Παραγωγή εξοπλισμού ελέγχου και μέτρησης. Praktik-NC

Στην πυρομετρία, τα αντικείμενα μέτρησης είναι αέρια που περιέχουν υγρασία, μείγματα αέρα και αερίων. Ο υγρός μη μολυσμένος αέρας μπορεί να θεωρηθεί ως ένα δυαδικό μείγμα ξηρού αέρα και υδρατμών, το οποίο χαρακτηρίζεται από αλλαγές στην περιεκτικότητα σε υδρατμούς σε ένα πολύ ευρύ φάσμα (για ατμοσφαιρικός αέραςαπό 2-10-6 έως 4-5% κατ' όγκο). Κρίσιμες θερμοκρασίες Tkαπό όλα τα αέρια που συνθέτουν τον ατμοσφαιρικό αέρα είναι πολύ χαμηλά. Όπως είναι γνωστό, σε θερμοκρασίες πάνω από την κρίσιμη ( Τ>ΤΚ) αέριο μπορεί να υπάρχει μόνο σε αέρια κατάσταση σε οποιαδήποτε πίεση. Όσο υψηλότερη είναι η θερμοκρασία του αερίου σε σύγκριση με την κρίσιμη και όσο χαμηλότερη είναι η πίεσή του σε σύγκριση με την πίεση κορεσμού, τόσο πιο κοντά είναι το αέριο ως προς την φυσικές ιδιότητεςσε ένα ιδανικό αέριο. Επομένως, σε συνηθισμένες θερμοκρασίες και πιέσεις, τα υγρά μείγματα αερίων και ο αέρας, καθώς και τα συστατικά τους, με ακρίβεια επαρκή για τα περισσότερα πρακτικά προβλήματα, υπακούουν στους νόμους των ιδανικών αερίων:

Α) 4 Νόμος του Dalton για τις μερικές πιέσεις:

P=£Πι.

Όπου p είναι η συνολική πίεση αερίου. κ- ο συνολικός αριθμός των συστατικών ενός μείγματος ιδανικών αερίων. pt είναι η μερική πίεση του l-ου συστατικού.

Σύμφωνα με αυτόν τον νόμο, η συνολική (βαρομετρική) πίεση αέρα είναι:

Οπου rs,Є - μερικές πιέσεις, αντίστοιχα, ξηρού αέρα και υδρατμών.

Β) η εξίσωση κατάστασης για ένα ιδανικό αέριο: PiVi= RiTi,

Όπου Pu Vi, Ті - πίεση, όγκος και θερμοδυναμική θερμοκρασία (°K) του αερίου. Ri είναι η ειδική σταθερά αερίου του i-ου αερίου.

Η ειδική σταθερά αερίου σχετίζεται με την καθολική σταθερά αερίου Rαναλογία Ri= R/ Μι (ΜІ είναι το μοριακό βάρος του i-ου αερίου). Οι τιμές της συγκεκριμένης σταθεράς αερίου είναι: για ξηρό αέρα Rc = 287m2/(sec2 ■ deg),για ατμό Ru = =461m2/(sec2 deg),Για υγρός αέρας R.B.εξαρτάται από την περιεκτικότητά του σε υγρασία.

Στην πραγματικότητα, τα μείγματα αέρα και αερίων είναι μη ιδανικά αέρια, η απόκλιση των ιδιοτήτων των οποίων από τις ιδιότητες ενός ιδανικού αερίου γενικά αυξάνεται με τη μείωση της θερμοκρασίας και την αύξηση της πίεσης. Η εξίσωση της κατάστασης ενός καθαρού πραγματικού αερίου μπορεί να γραφτεί ως (L. 6-1]

Φ/Β/RT=Z(p, T),

Οπου Ζ- συντελεστής συμπιεστότητας, ο οποίος είναι συνάρτηση της πίεσης p και της θερμοκρασίας T. Αυτή η συνάρτηση περιγράφεται από την ιογενή εξίσωση κατάστασης:

PV/RT= 1 +BIV+CIV2+p/V3+

Οπου ΠΡΟ ΧΡΙΣΤΟΥ,ρε- αντίστοιχα, το δεύτερο, τρίτο, τέταρτο κ.λπ. - ιικοί συντελεστές που χαρακτηρίζουν αποκλίσεις από την εξίσωση κατάστασης ενός ιδανικού αερίου λόγω της αλληλεπίδρασης μεταξύ ζευγών, τριπλών, τετραπλών μορίων κ.λπ. Πιθανότητα ΣΤΟ,ΑΠΟ, ρε... είναι συναρτήσεις μόνο της θερμοκρασίας Τ και της χημικής φύσης του δεδομένου αερίου. καθορίζονται με θεωρητικό υπολογισμό ή πείραμα. Τα χαρακτηριστικά του υγρού αέρα που υπολογίζονται από την ιογενή εξίσωση έχουν αποκλίσεις από τις τιμές που λαμβάνονται για τα ιδανικά αέρια. υπό κανονικές συνθήκες, αυτές οι αποκλίσεις είναι ασήμαντες.

