров надевается специальный колпачок из тонкой материи (батиста). Конец материи опускается в резервуар с водой. Этот термометр получил название влажного. Второй термометр остается свободным и называется сухим. Влажный термометр, когда ткань смочена, будет показывать более низкую температуру, чем сухой. Это происходит из-за того, что затрачивается некоторое количество тепла на испарение воды с влажного термометра. Следует учитывать, что чем меньше в окружающем воздухе водяных паров, тем интенсивнее испаряется с влажного термометра и тем большей, в результате, будет разница температур между показаниями двух термометров.

Абсолютную и относительную влажность определяют по специальным формулам, но существуют готовые психометрические таблицы, которые значительно упрощают все расчеты и вычисления. В психометрических таблицах находят величину относительной влажности по отсчетам показателей влажного и сухого термометров.

Для измерения влажности психрометр Августа подвешивают на необходимом месте, смачивают тканевый колпачок и через 10 минут можно производить отсчеты показателей. Однако существует и серьезный недостаток: на показатели данного типа психрометра влияет движение воздуха. Этот недостаток был устранен в психрометрах аспирационного типа.

Аспирационный психрометр Асмана

В психрометре Асмана влажность определяется так же, как и в психрометре Августа: на основе разницы температур, которые показывает влажный и сухой термометры. Но существует и кардинальное отличие – психрометр Асмана в пространстве, которое окружает термометры, имеет постоянную скорость движения воздуха.

Оба термометра в таком психрометре погружены в металлические трубки нижними концами. Эти трубки снизу открыты, а сверху соединяются в одну цилиндрическую трубку. Но это еще не все, трубка содержит в себе еще и внутреннюю трубку, в которой есть ртутный резервуар термометра. Конец соединенной трубки соединен с небольшим вентилятором, который приводится в движение от заводной пружины и создает постоянное движение воздуха.

Вычисление относительной и абсолютной влажности можно произвести с помощью формул или воспользовавшись специальной психометрической таблицей.

Измерение влажности с помощью психрометра Асмана проводится через 3-5 минут после того, как специальной пипеткой будет смочен влажный термометр и специальным ключом заведен вентилятор. Этот тип психрометров является наиболее точным и удобным прибором для измерения влажности.

Вообще все современные психрометры делятся на три категории:

Для описания состояния влажного воздуха используют три температурных параметра:

— температуру по сухому термометру,

Рассмотрим, чем они различаются.

Температура по сухому термометру

Температура по сухому термометру (/_(Т) — эта та температура воздуха, которую непосредственно измеряют с помощью термометра.

В быту для этого используют ртутный или спиртовой термометр (градусник). В технике для этих целей применяют термопары или датчики температуры.

То есть температура по сухому термометру — это научное название обычной температуры воздуха.

Температура точки росы

Если влажный воздух охлаждать при неизменном влагосодержании, процесс может протекать до тех пор, пока температура воздуха не понизится до температуры насыщения, т.к. при дальнейшем охлаждении воздуха из него начнет выпадать влага.

Температура, соответствующая состоянию насыщения влажного воздуха при заданном значении влагосодержания, называется температурой точки росы [1.4].

Температура точки росы (/,,) является предельной температурой, до которой можно охлаждать влажный воздух при постоянном влагосодержании без выпадения конденсата.

При дальнейшем охлаждении воздуха при положительных температурах из него начнет выпадать влага (конденсат) в виде капель (росы). Именно из-за этого параметр и получил такое название.

Если на какой-то поверхности образуются капельки конденсата, то это означает, что температура этой поверхности ниже температуры точки росы окружающего воздуха.

Запотевший стакан с прохладительным напитком, покрытые ледяным узором окна, роса на траве и листьях деревьев — все эти явления связаны с температурой точки росы воздуха.

Температура точки росы (точка росы) может быть определена экспериментально путем измерения температуры охлаждаемой зеркальной металлической пластины, омываемой воздухом, в момент начала появления росы на зеркальной поверхности.

На рис. 1.9 приведена номограмма для определения температуры точки росы по относительной влажности воздуха и температуре воздуха по сухому термометру (при нормальном давлении).

Рис. 1.9. Номограмма для определения температуры точки росы

Температуру точки росы воздуха необходимо знать для правильного проектирования процессов обработки воздуха, прежде всего его охлаждения.

Если воздух контактирует с поверхностью, имеющей температуру ниже, чем температура воздуха по сухому термометру, но выше, чем температура точки росы воздуха, происходит охлаждение воздуха без осушения, т.е. температура воздуха уменьшается, а влагосодержание остается неизменным (рис. 1.10).

Помещая в поток воздуха поверхность, имеющую температуру ниже, чем температура точки росы воздуха, мы вызываем конденсацию влаги на этой поверхности.

Воздух, проходящий вдоль поверхности, при этом не только охлаждается, но и осушается, т.е. температура и влагосодержание воздуха уменьшаются (рис. 1.11).

Именно процесс охлаждения с осушением реализуется в поверхностных воздухоохладителях, где температура теплообменной поверхности воздухоохладителя поддерживается ниже температуры точки росы входящего воздуха.

Тем самым в воздухоохладителе создаются условия для выпадения конденсата из воздуха, и воздух, проходя через воздухоохладитель, не только охлаждается, но и осушается, уменьшая свое влагосодержание.

Рис. 1.11. Охлаждение воздуха с осушением

Универсальный цифровой термометр.

