MASURAREA UMIDITATII AERULUI

MASURAREA UMIDITATII AERULUI

A.Consideratii teoretice

Prin umiditate se intelege continutul aerului in vapori de apa. Cu cat cantitatea de vapori de apa continuta de o anumita masa de aer aflata la o anumita temperatura este mai mare, cu atat umiditatea aerului va fi mai mare. Pentru o anumita temperatura, cantitatea de vapori de apa nu poate trece peste o anumita limita, care daca este atinsa, aerul devine saturat de vapori, si masa in exces acestora se condenseaza. Limita de saturatie creste cu temperatura.

Umiditatea aerului este caracterizata de urmatoarele marimi:

Umiditatea absoluta a aerului; este cantitatea de vapori de apa exprimata in grame, existenti intr-un m³ de aer: cand aerul este saturat cu vapori, umiditatea absoluta devine maxima.

Tensiunea vaporilor de apa; reprezinta presiunea sau forta elastica exercitata de vaporii de apa existenti la un moment dat in atmosfera. Se exprima, la fel ca si presiunea atmosferica, in milibari si torri. Tensiunea vaporilor poate sa creasca pana la valoarea maxima ce corespunde saturatiei, valoare care depinde de temperatura.

Umiditatea specifica; reprezinta masa exprimata in grame a vaporilor aflati intr-un kg de aer. Daca atmosfera este saturata cu vapori, umiditatea specifica devine maxima.

Umiditatea relativa; este raportul exprimat in procente dintre tensiunea actuala a vaporilor de apa si tensiunea maxima corespunzatoare temperaturii aerului din acel moment. U_R=. Umiditatea relativa face posibila cunoasterea cantitatii de vapori existenti la un moment dat in atmosfera, fata de cantitatea necesara pentru ca atmosfera sa fie saturata, deci arata cat de aproape sau cat de departe se gaseste aerul fata de starea de saturatie.

Fractia de saturatie este raportul dintre tensiunea actuala si tensiunea maxima

Deficitul de saturatie reprezinta diferenta intre tensiunea maxima si tensiunea la un moment dat a vaporilor.

Gradul de uscaciune al aerului este diferenta (100-U) si constituie inca o indicatie asupra umiditatii aerului.

Punctul de roua (T_R) este temperatura la care trebuie racit aerul sub presiunea constanta, pentru ca vaporii continuti sa-l satureze.

Pentru masurarea diferitelor marimi ce caracterizeaza umiditatea aerului se folosesc metode higrometrice si psihrometrice. Se folosesc psihrometre fara aspiratie, cum este psihrometrul de tip August si psihrometrul cu morisca aspiratoare sau psihrometrul de tip Assmann.

Psihrometrul August este format din doua termometre identice fixate pe un suport. Unul din termometre are rezervorul infasurat in tifon, care se prelungeste sub forma unui fitil, al carui capat patrunde intr-un paharel cu apa distilata sau de ploaie, care se afla sub rezervorul termometrului, la distanta de aproximativ 2 cm, distanta care asigura circulatia aerului in jurul rezervorului termometrului.

Din cauza evaporarii produse in jurul rezervorului termometrului umed, fenomen ce absoarbe caldura, se produce o scadere a temperaturii acestui termometru.

Evaporarea si scaderea temperaturii fiind proportionale cu gradul de uscaciune al aerului, din indicatiile celor doua termometre se deduce umezeala aerului, folosind tabelele psihrometrice.

Psihrometrul Assmann este alcatuit din doua termometre fixate intr-o montura metalica alcatuita dintr-un tub central ce se desface in doua ramuri la partea inferioara, cu rol de protectie asupra rezervoarelor termometrelor. La partea superioara a tubului central se fixeaza, prin insurubare, morisca aspiratoare a psihometrului. Acest psihrometru prezinta avantajul ca este transportabil. Cu acest instrument se pot face determinari in plin soare, deoarece intreaga montura metalica este nichelata, nichelul reflectand radiatiile solare.

La psihrometrele cu ventilatie, se procedeaza astfel:

-intai se umezeste rezervorul termometrului umed cu ajutorul unei pipete;

-se intoarce arcul moristii;

-se asteapta 2-4 minute pana ce temperatura termometrului devine stationara, apoi se citeste termometrul umed dupa care cel uscat. Umiditatea se scoate din tabele.