Ορισμένες ποσότητες που χαρακτηρίζουν την υγρασία των αερίων (υγρομετρικά χαρακτηριστικά) σχετίζονται με την ελαστικότητα κορεσμού (μέγιστη ελαστικότητα) Ε, η οποία χαρακτηρίζει την κατάσταση κορεσμού αερίων με υδρατμούς. Σε θερμοκρασίες κάτω από τις κρίσιμες (για το νερό Ti = 647,30 °K = +374,15 °C), το νερό μπορεί να περιέχεται σε αέριο σε τρεις φάσεις: υγρό, αέριο (με τη μορφή υδρατμών) και στερεό (πάγος). Το τριπλό σημείο του νερού στο διάγραμμα φάσεων, που αντιστοιχεί στην ισορροπία και των τριών φάσεων, έχει συντεταγμένες Τηλεόραση=\u003d 273,16 °K (fc \u003d + 0,01 ° C) και ro \u003d 610,6 n/m2 (6,1114mbar).Σε αυτό το σημείο, η ελαστικότητα κορεσμού σε νερό και πάγο είναι η ίδια και είναι ίση με rv-Για την υγρομετρία, είναι σημαντικό ότι σε θερμοκρασίες κάτω T0Οι υδρατμοί μπορεί να βρίσκονται σε δυναμική ισορροπία με νερό ή με πάγο. Σε μια δεδομένη τιμή θερμοκρασίας Τ<То είναι απαραίτητο να ληφθεί υπόψη ο κορεσμός ως προς το νερό και ως προς τον πάγο, και η τιμή της μέγιστης ελαστικότητας των υδρατμών σε σχέση με την επίπεδη επιφάνεια του καθαρού υπερψυγμένου νερού (£n) είναι μεγαλύτερη από αυτή την ελαστικότητα σε σχέση με τον καθαρό πάγο (El)δηλ. EB>En.

Ελαστικότητα κορεσμού Ο Ευκαι Έφαγεείναι συναρτήσεις της θερμοκρασίας Τκαι πίεση Rαέριο; σε πιέσεις κάτω από 10 kgf/cm2μπορούν να θεωρηθούν ως συναρτήσεις μιας μεταβλητής Τ. Για να περιγράψουμε τις συναρτήσεις μιΣτο (7*) και El (T)Έχουν προταθεί πολυάριθμοι τύποι.

Μερικά από αυτά βασίζονται στην εξίσωση Clausius-Clapeyron, η οποία για τη μετάβαση από νερό σε ατμό έχει τη μορφή:

DEL dT _ L dT E ~ARn T2 k Ts "

Οπου μεγάλο- ειδική λανθάνουσα θερμότητα "εξάτμισης. κ= ARu- σταθερά (L - θερμικό ισοδύναμο εργασίας, Rn- ειδική σταθερά αερίου υδρατμών).

Ε Λ / 1 1

Οπου Ο Ευ- ελαστικότητα κορεσμού σε θερμοκρασία T0.Ένας πιο ακριβής τύπος λαμβάνει υπόψη την εξάρτηση του L από τη θερμοκρασία /:

£ \u003d £o + (Cp-sB) /,

Οπου BOS-"Εννοια μεγάλο- σε i/=0°C; βιογραφικό„ - ειδική θερμότητα υδρατμών σε σταθερή πίεση. sv - ειδική θερμοχωρητικότητα νερού. Οι τιμές των Cp και c μπορούν να θεωρηθούν ότι δεν εξαρτώνται από τη θερμοκρασία.

Φόρμουλα (6-1)

Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε το n για να υπολογίσετε /" .>: με την προϋπόθεση ότι θα το αντικαταστήσετε με μεγάλοστο Lc- ειδική λανθάνουσα θερμότητα εξάχνωσης (μετάβαση: πάγος ^ υδρατμοί).

Στην πράξη, συνήθως χρησιμοποιούνται εμπειρικές σχέσεις Ε(Τ).Ένα από τα πιο κοινά (τύπος Magnus) έχει την ακόλουθη μορφή:

Στο

Ε=Ј0106+",

Οπου Τ- θερμοκρασία, °С; ένα, σιείναι σταθερές που έχουν διαφορετικές τιμές για μιΕ και μιΜΕΓΑΛΟ.

Οι τιμές των σταθερών o, b, καθώς και ένας αριθμός άλλων εμπειρικών τύπων για τον υπολογισμό £v και Έφαγεδίνεται σε | [Λ. 0-9]. Ο Παγκόσμιος Μετεωρολογικός Οργανισμός (WMO) συνέστησε το 1961 τους ακόλουθους τύπους ως τους πιο ακριβείς:

6. Σύμφωνα με τον ορισμό που υιοθετήθηκε από τον WMO, η θερμοδυναμική θερμοκρασία του σημείου δρόσου (πάγος) Tw (t) υγρού αέρα υπό πίεση Rκαι αναλογία μείγματος ρεείναι η θερμοκρασία στην οποία ο υγρός αέρας, κορεσμένος ως προς το νερό (πάγος) στην ίδια πίεση p, έχει αναλογία μείγματος ίση με τη δεδομένη αναλογία μείγματος ρε. Επομένως, το σημείο δρόσου "(πάγος) είναι ίσο με τη θερμοκρασία που θα λάβει το υγρό αέριο εάν ψυχθεί ισοβαρικά σε πλήρη κορεσμό σε σχέση με - μια επίπεδη επιφάνεια νερού (πάγος). Με την ίδια κατάσταση υγρού αέρα, η οποία έχει tl<0°С, точка росы всегда ниже точки льда тв<тл.

