Методы определения влажности воздуха

Средняя месячная температура воздуха, оС

Задание на дом:

1. Дать формулировки основных характеристик влажности воздуха, а именно: абсолютной влажности, относительной влажности, удельной влажности, точки росы, упругости водяного пара, дефицита насыщения.

2. Географическое распределение испаряемости и испарения.

3. Суточный и годовой ход давления водяного пара.

4. Суточный и годовой ход относительной влажности.

5. Географическое распределение влажности воздуха.

6. Изменение влажности с высотой.

ТЕМА 4. ВЛАЖНОСТЬ ВОЗДУХА

Приборы для измерения и регистрации влажности воздуха

Инструментами для измерения влажности воздуха на станции служат:

1) станционный психрометр Августа;

2) волосной метеорологический гигрометр – предназначен для измерения относительной влажности воздуха в наземных условиях;

3) плёночный метеорологический гигрометр – для измерения относительной влажности воздуха в наземных условиях (приёмная часть – гигроскопическая органическая плёнка);

4) аспирационный (вентиляционный) психрометр Ассмана – для определения влажности и температуры воздуха в помещении и на открытом воздухе, в станционных и полевых условиях;

Для непрерывной регистрации относительной влажности воздуха в наземных условиях используются следующие самописцы:

1) волосной метеорологический гигрограф;

2) плёночный метеорологический гигрограф.

На станциях используются два метода измерения влажности воздуха: психрометрический метод в теплый период года и гигрометрический метод – в холодный.

Психрометрический метод основан на зависимости интенсивности испарения с водной поверхности от дефицита насыщения водяного пара соприкасающегося с ней воздуха. Эта зависимость выражается формулой Дальтона:

где W – плотность потока пара, т. е. масса испарившейся воды с единицы поверхности в 1 секунду; С – коэффициент пропорциональности, сильно зависящий от скорости движения воздуха относительно испаряющей поверхности; Е – максимальная упругость водяного пара при данной температуре. гПа; е – фактическая упругость водяного пара, гПа; р – атмосферное давление, гПа.

Представим теперь пару термометров, резервуар одного из которых обвернут батистом и смочен (смоченный термометр) – испаряющая поверхность, а другой – обыкновенный, т. е. сухой. Батист смоченного термометра испаряет, и за счет этого температура термометра понижается. Испарение и понижение температуры будут тем больше, чем больше дефицит насыщения пара при прочих равных условиях. Если процесс испарения установившийся (стационарный), то это дает возможность получить решение уравнения Дальтона в виде:

e = E - A(t - t')р,

где А – психометрический коэффициент; t – температура сухого термометра; t' – температура смоченного термометра.

Определив таким образом одну характеристику влажности – давление пара е, можно найти и все прочие характеристики.

Гигрометрический метод основан на свойстве некоторых тел менять свои линейные размеры (деформироваться) при изменении содержания в воздухе водяных паров. Такими свойствами, например, обладает обезжиренный человеческий волос и различные органические пленки. Так, при изменении влажности от 0 % до 100 % удлинение волоса составляет около 2,5 % от его длинны. Гигрометрический метод положен в основу работы гигрометров и гигрографов.

Приборы, которые измеряют влажность психрометрическим методом, называются психрометрами. Нашли применение два их типа: станционный психрометр без принудительного обдува и аспирационный психрометр, в котором применяется обдув резервуара смоченного термометра с постоянной скоростью. В этом преимущество аспирационного психрометра, т. к. коэффициент А определяется более надежно. Кроме того, аспирационный психрометр устроен так, что позволяет производить измерения при самых различных погодных условиях без какой либо дополнительной защиты от Солнца и ветра, т. е. может использоваться в походных условиях. Общим недостатком всех психрометров является ограниченное их применение при температуре ниже (-10 °С). При более низких температурах влагонасыщенность воздуха становится очень малой, в результате чего даже незначительные неточности в отсчетах по термометрам приводят к значительным погрешностям при расчете самих значений влажности.

Психрометрический коэффициент для станционных психрометров принят постоянным и равным А = 7,947·10⁴, что соответствует скорости обдува 0,8 м/с. Принятие А = const есть основной недостаток, поскольку скорость обдува в будке будет в каждом конкретном случае различной (в зависимости от скорости ветра вне будки).

