Температура мокрого термометра
Процессы тепло - и массообмена между открытой поверхностью воды и потоком влажного воздуха распространены в природе и технике. С этими процессами приходится иметь дело в системах охлаждения электростанций, системах кондиционирования воздуха, системах жизнеобеспечения космических летательных аппаратов, а также в сушильных и вентиляционных установках.
В общем случае температура поверхности воды может быть как ниже, так и выше температуры окружающего влажного воздуха. Однако рассмотрим процесс испарения жидкости при условии, что в начале процесса температура воды равна температуре окружающего влажного воздуха, а слой жидкости достаточно тонкий (т.е. температура жидкости одинакова по толщине слоя). Количество же воздуха неограниченно. Из опыта известно, что парциальное давление пара в тонком слое, прилегающем к поверхности жидкости. Если при этом во влажном воздухе, окружающем поверхность воды, парциальное давление пара Рп окажется меньше давления насыщенного пара Рн , вода начнёт испаряться.
По мере испарения воды температура поверхности жидкости понижается, в то же время как разность температур окружающего воздуха и поверхности жидкости, а также количество теплоты, поступающее от воздуха к жидкости, возрастают. Понижение температуры воды прекратиться только тогда, когда количество внутренней энергии, расходуемое жидкостью от окружающего воздуха.
Температура поверхности жидкости, достигнутая в результате рассматриваемого процесса установления равновесия, называется температурой мокрого термометра (tм). Эта температура измеряется термометром, чувствительный элемент которого обернут влажной тканью.
Температура мокрого термометра зависит от соотношения коэффициентами, характеризующими интенсивность процессов тепло – и массообмена, протекающих между поверхностью воды и влажным воздухом. Следует подчеркнуть, что для условий, в которых обычно протекают процессы во влажном воздухе, она близка к температуре адиабатного насыщения воздуха. Последняя устанавливается при насыщении ограниченного количества воздуха, находящегося в контакте с водой, если испарение воды происходит только за счёт количества теплоты, передаваемого состояния воздуха.
Уравнение теплового баланса влажного воздуха, находящегося в контакте с водой, можно представить в форме
h2- h1=cжtм(d2-d1), (17)
где индекс 1 соответствует начальным значениям энтальпии и влагосодержания, а индекс 2 – конечным. Правая часть этого уравнения определяется также изменение энтальпии испарившейся воды, приходящейся на 1 кг сухого воздуха, содержащегося во влажном воздухе. В пределах воздух в конечном состоянии будет насыщенным. Учитывая значение теплоёмкости воды и принимая начальное влагосодержание равным нулю, получим
h1= h2- 4,19tмd2 (18)
где tм – температура мокрого термометра.
Определение влажности воздуха по температурам мокрого и сухого воздуха
Относительная влажность воздуха является одним из основных его параметров, используемых в различных технических расчётах (например, выбор режима вентиляции и др.).
Применяют четыре способа определения относительной влажности воздуха: химический, точки росы, волосяного гигрометра и психрометрический. Наиболее распространённым способом является психрометрический.
Рассмотрим устройство и принцип действия аспирационного психрометра.
Принцип работы и устройство лабораторной установки
Психрометры аспирационные предназначены для определения относительной влажности и температуры воздуха.
Основанные технические данные
· Диапазон измерения относительной влажности воздуха при температуре от 5 до 40 0С – от 10 до 100%;
· Диапазон измерения температуры воздуха от минус 25 до 50 0С;
· Скорость воздушного потока (аспирация), м/с, должна быть: не менее 2,0 на 4-ой минуте и не менее 1,7 на 6-й минуте работы вентилятора;
· Время раскручивания пружины психрометра МВ-4М не менее 8 мин.
Работа психрометра основана на зависимости разности температур сухого и смоченного термометров от влажности окружающего воздуха. Психрометр состоит из двух одинаковых ртутных термометров (ГОСТ 112-78) закреплённых в специальной оправе, и аспирационной головки. Оправа представляет собой трубку, раздваивающуюся книзу, и защитные планки. К нижней раздвоенной части трубки с 
помощью пластмассовых втулок прикреплены два патрубка, являющихся радиационной защитой резервуаров термометров. Верхний конец трубки соединён с аспиратором. Аспирационная головка состоит из заводного механизма и вентилятора, закрытых колпаком. Пружина заводного механизма психрометра МВ-4М заводится ключом.
При вращении вентилятора в прибор всасывается воздух, который обтекает резервуары термометров, проходит по воздухопроводной трубе к вентилятору и выбрасывается наружу через прорези в аспирационной головке. Сухой термометр будет показывать температуру воздуха, а показания смоченного термометра будут меньше из-за охлаждения, вызванного испарением воды с поверхности батиста, облегающего резервуар термометра. Для определения влажности по показаниям сухого и смоченного термометров используют психрометрические таблицы.
Перед работой резервуар правого термометра обвертывается батистом в один слой, причём края батиста лишь немного должны заходить друг за друга (не более ¼ окружности резервуара термометра).
Полученные данные:
tºВЛ. = 17 ºС
tºСУХ. = 20 ºС
Р = 749 мм. рт. ст.
рП = 10 мм. рт. ст.
влажность- φ = 60 %
влагосодержание d = 8 г·кг
Н = 47 кДж/кг
Тр = 10 ºС
