Что такое психрометр и для чего он нужен?

На что смотреть при покупке?

К комнатным моделям приборов для измерения количества влаги в воздухе, относятся механические и электронные гигрометры. Они имеют компактную конструкцию, безопасны для окружающих и выдают минимальную погрешность в расчетах. Для поддержания дизайнерской мысли, современные устройства имеют лаконичный дизайн.

Критерий #1 — принцип работы

Механические и цифровые гигрометры имеют ряд преимуществ, которые могут повлиять на выбор прибора.

К плюсам механических моделей влагомеров можно отнести то, что:

• работа прибора не зависит от внешних источников питания;
• они просты в использовании, поскольку требуется минимальная дополнительная подстройка необходимых рабочих параметров;
• стоимость механического гигрометра, несколько ниже электронного.

Цифровые модели выполняются в виде складных, портативных гаджетов.

Кроме этого к преимуществам электронных моделей относятся:

• высокая скорость выдачи результата;
• меньшая погрешность показаний, по сравнению с механическим прибором;
• выходные данные подлежат дальнейшей обработке, в связи с наличием встроенной внутренней памяти.

Некоторые электронные влагомеры совмещают в себе сразу несколько приборов: гигрометр, часы, календарь, термометр, барометр, измеритель точки росы. Поэтому, если устройство выполняет несколько климатических функций – это стационарная метеостанция.

Некоторые влагомеры имеют встроенную систему оповещения, которая срабатывает, когда уровень пара снижается или повышается до отметки в 30 и 60%. Такой прибор должен быть в домах, где климатические условия региона, предполагают повышенную влажность или сухость воздуха

Для комфорта ребенка и родителей гигрометр может быть встроен в радионяню. Такой прибор имеет большой функционал и систему оповещения.

Самые последние модели оснащаются Wi-Fi модулем, для вывода на экран сведений о погоде в регионе, посредством получения данных через сеть Интернет.

Современные модели гигрометров рассчитаны на определенную специфику работы, поэтому для того чтобы точно измерить влажность воздуха в комнате, квартире или других помещениях необходимо понимать, как будет использоваться прибор. Тогда купленный влагомер будет полностью соответствовать необходимым требованиям.

Критерий #2 — диапазон влажности

Оптимальная влажность воздуха определяется назначением помещений. В спальнях, гостиной нормальные значения влагомера от 20 до 80%. Возле балкона, в холле, чердаке и на кухне от 10 до 90%. Подробнее о нормах влажности воздуха в квартире рекомендуем прочесть в этом материале.

Во влагонаполненных помещениях диапазон рабочих значений может достигать 100%. Чем шире размах значений, улавливаемых прибором, тем выше цена на него. Поэтому, при выборе гаджета для спален, холла и чердачного пространства можно остановить выбор на устройствах с малым диапазоном значений.

При покупке гигрометра изучите рабочие характеристики, указанные в паспорте изделия

Важно, чтобы параметры прибора, включали верхние значения диапазона предполагаемых рабочих температур. Для некоторых влагомеров важен максимальный порог нагрева

Так, прибор для бани или сауны должен включать в диапазон рабочих температур значения до 120 °С. Поэтому в помещения, где температура и влажность могут достигать довольно высоких значений следует приобретать специальные приборы для измерения паров в воздухе

Для некоторых влагомеров важен максимальный порог нагрева. Так, прибор для бани или сауны должен включать в диапазон рабочих температур значения до 120 °С. Поэтому в помещения, где температура и влажность могут достигать довольно высоких значений следует приобретать специальные приборы для измерения паров в воздухе.

Критерий #3 — точность измерения

Для оборудования специальных хранилищ, требуются приборы с наименьшей погрешностью показаний.

Так, в домашней винотеке влажность циркулируемого воздуха должна держаться на уровне 65-75%, а содержание паров воды в библиотеке не должно быть ниже 50 и выше 60%.

Поэтому, для измерения влаги в воздухе в таких помещениях, следует использовать психрометр или высокоточный электронный гигрометр, который измеряет количество водяных паров путем изменения электропроводности воздуха.

Погрешность психрометра колеблется в пределах от 1 до 5%, погрешность цифрового устройства от 5 до 10%. Поэтому они могут быть использованы в помещениях, где влажность воздуха должна придерживаться точно заданных значений

Если уровень влажности не соответствует нормам, но понадобится прибор для его повышения – увлажнитель воздуха.

В чем особенность психрометра Ассмана?