Higrometrul cu fir de par (Saussure) (fig.13), se bazeaza pe proprietatea firelor de par degresate de a se lungi cand creste umezeala aerului. Pentru acelasi procent de umezeala, alungirea este la inceput mai mare si din ce in ce mai mica, cu cat umezeala se apropie de saturatie.

Un higrometru este compus dintr-un fir de par, spalat si degresat, un cadran gradat in procente de umiditate relativa si un indicator. Firul se fixeaza cu una dintre extremitati la un suport, iar cealalta extremitate se infasoara pe un scripete. Firul este tinut cu ajutorul unei greutati. Indicatorul se fixeaza de scripete, care se roteste dupa cum firul se lungeste sau se scurteaza, indicand astfel umiditatea aerului. Cand aerul este complet uscat, el trebuie sa indice 0%, iar cand aerul este saturat, indicatorul trebuie sa fie in dreptul diviziunii 100%. Higrometrul cu fir este un instrument comod si practic, dar trebuie verificat din cand in cand si deci reglat.

Fig.13. a-Higrometru cu fir de par; b- surub de agatare;

c-dispozitiv de intindere

Pentru a studia variatia umiditatii in anumite intervale de timp, se foloseste higrograful. Partea sensibila a higrografului o constituie un manunchi de fire de par a caror variatie in lungime, sub actiunea umezelii relative a aerului, este transmisa si amplificata printr-un sistem de parghii. Ultima parghie poarta o penita sprijinita pe un cilindru cu diagrama. Cilindrul se roteste prin intermediul unui mecanism de ceasornic in 24 de ore sau 7 zile.

In practica se folosesc doua metode:

a.        Metoda directa: prin care utilizand tabelele psihometrice se determina valoarea umiditatii relative a aerului si valoarea tensiunii vaporilor de apa.

b.        Metoda indirecta: in care, folosindu-ne de formula: e=E₁-KH(T₁-T₂) unde: K-794.10^-6 pentru psihrometrul fara aspiratie; K=662.10^-6 pentru psihrometrul cu aspiratie; H-valoarea presiunii atmosferice redusa la 0⁰C; T₁-temperatura citita la termometrul uscat la psihrometrului.

Daca se foloseste psihrometrul Assmann, tensiunea vaporilor de apa se poate calcula cu formula: e=E^| - 0,5(T₁-T₂)

Umiditatea relativa U_r se calculeaza cu formula: U_R= unde E este tensiunea maxima a vaporilor de apa corespunzatoare temperturii citite la termometrul uscat al psihrometrului.

Deficitul de saturatie se calculeaza cu formula: D=E-e

B.Metoda experimentala

1.Folosind metoda directa se determina umiditatea relativa si tensiunea vaporilor de apa, prin citirea temperaturilor T₁ si T₂

2.Folosind relatia de calcul anterioare se determina umiditatea absoluta (U_a), umiditatea relativa (U_R), tensiunea vaporilor de apa (e), deficitul de saturatie (D), gradul de uscaciune (U), punctul de roua (T_R).

3.Citirea higrometrului si a higrografului si calcularea tensiunii vaporilor de apa pe baza umiditatii relative indicata de higrometru.

4.Caracterizarea timpului din punct de vedere higrometric.

Datele se trec in tabel:

Erorile se calculeasza cu formulele:

Modul de lucru:

Punerea in functiune a pshihrometrului:

-se introduce in apa rezervorul traductorului pana la reperul marcat si se asteapta 5 minute;

-se corecteaza 0 mecanic;

-se conecteaza aparatul la retea si se lasa 10 minute;

-se conecteaza cursa indicatorului;

-se citesc temperaturile T uscat si T umed;

-se determina din tabele umiditatea relativa si la intersectia coloanei corespunzatoare diferentei dintre temperatura uscata si cea umeda cu linia corespunzatoare temperaturii uscate.

Datele se trec in tabelul urmator:

Erorile se calculeaza cu formula:

Punerea in functiune a higrometrului:

-se corecteaza 0 mecanic;

-se conecteaza la retea si se asteapta 10 minute;

-se face corectia de scara;

-se citesc temperaturile T₁ si T_R.

Umiditatea relativa, se gaseste la intersectia coloanei corespunzatoare temperaturii ambiante, indicata de aparat cu linia corespunzatoare temperaturii punctului de roua indicat de aparat.

Datele se trec in tabelul urmator:

Erorile se calculeaza cu formula: