Прибор для измерения удельной влажности воздуха Советский патент 1947 года по МПК G01W1/11 

Цря адцабатпИскпх процессах тсмиераTi ii ио влаж..ч воздухе нрп прочих равных условиях зависит в каждый момент ;, только от данлеипн, ио it от влалсностп ).(здуха.

И-лняшгс влалсностп: особонпо С1гльно (iia;;,iB;iOTc; после иастуилемия состояния }цн;1 ш1кши. Таким образом, ирсдставлястси возложяость определять влажность возjiy.xa. по начальным н конечны значениям температуры п давления, создан условия влажпоаднабатнческото процесса.

Для этой целп можно забнратг. некотоl)yio массу нсслелуемого влажного воздуха и нод юргать ее дсйствню нониженного давлонтп;. ;амера достаточно шоллрована от окружающей среды я нроцесс гцюнсходнт быстро, так что теплообменом с окрулсающеГ средой можно пренебречь, Tfl процесс будет блнзок к адиабатическом у.

Особенность нредлагаемого прибора для пзмерення удельной влаяшостн воздуха, 1о разностц температур двух термометров заключается в нрпмененпи двух изолпрованных от влшгння внешней температуры камер с заключеиньшн в них термометрами. Этн камеры соединены между собой нрн НОМОЩ1Г капиллярного отверстня н кроме того они сообщаются: одна - пеносредствегпю с окружающим нространством, а вторая - с замкнутым сосудом. С целью тгзиенення стеиенн насыщения паров воздуха во второй камере нрпбора, сосуд снабжен 1гртгенособленлем для плавного из21

-Ченс.пни г, нем давления путем дзмеа:;ия об7)ема или ко/гпчества заключенного в сосуде воздуха.

На фнг. 1 2 чертежа н:()бражены два -Варианта (шрмы вьнголнешгя предлагаемого нрнбора.

Па фиг. 1 iioiat aH прибор yiipoiueiiHoro тшга для измерения влаяшости л станционных условиях н отчастя ири нолегах i; атмосфере, а на фнг. 2 - ирнбо)) болео северншггиого тина н более высокой точности для богк.е тонких исследозаннй.

Прнбор, изображенный на фнг. 1, вынолнен в виде металлической ипкелироваиной (длиной лоря-дка. одното-двух метров) трубки, заключающей агасснвный свинцовый ллн же1-1езный норнгень 2 (весом Б не-, С .шлько килограммов). В верхней части трубкл 1 укренлена эбонитовая колодка 3, i которой иАгеются две нриемных камеры i п 5. Камера 4 сообщается с окружаюп1;ей через отзерстне 6 (диаметром лорядка 3-4-х ) л с ннжией камерой 5 - через отверстие 7 (весьма малого диаметра). Ипжяяя камера, в свою очередь, сообщается с пространством трубы 1 лад норншем 2 через отверстие 8, дламетр которого равен дпаиотру отверстия 6. Внутрь кал:дой пз камер 4 и 5 введены термометры 9 л 10. Трубка 1 снабжала выводным вентнлем 11, с помощью которого можно сообщать пространство над норщлем 2 с тга1)ужпым воздухом. Сверху и снлзу нрибор для лодвескн снабжен кольцами 12 л 13.

323

Работа прибора основана на вьиюлнонац следующих уе.човий:

1)цсобход;пмо добиться в приборе достаточного приближения к адиабатическому процессу;

2)сумма составляющих: водяной пар-Ь вода + лед - должна оставаться в едини- НС массъ нсиытуемого воздуха постоянной;

3)объе51 130ДЯПЫХ канелек к кристаллов ирецебреааггельно мал;

1) при температурах ниже 0° существуют только водяной пар л лед: гереохлансДипыс 1;аНельки отсутствуют;

5) кощепсация и сублимацня иачииаются сразу же, как только упругость паров становится равной упругости насг.ш-ающих aiapoB соответственного над нлоокимп поверхностями воды и льда (по формуле Мдануса).