ΣΟΛ) Σχετική υγρασία

7. Η σχετική υγρασία cp είναι ίση με την αναλογία της πραγματικής υγρασίας του αερίου προς τη μέγιστη δυνατή υγρασία του που αντιστοιχεί σε κορεσμό σε μια δεδομένη θερμοκρασία. Κατά συνέπεια, η τιμή του φ χαρακτηρίζει τον βαθμό κορεσμού του αερίου με υδρατμούς και, σε σχέση με αυτό, βρίσκει εφαρμογή σε πολλούς κλάδους της επιστήμης και της τεχνολογίας. Η τιμή της απόλυτης υγρασίας σε σταθερή σχετική υγρασία είναι συνάρτηση της θερμοκρασίας. Η σχετική υγρασία εκφράζεται σε σχετικές μονάδες (O ^ "tp ^ l) ή σε ποσοστό (0 ^ f ^ 100%) - Μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας τα διάφορα χαρακτηριστικά υγρασίας που αναφέρθηκαν παραπάνω. Σύμφωνα με τον τελευταίο ορισμό του WMO, σχετική υγρασία (rf ) εκφράζεται με την αναλογία της μοριακής αναλογίας υδρατμών του αέρα δοκιμής προς το μοριακό κλάσμα σε κορεσμό του αέρα σε σχέση με το νερό (πάγος) στις ίδιες τιμές θερμοκρασίας και πίεσης.<р можно вычислить по отношениям следующих ве­личин для исследуемого и насыщенного воздуха: абсо­лютной влажностиένα,ελαστικότητα μι,αναλογία μίγματος d και ειδική υγρασία Q. Τις αντίστοιχες αριθμητικές τιμές (τις συμβολίζουμε με fa, fe, (Pd, Fs) θα είναι ελαφρώς διαφορετικά μεταξύ τους. Η σχετική υγρασία σχετίζεται με τη θερμοκρασία του σημείου δρόσου t και τη θερμοκρασία του αερίου t (t^r) από τη σχέση

Όπου Et είναι η ελαστικότητα του κορεσμένου ατμού σε θερμοκρασία t. et- ελαστικότητα κορεσμένου ατμού σε θερμοκρασία t. Στην πράξη, για τον υπολογισμό της σχετικής υγρασίας, χρησιμοποιούνται συχνότερα οι τιμές της πίεσης κορεσμένων ατμών Ε που λαμβάνονται από πίνακες ή γραφήματα αναζήτησης. Στο μέλλον, εάν δεν υπάρχουν ειδικές κρατήσεις, θα δεχόμαστε:

V, %> = ?■%>=-§- 100 = ҐS100.

Σε θερμοκρασίες κάτω από - 0 ° C, αυτή η τιμή μπορεί να προσδιοριστεί για υδρατμούς σε ισορροπία με νερό (<рБ) или льдом (фл). Так как"для одной и той же температу­рыHer>El,τότε πάντα fv^fl - Ο ορισμός είναι γενικά αποδεκτός - σχετική υγρασία - σε οποιαδήποτε θερμοκρασία σύμφωνα με Ev;παρακάτω, ελλείψει κρατήσεων, Cp = fj-

Η παραπάνω λίστα δεν καλύπτει ορισμένες λιγότερο χρησιμοποιούμενες ποσότητες, για παράδειγμα: έλλειμμα υγρασίας ρε(ανεπάρκεια - κορεσμός) - η διαφορά (σε μια δεδομένη κατάσταση του αερίου) της μέγιστης δυνατής και πραγματικής ελαστικότητας - αέριο ρε= ΜΙ-Є, Επιπλέον, όσον αφορά την επιλογή της τιμής του Ε, παραμένουν > σιτη δύναμη των εκτιμήσεων που λαμβάνονται για τη σχετική υγρασία· έλλειμμα σημείου δρόσου - η διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ του αερίου και του σημείου δρόσου του. ιζηματοποιημένο στρώμα νερού - βλέπε § 9-2. Ωστόσο, η παρουσία ακόμη και έξι ή επτά χαρακτηριστικών, που εκφράζονται σε διαφορετικές μονάδες μέτρησης, προκαλεί σημαντική ταλαιπωρία. Ειδικότερα, αυτή η περίσταση εμποδίζει την ενοποίηση των υγρόμετρων - οι υπάρχουσες συσκευές έχουν κλίμακες διαβαθμισμένες σε διαφορετικές μονάδες.

