OZNACZENIE WILGOTNOSCI POWIETRZA 1

Transkrypt

1 OZNACZENIE WILGOTNOSCI POWIETRZA 1 PODSTAWOWE POJĘCIA I OKREŚLENIA Powietrze atmosferyczne jest mieszaniną gazową zawierającą zawsze pewną ilość pary wodnej. Zawartość pary wodnej w powietrzu atmosferycznym zmienia się zaleŝnie od okoliczności, a zachowanie się jej jest odmienne od pozostałych gazów (moŝliwość zmiany stanu skupienia) do celów praktycznych moŝna więc traktować powietrze atmosferyczne jako mieszaninę powietrza suchego (składającego się wyłącznie z gazów) oraz pary wodnej. Ilość pary wodnej znajdującej się w jednostce objętości powietrza nie moŝe przekroczyć pewnej wielkości maksymalnej, która jest zaleŝna od temperatury. Powietrze niedosycone jest to powietrze, które moŝe jeszcze w danej temperaturze wchłonąć pewną ilość pary wodnej, natomiast powietrze nasycone parą wodną zawiera juŝ w sobie ilość pary wodnej maksymalną w danej temperaturze. Prawo Daltona: Ciśnienie powietrza wilgotnego p b (ciśnienie barometryczne) jest sumą ciśnienia powietrza suchego p pow oraz ciśnienia pary wodnej p i : p b = p pow + p i W powietrzu niedosyconym ciśnienie cząstkowe pary wodnej p i jest mniejsze od ciśnienia nasycenia pary wodnej w danej temperaturze. W powietrzu nasyconym parą ciśnienie cząstkowe pary wodnej jest równe ciśnieniu nasycenia w danej temperaturze stan ten nazywa się równieŝ punktem rosy, gdyŝ najmniejsze obniŝenie temperatury spowoduje wykroplenie się pewnej ilości pary w postaci mgły lub rosy. Wilgotność bezwzględna objętościowa powietrza ρ jest to ilość gramów pary wodnej zawartej w l m 3 powietrza wilgotnego. Zawartość wilgoci. Wilgotność bezwzględna wagowa czyli zawartość wilgoci jest to masa pary wodnej przypadająca na jednostkę masy suchego powietrza. Zawartość wilgoci oznacza się przez x w g/kg lub w kg/kg. Wilgotność względna φ wyraŝa stosunek wilgotności bezwzględnej ρ do wilgotności bezwzględnej w stanie nasycenia ρ n lub ciśnienia cząstkowego pary wodnej w powietrzu do ciśnienia cząstkowego pary wodnej w powietrzu nasyconym parą wodną w tej samej temperaturze φ = p i / p n gdzie: p i ciśnienie cząstkowe pary wodnej w powietrzu,

2 OZNACZENIE WILGOTNOSCI POWIETRZA 2 p n ciśnienie cząstkowe pary wodnej w powietrzu nasyconym parą wodną w tej samej temperaturze. Pomiędzy temperaturą t s, w której występuje kondensacja a ciśnieniem cząstkowym pary wodnej pi zachodzi następujący związek : pi 237,3 ln( ) 6,105 pi 17,269 ln( ) t = 6,105 s pi 265,5 ln( ) 6,105 pi 21,875 ln( ) 6,105 dla dla p 0,6105 p < 0,6105 i i hpa hpa ObniŜenie temperatury przegrody budowlanej (ściany, stropu, stropodach) przy danej wilgotności do wartości określonej powyŝszym wzorem skutkuje zawilgoceniem tej przegrody. W stanie permanentnego zawilgocenia na przegrodzie mogą rozwinąć się szkodliwe dla człowieka pleśnie. Zawilgocenie przegrody obniŝa jej parametry fizyczne w tym jej izolacyjność termiczną i wytrzymałość. Opis przyrządu pomiarowego Przyrządem wykorzystywanym w tym ćwiczeniu jest psychrometr (od psychros (gr.)- chłodny ) Assmana. Podstawowa częścią aparatury są dwa identyczne precyzyjne termometry: jeden suchy, zaś drugi zwilŝony (mokry), którego zbiorniczek na rtęć jest otoczony kawałkiem gazy termometr suchy termometr wilgotny fiolka z wodą nasyconej wody. Górna część przyrządu zawiera wiatrak, który zasysa powietrze zapewniając stały i równomierny przepływ (ok. 2,5 m/s) powietrza wokół obu termometrów. W dolnej części obudowy termometru mokrego znajduje się tuleja z gazą, którą naleŝy zwilŝyć przy pomocy fiolki z wodą. NaleŜy zwrócić uwagę na to, aby w czasie pomiaru przyrząd nie znajdował się

3 OZNACZENIE WILGOTNOSCI POWIETRZA 3 w miejscu naraŝonym na bezpośrednie nasłonecznienie ani na przewiew. Metoda wyznaczania wilgotności względnej powietrza sprowadza się do porównania wskazań obu termometrów: suchego i mokrego. WYKONANIE OZNACZENIA 1. Sprawdzić, czy oba termometry przed zwilŝeniem gazy wskazują tą samą temperaturę. Jeśli wskazania termometrów są róŝne, zapisać róŝnice tych wskazań. Po odczytaniu przy pomiarze temperatur termometru suchego i zwilŝonego skorygować temperaturę suchego przez uwzględnienie powyŝszej poprawki. 2. Napełnić fiolkę wodą, następnie zwilŝyć gazę. 3. Uruchomić wiatrak. Podczas pracy wiatraka obserwować obniŝenie się temperatury. Zapisać najniŝszą temperaturę t m termometru otoczonego zwilŝoną gazą. Jednocześnie odczytać temperaturę t s termometru suchego. 4. Pomiar naleŝy powtórzyć 3 razy doprowadzając za kaŝdym razem oba termometry do tych samych wskazań początkowych Opracowanie wyników W oparciu o wyniki pomiarów naleŝy wyznaczyć wilgotność względną powietrza w laboratorium, w dniu wykonywania pomiarów. Wilgotność względną powietrza naleŝy wyznaczyć korzystając z 2 sposobów. W oparciu o wyznaczone temperatury t s, t m z tablic (zał.2.), lub w oparciu o wyznaczone temperatury t s, t m z nomogramu (zał.3.) oraz Ze wzoru Sprunga: ϕ= [p nm A(t s -t m ) p b ]/p ns gdzie: p nm ciśnienie nasycenia pary wodnej w temperaturze t m termometru mokrego, p b ciśnienie barometryczne w chwili pomiaru, p ns ciśnienie nasycenia pary wodnej w temperaturze t s termometru suchego, A współczynnik psychrometryczny; A=[65+ (6,75 /w)]/ 10-5, A=0, w- prędkość opływającego termometry powietrza ; w = 2,5 m/s

4 OZNACZENIE WILGOTNOSCI POWIETRZA 4 Zał.3. Nomogram wyznaczania wilgotności względnej określonej Psychrometrem Assmana

5 OZNACZENIE WILGOTNOSCI POWIETRZA 5 Formularze do ćwiczenia: 1. Pomiar wilgotności powietrza psychrometrem Assmanna w pomieszczeniu: Lp. 1. Data i godzina pomiaru Temperatura [ C] t s t m t s -t m Wilgotność* [%] Średnia 2. Pomiar temperatury i wilgotności powietrza termohigrometrem LB Lp Data i godzina pomiaru Temperatura [ C] Wilgotność [%] 3. Sprawdzenie zgodności ze wzorem Sprunga: ϕ= [p nm A(t s -t m ) p b ]/p ns ϕ=... ϕ=...% Wykonawcy: Data i podpis prowadzącego