1、室內氣象測定實驗講義一、實驗目的空氣調節的任務在于,采用人工的方法,創造并保持一種能滿足人的健康舒適要求以及滿足生產過程和科學實驗要求的空氣環境。這種空氣環境是指室內空氣溫度、空氣相對濕度、空氣流動速度、人體周圍圍護結構內表面及其它物體的表面溫度和空氣的清潔度等。通常把影響人的冷熱感覺和舒適感的前面四個因素稱謂氣象條件,而空氣的氣象條件是可以用各種儀表加以測量的。本實驗的目的,就是要學會掌握這些儀表的基本特性和空氣參數的測定方法。以便對某一氣象條件作出正確的評價。同時,還要學會用動槽水銀氣壓表來測量大氣壓力的方法。二、實驗內容與方法(一、空氣溫度的測定用于測量室內外空氣溫度的儀表種類很多。例如

2、:玻璃液體溫度計、雙金屬溫度計、熱電偶溫度計和電阻溫度計等。本實驗主要采用玻璃液體溫度計即水銀溫度計和酒精溫度計進行測量。這種溫度計按其結構主要有棒狀溫度計和內標式溫度計兩類。普通水銀溫度計的分度值有1、0.5、0.2等幾種,標準水銀溫度計的分度值有0.1、 0.01等。室內空氣溫度通常在離地面1.5m高度上房間的中間位置處進行測定,并將溫度讀數記錄下來。使用玻璃液體溫度計測量溫度時,應注意下列各點:1、讀數時手持溫度計的上端,使眼睛、刻度線和液面力求處在同一水平面上,若眼睛偏高,讀取數值將偏高;眼睛偏低,讀數將偏低。2、人體稍許離開溫度計,不得用手去接觸溫度計的溫包,不要對著它呼吸。3、溫度

3、計放在測定地點,需待液注穩定后(一般需35分鐘方能進行讀數。讀數時要盡量快。先讀小數,后讀整數,以防人體靠近時溫度上升產生讀數誤差。4、溫度計不應放在受強烈輻射的地點進行測量。雙金屬溫度計利用雙金屬片隨溫度變化而發生彎曲的特性,借助杠桿傳動系統,使筆尖沿鐘筒上的記錄紙面移動,自動記錄下一天(日記型或一周(周記型時間內空氣溫度的變化曲線。有關用熱電偶溫度計和電阻溫度計測量空氣溫度的方法,詳見“熱工儀表與自控”課程的實驗。(二、氣相對濕度的測定測量空氣相對濕度的方法有多種。方法不同,測量儀表也不一樣,常見的測量儀表有:普通干濕球溫度計,通風干濕球溫度計、毛發濕度計等。1、普通干濕球溫度計: 干球溫

4、度 計它是由兩支完全相同玻璃液體溫度計組成,一支溫包上什么也沒有叫干球溫度計,另一支溫包上包有潮濕的紗布,紗布的下端浸在盛蒸餾水的小瓶里叫濕球溫度計,如圖所示。如果被測空氣越干燥(相對濕度越小,濕球表面蒸發的水分就多,濕球溫度下降得也多,干濕球溫度差就越大;反之,如果被測空氣越潮濕(相對濕度越大,濕球表面蒸發的水分就少,濕球溫度的讀數就稍高,干濕球溫度差就越小,若是飽和空氣,干濕球溫度差就等于零。因此干濕球溫度計讀數的差值的大小是由空氣的相對濕度所決定的。空氣的相對濕度可按下式求得:= (P q /P q b 100%= P p b -A(t-t 2B /P q b 100%式中P q 被測空

