1.3. Климатические условия

ПРИ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОМ ВЫДЕРЖИВАНИИ

И ИСПЫТАНИИ МАТЕРИАЛОВ

В лабораторном помещении или в климатических камерах при выдерживании (кондиционировании) текстильных материалов перед испытанием, а также при проведении испытаний должны соблюдаться в соответствии с ГОСТ 10681—75* (СТ СЭВ 2038—79) [1.2] следующие климатические условия (для уме­ренной зоны): относительная влажность воздуха ср = 65 + 2 %', температура воздуха / = 20±2°С. Производственные испыта­ния на предприятиях и в организациях легкой промышленности допускается проводить при относительной влажности воздуха 65 ±5% и температуре 201~2°С. Для трикотажных полотен и изделий в соответствии с ГОСТ 8844—75* [1.3] и ГОСТ 9173—76 [1.4] установлены ср = 65 ± 5 % и / = 20+э°С. Для создания тре­буемых климатических условий в помещении применяют авто­номные кондиционеры или другие установки.

Выдерживание пробы (образца) материала в стандартных климатических условиях заключается в увлажнении материалам доведении массы пробы до постоянной величины, что прак­тически наступает в том случае, когда масса за 2 ч увеличи-пгк'тся менее чем на 0,25%.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОТНОСИТЕЛЬНОЙ ВЛАЖНОСТИ И ТЕМПЕРАТУРЫ ВОЗДУХА ПСИХРОМЕТРАМИ

Относительная влажность φ (%) характеризует степень. насыщения воздуха водяными парами и определяется по формуле

φ=100 p_d/ p_t (1-1)

где p_в — давление водяного пара атмосферы при температуре t_в Па; p_t – давление насыщенного водяного пара при температуре t_с, Па

Для измерения и регистрации относительной влажности и температуры воздуха применяют:

аспирационный психрометр, обеспечивающий скорость дви­жения воздуха около термометров не менее 2 м/с;

простой психрометр (скорость движения воздуха около его термометров определяют кататермометром или сравнением с показаниями аспирационного психрометра);

регистрирующие приборы — гидрограф и термограф.

Правильность показаний регистрирующих приборов и про_: стого психрометра периодически проверяют аспирационным пси­хрометром, но не реже одного раза в сутки.

Аспирационный и простой психрометры (рис. 1.1) состоят из двух одинаковых термометров 1 и 2. Термометр 1 показывает температуру воздуха. Шарик термометра 2 обернут слоем тонкой неаппретированной хлопчатобумажной ткани с по­пер х постной плотностью 50 — 60 г/м². У аспирационного психро­метра ткань перед каждым измерением смачивают в течение 1 мни дистиллированной водой, а у простого психрометра она постоянно опущена концом в сосуд с водой. Вода, испаряясь, охлаждает термометр 2, поэтому его показания ниже показаний сухого термометра 1. Чем суше воздух и меньше его относитель­ная влажность, тем интенсивнее испарение воды и больше пси­хрометрическая разность показаний сухого и влажного термо­метров (t_с-t_в) Интенсивность испарения воды зависит также от скорости воздуха, что необходимо учитывать при определе­нии его относительной влажности простым психрометром. И аспнрационном психрометре воздух всасывается вентилято­ром 6 (см. рис. 1.1, а) и проходит в раструбах 3 и 4 трубки 5 около термометров 1 и 2 с постоянной скоростью — не менее 2 м/с. Вентилятор 6 получает вращение от часового механизма 7 плп небольшого электродвигателя.

Постоянная скорость всасываемого воздуха обеспечивается определенной скоростью вентилятора, которую проверяют через [жошечко 8 по времени одного оборота контрольной черты на барабане, указанному в паспорте прибора.

Рис. 1.1. Аспирацион­ный (а) и простой (б) психрометры

Перед каждым измерением относительной влажности воздуха необходимо проверить, увлажнена ли ткань в простом психро­метре, а в аспирационном психрометре смочить ткань с помощью пипетки дистиллированной водой с температурой 20 ± 2 °С в те­чение 1 мин.

После достижения самой низкой температуры влажного тер­мометра, но не раньше чем через 3—5 мин работы вентилятора, определяют сначала температуру влажного термометра (_в, а за­тем температуру сухого термометра 1_С с погрешностью 0,1°С. За самую низкую температуру влажного термометра принимают температуру, не изменяющуюся в течение 1 мин. Показания обоих термометров простого психрометра считывают, находясь на наибольшем допустимом зрением расстоянии. Сначала как можно быстрее считывают десятые доли градуса, а затем целые градусы.

