NF X15-118-1996 Measurement of air moisture Psychrometers Characteristics 《空气湿度的测量 湿度计 特性》.pdf

1、 - I STD-AFNOR NT X 15-LLB-FREN L77b 1012372 Ob42b27 110 * ISSN 0335-3931 m W $ m ?! m U 4- ._ !? I UI Q, r! a O z 9 o NF X 15-118 Dcembre 1996 Indice de classement : X 15-118 ICs : 19.020 Mesure de lhumidit de lair Psychromtres Caractristiques E : Measurement of air moisture - Psychrometers - Chara

2、cteristics D : Luftfenchtemessung - Psychrometers - Kenndaten Norme franaise homologue par dcision du Directeur Gnral de lAFNOR le 5 novembre 1996 pour prendre effet le 5 dcembre 1996. Remplace la norme enregistre NF X 15-01 1, de fvrier 1973. COffeSpOndanCe Le prsent document nest pas quivalent aux

3、 normes internationales IS0 4677-1 et IS0 4677-2 de 1985 traitant du mme sujet. Analyse Le prsent document concerne le psychromtre et traite en particulier du prin- cipe de fonctionnement et du domaine dutilisation de cet appareil, de ses caractristiques, des facteurs dinfluence, des prcautions demp

4、loi, de Ita- lonnage, des incertitudes de mesure et de la prsentation des caractristiques d un psych rom t re. Descripteurs Thsaurus International Technique : enceinte, conditions dessai, mesurage, humidit relative, instrument de mesurage, psychromtre, caractristique, caractristique de fonctionnemen

5、t, prcaution demploi, talonnage, prcision. Modifications Par rapport la norme NF X 15-01 1, les modifications et les adjonctions tien- nent compte de lvolution de la technique. Corrections dite et diffuse par lAssociation Franaise de Normalisation (AFNOR), Tour Europe 92049 Paris La Dfense Cedex Tl.

6、 : O1 42 91 55 55 -Tl. international : + 33 1 42 91 55 55 Q AFNOR 1996 AFNOR 1996 letirage 96-12-F Mtrologie dans lentreprise AFNOR X07C Membres de la commission de normalisation Prsident : M BARBIER Secrtariat : MME MORIN et M CLOAREC -AFNOR M M MME M MME MME M M M MME M M M M M M M M M M M M M M M

7、 MME M M M MME M M M M M M M M M M M M M MME M M M M M M ALVE RN HE ANTOINE AUTIQUET BARBIER BAVELARD BERNAZZANI BESLIN BORREIL BRUN BUIL CALM E LS CEARD CORDEBOIS DABERT DALADOIRE DESVIGNES DRAY DUMONT ERARD FOLLIOT FOURCADE GAILLARD GALLIOT GELY KELLER KOPLEWICZ LAVIGNON LEGEAY LE MON DE LENAN LEV

8、EL MARDELLE MARSCH AL MICHEL MILLE RET MOSSE NAUDOT OGER PENIN PRIEL PRIN RAMBAUD REGNAULT RENARD REPOSEUR SERVENT SOFIA SOUCEK VILLARROYA WALLAERT BNAE LCIE SNCF AEROSPATIALE CERIB KODAK PATHE AFNOR FRANCE TELECOM SOFIMAE SA IUT NANCY BRABOIS DASSAU LT AVIATION THOMSON CSF TEX SNCF SNCF SCHNEIDER E

9、LECTRIC SA LCIE LRBA CEA CESTA LCI E RHONE POULENC INDUSTRIALISATION SOPEMEA SA BUREAU NATIONAL DE METROLOGIE UNM HEWLETT PACKARD FRANCE LCPC LABO CENT PONTS CHAUSSEES SOPEMEA SA E2M SANOFI RECHERCHE DASSAULT ELECTRONIQUE LABORATOIRE NATIONAL DESSAIS (LNE) SOMELEC SA ALCATEL ESPACE ALCATEL CIT MINIS