Психрометр Ассмана – это гораздо сложнее и более надежное устройство для измерения влажности воздуха. Оба термометра конструкции находятся нижними концами в специальном металлическом корпусе, который защищает их от попадания солнечных лучей, тепловых воздействий, а также от различных повреждений. Воздух движется с постоянной скоростью благодаря работе вентилятора. Этот вентилятор, еще известный как аспиратор, обдувает термометры со скоростью 2 м/сек.

Определение влажности с помощью этого психрометра: прибор подвешивают в месте исследования на высоте 1,5 м от пола; результаты получают через 10 – 15 минут зимой и через 4 – 5 минут в летнее время.

Общим для психрометра Августа и психрометра Ассмана является то, что в конструкции обеих есть стеклянно – ртутные термометры. Минус этих приспособлений – их хрупкость и, соответственно, отсутствие возможности проводить измерения дистанционно.

Физика для средней школы

Влажность воздуха. Точка росы. Психрометр. Гигрометр

В результате испарения воды с многочисленных водоемов (морей, озер, рек и др.), а также с растительных покровов в атмосферном воздухе всегда содержится водяной пар. От количества водяного пара, содержащегося в воздухе, зависит погода, самочувствие человека, функционирование многих его органов, жизнь растений, а также сохранность технических объектов, архитектурных сооружений, произведений искусств

Поэтому очень важно следить за влажностью воздуха, уметь измерять ее

Водяной пар в воздухе обычно является ненасыщенным. Перемещение воздушных масс, обусловленное в конечном счете излучением Солнца, приводит к тому, что в одних местах нашей планеты в данный момент испарение воды преобладает над конденсацией, а в других, наоборот, преобладает конденсация.

Воздух, содержащий водяные пары, называют влажным. Для характеристики содержания водяного пара в воздухе вводят ряд величин: абсо лютную влажность, упругость водяного пара и относительную влажность.

Абсолютной влажностью воздуха называют величину, численно равную массе водяного пара, содержащегося в воздуха (т.е. плотность водяного пара в воздухе при данных условиях).

Упругость водяного пара p — это парциальное давление водяного пара, содержащегося в воздухе.

В СИ единицами абсолютной влажности и упругости являются соответственно килограмм на кубический метр и паскаль (Па).

Иногда используются внесистемные единицы грамм на кубический метр и миллиметр ртутного столба (мм рт. ст.).

Абсолютная влажность и упругость водяного пара связаны между собой уравнением состояния

Если известна только абсолютная влажность или упругость водяного пара, еще нельзя судить, насколько сух или влажен воздух. Для определения степени влажности воздуха необходимо знать, близок или далек водяной пар от насыщения.

Относительной влажностью воздуха называют выраженное в процентах отношение абсолютной влажности к плотности насыщенного пара при данной температуре (или отношение упругости водяного пара к давлению насыщенного пара при данной температуре):

Чем меньше относительная влажность, тем дальше пар от насыщения, тем интенсивнее происходит испарение. Давление насыщенного пара при заданной температуре — величина табличная. Упругость водяного пара (а значит, и абсолютную влажность) определяют по точке росы.

Пусть при температуре упругость водяного пара Состояние пара на диаграмме р, t изобразится точкой А (рис. 1).

Рис. 1

При изобарном охлаждении до температуры пар становится насыщенным и его состояние изобразится точкой В. Температуру , при которой водяной пар становится насыщенным, называют точкой росы. При охлаждении ниже точки росы начинается конденсация паров: появляется туман, выпадает роса, запотевают окна. Точка росы позволяет определить упругость водяного пара , находящегося в воздухе при температуре .

Действительно, из рисунка 1 видим, что давление равно давлению насыщенного пара при точке росы . Следовательно,

Точку росы определяют с помощью гигрометров.

Рис. 2

Конденсационный гигрометр представляет собой металлическую коробку А, передняя стенка К которой хорошо отполирована (рис. 2) Внутрь коробки наливают легко испаряющуюся жидкость — эфир — и вставляют термометр. Пропуская через коробку воздух с помощью резиновой груши Г, вызывают сильное испарение эфира и быстрое охлаждение коробки. По термометру замечают температуру, при которой появляются капельки росы на полированной поверхности стенки К. Давление в области, прилегающей к стенке, можно считать постоянным, так как эта область сообщается с атмосферой и понижение давления за счет охлаждения компенсируется увеличением концентрации пара. Появление росы указывает, что водяной пар стал насыщенным. Зная температуру воздуха и точку росы, можно найти парциальное давление водяного пара и относительную влажность.

Относительную влажность определяют также с помощью психрометра.