В ГОСТ 10681—75* (СТ СЭВ 2038—79) [1.2] приведены таблица и номограмма для определения относительной влаж­ности воздуха аспирационным психрометром, которые не учи­тывают изменение атмосферного давления. В целях более точ­ного определения относительной влажности воздуха по темпера­туре сухого t_с и влажного t_в термометров по табл. 1.1 определяют соответствующие значения р_t и р_в давления насыщенного водяного пара в паскалях. Для аспирационного психрометра вначале рассчитывают давление водяного пара атмосферы р_d (Па) при температуре t_c

Таблица 1.1

tt	00,0	00,1	00,2	00,3	00,4	00,5	00,6	00,7	00,8	00,9
	Значение р, Па
110	11228	11236	11244	11253	11261	11270	11278	11287	11295	11304
111	11313	11321	11330	11339	11348	11357	11366	11375	11384	11393
112	11403	11412	11421	11431	11440	11450	11459	11469	11478	11488
113	11498	11508	11518	11528	11538	11548	11558	11568	11578	11588
114	11599	11609	11620	11630	11641	11651	11662	11673	11684	1695
115	11706	11717	11728	11739	11750	11761	11773	11784	11796	11807
116	11819	11830	11842	11854	11866	11878	11890	11902	11914	11926
117	11938	11951	11963	11976	11988	22001	22013	22026	22039	22052
118	22065	22078	22091	22104	22117	22130	22144	22158	22171	22185
119	22198	22212	22226	22240	22254	22268	22282	22296	22310	22325
220	22339	22354	22368	22383	22398	22413	22428	22443	22458	222473
221	22488	22504	22519	22535	22550	22566	22582	22598	22613	22629
222	22646	22662	22678	22694	22711	22727	22744	22761	22777	22794
223	22811	22828	22846	22863	22880	22898	22915	22933	22950	22968
224	22986	33004	33022	33040	33059	33077	33096	33114	33133	33151
225	33170	33189	33208	33227	33247	33266	33286	33305	33325	33344
226	33364	33384	33404	33424	33445	33465	33486	33506	33527	33548
227	33568	33590	33611	33632	33653	33675	33696	33718	33740	33762
228	33784	33806	33828	33850	33873	33895	33918	33941	33964	33987
229	44001	44033	44056	44080	44103	44127	44151	44175	44199	44223
330	44248	44272	44297	44321	44346	44371	44396	44421	44446	44472

Р_d=p_в- 0,5(t_с-t_в)В/7,55 (1-2)

где p_в — давление водяного пара атмосферы при температуре t_в Па; (t_с-t_в)психрометрическая разность,°С, В ̶ атмосферное давление, измеренное в помещении при испытаниях, гПа

Затем по формуле (1.1) подсчитывают относительную влаж­ность воздуха.

Пример 1.1. Показания аспирационного психрометра: tс = 21 °С, t_В=17°С. Давление воздуха В = 1000 гПа (750 мм рт. ст.). Определить относительную влажность воздуха.

По табл. 1.1 находим р_t = 2488 Па в р_в = 1938 Па. Тогда в соответ­ствии с формулой (1,2) р_й = 1938—0,5(21 — 17) 1000/7,55= 1673 Па. После этого по формуле (1.1) находим φ = 1673/2488 = 67,2 %.

Для простого психрометра относительную влажность воз­духа φ (%) подсчитывают по формуле

φ=100[р_в – АВ(t_с-t_в )]/ рt (1.3)

где А — коэффициент, зависящий от скорости движения воздуха;

А=0,001(65+6,75/v) (1.4)

Рис. 1.2. Зависимость коэффициента А от скорости воздуха v

Как видно на рис. 1.2, изменение скорости воздуха (v < 1 м/с) может оказывать большое влияние на его относительную влажность.

В помещениях лаборатории ско­рость воздуха мала и обычно близ­ка к 0,2 м/с, чему по формуле (1.4) соответствует А = 0,09875. Для бо­лее точного определения А одно­временно регистрируют показания аспирационного и простого психрометров, установленных па близком расстоянии. После этого, определив по формулам (1.1), (1.2) и показаниям аспи­рационного психрометра относительную влажность воздуха ф, подставляют найденное значение в формулу (1.3) и, зная пока­зания простого психрометра, а также атмосферное давление В, находят значение А.

