CC BY
29
Козар В.С., Терехов С.С. Экономический анализ использования солнечной энергии для сушки древесины
Проанализированы типы основных вариантов гелиосистем и гелиосушильных установок, их конструкция и область применения. Проведен финансовый анализ использования солнечных технологий в сушильной отрасли деревообработки. Разработан бизнесс-план по введению в производство гелиосушильной камеры.
Kozar V.S., Terekhov S.S. Economical analysis of the use of solar energy is for drying of wood
The types of basic variants of solar systems and devises for the sunny drying of wood, their construction and area of the use, are in-process analysed. The financial analysis of the use of sunny technologies is conducted in drying industry of woodworking. The business plan of applying in industry the sunny drying chamber is worked out.
УДК 551.501.771 Доц. А.Д. Кузик, канд. ф1з.-мат наук;
доц. В.О. Балицька, канд. фЬ.-мат наук; доц. Л.1. Ярицька, канд. ф1з.-мат наук - Львгвський ДУ БЖД
П1ДВИЩЕННЯ ТОЧНОСТ1 ВИЗНАЧЕННЯ В1ДНОСНО1 ВОЛОГОСТ1 ПОВ1ТРЯ ПСИХРОМЕТРИЧНИМ МЕТОДОМ
Проведено аналiз наявних сучасних методiв вимiрювання та оцшки точност вщносно! вологост пов^ря. Запропоновано два методи розрахунку вщносно! воло-госп пов^ря на основi емшричних формул Всесвггньо! метеоролопчно! оргашзаци, яга дають змогу шдвищити точшсть вимiрювання психрометричним методом без ви-користання вщповщних таблиць та h-d- дiаграм. Вщповщш обчислення здшснюють за допомогою комп'ютерних програм. Розрахунковi методи також можуть застосову-ватися в автоматизованих системах вимiрювання вологост повiтря.
Ключовi слова: вiдносна вологiсть повiтря, психрометричний метод.
На сучасному етат розвитку електронна сенсорика е невщ'емним атрибутом людського суспшьства, сфера застосування яко! постшно розши-рюеться, 1 там, де вчора суспшьство ще обходилося природним сприйняттям зовшшшх вплив1в, сьогодш вже неможливо уявити соб1 його функцюнування без сенсор1в. Трансформуючи ту чи шшу ф1зичну величину в електричний сигнал, щ сенсорш пристро! забезпечують людину життево важливою шфор-мащею про стан навколишнього середовища. Сенсори температури, тиску, вологосп, юшзуючо! рад1ацп, газових забруднень атмосфери - ось далеко не-повний перелж сенсор1в за !х основним функцюнальним призначенням.
Особливе мюце в цьому перел1ку належить сенсорам вологосп пов1т-ря (електронним пристроям для кшьюсного визначення абсолютно! або вщносно! вологосп), оскшьки мошторинг 1 контроль цих параметр1в стану навколишнього середовища на сьогодш е важливим економ1чним завданням, ак-туальнють устшного виршення якого важко переоцшити. Ц сенсори широко використовуються в автоматизованих системах контролю та регулювання вологосп на тдприемствах харчово! 1 легко! промисловосп, люового та сшьського господарства, в нафто- та газопроводах. Вони е практично неза-мшними в медицин^ системах забезпечення життед1яльносп на об'ектах пр-ничодобувно! промисловосп, метеорологи, автомобшьнш промисловосп та
126
Збiрник науково-техшчних праць
Науковий вкник 11.1ТУ Украши. - 2011. - Вип. 21.11
ш. Вони досить поширеш i в рiзноманiтних засобах no6yTOBOï технiки (су-шильних шафах, кухонних плитах, кондищонерах, НВЧ-печах, вщеомагшто--фонах та ш.), де сфера ïх застосування неухильно зростае з року в piK.
Пpоблемi монiтоpингy паpаметpiв навколишнього середовища присвя-чено низку оглядiв, опyблiкованих спещалютами найвiдомiших свiтових електронних компанш, зокрема таких як MATSUSHITA ELECTRONIC INDUSTRIAL Co., Ltd., TEXAS INSTRUMENTS, Inc. та ш. Ця проблема набула надзвичайноï ваги в Японп та США - крашах, де коливання вологосп в умо-вах тротчного та сyбтpопiчного клiматiв сягають iнколи катастpофiчних масштабiв. Вимipювання метеоролопчних паpаметpiв широко застосовують-ся в piзноманiтних мiкpоклiматичних дослiдженнях, а тому питання точносп вимipювання вiдносноï вологосп е, поза сyмнiвом, актуальним.