10、TERE DE LA DEFENSE - DGA DCA CEAT MINISTERE DE LA DEFENSE - DGA DION MISSILES est la temprature thermodynamique de lair humide ; est la temprature thermodynamique du thermomtre mouill ; est la quantit de chaleur de vaporisation de leau la temprature T,; est le rapport de mlange de lair humide consid

11、r ; est le rapport de mlange saturation la temprature T, et la pression p ; est la capacit thermique pression constante de lair sec ; est la capacit thermique pression constante de la vapeur deau. avec : . (1) . (2) . (3) o : e est la pression partielle de vapeur deau de lair humide quivalente la pr

12、ession de vapeur saturante de lair humide la temprature de rose fe; (Td,p) ; el, fT,p) est la pression de vapeur saturante de lair humide la temprature humide T,; A, est le coefficient psychromtrique pour un thermomtre mouill recouvert deau ; Td est la temprature de point de rose ; M“ est la masse m

13、olaire de la vapeur deau ; Ma est la masse molaire de lair sec. Les formules prcdentes sappliquent dans le cas de la temprature thermodynamique du thermom- tre recouvert de glace en remplaant, chaque fois quil y a lieu, la temprature thermodynamique du thermomtre mouill T, par la temprature thermody

14、namique du thermomtre recouvert de glace Ti, le rapport de mlange de saturation par rapport leau r, par le rapport de mlange de saturation par rapport la glace ri, et la quantit de chaleur de vaporisation de leau Q(Tw) par la quantit de chaleur de sublimation QfTi). STD-AFNOR NF X 15-LLB-FREN 177b m

15、 1012372 Ob42b33 414 m -7- Dans le cas o le thermomtre mouill est recouvert de glace, la formule (2) devient : ou : Ai e; est le coefficient psychromtrique pour un thermomtre mouill recouvert de glace ; est la pression de vapeur saturante de lair humide par rapport la glace. NF X 15-118 . (4) 4.3 qu

16、ation pratique Dans la pratique, les coefficients psychromtriques A, et Ai dfinis prcdemment dpendent des princi- pes de conception et des technologies de ralisation utiliss. Ils ne peuvent tre dtermins que par talonnage de linstrument et doivent tre fournis par le construc- teur pour le domaine ass

17、ign de fonctionnement. 4.4 Calcul de lhumidit relative de lair La connaissance de la temprature de lair et de la temprature du point de rose permet le calcul de lhumidit relative de lair : o : u, el,(T,p) est lhumidit relative par rapport leau ; est la pression de vapeur saturante de lair humide la

18、temprature T. En temprature ngative, il existe deux dfinitions de lhumidit relative, lune dfinie par rapport une surface deau (U,), lautre dfinie par rapport une surface de glace (Ui). En pratique, les psychromtres indiquent lhumidit relative dfinie par rapport leau (U,). En temprature positive, la

19、dfinition de lhumidit relative et la connaissance de lexpression des pres- sions partielles et du facteur dlargissement, impliquent une limitation pour tous les appareils ncessitant un rglage par comparaison pour dterminer leur fonction de transfert. La temprature Test limite de deux manires : - les

20、 tables de pression de vapeur servant calculer e; sarrtent a 100 OC ; - si la pression de vapeur saturante la temprature O( el,) est suprieure la pression totale de lair, les dfinitions de la norme homologue NF X 15-110 ne peuvent pas sappliquer. 4.5 Domaine dutilisation Les psychromtres classiques

21、ne peuvent tre utiliss que pour des tempratures sches suprieures O “C et ne dpassant gnralement pas 100 OC. Certains appareils, pour des applications spcifiques, sont utiliss pour des tempratures sches suprieures 100 OC. STD-AFNOR NF X 15-118-FREN 179b = 1012372 Ob42b3Li 350 M NF X 15-118 -8- 5 Cara

22、ctristiques des instruments 5.1 G6n6ralits Le psychromtre mesure directement la temprature sche et la temprature humide de lair. Tout autre paramtre hygromtrique issu de cette mthode ne peut rsulter que dun calcul. Le psychromtre est tra- ditionnellement utilis pour la dtermination de lhumidit relat