■ Επομένως, οι προσπάθειες να μειωθεί ο αριθμός των «υγρομετρικών χαρακτηριστικών και να ξεχωριστεί ένα από αυτά ως το κύριο (βασικό) είναι απολύτως φυσικές. Τα κριτήρια για τη συγκριτική αξιολόγηση των διαφόρων χαρακτηριστικών είναι η ευκολία υπολογισμού ή λήψης δεδομένων, η δυνατότητα της δημιουργίας εργαλείων μέτρησης και του πεδίου εφαρμογής, ιδίως της διαθεσιμότητας εφαρμογών, όπου αυτό το χαρακτηριστικό είναι το μόνο δυνατό. Η πιο σημαντική ιδιότητα ενός χαρακτηριστικού είναι ο συντηρητισμός του, δηλαδή η διατήρησή του. σε - διάφορες διαδικασίες. Από αυτή την άποψη, στις Ηνωμένες Πολιτείες, η αναλογία του μείγματος επιλέγεται ως βασική τιμή ρε. Όταν χρησιμοποιείτε αυτό το χαρακτηριστικό, δεν χρειάζεται να υποδεικνύεται η θερμοκρασία και η πίεση - το αέριο στο οποίο προσδιορίστηκε η τιμή ρε. Επιπλέον, προτάθηκε «[L. 6-3] να διατηρηθεί η σχετική υγρασία και το σημείο δρόσου. Τα δύο τελευταία χαρακτηριστικά καθιστούν δυνατό τον υπολογισμό της ελαστικότητας των υδρατμών.

Οι εξαρτήσεις που σχετίζονται με διάφορα υγρομετρικά χαρακτηριστικά μπορούν εύκολα να εξαχθούν με βάση τις ιδιότητες ενός ιδανικού αερίου. Г1ι αυτή η μετάβαση από τις παραμέτρους αερίου , RσολΤπρος την rv,τηλεόρασηπληρούται από την προϋπόθεση:

V „ \u003d V - - їg-. Για παράδειγμα, η τιμή της απόλυτης ΥΓΡΑΣΙΑΣ είναι AI Εγώ

Η στάθμη σχετίζεται με το αέριο στους Г0= 273°K και /?0-760 mmHg Τέχνη.,

Ίσο: aa \u003d a- Με βάση το νόμο του Dalton, δίνοντας - R " €

Leni-ξηρό αέριο rsκαθορίστε από την έκφραση rs=p-Ε, και μι= γουλιάκαι Η/Υ= Scp (sn, sc- μοριακή dblis υδρατμών και ξηρού αερίου).

Η εξίσωση κατάστασης για ένα ιδανικό αέριο μπορεί να γραφτεί ως εξής: για υδρατμούς

(R- μι) V = tj- rt,

EV=mw

Για ξηρό αέριο

IGL cW--------

Όπου m, M είναι μάζα και μοριακό βάρος και οι δείκτες "p" και "c" αναφέρονται σε υδρατμούς και ξηρό αέριο.

■ Η αναλογία των μοριακών μαζών των υδρατμών και του ξηρού αερίου, ίση με την αναλογία των πυκνοτήτων τους pp / rs, συμβολίζουμε y \u003d MjJMc, \u003d pp /.rs,; για τον αέρα, παίρνουμε v = = 0,62198 (σε υπολογισμούς v = 0,622).

Στον πίνακα. 6-2 - δείχνει τα κύρια χαρακτηριστικά της υγρασίας και τη σχέση μεταξύ τους, που υπολογίζονται με βάση τις παραπάνω εξισώσεις.

Η υγρασία του αέρα είναι μια από τις παραμέτρους (μαζί με τη θερμοκρασία και την πίεση) που καθορίζουν την ευημερία ενός ατόμου και τις συνθήκες άνεσης ή δυσφορίας. Ταυτόχρονα, η υγρασία των αερίων διεργασίας (αέρας, άζωτο, αργό, οξυγόνο, υδρογόνο κ.λπ.) που χρησιμοποιούνται σε διάφορες βιομηχανίες και Γεωργίαεπηρεάζει αποφασιστικά την ποιότητα (και συχνά την ποσότητα) των προϊόντων. Επομένως, το πρόβλημα της μέτρησης της υγρασίας των αερίων είναι πολύ συνηθισμένο και σχετικό. Σε αυτό το άρθρο, θα εξετάσουμε εν συντομία τους βασικούς όρους και τις ποσότητες που χρησιμοποιούνται στην υγρομετρία, τις μεθόδους μέτρησης της υγρασίας και ορισμένα από τα προβλήματα και τα σφάλματα που προκύπτουν σε αυτήν την περίπτωση.

