Измерениевлажности и скорости движения воздуха, плотности жидкостей
Цельработы:изучить устройство и принципы работы приборов для измерения влажности искорости движения воздуха, плотности жидкостей.
Измерениевлажности воздуха
При перевозкенекоторых скоропортящихся грузов требуется поддержание в грузовом помещенииопределенной влажности воздуха. Поэтому грузовое помещение необходимовентилировать для регулирования его влажности в зависимости от вида СПГ, от еготермической обработки.
Влажностьвоздуха характеризуется содержанием в нем определенного количества водяныхпаров.
Различают абсолютнуюи относительную влажность воздуха.
Абсолютная влажность – это массаводяного пара в 1 м3 влажного воздуха, кг/м3.
Относительная влажность j – этоотношение количества водяных паров, содержащихся в воздухе, к количествуводяных паров, насыщающих воздух при данной температуре и давлении, выражаемоев процентах.
Относительнаявлажность определяется по формуле
/>
где rП – плотностьпара при его парциальном давлении и температуре влажного воздуха, кг/м3; rН – максимальновозможное количество пара в 1 м насыщенного влажного воздуха, кг/м.
Иначе относительнуювлажность можно определить в процентах следующим образом:
/>
где РП – парциальноедавление, МПа; РН – давление насыщенного водяного пара при температуре воздуха,МПа.
Для измеренияотносительной влажности воздуха в изотермических вагонах применяют гигрометры,гигрографы и психрометры.
Гигрометры («гигро» – влажный) – приборыдля определения абсолютной и относительной влажности воздуха.
Существуютнесколько типов гигрометров, основанных на различных принципах:
а)весовые – состоят из системы V-образных трубок, наполненныхгигроскопическим веществом, поглощающим влагу из воздуха. (Гигроскопичность – этосвойство материалов поглощать влагу из воздуха за счет образования химическогосоединения с водой или за счет капиллярной конденсации);
б)пленочные – имеют чувствительный элемент из органической пленки, котораярастягивается при повышении влажности и сжимается при её понижении;
в) волосные– основаны на свойстве обезжиренного человеческого волоса изменять свою длинупри изменении влажности воздуха, что позволяет измерять относительную влажностьот 30 до 100%.
Рассмотримпринцип работы гигрометра волосного (рис. 2.1).
/>
Рис. 2.Гигрометр волосной
Специальнообработанный человеческий волос (1) одним концом укреплен на винте (2)установочного устройства. Второй конец волоса закреплен в дужке (3), жесткосвязанной с осью (4) стрелки (5). Груз (7) всегда удерживает волос в натянутомсостоянии. Изменение длины волоса, зависящее от изменения влажности воздуха,передается стрелке (5) гигрометра, которая перемещаясь относительно шкалы (6),указывает относительную влажность воздуха в процентах. Чем суше воздух, темкороче делается волос и наоборот. Таким образом, обезжиренный человеческийволос является датчиком влажности.
Достоинствагигрометра в том, что относительная влажность получается непосредственно впроцентах и этим прибором можно определять влажность воздуха при температурахниже 0 °С (без специальной подготовки прибора).
Недостаткомэтого прибора является необходимость частой проверки и малая точностьпоказаний.
При измерениивлажности гигрометр волосной устанавливается в камере или в грузовом вагоне вотвесном положении, в средней части помещения на высоте приблизительно 1,5 мот пола.
Гигрографы – приборы длянепрерывной регистрации относительной влажности воздуха. Чувствительнымэлементом гигрографа служит пучок обезжиренных человеческих волос илиорганическая пленка, изменяющие свою длину в зависимости от влажности иперемещающие по-средством системы рычагов специальное пишущее перо. Записьпроисходит на разграфленной ленте, надетой на барабан, вращаемый часовыммеханизмом. В результате движения барабана в горизонтальном направлении, а пера– в вертикальном, на ленте вычерчивается непрерывная кривая (гидрограмма).
В зависимостиот продолжительности оборота барабана гигрографы бывают суточные и недельные.
Психрометры– приборыдля измерения влажности воздуха и его температуры. Существуют несколько типов:стационарные, аспирационные, дистанционные.
Стационарныйпсихрометр Августа предназначен для измерения относительной влажности воздуха встационарных условиях.
/>
Рис. 2.2.Стационарный психрометр Августа
Принцип действияэтого прибора (рис. 2.2) основан на разности показаний «сухого» (2) и «влажного»(3) термометров в зависимости от влажности окружающего воздуха.
Приборсостоит из двух термометров, укрепленных на щите (1). Чувствительная частьодного из них обернута тканью (батист) (4), конец которой опускается в трубку сдистиллированной водой (5). Таким образом, ртутный резервуар одного изтермометров всегда остается смоченным, а другой – сухим. Вода, пропитывающаяткань, испаряясь с различной скоростью в зависимости от влажности и скоростидвижения воздуха, отнимает тепло у термометра и охлаждает его. В результате «влажный»термометр показывает более низкую температуру, чем «сухой». Чем суше воздух,тем энергичнее происходит испарение, тем больше будет разница между показаниями«сухого» и «влажного» термометров.
