Pomiar wilgotności powietrza Wprowadzenie Pomiary wilgotności powietrza mają duże znaczenie tak dla wykonania obserwacji meteorologicznych na statku (depesza SHIP), jak i w codziennej praktyce eksploatacyjnej statku (przewóz ładunków, wentylacja wnętrza statku, ...). Dość skomplikowana natura miar wilgotności powietrza powoduje, że i pomiary wilgotności, choć technicznie łatwe, wydają się być skomplikowane. Być może, przyczyną takich sądów jest to, że pomiarom wilgotności powietrza towarzyszą obliczenia (raczej prymitywne) i często - potrzeba korzystania z tablic lub nomogramów. Odpowiednie załączniki do Konwencji STCW przewidują, że absolwent Akademii Morskiej (wyższej uczelni morskiej) musi w sposób biegły posługiwać się pięcioma przyrządami: higrometrem włosowym, psychrometrem Augusta i psychrometrem aspiracyjnym, higrografem i termohigrografem. Higrometr włosowy Higrometr włosowy jest nieskomplikowanym, tanim przyrządem, służącym do pomiaru wilgotności względnej. Elementem mierzącym (reagującym na zmiany wilgotności względnej) jest w nim odtłuszczony włos ludzki (dokładniej pęczek włosów). Włos, gdy wilgotność względna rośnie, absorbuje parę wodną z powietrza i zmienia swoją grubość i długość; przy wzroście wilgotności względnej włos się wydłuża, przy zmniejszaniu się wilgotności względnej - kurczy. Jeśli pęczek włosów zamocować z jednej strony do nieruchomego zacisku, drugą, swobodną stronę pęczka włosów zamocować do bloczka umocowanego na osi, który w napięciu utrzymywany jest przez delikatną sprężynkę, to w takt zmian długości włosów bloczek będzie się skręcał raz w jedną, raz w drugą stronę, stosownie do zmian wilgotności. Po przymocowaniu do bloczka delikatnej, dość długiej wskazówki, będzie ona wykonywała ruchy, zgodnie z kątem skręcenia bloczka. Jeśli pod wskazówką znajdować się będzie skala, cechowana w % wilgotności względnej, otrzyma się przyrząd pozwalający na łatwy pomiar wilgotności względnej. W praktyce spotyka się cały szereg higrometrów włosowych, różniących się rozwiązaniami konstrukcyjnymi, obudowami, kształtami, dodatkowymi funkcjami. Bardzo często higrometry wlosowe wyposażone są dodatkowo w termometr (najczęściej tani termometr spirytusowy o dokładności odczytu 1 lub 0.5°C). Niekiedy higrometry wyposażone są w dodatkową wskazówkę, którą można dowolnie ustawiać na zadaną wartość wilgotności względnej. Wskazówka ta tworzy jeden z biegunów zworki elektrycznej (kontaktu), drugą zworkę tworzy wskazówka
(…)
…
batystową szmatką, której koniec zanurzony jest w naczyńku z wodą. Woda paruje
ze szmatki batystowej pobierając utajone ciepło parowania. Ciepło to jest pobierane
(drogą przewodnictwa) również z termometru wilgotnego, w związku z czym
termometr ten nie znajduje się w stanie równowagi cieplnej z powietrzem wskazywana przez niego temperatura jest niższa od temperatury powietrza.
Szybkość parowania jest zależna od trzech wielkości - niedosytu wilgotności (d = E
-e; im większy niedosyt wilgotności, tym szybsze parowanie), prędkości
opływającego szmatkę powietrza (im większa prędkość opływu, tym szybsze
parowanie) i ciśnienia atmosferycznego (im niższe ciśnienie, tym szybsze
parowanie). Im szybciej zachodzi proces parowania, tym większy jest pobór
utajonego ciepła parowania z powietrza, batystu…
…, tym większy pobór utajonego ciepła
parowania, a tym samym i temperatura wskazywana przez termometr wilgotny jest
niższa od temperatury powietrza (temperatury termometru suchego). Jeśli przyjąć, że
można ustalić prędkość przepływu powietrza (stworzyć takie warunki pomiaru, że
prędkość powietrza jest w każdym pomiarze taka sama) i założyć średnie,
niezmienne ciśnienie atmosferyczne, z różnicy wskazań…
… była równa 100%, czyli powietrze było całkowicie
nasycone parą wodną (e = E), procesy parowania by ustały (d = 0), ustałby również
pobór utajonego ciepła parowania i temperatura na termometrze suchym i wilgotnym
byłaby jednakowa (różniaca psychrometryczna t - t w = 0). Wtedy prężność
maksymalna byłaby równa prężności maksymalnej w temperaturze termometru
zwilżonego. Można więc (i tak jest z pewnych względów…
….
Temperaturę punktu rosy (td) znajdziemy w tablicy 1, odszukując temperaturę, przy
której prężność maksymalna E będzie równa prężności aktualnej e, czyli 11.1 hPa.
Interpolując liniowo w przedziale od 10°C (E = 12.28 hPa) do 5° (E = 8,72 hPa) i
zaokrąglając, znajdziemy td = ~8,3°C.
Jest oczywistym, że tego rodzaju szacunki obarczone są pewnym, szczerze mówiąc,
nieznanym błędem. Głównym źródłem tego błędu…
…
Psychrometryczne" i nomogramy psychrometryczne, pozwalające na odczytanie z
nich, przy znajomości np. temperatury termometru suchego i wartości (t - t w)
wilgotności względnej (f, %), prężności aktualnej (e, hPa) lub innych wartości (np.
niedosytu wilgotnośc (d) lub temperatury punktu rosy (td)). Tablice i nomogramy
psychrometryczne uwalniają nas od konieczności dość żmudnych obliczeń i
przyspieszają opracowanie…
… - uproszczone tablice psychrometryczne, pozwalające na określenie
wilgotności względnej z pomiarów psychrometrem Augusta znajdziemy w wielu
wydawnictwach (np. w Brown Nautical Almanach, NP100 - Mariners Handbook, etc.).
Po określeniu wilgotności względnej, dalsze obliczenia, np. wyznaczanie temperatury
punktu rosy - przeprowadza się tak samo, jak podane w przykładzie obliczeń dla
higrometru. Niektóre tablice…
… destylowaną (woda słodka nie wystarczy przy napełnianiu zwykłą wodą, na batyście i zbiorniczku z cieczą rozszerzalną
termometru będzie się tworzyć nalot kamienia kotłowego, zmieniający warunki
parowania).
Jeśli trzeba doprowadzić psychrometr Augusta do porządku, to należy:
1. wyjąć termometry, odkręcić obudowę, zdjąć zbiorniczek z wodą,
2. przemyć wszystko słodką wodą, spłukać destylowaną,
3…
… te łączą się i przechodzą pionową ruką umieszczoną
między termometrami do głowicy w której znajduje się urządzenie o mądrej nazwie
"aspirator". Aspirator to turbinka (wentylator) zasysająca powietrze. Zasysane
powietrze przepływa początkowo obok zbiorniczka z rtęcią termometru suchego i
zwilżonego batystu termometru wilgotnego, następnie pionowym odcinkiem rurki do
głowicy przyrządu. Jego nadmiar…
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)