Все о психрометрах

Влажность и температура – основные требования не только сохранности множества вещей, продуктов, машин и приборов, но и залог хорошего самочувствия. Измерение влажности почти так же важно, как и измерение температуры воздуха. Устройством, которое помогает это делать, является психрометр. Все о том, как устроен прибор, о его разновидностях, а также о правильном пользовании им пойдет речь в статье.

В общем понимании гигрометр – это прибор, который предназначен для измерения влажности окружающего воздуха, что не совсем верно. Устройство гигрометра позволяет измерять влажность и твердых тел. Для измерения только влажности воздуха был создан психрометр. Психрометр отличается от гигрометра более простой конструкцией. Он состоит из ряда деталей, основные из которых – два термометра. Таким образом, для измерения влажности воздуха достаточно приобрести психрометр. Тем не менее возможность получить самые точные показатели даёт всё-таки гигрометр, но психрометрический.

Современный психрометр выглядит почти так же, как и первая изобретенная модель. Внутри устройства, как уже было сказано, находятся два термометра – сухой и мокрый. Мокрый термометр погружен в резервуар с водой. В него также погружен кусочек ткани одним концом, остальной ее отрезок обмотан вокруг нижней части термометра. Ртуть также является рабочим элементом прибора – именно этим веществом заполняются термометры. Редко ее заменяют водой или другими жидкостями.

Говоря о технических характеристиках, можно отметить следующие:

• средний вес – 300-400 г;
• габариты (указаны приблизительно) – 30х12х5 см;
• температурный диапазон – от 15 до 40 или от -5 до 25 градусов;
• погрешность – 0.2 градуса.

Если несколько десятилетий назад был всего один психрометр – гигрометрический, то сейчас ситуация полностью поменялась. Основные виды гигрометрических психрометров, которые используются в наше время – станционные, аспирационные, дистанционные. Рассмотрим подробнее представителей каждой из этих разновидностей.

Является типичным станционным (или стационарным) психрометром. В подобном статическом психрометре термометры закрепляются к штативу и помещаются в метеорологическую будку.

Особенность этого аспирационного прибора заключается в том, что у него есть собственная система вентиляции. Оба термометра помещены в металлическую оправу, покрытую никелем. В верхней части прибора располагается вентилятор, который обдувает термометры. Требует более частого наполнения водой.

В таких психрометрах используются термометры сопротивления. Принцип работы последних заключается в зависимости электрического сопротивления металлических сплавов от температуры внешней среды. Сейчас довольно редко используется волосяной гигрометр, в нем не используются термометры. Волосы реагируют на изменение влажности воздуха. В приборе находится несколько волосков, в зависимости от их растяжения или сжатия особый механизм двигает стрелку по специальной шкале. Довольно «медлителен» – волосы не всегда быстро подстраиваются под резкие перепады влажности.

Пращевой психрометр состоит из двух оправ, в которых находятся термометры. Эти оправы могут вращаться. Благодаря этому им можно задать ту скорость вращения, которая нужна для измерения по таблице. Самым удобным, быстрым и точным является цифровой электронный психрометр. Зачастую вместо термометров там используются кремниевые транзисторы. Они имеют лаконичный внешний вид и оснащены дисплеем. Требуют подзарядки.

Психрометр используется для измерения метеоэлемента – влажности воздуха. Метеоэлемент является важным определением в метеорологии. Наряду с влажностью воздуха, метеоэлементами считаются влажность почвы, температура воздуха, количество осадков и прочее. Все измеренные показатели вносятся в журнал. На их замерах основан прогноз погоды.

Основная схема, благодаря которой работает психрометр, следующая: вода испаряется тем хуже, чем выше влажность воздуха и ниже ее температура. Таким образом, если оба термометра показывают одинаковую температуру, становится очевидно, что постоянная влажность достигла 100%. В этом случае вода перестает испаряться. Сухой термометр показывает температуру в помещении, мокрый – температуру с испарением.

Как правило, используется на метеостанциях, что уже было отмечено выше. Прибор предназначен для фиксации измерений влажности воздуха в ходе работ, когда необходимо рассчитать метеорологический прогноз. А также психрометр устанавливается для того, чтобы определить влажность воздуха в ходе производственного процесса. Работа некоторых машин, применяемых в производстве, зависит от влажности.

Отдельные единицы требуют дополнительной калибровки после перепадов влажности. Обязывают пользоваться психрометром и на тех предприятиях, где от сырости воздуха происходят дополнительные химические реакции. Измеряет психрометр влажность воздуха и на складских помещениях – пищевых или для хранения электроники. Важным показателем для подобных помещений является точка росы. Обычно стараются сделать так, чтобы она не наступила.

Точка росы – это температура воздуха, при которой пар конденсируется в росу. Она зависит от влажности воздуха. Чем влажность воздуха выше, тем выше и точка росы, и тем она ближе к фактической температуре. Чем ниже влажность воздуха, тем и точка росы ниже фактической температуры. Норма влажности для различных помещений может меняться в зависимости от страны (страна с влажным климатом или сухим). Обычно это 60%. Для того чтобы измерить влажность воздуха, нужно считать температуру обоих термометров.

