建议学时:2
实验类型:验证
实验要求:必做
通过实验掌握正确测定空气温度、湿度、大气压力的方法。
通过所测数据学会查表计算空气相对湿度,计算空气重率及密度。
标准温度计、干湿温度表、风扇湿度计、毛发湿度计、水银湿度计、空盒气压计等。
空气重率:r= (kgf/m 3 )=C
空气密度:ρ= (kg/m 3 )=
式中:P——所测地点空气的绝对压力,重率计算式中单位为毫米汞柱(mmHg,1 mmHg≈133.3 Pa),密度计算式中为千帕(kPa);
T——所测地点的绝对温度,K,T=(273.15+t)K;
P sa ——温度为T时空气中饱和水蒸气压力,其单位和P相同(由教材《矿井通风》黄元平主编P14 表 1-5 查出)。
1.温度t的测定
温度t(℃)一般使用标准温度计来测定,其最小刻度为 0.1。读数时,视线一定要与水银液面平行,口鼻不能对着水银球呼气。每根标准温度计都附有一张校正单,列出不同温度时的校正值。准确的空气温度t=t 读 +Δt 校 。
2.大气压力测定
常用槽式(定槽式或动槽式)水银气压计,见教材《矿井通风》(黄元平主编,后同)P12 图1-2 动槽工水银气压计、空盒气压计(教材《矿井通风》P12 图 1-3)、自记压力计来测定空气绝对压力。
槽式水银气压计读数为毫巴,毫巴与汞柱之间的关系为:1 mbar=0.75 mmHg。气压计的读数值还应按仪器说明书进行各种校正,才能得到准确值。本实验的水银气压计为DYM1型,仪器差订正值为-0.1 mbar(仪器号为 040024)。
①重力订正,包括纬度和高度的订正:纬度订正是将气压读数值P 读 订正到相当于纬度45°时的气压值,ΔP 4 = -0.002 65×P 读 ×cos 2φ,φ为测定地点的纬度;高度订正是将气压读数值订正到相当于海平面的气压值,ΔP h = -1.96×10 -7 ×P 读 ×h,h为测地点的海拔高度(m)。当气压表处于海平面以上时,ΔP h 为负;海平面以下时,ΔP h 为正。重力订正ΔP g =ΔP 4 +ΔP h 。
②温度订正:是将气压计读数值订正到相当于 0 ℃时的气压值,ΔP t = P t × (P t =P 读 )。可见,当t>0℃时,订正值为负;反之为正。P=P 读 +P g +P t +仪器订正值。例如,贵阳的纬度为 26°34′,海拔高度为 1 030 m,温度为 26 ℃时,P 读 为 890 mbar,仪器订正值为+0.2 mbar,则P=P 读 +(ΔP 4 +ΔP h )+ΔP t +ΔP 仪校 ,P=[890+(-1.41-0.18)-3.76+0.2]mbar=884.85 mbar=663.64 mmHg。
3.湿度测定
①利用HM14 型湿度计来测定空气的湿度。该型湿度计是根据脱脂后的人发能随相对湿度的变化而改变其长度的特性而设计的。测量范围为 3%~100%,最小分格为 1%,仪器误差不大于±5%,工作温度为-35 ℃ ~45 ℃。
②利用干湿温度计来测定空气湿度。常用的有手摇温度计、风扇湿度计(教材《矿井通风》黄元平主编P15 图 1.5 及图 1.6)、干湿温度表。它们都有两支温度计:一支在水银球处包裹纱布,用水打湿,称为湿球温度计;一支不裹纱布,称为干温度计。利用手的转动(以 250 r/ min的转速旋转 1 ~2 min)或利用风扇的转动通风(在湿球周围形成 2.5 m / s的风速,等待 1 ~2 min)使湿温度计因水蒸发吸热而使水银柱下降。当干、湿温度计指示稳定后,立即读出各自的数值,然后根据Δt=(t 干 -t 湿 )℃的数值,查仪器所附表格(利用Δt和t 湿 来查),或查教材《矿井通风》P15 表 1.5(利用Δt和t 干 来查),查出t 干 所对应的空气相对湿度。注意手不能碰到水银球部分,以免影响读数值。
当t 干 或Δt值不为整数时,查《矿井通风》P15 表 1.5 时,可用内插法。
例如,当t 干 = 19 ℃,Δt=t 干 -t 湿 = 1.6 ℃,用内插法求出空气的相对湿度φ值。
当t 干 = 19 ℃,Δt=1 ℃时,φ= 91%。
当t 干 = 19 ℃,Δt=2 ℃时,φ= 81%。
当t 干 = 19℃,Δt=1 .6 ℃时,φ= %= 8 5 %,或φ= %=8 5 %。
同理,当Δt为非整数时,或t 干 、Δt均为非整数值时,均可用内插法求算。
表 1.1 数据记录表
表 1.2 计算结果表
表中,t 标读 ——标准温度计读数值。
Δt 校 ——标准温度计读数条件下对应的校正值。
t d ——机械干湿球温度计所读的干球温度值。
t w ——机械干湿球温度计所读的湿球温度值。
P 水读 ——水银气压计的读数值。
P 水仪订 ——水银气压计的订正值。
P 空 ——空盒气压计的读数值。
φ 毛 ——毛发湿度计的读数值。
Δt——干湿球温度计的温差。
φ——计算出的空气相对湿度。
P——某一温度下大气压的真实值。
r——某一温度下空气容重。
ρ——某一温度条件下空气密度。
C——空气容重计算式中的系数。
C′——空气密度计算式中的系数。