Автор – Михаил aka Bar_boss.
https://electromost.com
Опубликовано 29.12.2010.

Предлагаемое Вашему вниманию устройство разрабатывалось в качестве домашнего термометра для одновременного контроля температуры в помещении и на улице. Кроме измерения температурных параметров, на дисплей выводится информация о текущем времени и дате.
В качестве датчиков контроля температуры, применены широко распространенные DS18B20. Один датчик устанавливается внутри помещения, другой – снаружи. Принципиальная схема представляет собой микроконтроллер, который управляет 4-х строчным символьным ЖКИ – индикатором и часами реального времени DS1307. Часы реального времени включены по типовой схеме – стабилизация частоты осуществляется кварцевым резонатором 32768 Гц, в качестве резервного источника питания применён литиевый элемент напряжением 3В. Управление от микроконтроллера проводится по шине I2C, реализация данного интерфейса в микроконтроллере – программная. Питание устройство получает от внешнего источника 7-14В через стабилизатор LM7805. С этого же стабилизатора напряжение подаётся на датчики температуры DS18B20. Управление подсветкой индикатора производится кнопкой S4. По умолчанию (после включения устройства) подсветка включена.
Внимание! Проверяйте назначение выводов 1 (общий) и 2 (+5В) используемого ЖКИ. У некоторых производителей индикаторов они могут располагаться наоборот! Неправильное подключение источника питания может вывести ЖКИ из строя!

В следующей версии прошивки была добавлена функция измерения влажности в помещении. Переключение в режим влажности осуществляется при помощи кнопки S3. Вводимые в схему новые элементы выделены красным цветом. В микроконтроллер для работы с данной функцией необходимо залить версию прошивки 1.1.

В большинстве случаев для измерения влажности применяют емкостные датчики, например, HIH-4000. Однако в основу измерения влажности в данном устройстве положен несколько иной принцип – психрометрический метод.
Данный метод основан на измерении разности двух температур. Прибор, который работает на этом принципе, называется психрометр и состоят из двух термометров. Один термометр «сухой», другой – «влажный». Для того, что бы второй термометр был влажным, он оборачивается в хлопчатобумажную ткань, которая опускается в воду и является постоянно влажной за счёт капиллярного эффекта. Испаряясь, вода охлаждает влажный термометр. В результате этого получается разница между показаниями «сухого» и «влажного» термометров. Исходя из разницы температур «влажного» и «сухого термометров», и температуры «сухого» термометра – т.е. температуры в помещении, по специальным таблицам, которые называются психометрическими (табл.1) определяют относительную влажность воздуха.

В основе нашего самодельного датчика остаётся тот же принцип психрометра – измерить температуру «сухого» и «влажного» датчиков и на основании их показаний извлечь из таблицы нужное значение. Такую обработку можно выполнить на микроконтроллере, что собственно мы и будем делать, модернизировав универсальный термометр, снабдив его функцией измерения влажности – психрометром.
Итак, первая «часть» психрометра у нас уже есть – как Вы видите, в термометре применяются датчики температуры DS18B20, один из которых измеряет температуру внутри помещения. Он как раз и будет «сухим» термометром. Второй (влажный) термометр, необходимо добавить в схему. Он подключается к выводу 5 микроконтроллера. Этот датчик необходимо обернуть тканью, которая постоянно должна быть во влажном состоянии. Для обеспечения надёжной влагозащиты, необходимо на каждый вывод датчика, а затем на его корпус, одеть термоусаживающую трубку.
В микроконтроллере запрограммированы значения, занесенные в таблицу 1. – диапазон температур сухого термометра 15:.30 градусов и разность показаний между сухим и влажным термометром 0:9 градусов. При желании, корректировкой таблицы, прошитой в микроконтроллере, этот диапазон рабочих температур градусов можно сдвинуть в ту или иную сторону.
При выходе за пределы 15:.30 градусов и при разности температур свыше 9 градусов, на дисплей выводится сообщение об ошибке. Так же показывается ошибка, если температура «влажного» датчика становится больше температуры «сухого» датчика.
В режиме психрометра, на дисплей постоянно выводится значения «сухого» и «влажного» датчиков и в случае, если температура выйдет за указанные пределы и будет выведено сообщение об ошибке, всё равно исходя из этих значений по расширенной психометрической таблице можно вычислить значение влажности. Если, разумеется, она лежит в области определения таблицы. А вообще планируется расширить таблицу значений влажности в микроконтроллере на диапазон 1:30 градусов.
Может получиться ситуация, когда показания «сухого» и «влажного» датчиков одинаковы. А это возможно в двух случаях – когда влажность воздуха 100% или отсутствует вода в емкости «влажного» датчика. Поэтому, при показаниях влажности 100% нужно проверить, что «влажный» датчик действительно смочен водой.
Конструктивное исполнение психрометрического датчика может быть любым. Главное условие, что бы «сухой» и «влажный» датчики находились в одной температурной зоне и в тоже время нужно избежать влияния влаги на «сухой» датчик. Некоторые варианты конструктивной реализации датчиков, построенных на психрометрическом методе, можно посмотреть на сайте автора.
Несмотря на то, что использование подобного датчика не очень удобно (нужно следить за наличием воды), тем не менее, его вполне можно использовать при отсутствии емкостных датчиков влажности для построения домашней метеостанции.
Проект универсального термометра на этом не завершён, сейчас ведётся его дальнейшая доработка по расширению функционала.

Источник