Правила установки приборов

Станционный психрометр и гигрометр размещаются на штативе (сухой термометр всегда слева, смоченный – справа; гигрометр, как правило, посередине) и помещаются в психрометрическую будку.

Психрометр Ассмана обычно хранится в помещении станции в специальном футляре, и только в часы наблюдений его вывешивают на метеорологической площадке на специально устроенном для него столбе высотой в 2,5 м, на расстоянии 4-5 м от психрометрической будки. В столб ввинчивают специальный металлический стержень (зажим), на который подвешивается прибор таким образом, чтобы резервуары его термометров находились на высоте 2 м над поверхностью земли.

Гигрограф устанавливается в психрометрической будке, предназначенной для самописцев, на полку над термографом.

Методика проведения наблюдений

Станционный психрометр. Для определения влажности воздуха необходимо снять показания последовательно сухого и смоченного термометров психрометра и на их основе по психрометрическим таблицам определить абсолютную влажность (упругость водяного пара, гПа), относительную влажность (%), дефицит влажности (недостаток насыщения, гПа). Таблицы составлены для психрометра Августа и атмосферного давления, равного 1000 мб (гПа).

Для определения величины влажности в таблице (I) находят с правой стороны температуру, равную исправленному показанию сухого термометра (t), а в столбцах таблицы – температуру смоченного термометра (t´); затем выписывают значения абсолютной влажности (e), относительной влажности (f) и дефицита влажности (d), данные на одной горизонтальной строке с t´. Психрометрические таблицы предоставляют также возможность определить точку росы (r).

Если давление не равно 1000 гПа и разность (t – t´) значительна, следует ввести поправку абсолютной влажности, зависящей от давления, затем относительной влажности, и дефицита влажности. Поправка дефицита влажности равна поправке абсолютной влажности, взятой с противоположным знаком.

Устройство аспирационного психрометра обеспечивает обдув резервуара термометра с постоянной скоростью 2 м/с. Кроме того, сами термометры защищены от Солнца. Это делает прибор самым надежным при определении температуры и влажности воздуха.

Перед наблюдением батист правого термометра смачивают водой при помощи пипетки, удерживая прибор в вертикальном положении. Затем заводят вентилятор и через 4-5 минут делают отсчёт (сначала – десятые доли градуса, потом – целые значения). Наблюдатель должен занять такое положение относительно прибора, чтобы не препятствовать обдуванию его ветром (т. е. ветер должен дуть от прибора к наблюдателю). Если во время наблюдений дует сильный ветер (свыше 3 м/с), следует прикрывать вентилятор особым щитком, прилагаемым к прибору.

Поскольку психрометрические таблицы составлены для психрометра Августа, при работе с психрометром Ассмана нужно вводить дополнительные поправки.

Благодаря транспортабельности, психрометр Ассмана широко применяется в полевых микроклиматических исследованиях

В гигрометрах деформация волоса или пленки с помощью системы рычагов передается на стрелочный указатель, а в гигрографах – на перо, с помощью которого производится запись на ленте на вращающемся барабане. Все приборы этого типа относительные. Хотя их шкалы и отградуированы в значениях относительной влажности, в отсчеты по приборам надо вводить специальные поправки, полученные по результатам параллельных наблюдений по станционному психрометру. Переводной график гигрометра строится заранее путем параллельных наблюдений в течение 1-1,5 месяца по психрометру и гигрометру до наступления устойчивых морозов. Отсчеты относительной влажности, снятые с гигрометра, переводятся в исправленные значения по переводному графику.

Волосной гигрометр в зимнее время при температурах -10 °С и ниже является основным прибором, т. к. более точный в иных условиях психрометр не может работать при низких температурах.

Гигрографы выпускаются как волосные, так и пленочные. Оборот барабана, как и у термографа, суточный и недельный. Значения относительной влажности, снятые с ленты, переводятся в исправленные значения по переводному графику, полученному аналогично графику гигрометра.

Дата добавления: 2017-02-01; Просмотров: 98; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!