Рис. 3

Психрометр состоит из двух термометров, шарик одного из них обмотан тканью, нижние концы которой опущены в сосуд с дистиллированной водой (рис. 3). Сухой термометр регистрирует температуру воздуха, а влажный — температуру испаряющейся воды. Но при испарении жидкости ее температура понижается. Чем суше воздух (меньше его относительная влажность), тем интенсивнее испаряется вода из влажной ткани и тем ниже ее температура. Следовательно, разность показаний сухого и влажного термометров (так называемая психрометрическая разность) зависит от относительной влажности воздуха. Зная эту разность температур, определяют относительную влажность воздуха по специальным психрометрическим таблицам.

5 причин, почему нужно регулярно измерять влагу в помещениях

Нужно научиться, как правильно пользоваться гигрометром психрометрическим, чтобы регулярно измерять влажность в окружающей среде, поскольку она серьезно влияет на жизнедеятельность человека.

Комфорт в доме

Люди гораздо больше времени проводят дома, чем на улице, поэтому измерять показания влажности дома очень важно, чтобы создать комфортную атмосферу для проживания. Ведь только определив содержание влаги в воздухе, можно решить, нужно ли включать систему отопления или вентиляции

Влажность непосредственно влияет на комфорт в квартире, и рекомендуется, поддерживать ее значение в пределах от 25 до 55 % или, еще лучше, от 40 до 50 %. Можно использовать увлажнители и осушители, чтобы жильцы дома всегда чувствовали себя прекрасно, независимо от того, какая погода на улице.
Защита здоровья. Неадекватные уровни влажности представляют потенциальные риски для здоровья. Если влажность в доме слишком высока, появляется риск размножения плесени и бактерий, некоторые виды которых чрезвычайно опасны, особенно когда в доме проживают дети. Чрезмерно сухой воздух является еще одним проблемным фактором, может вызвать зуд кожи, кашель, а также другие болезненные симптомы. Сухой воздух — питательная среда для аллергенов. Измеряя влажность, можно достичь оптимальных параметров воздуха, чтобы обеспечить здоровый образ жизни.
Сохранность имущества. Слишком много влаги в воздухе – дом наполнится грибком и плесенью. Теплый и влажный воздух – идеальный рецепт для плесени, которая будет расти повсюду: в душе, кухне, на продуктах, мебели и книгах. Определив, что влажность высокая, нужно будет тщательно проветрить дом и осушить воздух кондиционером или осушителем. Инструмент для определения влаги может помочь контролировать влажность. Сухой воздух может привести к повреждению музыкальных инструментов или мебели, поскольку дерево может треснуть и деформироваться. Можно сэкономить немалые деньги на дорогостоящем ремонте или замене мебели, если вовремя контролировать влажность.
Защита животных. Влажность наносить губительный вред домашним животным, порой даже больше, чем человеку, нужно тщательно контролировать влажность, чтобы животные чувствовали себя комфортно.
Сохранность урожая. Без надежного гигрометра невозможно вырастить урожай в теплице или оранжерее, в которых необходимо поддерживать конкретные параметры для растений. Слишком много влаги и придется иметь дело с корневой гнилью, грибами и множеством других проблем, которых лучше всего избегать, сохраняя влажность на необходимом уровне.

Принцип работы

Сухой термометр измеряет температуру воздуха, а мокрый – уровень воды, находящейся в резервуаре. Именно разница между двумя этими значениями помогает определить влажность.

При испарении вода охлаждается. Причем охлаждается тем больше, чем меньше температура воздуха. Испарившаяся ранее вода может влиять на показатель мокрого термометра. Как уже было сказано, испарение охлаждает температуру окружающей среды, поэтому температура влажного термометра может быть ниже фактической.

Чтобы лучше понять принцип работы устройства, нужно чётко уяснить, что при 100% влажности воздуха вода не испаряется. В этом случае оба термометра будут показывать одинаковую температуру.

Психрометры ВИТ

Существует две разновидности данного психрометра, ВИТ-1 предназначен для помещений с температурой 5-25°С, ВИТ-2 – 20-40°С. Если в помещении нет возможности регулировать температуру (кондиционер, вентиляция), то гигрометр ВИТ 1 применяют в прохладное время года, а гигрометр ВИТ 2 – в жаркое. Если же есть регулировка температурного режима, то круглогодично подойдет ВИТ-1, так как большинство нормативных документов рекомендует температурный режим 20-25°С.

Гигрометр психрометрический вит представляет собой пластиковый корпус- подставку, на котором размещены два термометра, влажный и сухой. Оба термометра заполнены подкрашенным раствором, поэтому вопрос об ртутном загрязнении закрыт. Шкала состоит из подкрашенного толуола. Для удобства, там же, на пластиковой подставке, расположена полная шкала расчета влажности по разности температур (психрометрическая таблица).

