Laboratorium Fizykochemiczne podstawy inżynierii procesowej. Pomiar wilgotności powietrza

Transkrypt

1 Zakład Inżynierii Biorocesoej i Biomedycznej Politechniki Wrocłaskiej Laboratorium Fizykochemiczne odstay inżynierii rocesoej Pomiar ilgotności oietrza Wrocła 2016 Dr inż. Michał Araszkieicz 1

2 Wstę 1. Metody omiaru ilgotności oietrza 1 Metody sychrometryczne. Psychrometr graimetryczny. Pomiar ilgotności oietrza dokonyany jest orzez bezośrednie oznaczenie ilości ary zaartej gazie (rzez ażenie ykrolonej za omocą ymrażania ary lub zmierzenia rężności cząstkoej). Metoda graimetryczna olega na yznaczeniu rzyrostu masy użytego absorbentu ilgoci ( Mg (ClO ), P O, CaCl 2, H SO 2 4,it.). Higrometry graimetryczne mają dużą dokładność oznaczania ilgoci gazie, charakteryzują się dużą dozą skomlikoania użyciu raktycznym. Innym sosobem, bardziej raktycznym są metody sychrometryczne. Wykorzystują efekt sychrometryczny olegający na obniżeniu temeratury czujnika termometru ilgotnego yniku adiabatycznego odaroania ilgoci z jego oierzchni. Psychrometr składa się z dóch jednakoych termometró: suchego i ilgotnego. Zbiorniczek rtęci termometru ilgotnego oinięty jest gazą, zilżaną odą destyloaną. W trakcie omiaru oda odarouje z gazy i ochładza termometr do temeratury niższej niż temeratura drugiego (suchego!) termometru. Różnica temeratur różnica sychrometryczna jest miarą zaartości ary odnej oietrzu. Rzeczyistą temeraturę termometru ilgotnego (t ) można obliczyć ze zoru: t t t t 100 Gdy rędkość rzełyu oietrza rzekracza u > 4,0 m/s nie jest konieczne roadzanie oraki na rędkość oietrza, óczas rzyjmuje się t = t. Z teorii ilgotnego termometru można otrzymać zależność: 1 Czesła Strumiłło, Podstay teorii i techniki suszenia, Rozdz

3 A 1 P A k 3 G r 101,3 10 t t At t P gdzie: A - rężność cząstkoa ary odnej oietrzu, Pa; A - rężność cząstkoa ary odnej nasyconej temeraturze t, Pa; - sółczynnik nikania cieła od oietrza do odaroującej ody, W/(m 2 *K); k G - sółczynnik nikania masy od ody do oietrza, kg/(s*n); r- cieło aroania, J/kg; A- stała sychrometryczna; P- ciśnienie barometryczne, Pa; Stałą sychrometryczną A można yznaczyć rzez uzględnienie zmian jej artości na skutek rędkości rzełyu oietrza: 6,75 A u Wykorzystując da ostatnie rónania można na odstaie skazań suchego i ilgotnego termometru yznaczyć ilgotność zględną oietrza: A As A As AP t t gdzie: As - rężność cząstkoa ary odnej nasyconej temeraturze suchego termometru, Pa; Znając skazania obu termometró można yznaczyć z ykresu i-y arametry oietrza ilgotnego. Prężności cząstkoe ary odnej dla danych artości temeratury obu termometró oraz ilgotności zględne dla danych artości różnic sychrometrycznych (tt ) można odczytać z ykresó i nomogramó, tablice oyższe dostarczane są z reguły rzez roducenta sychrometru i do niego dołączane. 3

4 Psychrometr Augusta z rzełyem naturalnym. Jest to zesół dóch termometró umocoanych na jednej odstaie, jeden z nich jest zilżany rzez odę destyloaną. Nie nadaje się on do dokładnych omiaró, nie ma, boiem ustalonego rzełyu oietrza dookoła czujnikó termometró. Przy rzeroadzaniu omiaró zakłada się, że rędkość oietrza ynosi około 0,5m/s ( jest to rędkość yołana konekcją naturalną cząstek oietrza). Psychrometr Assmana z ymuszonym rzełyem oietrza. W tym sychrometrze ystęuje ruch oietrza dookoła obu termometró, yołany rzez entylator o naędzie srężynoym lub elektrycznym (ok.3m/s). Ze zględu na ygodę stosoaniu, dokładność znalazły się oszechnym stosoaniu. W raktyce stosuje się rónież inne termometry: ciśnienioe, ooroe, termoelementy, co ozala na nie tylko omiar, ale rónież rejestrację i regulację ilgotności zględnej oietrza. Metody higroskooe. Działanie tych czujnikó oarte jest na zmianie łaściości enych ciał od łyem zmian ilgotności oietrza. Najoularniejszym rzedstaicielem tej gruy czujnikó jest higrometr łosoy. Wykorzystano nim zjaisko zmiany długości łosa ludzkiego / zierzęcego, łókien syntetycznych od łyem zmian ilgotności oietrza. Urządzenia te ze zględu na soją niską cenę i rostotę konstrukcji są ykorzystyane do omiaru ilgotności zględnej omieszczeń. Dokładność omiaru zaarta jest granicach (3 % - 5 %). Metody elektroniczne Poyższe metody możemy odzielić na da rodzaje: higroskooe i kondensacyjne. Piersze z nich oierają się na ykorzystaniu efektu zmian łasności elektrycznych materiałó od łyem ilgotności otoczenia. Drugie z kolei ykorzystują efekt skralania. Możemy yróżnić nastęujące tyy higrometró elektronicznych: 4

5 higrometry ojemnościoe, których umieszczono arstę materiału higroskoijnego omiędzy diema elektrodami. Zmiana łaściości dielektrycznych arsty izolatora jest ścisłe oiązana z jego ilgotnością. czujniki z chłodzonym lustrem, których ykorzystuje się efekt skralania cieczy obecnej oietrzu na oierzchni lustra o określonej temeraturze. Do yznaczenia ilgotności mierzy się też temeraturę rzełyającego gazu. 2. Cel ćiczenia a. Pomiar ilgotności oietrza rzy omocy dóch urządzeń omiaroych: sychrometr Assmana i termohigrometr elektroniczny (Lutren HT-303). b. Wyliczenie ilgotności zględnej i bezzględnej (ykres Moliera) z odczytó uzyskanych z sychrometru Assmana i orónanie ich z artościami uzyskanymi z odczytu urządzeniem elektronicznym. 5