5、氣中水蒸氣分壓力,N/m 2P p b 被測空氣干球溫度下的飽和水蒸氣分壓力,N/m2 P q b 被測空氣濕球溫度下的飽和水蒸氣分壓力,N/m 2A 干濕球溫度計的系數,與溫度計構造和濕球周圍空氣流速有關。若V=2.32.5m/s 時,則A=0.000658。V 空氣流過濕球表面的流速,m/s 。由上式可知,空氣的相對濕度是干球溫度、濕球溫度、空氣流速和大氣壓力的函數,即=f (t,t 2,V,B實驗證明,濕球周圍的空氣流速V2.5m/s 時, 濕球溫度讀數趨于穩定,相對濕度的測量就較為準確。根據普通干濕還需濕度計測得的干球溫度和濕球溫度讀數,利用面板上的數或 V0.5m/s 編制的,查出相

6、對濕度值。這種儀器結構簡單,價格便宜,使用方便,但測量精度較差。2、通風干濕球溫度計(又稱阿斯曼溫度計為了精確測量空氣的相對濕度,通常采用這種儀表。通風干濕球溫度計是由干濕球溫度計和小風扇組成的。根據驅動小風扇的動力不同可分為手動和電動兩種類型。它的特點是,將兩支完全相同的1/10刻度的水銀溫度計裝在鍍鉻的金屬框內。其水銀溫包則裝在雙層套管內。在儀器的上部裝有一個用發條轉動(或小電機驅動的小風扇。上緊發條(或接通電源風扇轉動,空氣從雙層套管吸入,使干、濕球溫包表面形成小于2.5m/s的空氣流速,然后吸入的空氣經中間的金屬總管由小風扇排出。由于水銀溫包處在雙層套管內,基本上不受周圍輻射熱的影響,

7、從而保證了測量精度。使用該儀器應注意下列各點:在夏季測量前15分鐘,冬季測量前至少30分鐘,將儀器懸掛在測量地點,其目的是使儀器本身溫度與測量地點溫度相同。避免產生測量誤差,在夏季觀測前4分鐘,冬季觀測前15分鐘潤濕濕球溫包上的紗布。潤濕是用隨儀器帶來的橡皮球和移液管進行的,將濕球溫包插入移液管23厘米。擠壓灌滿蒸餾水的橡皮球,待夜面上升到紗布即可。注意要將水濺到金屬管內壁上,否則將帶來測量誤差。用鑰匙上緊發條(或接通電源,啟動小風扇后約35分鐘就可讀溫度計的示值。在室外測量時,若風速超過3m/s,必須將風檔套在風扇外殼的迎風面上,以免影響儀器內部的吸入風速。3、毛發濕度計它是利用脫脂人發在周

8、圍空氣濕度發生變化時,其本身長度伸長或縮短的特性來測量空氣相對濕度的。毛發濕度計的型式很多,有單根毛發的,也有毛發束的。當毛發因空氣中相對濕度的變化而伸長或縮短時,杠桿受到牽動,帶動指針沿著弧形刻度尺移動,即能指示空氣相對濕度的數值。毛發濕度計的性能不穩定,使用時需經常校正。同時惰性也比較大,因此不宜用于測定相對濕度變動較大的場合。使用毛發濕度計時,應注意不能用手指觸摸毛發,以免折斷。毛發臟污后,可用毛筆蘸蒸餾水洗刷。移動或搬運儀器時,應將毛發的杠桿松開,避免毛發震斷。此外,還有日記式毛發濕度計,這種濕度計的構造比較復雜,它的濕度感應元件為脫脂毛發束,通過鐘筒機構能夠自動記錄一天空氣相對濕度的

9、變化,若將自記溫度計和自記毛發濕度計組合在一起,便是自記溫度計和濕度計。(三、空氣流速的測定在空氣調節房間內,空氣的流動速度較小,其方向又不易確定。因此不宜用葉輪或轉杯風速儀來測定,通常用熱球式電風速儀來測量。QDF-6型熱球式數字風速儀是一種便攜式、數字顯示直接物理量的儀器。本儀器結構緊湊、體積小、性能穩定、操作維護方便。可以廣泛用于采暖、通風、氣象、空氣調節等一切需要測定室內外或者模型氣流速度的場合,是一種測量低風速度的基本儀器。1、工作原理:熱球式風速傳感器是一種旁熱式換能原理的傳感器,包括加熱和感溫兩部分。熱球-敏感元件的加熱絲,通過恒定的電流加熱,由于熱球體積甚小,熱容量很小,熱球內