Затем дляопределения влажности воздуха пользуются психрометрическими таблицами поразности между «сухим» и «влажным» термометрами и показанию «влажного» термометрас помощью психрометрической таблицы определяют относительную влажность прискорости движении воздуха до 0,3 м/с.
Наиболеесовершенным прибором для определения относительной влажности в стационарных иполевых условиях является аспирационный психрометр Ассмана. Искусственнаявентиляция в приборе осуществляется пружинным вентилятором. Принцип действияэтого психрометра (рис. 2.3) аналогичен психрометру Августа.
Приборработает следующим образом: вращением вентилятора в прибор засасывается воздух,который обтекая резервуары термометров, проходит по воздухопроводной трубке (5)к вентилятору и выбрасывается им наружу через прорези. (На рис. 2.3стрелками отмечено движение воздуха.) Благодаря протеканию вокруг резервуаровтермометров потока воздуха с постоянной скоростью около 2,5 м/с «сухой» термометрпоказывает температуру этого потока, а показания «влажного» термометра будутменьше, так как он охлаждается вследствие испарения воды с поверхности ткани. Ичем суше воздух, тем сильнее испарение воды, и тем больше разница в показанияхтермометров.
Значение относительнойвлажности воздуха находится аналогично, как и при измерении стационарнымпсихрометром Августа.
Дистанционноеопределение относительной влажности воздуха можно производить по принципупсихрометра, т.е. по разности показаний «сухого» и «влажного» термометровсопротивления и далее с помощью психрометрической таблицы или номограммы. Вэтом случае один датчик помещают в батистовый чехол, постоянно смачиваемыйводой. За счет отбора тепла на испарение воды он будет показывать более низкуютемпературу, чем «сухой» датчик. Разность показаний этих датчиков будетзависеть от влажности воздуха в помещении.
Измерениескорости движения воздуха
Скоростьдвижения воздушного потока при холодильной обработке и хранении СПГ измеряют спомощью анемометров, электроанемометров, кататермометров и др.
Анемометр состоит из крыльчатогоили чашечного колесика, насаженного на ось счетчика (рис. 2.4). Припроходе воздуха колесико вращается, а счетчик отсчитывает скорость. Существуютанемометры с часовыми механизмами, которые позволяют автоматическирегистрировать скорость воздуха от 0,5 м/с и выше.
Принципдействия электроанемометра основан на зависимости температуры проволоки,нагретой постоянным током, от скорости воздуха, в котором находится проволочнаянить. Температуру нагретой нити воспринимает «горячий» спай, «холодный» спайимеет температуру окружающего воздуха. Электротоки замеряются гальванометром.
Кататермометры – термометры сцилиндрическом сосудом для спирта применяют для незначительных скоростейвоздуха (до 0,5 м/с) при его слабой естественной циркуляции в охлаждаемомпомещении. Работа с прибором заключается в определении охлаждающего эффектавоздуха.
Анемометромопределяют скорость движения воздуха на входе и выходе воздуха извоздухоохладителе в грузовом помещении вагона. Затем, имея среднее значениескорости воздуха в данном сечении канала определяют количество воздуха,проходящее в час по воздуховоду по формуле:
V в = 3600 · f · v,
где V в –объем воздуха, м3/час; f – площадь поперечного сечения канала, м2; v – средняяскорость воздуха в канале, м/с.
Измерениеплотности растворов
Плотностьраствора измеряют ареометром. Этот прибор (рис. 2.5) состоит из стекляннойтрубки, нижняя часть которой имеет увеличенный диаметр и заканчивается шариком(1), заполненным мелкой дробью или ртутью. Верхняя тонкая трубка (2) имеетделения с обозначениями плотности жидкости (г/см3). Ареометр погружается всосуд (3) с жидкостью тем глубже, чем меньше ее плотность.
По плотностираствора определяют содержание соли. Для этого после измерения ареометромплотности раствора по таблицам физических свойств раствора определяют процентсоли в растворе. Измерив объем, занимаемый раствором, определяют содержаниесоли в растворе по формуле:
прибор жидкость гигрометр влажность
Gсоли= V · g · P/100,
где V – объемжидкости; g – удельный вес жидкости; P – процентное содержание соли.
Концентрациясоли в растворе связана с температурой его замерзания. По мере увеличенияконцентрации соли до криогидратного состояния раствора температура замерзанияего понижается, при увеличении концентрации в пределах выше криогидратногосостояния, температура замерзания раствора повышается.
Для измеренияплотности отдельных жидких пищевых и других продуктов существуют специальныеареометры. Например, лактометром измеряют плотность молока (т.е. жирность впроцентах), спиртометром измеряют содержание спирта в растворе (в градусах).