ΜΟΝΑΔΕΣ ΜΕΤΡΗΣΗΣ ΥΓΡΑΣΙΑΣ ΑΕΡΙΟΥ

Για τον ποσοτικό προσδιορισμό της περιεκτικότητας σε υγρασία των αερίων, χρησιμοποιούνται ορισμένα χαρακτηριστικά και σε ορισμένους τομείς της επιστήμης και της τεχνολογίας, χρησιμοποιείται κατά κύριο λόγο ένα ή άλλο από αυτά. Οι πιο συχνά χρησιμοποιούμενες από αυτές είναι οι ακόλουθες μονάδες: ποσοστό σχετικής υγρασίας, σημείο δρόσου (σε βαθμούς Κελσίου), απόλυτη υγρασία (σε g / m 3), ογκομετρική περιεκτικότητα σε υγρασία (σε ποσοστό όγκου ή εκατομμυριοστά - ppm). Υπάρχει μια σχέση μεταξύ αυτών των μονάδων γενική εικόναμπορεί να προκύψει από την εξίσωση κατάστασης Mendeleev-Clapeyron. Αυτές οι σχέσεις εξετάζονται λεπτομερώς, για παράδειγμα, στη μονογραφία [I]. Για τη μετατροπή διαφορετικών μονάδων υγρασίας από τη μία στην άλλη, υπάρχουν επίσης ειδικοί υγρομετρικοί πίνακες (υπολογισμένοι με βάση μαθηματικές εκφράσεις). Όλες οι υγρομετρικές ποσότητες μπορούν να χωριστούν σε διάφορες ομάδες.

I. Οι ποσότητες που χαρακτηρίζουν τη συγκέντρωση των υδρατμών περιλαμβάνουν:

1. Απόλυτη υγρασία a (συνήθως εκφράζεται σε g / m 3), δηλαδή η μάζα των υδρατμών που περιέχεται σε μονάδα όγκου αερίου.

2. Ελαστικότητα ή μερική πίεση υδρατμών e, εκφρασμένη σε μονάδες πίεσης - mm Hg. Art., ή millibar. Σε μια ορισμένη θερμοκρασία T, οι τιμές της ελαστικότητας των υδρατμών μπορεί να ποικίλουν από 0 έως τη μέγιστη τιμή E - χαρακτηρίζοντας την πλήρη (μέγιστη). κορεσμός αερίου με υδρατμούς. (Αλήθεια, για ένα υπερκορεσμένο αέριο, το e>E είναι δυνατό).

II. Οι τιμές που χαρακτηρίζουν τις αναλογίες υγρασίας περιλαμβάνουν:

3. Περιεκτικότητα σε υγρασία (αναλογία μίγματος) δ, δηλαδή η αναλογία της μάζας των υδρατμών προς τη μάζα του ξηρού αερίου στον ίδιο όγκο, εκφρασμένη σε αδιάστατες μονάδες (g / g ή kg / kg). Αυτή η τιμή μπορεί επίσης να θεωρηθεί ως ο λόγος της πυκνότητας των υδρατμών προς την πυκνότητα του ξηρού αερίου υπό τις ίδιες συνθήκες. Λιγότερο συχνά χρησιμοποιείται ο λόγος της μάζας των υδρατμών προς τη μάζα του (συνολικού) υγρού αερίου, που ονομάζεται ειδική υγρασία - q, εκφραζόμενη στις ίδιες μονάδες με την περιεκτικότητα σε υγρασία.

4. Ογκομετρική περιεκτικότητα σε υγρασία x (αδιάστατη τιμή) ίση με την αναλογία του όγκου των υδρατμών προς τον όγκο του αερίου. Όπως και στην προηγούμενη περίπτωση, αυτή η τιμή μπορεί να εκφραστεί σε σχέση με τον όγκο του ξηρού (x 0) ή του υγρού αερίου (x).Η περιεκτικότητα σε υγρασία και η ογκομετρική περιεκτικότητα σε υγρασία χρησιμοποιούνται συνήθως για τον χαρακτηρισμό πολύ μικρού περιεχομένου υδρατμών. Σε αυτήν την περίπτωση, μια βολική μονάδα μέτρησης είναι ένα εκατομμυριοστό μέρος - ppm ή στη διεθνή ονομασία - ppm (συντομογραφία με τα πρώτα γράμματα από μέρος ανά εκατομμύριο). Φυσικά, σε αυτή την περίπτωση, 1 ppm = 10 −6 = 10 −4%. Στην τεχνική βιβλιογραφία, αυτή η μονάδα περιεκτικότητας σε υγρασία αναφέρεται συχνά ως ppmw (δηλαδή μάζα ή βάρος), το κλάσμα της ογκομετρικής περιεκτικότητας σε υγρασία ppmv (δηλαδή ογκομετρική).

5. Το μοριακό κλάσμα των υδρατμών s, ισούται με την αναλογία του αριθμού των γραμμομορίων υδρατμών προς συνολικός αριθμόςκρεατοελιές υγρού αερίου.

III. Θερμοκρασία σημείου δρόσου.

6. Σύμφωνα με τον ορισμό του Παγκόσμιου Μετεωρολογικού Οργανισμού (WMO), η θερμοδυναμική θερμοκρασία του σημείου δρόσου (πάγου) του υγρού αέρα υπό πίεση p και ο λόγος μείγματος d είναι η θερμοκρασία στην οποία ο υγρός αέρας, κορεσμένος σε σχέση με το νερό (πάγος ) στην ίδια πίεση p, έχει αναλογία μίγματος ίση με τη δεδομένη αναλογία μίγματος d. Επομένως, το σημείο δρόσου (του πάγου) είναι ίσο με τη θερμοκρασία που θα λάβει ένα υγρό αέριο εάν ψύχεται ισοβαρικά σε πλήρη κορεσμό σε σχέση με μια επίπεδη επιφάνεια νερού (πάγος). Με την ίδια κατάσταση υγρού αέρα, στην οποία το σημείο πάγου< О, точка росы всегда ниже точки льда.