23、ive de lair. 5.2 Mthodes de ventilation des thermomtres Une ventilation des thermomtres est indispensable car les changes thermiques par convection au niveau des diffrents capteurs dpendent de la vitesse de ventilation. Les thermomtres doivent tre placs dans le mme flux dair ou dans deux flux dair d

24、origine identique. 5.2.1 Ventilation naturelle La ventilation naturelle, ne permettant pas dassurer des changes thermiques constants, est dconseille. 5.2.2 Ventilation force La ventilation force peut tre ralise par rotation du psychromtre (psychrometre fronde) ou par aspira- tion de lair. Dans ce de

25、rnier cas, elle est effectue par des moyens mcaniques ou lectromcaniques. II est ncessaire de sassurer dans tous les cas de la stabilit de la vitesse de ventilation qui est dfinie par le constructeur de linstrument. De plus, pour les ventilations mcaniques, le temps de ventilation doit tre suffisant

26、 pour atteindre une temprature humide stable. 5.3 Les mesures de la temprature sche et de la temprature humide doivent tre realisees avec des thermo- mtres identiques apairs. Les incertitudes de mesure sur les deux tempratures conditionnent directement lincertitude de mesure du psychromtre. NOTE : O

27、n entend par thermomtres identiques apairs, des thermometres de mme type, de mme provenance, talonns en mme temps. Ci-dessous, titre dexemple, un tableau indique les carts sur le paramtre calcule (j,. U, r) rsultant dun cart de +_ 0,2 “C sur la temprature humide 8, Mthodes de mesurage des temprature

28、s STD*AFNOR NF X LEi-LLB-FREN L99b LOL2372 Clb42b35 277 -9- NF X 15-118 Tableau 1 15 1013,25 9,927 4,525 - 4,l 26.4 0,002 8 STD-AFNOR NF X 15-1LB-FREN L79b m 1012372 Ob112b3b 123 m NF X 15-118 - 10- Les calculs ont t raliss partir dune formule couramment employe pour les psychromtres de type Assman

29、n . 1+0,0009448, o : 8, P e;(Bw,p) e Le tableau 1 montre quun cart de 0,2 “C sur la temprature humide entrane des carts compris entre 0,3 “C et 0,8 “C sur la temprature thermodynamique du point de rose et de 0,7 % 2 % sur lhumidit relative de lair. Sil ny a pas de corrlation entre les deux thermomtr

30、es talonns, un cart de mme ordre sur la temp- rature sche peut doubler les carts annoncs dans le tableau. est la temprature humide (en degrs Celsius) ; est la pression (en hectopascals) ; est la pression de vapeur saturante par rapport leau de lair humide la temprature 8, et la pression p ; est la p

31、ression de vapeur de lair humide (en hectopascals). 5.3.1 Methode de mesurage manuelle On utilise des thermomtres mercure dont les caractristiques mtrologiques et dimensionnelles sont adaptes au psychromtre. 5.3.2 Mthode de mesurage automatique Les capteurs utiliss sont des thermomtres rsistance de

32、platine, ou autres, permettant un dport du systme de visualisation par rapport au psychromtre. Les thermomtres doivent tre placs de telle faon quil ny ait pas de perturbations thermiques mutuel- les. Cela peut tre ralis : - soit en plaant les thermomtres dans deux flux dair spars dorigine identique

33、; - soit en plaant dans le mme flux, les deux thermomtres, le thermomtre mesurant la temprature sche tant en amont du thermomtre mesurant la temprature humide. 5.4 Mthodes de mouillage Le manchon, entourant llment sensible du thermomtre mouill, doit tre humidifi par de leau pure (distille ou dfaut,

34、dminralise). II doit tre ralis dans un matriau adapt garantissant un bon mouillage du thermomtre, de diamtre appropri et de longueur de mouillage suffisante pour couvrir llment sensible du thermomtre. 5.4.1 Mouillage manuel II est effectu, soit par pulvrisation, soit partrempage du manchon avant cha

35、que mise en fonctionnement de la ventilation. _ STD-AFNOR NF X 15-118-FREN L99b 1012372 Ob42b37 ObT -11 - NF X 15-118 5.4.2 Mouillage automatique Par capillarit : Une extrmit du manchon est continuellement plonge dans un rservoir. Leau est transfre au niveau de llment sensible du thermomtre par capi