Очевтгдно, что паибольишо погренглостн могут возникнуть вследствие iieBb no.iJu;i :i;i первого условия.

Чтобы максимально нрнблнзиться к адиабатическому ироиессу. разрежение осуществляется к нроточном воздухе. Сами камеры делаютск из эбонита, обладающего ifecbMa инзкой теилоироводностью.

Второе условие, очевидно, также будет 1:ыиол1шться. так как водяной пар и вода никуда не могут yiiTit из рабочего пространства прибора.

Объем водяиы. канель п крнстал.тов неМЧ1ПК ш сравнению с объемом воздуха и пара, что соответствует третьему условию. Четвертое н пятое условия при наличии твердых стенок легко могут быть Ы1голпены.

Прибор сконструирован так. что разрежению плн сжатию подвергаетс.Е ге одна IE та же масса воздуха, а пеирерывгю ностуцающнс новые иорции влажного воздуха. При этом более, старые норцип воз:i;yxa. быстро отводятси от.ирпемипков температуры, а новые пе успевают получать Или отдавать теило в окружаюн ;ую прибор с|)еду. Этим п достаточиым изолированном камеры достигается ад1 абатнпност1 процесса.

Действие ирибора происходит следуюидам образом.

1. Определение удельной влажности ненасыщенного воздуха. Открывают вентиль 11, затем, нутем переворачивание прибора кольцом 12 вниз, добиваются опускания порыня 2 вплотную к колодке 3, после чего вептнль 11 закрывают. Затем прибор иереворачивают обратно к нодпенпшают за кольцо 12. Поригень 3 начинает онускаться, создавая над собой разрежение, которое мояспо подсчитать, зтгая вес п площадь jrojinriiK. Оиускаюнщй324

ся поршенЕ. автоматическн регулирует постоянство перепада давленн спаружн н внутри прибора. Йод действпем этого пе)епада давления влажный воздух начинает поступать в приемные камеры 4 п 5. При ;iTOM давленне в камере 4 можно принять равным наружному, так как она сообщается с впешинм воздухом через шпроj;oe отверстие G.

Наоборот, давление в каме)е 5 можно нрииять равяьш давлению -в разреж&шюм кростраштве над норшнем, так как эта камера соедннена с камерой 4 узким отверстием 7, а с пространство.- над поршнем - шпрокнм отверстием 8.

Наружный влажный воздух попадает (начала в камеру 4 и термометр 9 отмечает его температуру Тн нрн давлении F Затем через узкое отверстие 7 возду: нроходит в камеру 5, где господствует меньHtee давленне Рс. Прн этом он аднабатпчески охлаждается, н термометр 10 отмечает температуру T«.

Зная таким образом Тя и РН (температуру п давление до разряження) и Т (температуру носле адиабатического раз)яження в камере 5) и определяя давление 1в по весу поршня, с помощью адиабатного графика находят удельную влажность воздуха.

2. Определение удельной влажности и водности (содержания капельно-жидких элементов) в насыще щом воздухе, содержащем капельно-жидкие или твердые элементы.

Для определения обн(его количества влаnt в воздухе, т. е. сытимы элементов - водяной нар + лед + вода, смотря по температурам н характеру облачных (туманных) элементов, создают в камере 5 по;Л)1шешгое давление так, чтобы в копне процесса сжатия пмела место сухая стаД1ГЯ.

Олерацип с нрнбором производятся в 1ледующем порядке: сперва открываете вентиль 11, вследствие чего иод действием онускающегося иоршня 2 )i цилпндр поступает норция , затем вентиль И закрывается, а прибор переворачивается и подвешиваотся за кольцо 13. При этом нод норшнем создается повьпнеппое давление, соответственно весу норшня, н насыHieHHbit воздух, содержавнгнй ранее кане.н,но-жндкне элементы, удаляется от состояння насыщенн; и становится уже ненасыщенным. Этого возможно добиться, так как вес норшня внолне достаточен для такого .:;,катия. Через широкое отверстие 8 этот удалешгый от состояния насып1;еш1я воздух поступает в камеру 5, где термометр 10 отмечает его температуру Тн- ирн давлешш 1я,. определяемом весом нортггня. Отсюда

воадух перел y:iuoe отверстие попадает в камеру 4, в кото-рой госнодствует давление Ро. равное давлению наружного воздуха. При этом вповь нропсходнт конденсация (или сублнмация). Термометр 9 отмечает температуру Те воздуха в конце разряжепЕя, когда процесс стал уже опять влажпо-адшбатнческим.