Σε τεχνικούς όρους, η θερμοκρασία του σημείου δρόσου είναι η θερμοκρασία στην οποία το συμπύκνωμα (δηλαδή η «δρόσο») πέφτει στην ψυχρή επιφάνεια του καθρέφτη.

IV. σχετική υγρασία.

7. Η σχετική υγρασία είναι ίση με την αναλογία της πραγματικής υγρασίας του αερίου προς τη μέγιστη δυνατή υγρασία του που αντιστοιχεί σε κορεσμό σε μια δεδομένη θερμοκρασία. Επομένως, αυτή η τιμή χαρακτηρίζει τον βαθμό κορεσμού αερίου με υδρατμούς. Η τιμή της απόλυτης υγρασίας σε σταθερή σχετική υγρασία είναι συνάρτηση της θερμοκρασίας. Και με την ίδια τιμή απόλυτης υγρασίας, αλλά διαφορετικές θερμοκρασίες (που συμβαίνει όταν ο αέρας εισέρχεται στο δωμάτιο από το δρόμο), το αέριο έχει διαφορετικές τιμές σχετικής υγρασίας. Η σχετική υγρασία εκφράζεται σε σχετικές μονάδες (0<отн.влажность<1) или, чаще, в процентах (Q <отн.влажность <100%). Её можно вычислить с помощью различных, ранее рассмотренных единиц влажности. На практике для вычисления отн.влажности чаще всего используют значения упругости насыщенного пара Е, полученные из справочных таблиц или диаграмм. При температурах ниже 0°С эту величину можно определять для водяного пара в равновесии с водой или льдом. Общепринятым является определение относительной влажности при любых температурах по Ед.

Τραπέζι 1δίνονται αναλογίες τύπου διαφόρων μονάδων υγρασίας και στον πίνακα 2δίνονται οι αριθμητικοί λόγοι διαφόρων μονάδων υγρασίας στους 20°C. Στις περισσότερες περιπτώσεις, όλες αυτές οι σχέσεις προέρχονται από την εξίσωση Mendeleev-Clapeyron. Ταυτόχρονα, θεωρείται ότι σε συνηθισμένες θερμοκρασίες και πιέσεις, τα υγρά μείγματα αερίων και ο αέρας, καθώς και τα συστατικά τους, υπακούουν στους νόμους των ιδανικών αερίων με ακρίβεια επαρκή για τα περισσότερα πρακτικά προβλήματα.

Η εξάρτηση της ελαστικότητας των κορεσμένων υδρατμών από τη θερμοκρασία έχει την πιο πολύπλοκη μορφή. Ο Παγκόσμιος Μετεωρολογικός Οργανισμός συνιστά να χρησιμοποιείται ο ακόλουθος τύπος ως ο πιο ακριβής για το νερό σε θερμοκρασίες μεταξύ -50 και +100°C.

lgE in =10,79574 (l-T o /T)-5,028001 g (T/T o)+i, 50475,10-4+

0,42873.10-3 + 0,78614

Σε αυτόν τον τύπο, η μονάδα εκφράζεται σε millibar. Στην πράξη, συνήθως χρησιμοποιούνται πίνακες που υπολογίζονται σύμφωνα με αυτόν τον τύπο. Μερικά από αυτά παρατίθενται σε πίνακας 3.

Οι μέθοδοι ελέγχου της υγρασίας περιγράφονται με αρκετή λεπτομέρεια σε μονογραφίες.

Ας εξετάσουμε τώρα εν συντομία μερικά από τα προβλήματα που μπορεί να προκύψουν κατά τη μέτρηση της σχετικής υγρασίας χρησιμοποιώντας το όργανο IVTM-7.

Κατά τη μέτρηση της εσωτερικής υγρασίας, πρέπει να θυμόμαστε ότι ο αέρας στα δωμάτια προέρχεται κυρίως από το δρόμο. Ταυτόχρονα, συχνά, ειδικά το χειμώνα, η εξωτερική και εσωτερική θερμοκρασία είναι διαφορετική. Η πρόγνωση του καιρού που μεταδίδεται από το ραδιόφωνο ή την τηλεόραση δείχνει τη θερμοκρασία και τη σχετική υγρασία του αέρα (φυσικά, σε εξωτερικούς χώρους). Η σχετική υγρασία είναι ίση με την αναλογία της πραγματικής υγρασίας ενός αερίου προς τη μέγιστη δυνατή υγρασία του που αντιστοιχεί σε κορεσμό σε μια δεδομένη θερμοκρασία.