36、llarit. Le manchon doit tre suffisamment humidifi, particulirement pour les faibles humidits relatives. La conception du psychromtre doit empcher tout ruissellement de leau. La distance entre le thermomtre mouill et le rservoir doit tre adapte pour : - assurer un transfert et une vaporation suffisan

37、te pour permettre leau datteindre, au niveau du thermomtre, la temprature humide ; - viter un transfert thermique parasite entre le rservoir deau et le thermomtre mouill. Par injection : Lhumidification est ralise par la mise en marche squentielle dune pompe dinjection amenant leau sous pression au

38、niveau du manchon. Le cycle est asservi aux conditions dutilisation. 5.5 Type dutilisation Les appareils sont mis en uvre : - soit dans lenvironnement de mesure (exemple typique : psychromtre fronde ou psychromtre utilis dans une enceinte climatique) ; - soit lextrieur de lenvironnement de mesure en

39、 utilisant un systme de prlvement permettant dassurer la conservation de la pression de vapeur. 5.6 Portabilit Certains psychromtres sont utiliss poste fixe, dautres sont conus pour tre transports sur le lieu dutilisation. Les psychromtres portables sont en gnral autonomes du point de vue de lalimen

40、tation lectrique. Dans le cas dun appareil portable, le rservoir doit tre conu pour permettre son transport (ventuelle- ment aprs vidange). 6 Facteurs dinfluence 6.1 Phnomnes thermiques Divers phnomnes ont une incidence sur la mesure de la temprature humide : - lors des mesures de tres faibles humid

41、its relatives de lair, lcart entre la temprature de lair et la temprature du thermomtre mouill entraine une vaporation de leau importante. Le dbit deau dalimentation du manchon peut ne pas compenser cette quantit deau vapore ; - pour les psychromtres utilisant des thermomtres rsistance de platine ou

42、 quivalents : - auto-chauffement du capteur ; - conduction thermique des fils ; - etc. STD.AFNOR NF X 15-118-FREN 197b W LOI12372 ObLi2b38 TTb M NF X 15-118 - 12- 6.2 Vitesse de ventilation des thermomtres La vitesse de ventilation doit tre suffisante pour que la temprature humide soit la plus proch

43、e possible de la valeur thorique correspondant lhumidit de lair considr. Une vitesse dair trop faible conduit une mesure de la temprature humide suprieure la ralit. Une vitesse de ventilation trop importante entrane une vaporation trop rapide de leau dans le manchon, lasschant avant que la tempratur

44、e d q u i I i bre soit atteinte. La vitesse prconise par lec constructeurs se situe entre 2 et 6 m/s. Elle doit tre stable pendant la mesure, et constante dans le temps, de manire garantir la reproductibilit des mesures. 6.3 Pression atmosphrique La pression atmosphrique intervient directement dans

45、lquation du psychromtre. Hors, dans la pratique, on utilise des moyens ralisant automatiquement les diffrents calculs ou des tables de conversion se rf- rant dans les deux cas la pression atmosphrique standard de 1 013,25 hPa ou des valeurs proches. titre dexemple, le tableau ci-dessous montre linfl

46、uence de la pression atmosphrique sur le calcul de la pression de vapeur (e?, de lhumidit relative (u) et du rapport de mlange (r) de lair humide. Tableau 2 Les calculs ont t effectus en utilisant la formule employe pour les psychromtres de type Assmann (voir paragraphe 5.3). STD-AFNOR NF X 15-LIB-F

47、REN 177b 1012372 Ob1i2b39 932 - 13- NF X 15-118 6.4 Rayonnement La mesure dhumidit par psychromtre repose sur la mesure de deux tempratures. Le rayonnement sur les capteurs, des parois, de lutilisateur, du spcimen en essai ou celui provenant de lextrieur par un hublot ou une fentre par exemple, influe sur les mesures des tempratures sche et humide. II est donc important de protger les thermomtres par des dispositifs adapts. 6.5 La qualit de leau utilise influe dune faon importante sur la qualit des mesure