На фнг. 2 приведена схема более сложного н более точного варианта прибора.

Здесь П|риемнпкп 14 н 15; шлангп 16 и 1/. которые соедштяют приемники с воздунгньш гколоколо-.ч 31 насосом. ВнуТр Е камер 4, 5 нрнемнпка 14 заключены две термопары 18 н 19, соединенные с гальванометром 20; воздунгаый насос 21, служащий для созда-ння сжатия или раэре кення, управляется нрк помощи переключателя 24; в воздухопровод включен нромежуточньпг -воэдушный .КОЛОКОЛ: 22 для уменьшения колебания давления.

Давление в колоколе измеряется маиомет(юм 23.

Действпе п)лбора сонеригенио апалоги.чио действию 0111( вьипе более простого типа, прибора.

1. Определение удельнайвлаж-. ности ненасыщенного, насыщенного или перенасыщенного паром воздуха

Переключатель 24 устанавливают так, что ирге работе иасоса в колоколе 22 создается разрежение. При этом воздух поступает через приемник 14. Этот пртгсмник имеет апалогичное устройство с приемником простого тина прибора, указаииого на фиг. I, т. е. 1-од(1)жит приемные камеры 4 я 5.

Терез нрпемннк 15 воздух кыходит- из прибора.

По показаниям термопар в камерах 4 и 5 можио оиределнть тем.лературу 1« а Тя до и иосле адиабатического разрежения. ,Давле1гля Рн и Р« Также могут быть onipeдслеиьт: значение первого получается из показаний барометра (анероида), а аиаченне второго - jto манометру 23.

2. Определение водности воздуха (облака, тумана)

9то оп)1еделп 1ие нроизводится аналогично оггис 1 пгом выиге для случая ир гменс.11 и я более iipocToro типа ириборов.

В да)шом с.тучае переключатель 24 устанавливаете. так, что прд; работе иасоса Ji колоколе 22 создается повышенное давление. Воздух поступает через н))исмник 15. Лод действием адиабатического гжатня канельно-жидкне элемеиты згсиаряютел, а затем, осушенный воздух опадает в приемиые камеры 4 н 5. В камере 4 происходит адиабатическое охлаждение и конДбЕсацпя (сублимання). Как ук.азывалоеь выше, онределяются Рн п Tii - давление п температуру в камере 5 до нроцесса адиабатического расиагрення ir Рв и Тв - i; камере 4 иосле адиабатического расипгреипя.

5ычислеиие удельной в.аж.иостн, водноСТ1Г л иересын|;ен11я прои|3водятся графтгае(;к1Г, аналогично выч1п.леииям при обработке данных более простого прибора.

Я р е д м с т и 3 о б ) с т е и п я

Црибор для измерения удельной влалсности воздуха но разност-н температур двух термометров, о т л и ч а ю щ и- и с я прпмененне г двух изолированных о-т влияния вненгней .ратуры камер с за};люченкымп в них TepMOMeTpavMir, соеднношьи между собой ири помощн каашллярнпго отверстия п €0обща1ош,нхся кроме того: одна - неносредствеино с окружающим нространством, а вторая с замкнутым сосудом, сиабжениым прнсиособленнем д.м ллаветогп. изменения в тгем давления путем изменения объема пли количества заключенного в )гем воздуха, г нелью измеиения таким нутем степени насьнцення паров Bosjjxa ВО второй каме.ре прибора.

Фиг. 2.