Για παράδειγμα, εξετάστε την ακόλουθη κατάσταση: θερμοκρασία εξωτερικού αέρα -10°С, σχετική υγρασία 99%, θερμοκρασία εσωτερικού αέρα +20°С. Σε αυτή την περίπτωση, η σχετική υγρασία στο δωμάτιο θα είναι 11% (!). Στην πράξη, η υγρασία 99% (ή 100%) είναι αρκετά σπάνια, συνήθως είναι χαμηλότερη - σε αυτήν την περίπτωση, η υγρασία στο δωμάτιο θα είναι ακόμη χαμηλότερη! Ως εκ τούτου, τα δωμάτια είναι συνήθως στεγνά το χειμώνα. Φυσικά, το δωμάτιο μπορεί να έχει τις δικές του εσωτερικές πηγές υγρασίας - δοχεία νερού (για παράδειγμα, ένα ενυδρείο), βραστήρα, άτομα - που εκπνέουν αέρα κορεσμένο με υδρατμούς κ.λπ. ή ένα κλιματιστικό.

Το καλοκαίρι, όταν η διαφορά μεταξύ της θερμοκρασίας έξω και μέσα δεν είναι συνήθως πολύ μεγάλη, η υγρασία στο δωμάτιο μπορεί να είναι αρκετά υψηλή. Ωστόσο, είναι επίσης απαραίτητο να ληφθεί υπόψη η διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ του δρόμου και του δωματίου. Συχνά μπορεί να υπάρξει μια κατάσταση όταν το δωμάτιο στην ηλιόλουστη πλευρά θερμαίνεται έως και 30 μοίρες και πάνω, και στο δρόμο η θερμοκρασία είναι 17-18 ° C ή η αντίθετη κατάσταση όταν η θερμοκρασία στο δρόμο στον ήλιο μπορεί να φτάσει τους 35 ° C, και είναι δροσερό στο υπόγειο (το ίδιο 18 °C) και ταυτόχρονα, φυσικά πιο υγρό από έξω.

Θα πρέπει επίσης να θυμόμαστε ότι οποιαδήποτε συσκευή (συμπεριλαμβανομένου του IVTM-7) μετρά την υγρασία απευθείας στη θέση του καθετήρα μέτρησης. Ταυτόχρονα, ακόμη και σε ένα μικρό δωμάτιο, η υγρασία σε διαφορετικά σημεία μπορεί να διαφέρει σημαντικά (έως 20 - 30%). Αυτό οφείλεται στις ήδη αναφερθείσες τοπικές πηγές υγρασίας (ή στους απορροφητές της) και στην ύπαρξη ασθενών ρευμάτων μεταφοράς (βυθίσματα κ.λπ.). Για ακριβείς μετρήσεις υγρασίας, είναι απαραίτητο να δημιουργηθεί μια θερμοδυναμική ισορροπία μεταξύ της θερμοκρασίας του μετρούμενου αέρα και της θερμοκρασίας του αισθητήρα, δηλαδή είναι απαραίτητο η θερμοκρασία που υποδεικνύεται από τη συσκευή να έχει αρχικά ρυθμιστεί ακριβώς και στη συνέχεια είναι δυνατή η ανάγνωση των ενδείξεων υγρασίας.

Για μια χονδρική εκτίμηση του επιπέδου υγρασίας σε μια δεδομένη θερμοκρασία, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τα ακόλουθα πίνακας 2αναλογίες διαφορετικών μονάδων υγρασίας στους 20°C. (Για παράδειγμα, μπορείτε να πάρετε την παραπάνω θήκη για θερμοκρασία -10°C).

Βιβλιογραφία

1. M. A. Berliner - Μετρήσεις υγρασίας. Με. 199–207 (m, Energy, 1973)

2. J. Mitchell, D. Smith Aquametry (μετάφραση από τα αγγλικά), M., Chemistry, 1980, 600 p.

Η υγρασία εξαρτάται από τη φύση της ουσίας και στα στερεά, επιπλέον, από τον βαθμό λεπτότητας ή πορώδους. Η περιεκτικότητα σε χημικά δεσμευμένο, το λεγόμενο συνταγματικό νερό, για παράδειγμα, υδροξείδια, τα οποία απελευθερώνονται μόνο κατά τη χημική αποσύνθεση, καθώς και σε κρυσταλλικό ενυδατωμένο νερό, δεν περιλαμβάνεται στην έννοια της υγρασίας.

Μονάδες μέτρησης και χαρακτηριστικά του ορισμού της έννοιας της "υγρασίας"

• Η υγρασία συνήθως χαρακτηρίζεται από την ποσότητα νερού σε μια ουσία, εκφρασμένη ως ποσοστό (%) της αρχικής μάζας της υγρής ουσίας ( μαζική υγρασία) ή τον όγκο του ( χύδην υγρασία).
• Η υγρασία μπορεί επίσης να χαρακτηριστεί από την περιεκτικότητα σε υγρασία ή την απόλυτη υγρασία - την ποσότητα νερού ανά μονάδα μάζας του ξηρού μέρους του υλικού. Αυτός ο ορισμός της υγρασίας χρησιμοποιείται ευρέως για την αξιολόγηση της ποιότητας του ξύλου. Αυτή η τιμή δεν μπορεί πάντα να μετρηθεί με ακρίβεια, καθώς σε ορισμένες περιπτώσεις είναι αδύνατο να αφαιρεθεί όλο το μη συμπυκνωμένο νερό και να ζυγιστεί το αντικείμενο πριν και μετά από αυτήν τη λειτουργία.
• Η σχετική υγρασία χαρακτηρίζει την περιεκτικότητα σε υγρασία σε σύγκριση με τη μέγιστη ποσότητα υγρασίας που μπορεί να περιέχεται σε μια ουσία σε κατάσταση θερμοδυναμικής ισορροπίας. Η σχετική υγρασία συνήθως μετράται ως ποσοστό της μέγιστης.

