EXPERIMENTÁLNÍ METODY I 5. Měření vlhkosti vzduchu

FSI VUT v Brně, Energetický ústav Odbor termomechaniky a techniky prostředí prof. Ing. Milan Pavelek, CSc.

EXPERIMENTÁLNÍ METODY I 5. Měření vlhkosti vzduchu OSNOVA 5. KAPITOLY ● Úvod do problematiky měření vlhkosti vzduchu ● Dilatační vlhkoměry ● Psychrometry ● Kondenzační vlhkoměry ● Elektrolytické vlhkoměry ● Počítačová podpora při měření vlhkosti

ÚVOD DO PROBLEMATIKY MĚŘENÍ VLHKOSTI VZDUCHU Pro měření vlhkosti vzduchu slouží  Dilatační vlhkoměry  Psychrometry  Kondenzační vlhkoměry  Elektrolytické vlhkoměry  Jiné vlhkoměry (měřicí množství páry ve vzduchu, entalpii, pracující na principu změny barev nátěrů …) DEFINICE VLHKOSTI

Absolutní

Φ

Měrná

x

Relativní



m p  mk  mt V m p  mk  mt pp p"p

mv

mp [kg] mk [kg] mt [kg] mv [kg] V [m3] pp [Pa] pp“ [Pa]

množství páry množství kapaliny množství ledu množství suchého vzduchu objem vzduchu parciální tlak páry parciální tlak syté páry 2

DILATAČNÍ VLHKOMĚRY - 1 Dilatační vlhkoměry - hygrometry Levné, málo přesné, jen pro t > 0°C, nesnášejí sucho   se stanoví jen po kalibraci ze změny rozměrů organických materiálů (vlasů, blan)  Časem mění své vlastnosti - nutné regenerovat a kalibrovat  Nejistota měření je větší než 2 %  Vhodné pro registrační přístroje Regenerace vlhkoměrů - justáž Jde o umístění senzoru na několik hodin do prostředí nasyceného vodními parami a následné nastavení ukazatele na 100 %.  Senzory hygrografů se regenerují před měřením (nebo 1x týdně).  Vlhkoměry ve velmi suchém prostředí je nutné regenerovat častěji.  U venkovních vlhkoměrů může docházet k automatické regeneraci za deště, při ranní rose nebo mlze. 3

DILATAČNÍ VLHKOMĚRY - 2 KALIBRACE DILATAČNÍCH VLHKOMĚRŮ Skleněný Kalibrovaný  Kalibrace vlhkoměrů vytvořením definované zvon senzor vlhkosti vzduchu nad roztokem (pod zvonem s povrchem zvlhčeným tímto roztokem) Proudění

Roztok kuchyňské soli při 20°C % NaCl 0 5 10 15 20 25 1 0,97 0,93 0,89 0,83 0,76  Roztok louhu sodného při 20°C % NaOH 23 27 32 36 0,7 0,5 0,45 0,35 

Roztok louhu draselného při 25°C % KOH 5 10 15 20 25 0,97 0,94 0,87 0,8 0,7 

Roztok

30 35 40 45 50 0,59 0,46 0,34 0,23 0,13

Směs kyseliny sírové s vodou při 20 °C % H2SO4 0 10 20 30 40 50 60 70 1 0,97 0,87 0,75 0,55 0,34 0,16 0,04 

4

DILATAČNÍ VLHKOMĚRY - 3  Kalibrace vlhkoměrů umístěním do klimatizovaných komor Vlhkost vzduchu v komorách je nastavována a automaticky regulována. Přesná hodnota vlhkosti je měřena přesným vlhkoměrem (etalonem).

Komora

Kalibrovaný senzor

Proudění

Etalon

Kalibrovaný senzor

Nástavec pro kalibraci

 Kalibrace vlhkoměrů pomocí kalibračních sad Na senzor se našroubuje nástavec s chemikálií, která vytváří jednu definovanou vlhkost. Kalibrační sada obsahuje několik nástavců pro různé vlhkosti. 5

PSYCHROMETRY - 1 Název pochází z řeckého slova „psychrós“ - chladný  Měří se teplota mokrého teploměru tm a teplota suchého teploměru ts  Nutné znát také tlak vzduchu p   lze určit ze Sprungova vztahu nebo z Mollierova h-x diagramu  Existují nevětrané, ale hlavně větrané psychrometry (nejistota 1-2 %) Mollierův h – x diagram

Sprungův vztah

  66  t s  t m  pp  ppm

Relativní vlhkost

p 100670



h

p = konst

pp p"p

Assmannův aspirační psychrometr

x 6

PSYCHROMETRY - 2 Assmannův aspirační psychrometr  Jedná se o větraný psychrometr  Má dva rtuťové teploměry chráněné proti záření, o nejistotě měření 0,1 K, nejistota  je 1-2 %  Kalibrace psychrometrů = kalibrace teploměrů  Mokrý teploměr se navlhčí destilovanou vodou  Pak se uvede do chodu ventilátor  Měříme po 2 až 5 minutách (při minimálním tm)  Vzduch proudí kolem teploměrů rychlostí w = 2 až 5 m.s-1 Malá rychlost musí zabezpečit výměnu vzduchu, velká rychlost může způsobit ohřátí teploměru

ts

tm

Ohřátí teploměru zbrzděním proudu vzduchu

w2  w2   Δt  0  c pdt  v  dp  c pdt  d  2c p  2 

7

KONDENZAČNÍ VLHKOMĚRY    

Měří se teplota rosného bodu tr a teplota suchého teploměru ts Není třeba znát p  se určí výpočtem nebo z Mollierova h-x diagramu Nejistota měření je 1 až 2 % - t je větší, ale měření je složitější Výpočet 

Mollierův h – x diagram

pp  pp, tr  f t r  pp  pp, ts  f t s 



pp

h

ts tr

p"p

Kondenzační vlhkoměr

Q x 8

ELEKTROLYTICKÉ VLHKOMĚRY  Měří se elektrický stav elektrolytu a teplota suchého teploměru ts   lze stanovit jen po kalibraci senzoru  Nutné často kalibrovat (pomocí kalibračních sad)  Nejistota měření je až 2 % Vlhkoměr Novasina ms1 Pro normální barometrický tlak vyhodnocuje:  teplotu suchého teploměru t  teplotu rosného bodu tr  teplotu mokrého teploměru tm  relativní vlhkost   měrnou vlhkost x  měrnou entalpii vlhkého vzduchu h  parciální tlak vodní páry pp 9

POČÍTAČOVÁ PODPORA PŘI MĚŘENÍ VLHKOSTI - 1 Vlhkost lze určit i z PC diagramů, viz http://ottp.fme.vutbr.cz/~pavelek/... Interaktivní software VZDUCH v.1.2 … Vzduch.zip

Software MOLLIER VERZE 1.0 pro vykreslování diagramů vlhkého vzduchu dle požadavků uživatele … Mollier.zip

Interaktivní software VZDUCH v.2.0 … Vzduch-2.zip

10

POČÍTAČOVÁ PODPORA PŘI MĚŘENÍ VLHKOSTI - 2 Vlhkost lze určit i z PC diagramů, viz http://ottp.fme.vutbr.cz/~pavelek/... Interaktivní software VZDUCH v.3.0 … Vzduch-3.zip

Software umožní určovat stavy a řešit izobarické úpravy vlhkého vzduchu 11