Учебная работа. Измерение влажности и скорости движения воздуха, плотности жидкостей

1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (Пока оценок нет)
Загрузка...

Измерение влажности и скорости движения воздуха, плотности жидкостей

Измерение влажности и
скорости движения воздуха, плотности жидкостей

Цель работы: изучить устройство и принципы работы приборов для измерения
влажности и скорости движения воздуха, плотности жидкостей.

Измерение влажности
воздуха

При перевозке некоторых скоропортящихся
грузов требуется поддержание в грузовом помещении определенной влажности
воздуха. поэтому грузовое помещение необходимо вентилировать для регулирования
его влажности в зависимости от вида СПГ, от его термической обработки.

Влажность воздуха характеризуется
содержанием в нем определенного количества водяных паров.

Различают абсолютную и относительную
влажность воздуха.

Абсолютная влажность — это масса водяного пара в 1 м3 влажного
воздуха, кг/м3.

Относительная влажность j — это отношение количества водяных паров,
содержащихся в воздухе, к количеству водяных паров, насыщающих воздух при
данной температуре и давлении, выражаемое в процентах.

Относительная влажность определяется
по формуле

где rП — плотность пара
при его парциальном давлении и температуре влажного воздуха, кг/м3; rН —
максимально возможное количество пара в 1 м насыщенного влажного воздуха, кг/м.

иначе относительную
влажность можно определить в процентах следующим образом:


где РП — парциальное
давление, МПа; РН — давление насыщенного водяного пара при температуре воздуха,
МПа.

Для измерения
относительной влажности воздуха в изотермических вагонах применяют гигрометры,
гигрографы и психрометры.

Гигрометры
(«гигро» — влажный) — приборы для определения абсолютной и относительной
влажности воздуха.

существуют несколько
типов гигрометров, основанных на различных принципах:

а) весовые
состоят из системы V-образных трубок, наполненных гигроскопическим веществом,
поглощающим влагу из воздуха. (Гигроскопичность — это свойство материалов
поглощать влагу из воздуха за счет образования химического соединения с водой
или за счет капиллярной конденсации);

б) пленочные
имеют чувствительный элемент из органической пленки, которая растягивается при
повышении влажности и сжимается при её понижении;

в) волосные
основаны на свойстве обезжиренного человеческого волоса изменять свою длину при
изменении влажности воздуха, что позволяет измерять относительную влажность от
30 до 100%.

Рис. 2. Гигрометр
волосной


Специально обработанный
человеческий волос (1) одним концом укреплен на винте (2) установочного
устройства. второй конец волоса закреплен в дужке (3), жестко связанной с осью
(4) стрелки (5). Груз (7) всегда удерживает волос в натянутом состоянии.
Изменение длины волоса, зависящее от изменения влажности воздуха, передается
стрелке (5) гигрометра, которая перемещаясь относительно шкалы (6), указывает
относительную влажность воздуха в процентах. Чем суше воздух, тем короче
делается волос и наоборот. Таким образом, обезжиренный человеческий волос
является датчиком влажности.

достоинства гигрометра в
том, что относительная влажность получается непосредственно в процентах и этим
прибором можно определять влажность воздуха при температурах ниже 0 °С (без
специальной подготовки прибора).

Недостатком этого
прибора является необходимость частой проверки и малая точность показаний.

При измерении влажности
гигрометр волосной устанавливается в камере или в грузовом вагоне в отвесном
положении, в средней части помещения на высоте приблизительно 1,5 м от пола.

Гигрографы
— приборы для непрерывной регистрации относительной влажности воздуха.
Чувствительным элементом гигрографа служит пучок обезжиренных человеческих
волос или органическая пленка, изменяющие свою длину в зависимости от влажности
и перемещающие по-средством системы рычагов специальное пишущее перо. Запись
происходит на разграфленной ленте, надетой на барабан, вращаемый часовым
механизмом. В результате движения барабана в горизонтальном направлении, а пера
— в вертикальном, на ленте вычерчивается непрерывная кривая (гидрограмма).

В зависимости от
продолжительности оборота барабана гигрографы бывают суточные и недельные.

Психрометры
приборы для измерения влажности воздуха и его температуры. Существуют несколько
типов: стационарные, аспирационные, дистанционные.

Стационарный психрометр
Августа предназначен для измерения относительной влажности воздуха в
стационарных условиях.

Рис. 2.2. Стационарный
психрометр Августа

Принцип действия этого
прибора (рис. 2.2) основан на разности показаний «сухого» (2) и «влажного» (3)
термометров в зависимости от влажности окружающего воздуха.

прибор состоит из двух
термометров, укрепленных на щите (1). Чувствительная часть одного из них
обернута тканью (батист) (4), конец которой опускается в трубку с
дистиллированной водой (5). Таким образом, ртутный резервуар одного из
термометров всегда остается смоченным, а другой — сухим. Вода, пропитывающая
ткань, испаряясь с различной скоростью в зависимости от влажности и скорости
движения воздуха, отнимает тепло у термометра и охлаждает его. В результате
«влажный» термометр показывает более низкую температуру, чем «сухой». Чем суше
воздух, тем энергичнее происходит испарение, тем больше будет разница между
показаниями «сухого» и «влажного» термометров.

затем для определения
влажности воздуха пользуются психрометрическими таблицами по разности между
«сухим» и «влажным» термометрами и показанию «влажного» термометра с помощью
психрометрической таблицы определяют относительную влажность при скорости
движении воздуха до 0,3 м/с.

наиболее совершенным
прибором для определения относительной влажности в стационарных и полевых
условиях является аспирационный психрометр Ассмана. Искусственная вентиляция в
приборе осуществляется пружинным вентилятором. Принцип действия этого
психрометра (рис. 2.3) аналогичен психрометру Августа.

прибор работает
следующим образом: вращением вентилятора в прибор засасывается воздух, который
обтекая резервуары термометров, проходит по воздухопроводной трубке (5) к
вентилятору и выбрасывается им наружу через прорези. (На рис. 2.3 стрелками
отмечено движение воздуха.) Благодаря протеканию вокруг резервуаров термометров
потока воздуха с постоянной скоростью около 2,5 м/с «сухой» термометр
показывает температуру этого потока, а показания «влажного» термометра будут
меньше, так как он охлаждается вследствие испарения воды с поверхности ткани. И
чем суше воздух, тем сильнее испарение воды, и тем больше разница в показаниях
термометров.

Дистанционное
определение относительной влажности воздуха можно производить по принципу
психрометра, т.е. по разности показаний «сухого» и «влажного» термометров
сопротивления и далее с помощью психрометрической таблицы или номограммы. В
этом случае один датчик помещают в батистовый чехол, постоянно смачиваемый
водой. За счет отбора тепла на испарение воды он будет показывать более низкую
температуру, чем «сухой» датчик. Разность показаний этих датчиков будет
зависеть от влажности воздуха в помещении.

Измерение скорости
движения воздуха

Анемометр
состоит из крыльчатого или чашечного колесика, насаженного на ось счетчика
(рис. 2.4). При проходе воздуха колесико вращается, а счетчик отсчитывает
скорость. существуют анемометры с часовыми механизмами, которые позволяют
автоматически регистрировать скорость воздуха от 0,5 м/с и выше.

Принцип действия
электроанемометра основан на зависимости температуры проволоки, нагретой
постоянным током, от скорости воздуха, в котором находится проволочная нить.
Температуру нагретой нити воспринимает «горячий» спай, «холодный» спай имеет
температуру окружающего воздуха. Электротоки замеряются гальванометром.

Кататермометры
термометры с цилиндрическом сосудом для спирта применяют для незначительных
скоростей воздуха (до 0,5 м/с) при его слабой естественной циркуляции в
охлаждаемом помещении. Работа с прибором заключается в определении охлаждающего
эффекта воздуха.

Анемометром определяют
скорость движения воздуха на входе и выходе воздуха из воздухоохладителе в
грузовом помещении вагона. затем, имея среднее значение скорости воздуха в
данном сечении канала определяют количество воздуха, проходящее в час по
воздуховоду по формуле:

V
в = 3600 · f
· v,


где V в — объем воздуха,
м3/час; f — площадь поперечного сечения канала, м2; v — средняя скорость
воздуха в канале, м/с.

Измерение плотности
растворов

Плотность раствора
измеряют ареометром. Этот прибор (рис. 2.5) состоит из стеклянной трубки,
нижняя часть которой имеет увеличенный диаметр и заканчивается шариком (1),
заполненным мелкой дробью или ртутью. Верхняя тонкая трубка (2) имеет деления с
обозначениями плотности жидкости (г/см3). Ареометр погружается в сосуд (3) с
жидкостью тем глубже, чем меньше ее плотность.

По плотности раствора
определяют содержание соли. Для этого после измерения ареометром плотности
раствора по таблицам физических свойств раствора определяют процент соли в
растворе. Измерив объем, занимаемый раствором, определяют содержание соли в
растворе по формуле:

прибор жидкость
гигрометр влажность

Gсоли = V · g · P/100,

где V — объем жидкости; g — удельный
вес жидкости; P — процентное содержание соли.

Концентрация соли в растворе связана
с температурой его замерзания. По мере увеличения концентрации соли до
криогидратного состояния раствора температура замерзания его понижается, при
увеличении концентрации в пределах выше криогидратного состояния, температура
замерзания раствора повышается.

Для измерения плотности отдельных
жидких пищевых и других продуктов существуют специальные ареометры. Например,
лактометром измеряют плотность молока (т.е. жирность в процентах), спиртометром
измеряют содержание спирта в растворе (в градусах).

Учебная работа. Измерение влажности и скорости движения воздуха, плотности жидкостей