Техника безопасности

Пластиковый корпус, стеклянные трубки термометров являются первой причиной, почему гигрометр требует бережного отношения

Также важно соблюдать условия эксплуатации, тогда прибор прослужит не один десяток лет, пока не выгорит красная жидкость в термометрах

Правила безопасного применения гигрометра ВИТ:

• Не подвергать механическим воздействиям (не бросать, не наступать, не бить, тому подобное). Обратное приведет к разрушению пластика, стекла, после чего можно будет заменить или починить испорченный элемент, но снова придется проводить поверку прибора. Стоимость покупки запчастей плюс поверка по стоимости будет равно как новый психометрический гигрометр с заводской поверкой.
• Не разрушать шкалу термометров. Находящийся внутри трубок крашений толуол является ядовитым химическим веществом. Если же бой произошел, остатки, осколки быстро собрать в герметичный пакет или емкость и выбросить, а помещении очень сильно проветрить, поверхности протереть горячей водой с соблюдением правил безопасности (перчатки, маска, очки). Руки, слизистые, а также загрязнения вымыть с мылом.
• Не подвергать воздействию агрессивных веществ. Нельзя протирать или окунать, обрызгивать или поливать прибор химическими жидкостями или абразивными смесями.
• Не подвергать нагреву или охлаждению выше шкалы прибора. Гигрометр психрометрический ВИТ 1 нельзя охлаждать ниже +5°С или нагревать выше +25°С (критически – выше 45°), а гигрометр психрометрический ВИТ 2 – нижняя норма +20°С, верхняя – +45°С (критичный нагрев выше 60°С). В обратном случае столб расширяющейся жидкости внутри термометра выйдет вне границ, а после возвращения к нормальной температуре разорвется на несколько отрезков, что автоматически выводит гигрометр из эксплуатации.

Важно! Можно попробовать несколько раз быстро нагреть и охладить мокрый термометр, например, под потоком воды. Обычно это помогает соединить измерительную шкалу

Психрометр — ассман

Психрометр Ассмана может быть использован также и для самостоятельных наблюдений. Для этой цели несколько таких психрометров подвешиваются к вертикально поставленной рейке на разных уровнях над полом. Для отсчета показаний психрометра достаточно такую рейку наклонить и прочитать показания сухого и влажного термометров с точностью до десятых долей градусов.
 

Психрометр Ассмана основан на принципе просасывания значительного объема воздуха через психрометр; этот воздух восполняется путем притока в прослойку воздуха извне, имеющего другие температуру и влажность, нежели воздух в прослойке. Скорость движения воздуха через вентиляционные трубки психрометра Ассмана составляет 2 5 — ь 3 м / сек, что за 10 мин.
 

К прибору прилагаются психрометр Ассмана, ртутный барометр и два термометра для введения в результат измерения поправок на влажность, давление и температуру. Барометр и психрометр установлены на столе, а термометры — внутри прибора. Показания по термометру отсчитываются через окно. Один термометр показывает температуру предметного столика, другой — температуру измеряемой плитки, что позволяет судить о степени выравнивания температуры.
 

По принципу действия психрометр Ассмана аналогичен психрометру Августа, но по устройству существенно отличается от него. В психрометре Ассмана создается постоянная скорость ( 2 м / сек) обтекания воздуха около ртутных шариков сухого и мокрого термометров. Это позволяет производить замеры всегда при одной и той же скорости движения воздуха, независимо от условий внешней среды. Следовательно, можно точно устанавливать значение психрометрического коэффициента, который не бывает постоянным и величина которого зависит главным образом от скорости движения воздуха. Постоянство скорости движения воздуха создается специальным аспи-рационным вентилятором, приводящимся в движение часовым механизмом.
 

Параллельно с кататермометром применяют психрометр Ассмана, описанный выше. По нему измеряется темп — pa среды и ее влажность. Весь комплекс дает возможность определить эффективную темп-ру.
 

Относительную влажность воздуха по психрометру Ассмана вычисляют при помощи специальных психрометрических таблиц или по формуле Шпрунга.
 

Для более точных измерений влажности применяют психрометр Ассмана.
 

Если указанное требование невыполнимо, то психрометр Ассмана непригоден для исследования влажности в воздушной прослойке. В этом случае определение влажности производится по принципу психрометра Августа.
 