Метою роботи е анатз iснyючих методiв визначення вiдносноï воло-гостi повпря та розроблення розрахункових методiв на основi даних Всес-вiтньоï метеоpологiчноï оpганiзацiï.
1снують piзноманiтнi методи визначення вологосп. Найбiльш точним е ваговий метод (точнють вимipювань до 1 %), суть якого полягае в тому, що повiтpя пропускають через ампули, що мiстять речовини, як добре поглина-ють вологу. Знаючи збiльшення маси ампул i об'ем пропущеного повiтpя, визначають вiдноснy волопсть.
Наступним е гiгpометpичний метод, суть якого полягае в тому, що де-як волокна змiнюють свою довжину залежно вiд вологостi повиря. Викорис-тання пpиладiв, в основi яких лежить гiгpометpичний метод вимipювання во-логостi, обмежене насамперед через досить високу неточнiсть (точнiсть вимь рювань близько 5 °%) у нормальних умовах, проте за низьких температур (нижче вщ - 10 °С) цей метод е найбшьш оптимальним.
Для визначення вiдносноï вологост використовують також метод дзер-кала точки роси. У цьому випадку використовуеться поверхня з металевим на-пиленням, яка охолоджуеться до точки роси (температури, за яжя з повпря по-чинае випадати роса). Оpiентyючись на температуру довколишнього пов^я, можна розрахувати вологiсть (точнiсть, яка досягаеться за такого методу, ста-новить 1 %, проте вш е дорогим i складним у плат техшчного виконання).
Останнiм часом дедалi пошиpенiшими стають емнiснi датчики воло-гостi, основними перевагами яких е забезпечення дуже точних вимipювань, вiдносна дешевизна та простота у використанш. Основу таких датчикiв ста-новлять вологочyтливi елементи - скляш або кеpамiчнi пiдкладки, що е основою для електpодноï системи волого чутливого полiмеpного шару i шару золота, через який проникае волопсть. Полiмеpний пгроскошчний шар може адсорбувати молекули води, яю змiнюють його дiелектpичнy пpоникнiсть, утворюючи таким чином вологочутливий конденсатор, емнють якого е мipою вiдносноï вологост повiтpя. Точнiсть вимipювання такими приладами стано-вить близько 2 %, а температурний дiапазон використання перебувае в межах вщ -20° С до +80° С.
До досить поширених методiв вимipювання вологостi належить також iнфpачеpвоний метод [1], суть якого полягае у використанш характерних ль
3. Технология та устаткування деревообробних пiдприeмств
127
нiи поглинання води при вимiрюванш вологостi повпря, перевагами якого е незначний вплив температури.
Найпоширешший метод (i юторично наИстарiшиИ) - психрометрич-ний, в основу якого покладено визначення вологост за рiзницею температур вологого i сухого термометрiв. За показами термометрiв визначають рiзницю температур, а за психрометричною таблицею визначають вiдносну волопсть повiтря. Точнiсть визначення вщносно! вологосп в разi використання точних термометрiв, а також за акуратного обслуговування становить близько 1 %. Iнодi вiдносну вологiсть визначають за допомогою h-d-дiаграм (дiаграми Ра-зiна). За допомогою h-d-дiаграм можна також визначити таю фiзичнi характеристики, як: ентальтю, парцiальниИ тиск водяних парiв у повiтрi, точку ро-си, проте точнють визначення вщносно! вологосп зростае до 2 %.
У цш роботi запропоновано такi методи обчислення вщносно! воло-гостi повпря, якi використовували у мiкроклiматичних дослщженнях [2]. За показами сухого та вологого термометрiв визначали вiдносну волопсть по-вiтря. Для 11 обчислення застосовували формулу [3]
р = Е -100%, (1)
де: е - пружнють водяно1 пари у повир^ Па, Е - пружнiсть насичено! водяно1 пари, Па.
Величину е визначали за психрометричною формулою
е = Ем + АР (Г с - Гв), (2)
де: 4=0,000662 К-1 - психрометрична стала для астрацшних психрометрiв, Ем - максимальна пружнiсть насичено! водяно! пари за температури вологого термометра 1;в (°С), Па, ГС - температура сухого термометра, °С, Р - атмосфер-ний тиск, Па.
