Feuchte-Akademie Theorie 7 - Die Nass-/Trockenkugeltechnologie (Psychrometer)

Die Messung der Nass- und Trockenkugel-Temperaturmessung ist eine weit verbreitete und anerkannte Technik zur Kontrolle der relativen Luftfeuchtigkeit in Klimakammern. In der ASTM-Norm E 337-02 (2007) wird die Nass- und Trockenkugeltechnik sehr detailliert beschrieben. Nach dieser Norm liegt die Genauigkeit, die im Allgemeinen bei einem belüfteten Trocken- und Nasskugelgerät erwartet werden kann, im Bereich von 2 und 5 %rF.

Die im Allgemeinen im Fall eines belüfteten Nass- und Trockenkugelgeräts erreichte Genauigkeit ist für Klimakammern akzeptabel, in denen sowohl die Temperaturstabilität als auch die Uniformität auf 1 Grad festgelegt sind, da eine Unsicherheit von 1 Grad C bei 95 % Konfidenz k=2 für die Temperatur automatisch eine Ungenauigkeit von 5 bis 6 %rF bei 95 % Konfidenz k=2 bei hoher Feuchte zur Folge hat. Manche Kammern sind jedoch auf 0,3-0,5 Grad C ausgelegt und erfordern eine bessere Kontrolle der Feuchte.

Vor- und Nachteile der Technik

Obwohl die Nass- und Trockenkugel-Messtechnik eine solide theoretische Basis aufweist, besteht das Problem darin, dass sie nur einfach wirkt, was viele Anwender dazu verleitet, auf die notwendige Vorsicht und Präzision zu verzichten, die zum Erreichen exakter Resultate erforderlich sind. Im Folgenden werden wir auf die häufigsten missachteten Anforderungen und weitere Probleme eingehen.

Vorteile:

Nachteile:

Missachtung der grundlegenden Anforderungen dieser Technik

In der Praxis besteht die Tendenz, einige der folgenden Anforderungen an die Nass- und Trockenkugeltechnik zu missachten:

Psychrometer-Koeffizient: Dieser wird für die Erstellung der psychrometrischen Tabelle verwendet, mit der die Nass- und Trockenkugel-Temperaturwerte in relative Feuchte umgerechnet werden. Dieser Koeffizient muss für jedes spezifische Psychrometer-Design, und insbesondere für jedes Nasskugeldesign ermittelt werden.

Barometrischer Druck: Die psychrometrischen Diagramme gelten in der Regel für den barometrischen „Standarddruck“ und müssen für andere Druckwerte korrigiert werden.

Anpassung der Thermometer: Die Nass- und Trockenkugelthermometer müssen nicht nur exakt sein, sondern sollten auch angepasst werden, um den Fehler in den Temperaturdepressionswerten (oder der Temperaturdifferenz) zu minimieren.

Interferenzen während der Messungen

In einer Klimakammer können Messfehler durch falsche Auswahl des Montageorts von Nass- und Trockenkugelthermometern auftreten. Dies ist der Fall, wenn die Thermometer zu nah an einer Feuchtigkeitsquelle (Wasserzuleitung der Nasskugel, Dampfinjektor etc.) installiert werden. Fehler können zudem auftreten, wenn die Thermometer zu nah an den Kammerwänden angebracht werden.

Falsche Handhabung und Wartung

Richtige Handhabung und häufige Wartung sind wesentliche Anforderungen der Nass- und Trockenkugeltechnik. Falsche Messungen werden häufig durch Folgendes verursacht:

Verschmutzter Gewebestreifen

Der Gewebestreifen sollte nie direkt mit den Fingern berührt werden. Ein neuer Gewebestreifen sollte mit destilliertem Wasser gespült werden, um mögliche Verunreinigungen zu entfernen. In einer Klimakammer wird der Gewebestreifen permanent belüftet und wird daher nach einiger Zeit schmutzig. Unter dem Gesichtspunkt der Wartung ist dies wahrscheinlich der wichtigste Aspekt der Nass- und Trockenkugeltechnik.

Nicht korrekt ausgerichteter Gewebestreifen

Der Gewebestreifen sollte das Nasskugelthermometer ausreichend bedecken, um Fehler durch die Wärmeleitung entlang des Thermometerstabs zu minimieren. Der Gewebestreifen muss zudem engen Kontakt mit der Thermometeroberfläche aufweisen.

Nicht richtig feuchter Gewebestreifen

Ein zu alter oder ausgetrockneter Gewebestreifen führt ggf. nicht ausreichend Wasser zu. Ein korrekt befeuchteter Gewebestreifen sollte feucht schimmern.

Typische Genauigkeit der Technik

Die meisten der oben angeführten Probleme haben direkten Einfluss auf die Genauigkeit der Nass- und Trockenkugeltechnik. Die meisten Fehler treten insbesondere bei der Nasskugeltemperatur und der Depressionstemperatur-Messung auf.

Berücksichtigt man nur die Unsicherheiten bei Temperaturmessung und psychrometrischem Koeffizienten, wird im ASTM-Standard Nr. E 337-02 (2007) angegeben, dass der Fehlerbereich für belüftete Nass- und Trockenkugelgeräte von 2 bis 5 %rF reicht.

Ein Fehler von 2 %rF entspricht einem Fehler von 0,1 °C bei der Temperaturdepression und 0,2 °C bei der Trockenkugeltemperatur, während ein Fehler von 5 %rF einem Fehler von 0,3 °C bei der Temperaturdepression und 0,6 °C bei der Trockenkugeltemperatur entspricht. Der wichtigste Faktor ist die Genauigkeit der Temperaturdepressionsmessung.

Berücksichtigt man die vielen anderen potenziellen Fehlerquellen, liegt die tatsächliche Genauigkeit von Nass- und Trockenkugelgeräten in den meisten Klimakammern höchstes bei 3 bis 6 %rF. Der Fehler ist meist bei geringer Feuchte und niedrigen Temperaturen am grössten, wobei die angezeigten Werte meist zu hoch sind.

Einsatzbeschränkungen der Nass- und Trockenkugeltechnik

Neben den Genauigkeitseinschränkungen hat die Wet- and Dry-Bulb-Technik noch weitere Einschränkungen, die im Falle von Klimakammern von Bedeutung sein können:

Lernen Sie mehr über Luftfeuchtigkeit im folgenden Video: "Relative Feuchtemessung erklärt"

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