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 1кг 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.