Полезно пользоваться для определения температуры воздуха психрометром Ассмана, где сухой термометр ( служащий для определения температуры воздуха) искусственно обдувается, и шарик его защищен металлическими гильзами от облучения со стороны окружения. Еще лучше производить замеры воздуха в термосе, где температура воздуха и окружения одинаковы. При метеорологических исследованиях замеры температур воздуха производят в специальной будке.
 

Для более точных измерений влажности пользуются психрометром Ассмана ( рис. 162), который отличается от психрометра Августа тем, что оба термометра заключены в трубки.
 

При характеристике состояния воздушной среды пользуются психрометром Ассмана для определения относительной влажности. Абсолютная влажность определяется гигрометром.
 

Отсюда следует, что показание влажного термометра психрометра Ассмана может быть найдено по / — d — диаграмме в итоге следующего построения. Через точку, соответствующую состоянию воздуха, проводят линию / const до пересечения с кривой насыщения. Температура, соответствующая точке пересечения, в будет являться температурой влажного термометра вл.
 

Более совершенным прибором для определения относительной влажности воздуха является аспирациоиный психрометр Ассмана. Оба термометра прибора заключены в металлические трубки / и 2, через которые просасывается воздух со скоростью 2 5 — 3 м / с. Для создания движения воздуха в корпус психрометра вмонтирован вентилятор 3, приводимый в движение пружиной или электродвигателем. Поверхность трубок для защиты термометров от лучистого тепла никелированная. В остальном устройство аспирационного психрометра не отличается от устройства психрометра Августа.
 

Температура и влажность наружного воздуха и воздуха на лестничных площадках могут определяться при помощи психрометров Ассмана и гигрографов; в жилых помещениях — самописцами. Замеры температуры поверхности кровли и обрешетки могут производиться при помощи термопар, а также обычными ртутными термометрами.
 

Виды психрометров

По большом счету,
различают три вида психрометров:

— Стационарный
(станционный),

— Аспирационный,

— Дистанционный.

Стационарный психрометр

Рисунок 1.

Стационарный психрометр (психрометр Августа) – это тот самый, «классический» психрометр,
описанный выше. Состоит стационарный психрометр из двух термометров, которые
закреплены на специальном штативе и помещены в метеорологическую будку.
Резервуар одного из них обвязан кусочком батиста, конец которого помещен в
стаканчик с водой, для обеспечения свободного поступления воды к резервуару.
Сама будка (метеорологическая будка Селянинова) устроена таким образом, что в ней обеспечивается свободный обмен
воздуха. Основной недостаток стационарных психрометров заключается в том, что
показания смоченного термометра зависят от скорости воздушного потока в будке.
Преимущество же стационарного психрометра заключается в его простоте и удобстве
обслуживания. Схему психрометра Августа можно увидеть на рисунке 1. Самым
простым психрометром является психрометр-гигрометр серии
«ВИТ»: ВИТ-1, ВИТ-2 и
ВИТ-3.

Аспирационный психрометр

Рисунок 2.

Аспирационный психрометр (психрометр Асмана) является более сложным прибором. Термометры в
данном психрометре помещены в специальный корпус, который служит для них
защитой от повреждений и теплового воздействия окружающих предметов. Обдув
термометров производится при помощи специального вентилятора, называемого
аспиратором, с постоянной скоростью около 2 м/сек. Аспирационный психрометр —
наиболее точный и надежный прибор для измерения температуры и влажности воздуха
при положительных температурах окружающей среды.

Общим, для
аспирационного и стационарного психрометров является то, что оба они построены
на базе ртутно-стеклянных термометров, что и определяет их общий недостаток —
хрупкость, а также невозможность проведения контроля дистанционно. Примером
данного вида психрометров могут служить модели психрометров М-34М и МВ-4-2М.

Дистанционный психрометр

Рисунок 3.

Дистанционный психрометр – это уже промышленный психрометр, в котором для
измерения влажности воздуха используются различные термометры сопротивления, а
также термопары и термисторы. Основные типы таких приборов: манометрические и
электрические психрометры. Тут все зависит от типа используемого термометра.

В манометрическом
психрометре, как следует из названия, обычно используются либо двухканальный
манометрический термометр, либо два одноканальных, где один из термобаллонов
снабжен системой увлажнения.

Более широкое
распространение получили психрометры, в которых используются термометры
сопротивления, термопары, термисторы. Однако, также как и в других
психрометрах, обязательным условием для надежной работы и точности показаний
является использование сухого и увлажненного преобразователей и датчиков
температуры. Хорошим примером электронного психрометра, в качестве
датчиков температуры «сухого» и «влажного» термометров использующего кремниевые транзисторы является модель ПТ-1.