10、部溫度迅速上升,并與周圍氣體介質迅速形成平衡,熱偶感受球內溫度,輸出熱電勢,很明顯輸出電勢勢溫度的單值函數。靜態(即風速為零時,熱球內部溫度最高,熱偶的熱接點(位于熱球內部與冷接點(位于熱偶絲電極柱上的溫度差最大,此時熱電偶的輸出電勢最大。當有氣流流動時,氣流帶走熱量,使熱球溫度下降,于是,熱偶的輸出電勢變小;熱球溫度下降是和氣流流動帶走的熱量成一定的函數關系。這樣,就實現了非電量(氣流流速到電量(輸出電壓信號的轉換。熱球式風速傳感器的輸出特性是非線性的,它的輸出電壓信號(mv與氣體流速(m/s之間的關系,可用函數Y=AX-b表示,傳感器的輸出信號經放大器放大后,經A/D變換、非線性處理,輸出

11、到數字顯示部分,數字表頭直接顯示出所測定的風速值,計量單位為“米/秒”。2、使用方法:儀器通電前,先將風速傳感器的電纜插頭插在四孔插座內,然后將測桿垂直向上放置,壓緊螺塞,使探頭封閉在測桿內。開啟面板上的電源開關,預熱3分鐘,數字表指示應為00.001個字。測量:輕輕拉動測桿頂端的螺塞,使探頭露出并置于被測氣流中;此時要注意,探頭有機玻璃上的紅點一方一定要對準風向,這時數字表頭上的顯示值即為被測風速值。(米/秒測量完畢后,關閉電源,同時將探頭密封在測桿內,以免損壞敏感元件-熱球,然后再取下測桿。保持:當需要觀測某時刻的風速穩定值時,請按下“保持”按鈕;放開按鈕后儀器即可恢復原測試狀態。3、使用

12、熱球式電風速儀時,應注意以下幾點:在風速測定中,無論測桿如何放置(垂直向上、倒置或水平放置,探頭上的小紅點一邊必須面對風向。儀器使用過程中,如果被測風速比較穩定,但表頭上顯示的風速值變化較大,則應關機檢查風速傳感器。檢查風速傳感器的方法是:關閉電源開關,從面板上卸下傳感器電纜插頭,用萬用表合適的檔位測量插頭上四點之間的電阻值。具體見圖: 1、2之間為熱電偶;電阻約5歐姆,3、4之間為加熱絲;電阻約50歐姆。1、2和3、4之間的絕緣電阻應大于2兆歐。如果測試的結果與以上數據不符,說明傳感器已經損壞應停止使用,找廠家修理。儀器內部電路板的電器元件和可動器件,不得隨意更換和調整,以免損壞或造成測量誤

13、差加大。如熱球上有灰塵,可將探頭放在無水乙醇中輕輕擺動去掉粉塵,充分干燥后再使用;清洗過程中切不可使用毛刷或其他硬物,以免損壞熱球或改變熱球位置,影響測量準確度。在充電時,充電器上的紅色燈亮說明充電正常,否則應檢查插頭接線和插座接觸是否良好。在測量風速時,配套使用的儀器主機與傳感器的“標號”必須相同;絕對不能混淆,否則,將不能保證測量精度和引起儀器不能自動“回零”的故障。(四、大氣壓力的測定大氣壓力也是空氣的基本參數之一,大氣壓力不同時,空氣的狀態參數也要發生變化,大氣壓力通常是用空盒氣壓表測量。1、用途:DYM3型空盒氣壓表用于氣象臺站及其它有關部門用來測量大氣壓力。2、工作原理:DYM3型空盒氣壓表是由隨大氣壓力變化而產生軸向