Μέθοδοι προσδιορισμού

Η διαπίστωση της περιεκτικότητας σε υγρασία πολλών προϊόντων, υλικών κ.λπ. είναι σημαντική. Μόνο σε μια ορισμένη υγρασία πολλά σώματα (σιτηρά, τσιμέντο κ.λπ.) είναι κατάλληλα για το σκοπό για τον οποίο προορίζονται. Η ζωτική δραστηριότητα των ζωικών και φυτικών οργανισμών είναι δυνατή μόνο σε ορισμένες περιοχές υγρασίας και σχετικής υγρασίας του αέρα. Η υγρασία μπορεί να προκαλέσει σημαντικό σφάλμα στη μάζα ενός αντικειμένου. Ένα κιλό ζάχαρης ή δημητριακών με περιεκτικότητα σε υγρασία 5% και 10% θα περιέχει διαφορετικές ποσότητες ξηρής ζάχαρης ή δημητριακών.

Η μέτρηση της υγρασίας προσδιορίζεται με ξήρανση της υγρασίας και τιτλοδότηση της υγρασίας σύμφωνα με τον Karl Fischer. Αυτές οι μέθοδοι είναι πρωταρχικές. Εκτός από αυτά, έχουν αναπτυχθεί πολλά άλλα που βαθμονομούνται σύμφωνα με τα αποτελέσματα των μετρήσεων υγρασίας με πρωτογενείς μεθόδους και σύμφωνα με τυπικά δείγματα υγρασίας.

Υγρασία αέρα

Η υγρασία του αέρα είναι μια τιμή που χαρακτηρίζει την περιεκτικότητα σε υδρατμούς στην ατμόσφαιρα της Γης - ένα από τα πιο σημαντικά χαρακτηριστικά του καιρού και του κλίματος.

Η σχετική υγρασία συνήθως εκφράζεται ως ποσοστό.

Η σχετική υγρασία είναι πολύ υψηλή στην ισημερινή ζώνη (μέση ετήσια έως 85% ή περισσότερο), καθώς και σε πολικά γεωγραφικά πλάτη και το χειμώνα εντός των ηπείρων των μεσαίων γεωγραφικών πλάτη. Το καλοκαίρι, οι περιοχές των μουσώνων χαρακτηρίζονται από υψηλή σχετική υγρασία. Χαμηλές τιμές σχετικής υγρασίας παρατηρούνται σε υποτροπικές και τροπικές ερήμους και το χειμώνα σε περιοχές μουσώνων (έως 50% και κάτω).

Η υγρασία μειώνεται γρήγορα με το υψόμετρο. Σε ύψος 1,5-2 km, η τάση ατμών είναι κατά μέσο όρο η μισή από αυτήν στην επιφάνεια της γης. Η τροπόσφαιρα αντιπροσωπεύει το 99% των ατμοσφαιρικών υδρατμών. Κατά μέσο όρο, σε κάθε τετραγωνικό μέτρο της επιφάνειας της γης, ο αέρας περιέχει 28,5 κιλά υδρατμούς.

Τιμές μέτρησης υγρασίας αερίου

Οι ακόλουθες ποσότητες χρησιμοποιούνται για να υποδείξουν την περιεκτικότητα σε υγρασία στον αέρα:

απόλυτη υγρασία αέρα μάζα υδρατμών που περιέχεται σε μονάδα όγκου αέρα, δηλαδή την πυκνότητα των υδρατμών που περιέχεται στον αέρα, [g / m³]. στην ατμόσφαιρα κυμαίνεται από 0,1-1,0 g/m³ (στις ηπείρους το χειμώνα) έως 30 g/m³ ή περισσότερο (στην ισημερινή ζώνη). μέγιστη υγρασία αέρα (όριο κορεσμού) η ποσότητα υδρατμών που μπορεί να περιέχεται στον αέρα σε μια συγκεκριμένη θερμοκρασία σε θερμοδυναμική ισορροπία (μέγιστη τιμή υγρασίας αέρα σε δεδομένη θερμοκρασία), [g/m³]. Με την αύξηση της θερμοκρασίας του αέρα, αυξάνεται η μέγιστη υγρασία του. πίεση ατμών, πίεση ατμών είναι η μερική πίεση που ασκείται από τους υδρατμούς που περιέχονται στον αέρα (πίεση υδρατμών ως μέρος της ατμοσφαιρικής πίεσης). Μονάδα μέτρησης - Πα. διαφορά ελλείμματος υγρασίας μεταξύ της μέγιστης δυνατής και της πραγματικής πίεσης υδρατμών [Pa] (υπό δεδομένες συνθήκες: θερμοκρασία και πίεση αέρα), δηλαδή μεταξύ της ελαστικότητας κορεσμού και της πραγματικής τάσης ατμών