Визначення пружносп насичено! водяно! пари ЕВ (у мЫбарах) для задано! температури Т (К) здшснювали за емтричною формулою, рекомендо-ваною Всесвiтньою метеорологiчною оргашзащею [4]
( Т ^ Т ( -8,29691 — -1||
^Ев = 10,7957411 —0 I-5,,028^ — +1,50475-10-4\1 -10 ^70 >! +
\ Т) Т0 (3)
+0,42873-10-3\10 ^ Т)-1/ + 0,78614,
де Т0 = 273,16 К - температура плавлення льоду.
Пiдставивши в формулу (3) замють ЕВ почергово значення ЕМ i Е, виз-начимо за формулою (2) пружнють водяно! пари в повiтрi. Пюля цього за формулою (1) можна визначити вщносну вологiсть повiтря.
1нший метод, запропонований дещо пiзнiше Всесвпньою метеороло-гiчною органiзацiею [5], замють формул (2) та (3) передбачае обчислення зна-чень е та Е за iншими формулами:
Е = е'^Р, С), (4)
е = еЦР, Гм) - 6,53 -10-4 (1 + 0,000944Гм ) • Р - (С - Гм), (5)
128 Збiрник науково-технiчних праць
Науковий вкник НЛТУ Укра'1'ни. - 2011. - Вип. 21.11
у яких тиск насичено! водяно! пари за температури t та атмосферному тиску Р визначають за формулою
eW(P, t) = f(P)e'w(t), (6)
деfP) - функцiя атмосферного тиску,
f(P) = 1,0016 + 3,15 -10-6P - 0,074P-1, (7)
а e'w (t) - парцiальний тиск насичено! водяно! пари за температури t (°С)
17,62t
eW(() = 6,112e 243-12+t. (8)
Висновки. На основi аналiзу iснуючих методiв визначення вщносно! вологостi повiтря з'ясовано, що найбшьш оптимальним для метеорологiчних та мжроктматичних дослiджень навколишнього середовища е психромет-ричний метод. Для пiдвищення точносп запропоновано два методи розрахун-ку вiдносно! вологостi на основi емтричних формул Всесвiтньо! метеороло-гiчно! оргашзацп. Цi методи уможливлюють визначення вологосп без вико-ристання психрометричних таблиць та И-ё^аграм.
Л1тература
1. Мухитдинов М. Оптические методы и устройства контроля влажности / М. Мухитдинов, Э.С. Мусаев. - М. : Энергоатомиздат, 1986. - 96 с.
2. Кузик А.Д. Мжрокшматичш параметри повггря поблизу вогню та !х вплив на вису-шування люових горючих матер1ашв / А.Д. Кузик // Науковий вюник НЛТУ Укра!ни : зб. на-ук.-техн. праць. - Льв1в : РВВ НЛТУ Укра!ни. - 2010. - Вип. 20.15. - С. 310-317.
3. Берлинер М.А. Измерения влажности. - Изд. 2-ое, [перераб. и доп.] / М.А. Берлинер. - М. : Изд-во "Энергия", 1973. - 400 с.
4. Algorithms used by electronic logbooks for the computation of dew point temperature. / / World Metheorogical Organization. [Electronic resource]. - Mode of access http://www.wmo. int/pages/prog/amp/mmop/JCOMM/OPA/SOT/documents/Dew-point-algorithm-OBSJMA.pdf
5. Guide to Meteorological Instruments and Methods of Observation. - 7-th edition. - WMO, 2008. - No. 8. - 680 p.
Кузык А.Д., Балицкая В А., Ярицкая Л.И. Повышение точности определения относительной влажности воздуха психрометрическим методом
Проведен анализ имеющихся современных методов измерения и оценки точности относительной влажности воздуха. Предложены два метода расчета относительной влажности воздуха на основе эмпирических формул Всемирной метеорологической организации, позволяющие повысить точность измерения психрометрические методом без использования таблиц и h-d-диаграмм. Соответствующие вычисления осуществляются с помощью компьютерных программ. Расчетные методы также могут применяться в автоматизированных системах измерения влажности воздуха.
Ключевые слова: относительная влажность воздуха, психрометрический метод.
Kuzyk A.D., Balitska V.O., Yarytska L.I. The problem of increasing the accuracy of air relative humidity using psychrometric method
The analysis of the available modern methods of measuring and evaluating the accuracy of relative humidity is carried out. Two methods of relative humidity calculation using the empirical formulas of the World Meteorological Organization were proposed. The above formulas will improve to increase the accuracy of psychrometric method without tables and h-d diagrams. The corresponding calculations are provided via computer programs. Calculating methods can be used in automated systems for humidity measuring also.
Keywords: Relative humidity, psychrometric method.
3. Технология та устаткування деревообробних шдприемств
129