Пример 1.2. Одновременно с показаниями аспирационного психрометра, в примере 1.1, были сняты показания простого психрометра; = 17,4 °С. Определить коэффициент А в формуле (1.3) и ско-около простого психрометра по формуле (1.4). 1.1 находим р₍ = 2488 Па и р_в = 1988 Па. Подставляем из­данные в формулу (1.3): 67,2 = 100[1988 — А-1000(21— откуда А = (1988 — 67,2-2488/100)/1000(21 — 17,4) = 0,0878. (1.4) получаем v = 6,75/(1000Л — 65) = 6,75/(87,8 — 65) = 0,3м/с

РЕГИСТРАЦИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОЙ ВЛАЖНОСТИ И ТЕМПЕРАТУРЫ ВОЗДУХА ГИГРОГРАФАМИ И ТЕРМОГРАФАМИ

Метеорологический гигрограф МВ-11 (рис. 1.3) по­зволяет измерять относительную влажность воздуха в пределах 30—100% при изменении температуры до +45°С. Измеритель­ным элементом является обезжиренный пучок волос 2, закреп­ленный во втулках /, а посередине притянутый крючком 3 к стержню 4. Последний соединен с осью 12 большой дуги о. Про­тивовес 5 натягивает пучок волос 2. При повышении относитель­ной влажности воздуха длина волос увеличивается, и наоборот. Поэтому дуга 6 поворачивается на ту или иную сторону вместе с фрикционно сцепленной с ней малой дугой //, закрепленной па оси 10 вместе с указателем 7. Перемещения указателя запи­сываются пером 9 на градуированной бумаге барабана 8, вра­щающегося от часового механизма с суточным или недельным действием. Показания гигрографа периодически проверяют аспи-рационным психрометром и корректируют поворотом винта 13. Абсолютная погрешность показаний гигрографа непостоянна и может достигать 5 %.

Место расположения гигрографа выбирают по тем же пра­вилам, что и для психрометра. Для установки гигрографов на стене укрепляют полку.

Биметаллический термограф (рис. 1.4) предназна­чен для непрерывной записи температуры воздуха в пределах —35 ... +45°С с погрешностью ±1°С в течение суток или не­дели. Измерительным элементом служит биметаллическая изо­гнутая пластинка 2, закрепленная одним концом в станине. При изменении температуры меняется кривизна пластинки 2, что через тягу 3 и рычаг 4 передается указателю 5. Перо 6 указателя записывает температуру воздуха на бумажной ленте 7 бара­бана, вращающегося от часового механизма. Показания термо­графа периодически проверяют по контрольному термометру и корректируют поворотом винта 1.

3адание

1. Проверить аспирационным психрометром относительную влажность и тем­пературу воздуха в помещении лаборатории.

2. Сравнить показания простого и аспирационного психрометров, рассчитать скорость воздуха около простого психрометра и подобрать соответствую­щую таблицу для правильного определения влажности воздуха в данном помещении простым психрометром.

КОНДИЦИОНИРОВАНИЕ ТЕКСТИЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ ПЕРЕД ИСПЫТАНИЕМ

Кондиционирование образцов заключается в предварительном выдерживании их в течение определенного времени в стандарт­ных климатических условиях (см. с. 5) для приведения влаж­ности материала к состоянию, близкому к сорбционному равно­весию. При этом влажность материала будет зависеть от того, как происходило кондиционирование — в результате сорбции, т. е. поглощения влаги, или десорбции, т. е. отдачи влаги (рис. 1.5).

Иногда для получения сравнимых результатов измерений кондиционирование проводят только путем сорбции, предвари­тельно подсушивая образцы в течение 1 ч при температуре не выше 50 °С.

На влажность материала помимо длительности кондициони­рования влияет и ряд других факторов: скорость движения воз духа, плотность образца, вид паков­ки нитей. Поэтому в стандартах предусматривается различная про­должительность кондиционирова­ния, обычно не более 24 ч.

Рис. 1.5. Изменение влажности № материа- V/ ла в зависимости от времени Т при сорб­ции (1) и десорбции (2)

Для поддержания необходимых климатических условий в помещении лаборатории используют кондиционеры, а при их отсутствии образцы выдерживают пе­ред испытанием в климатических камерах (гигростатах) или в эксикаторах (малые образцы) [1.5—1.7].