Далее необходимо воспользоваться специальной таблицей. Обычно на ней по горизонтали бывают расположены значения разницы между двумя термометрами, а по вертикали – значения сухого термометра. Нужное значение будет находиться на пересечении соответствующих столбиков. Это значение является физической величиной, которая вычисляется по формуле e = E-A•P (t-tc).

В физике даётся следующее определение каждому составляющему выражения:

• e – упругость водяного пара;
• E – максимальная упругость пара при смоченном термометре;
• A – коэффициент (высчитывается согласно термометру и скорости движения воздуха);
• P – давление воздуха;
• t, tc – температуры воздуха.

Вовсе не нужно делать расчеты всех этих показателей и формулы. Как уже стало очевидно, для получения результата таблицы более чем достаточно. Она носит название психрометрической.

Установить психрометр дома своими руками несложно. Прибор должен висеть вертикально в правильном направлении (нижняя часть устройства не должна быть повернута кверху). Правильно будет повесить психрометр на уровне глаз работающего или того, кто им часто пользуется. Он не должен находиться слишком высоко, где показания с него снять будет сложно. Не нужно вешать прибор рядом с источником вибрации или там, где они есть.

А также нежелательно помещать его рядом с источниками тепла или холода. Во время снятия показаний старайтесь не прикасаться к прибору и не дышать на него. Дыхание, как и прикосновения, могут влиять на температуру термометров. В помещении не нужно вешать устройство под потолок или возле пола, так как температуры на этих высотах могут различаться более чем на 2 градуса. Это грозит необъективным измерениями.

Правила пользования психрометром в домашних условиях довольно просты, но требуют строгого соблюдения.

• Регулярной проверки требует фитиль – нужно следить, чтобы не забивались капилляры, по которым поднимается вода.
• Нужно регулярно заполнять водяную колбу для смачивания. Заправить ее водой довольно просто – нужно лишь залить туда дистиллированную воду, на крайний случай можно заменить на кипяченую.
• Отдельно нужно упомянуть утилизацию – утилизировать психрометр обычным способом (выкинуть в мусор) нельзя. Приборы утилизируются на особые полигоны твердых бытовых отходов (ТБО). Утилизация должна быть произведена как можно быстрее, если прибор был поврежден механическим путем. Причины поломки или неисправности прибора могут заключаться и в длительном сроке службы.
• В современных инструкциях по использованию к приборам указывается 1 год гарантийной службы. В среднем психрометр может служить 10 лет. Модели высокого качества могут работать десятилетиями.
• Показания психрометра требуют поверки, периодичность которой – 2 года. Основные и необходимые методики поверки проводятся на заводе, но существует и простой способ проверить устройство на исправность самостоятельно. Прибор заворачивается в мокрую тряпку и помещается в целлофановый пакет, который герметично завязывается. По истечении часа можно открыть пакет и начать снимать тряпочку. Показания прибора в этот момент должны демонстрировать 96% влажности. Если значение отличается, то прибор неисправен.
• Практически в каждой инструкции по применению говорится о том, что нельзя сразу же вносить измерения в журнал. Каждый из термометров (сухой и влажный) должен адаптироваться к окружающей среде. В теплых помещениях показатели можно фиксировать спустя 15 минут нахождения в нем, а в холодном – спустя полчаса. Нормальный показатель для помещения в теплое время года – от 30% до 60% влажности, а в холодное время – от 30% до 45%.
• После покупки нового устройства проверяйте его регистрационное удостоверение. Это документ, содержащий полное описание прибора, а также разрешающий реализацию на территории государства. Регистрационное удостоверение можно легко найти самостоятельно на просторах интернета.
• Наличие психрометра в особых учреждениях вроде больниц, аптек, складских помещений требует внесения показаний в специальный журнал. Образец заполнения сотрудникам должно предоставить само учреждение. Журналы бывают как бумажными, так и электронными.

Очевидно, что прибор требует к себе бережного отношения. Главная причина – наличие множества стеклянных деталей, а также токсичных веществ.

• Ни в коем случае нельзя как-либо воздействовать на прибор механически.
• Если прибор разбился, то нужно немедленно открыть окна в помещении, осколки прибора собрать в герметичный пакет. Если пролилась жидкость из термометров, то нужно постараться сделать то же самое. Поверхность нужно протереть горячей водой, предварительно надев перчатки (ещё лучше также использовать защитные очки и маску).
• В домашних условиях нельзя подвергать прибор воздействию химических веществ. Проще говоря, нельзя его мыть с помощью средств. Но можно промывать под проточной водой средней температуры, если существует необходимость.
• Нельзя оставлять устройство на сквозняке. Движения воздуха могут менять показания термометров.
• Нельзя подвергать психрометр сильному нагреванию или охлаждению. После сильного нагревания высока вероятность наступления сильного охлаждения термометров. Это, в свою очередь, может привести к тому, что столбик жидкости внутри термометров разорвется на несколько частей. Восстановить целостность жидкости будет непросто.