Определение скорости движения

Скорость движения воздуха в помещениях и в призем­ном слое атмосферы определяется с помощью анемометров, кататермометров и полупровод­никовых термоанемометров.

Анемометры — приборы для определе­ния больших скоростей движения воздуха в пределах от 0,3 до 50 м/с. Существует не­сколько типов этих приборов.

Анемометр чашечный МС-13 (рис. 6) используется главным образом для метеорологических наблюдений в свободной атмосфере и позволяет измерить скорость ветра в пределах 1-50 м/с. Верхняя его часть состоит из крестовины с четырьмя полыми по­лушариями, обращенными выпуклостью в одну сторону.

Под влиянием давления на полуша­рии движущегося воздуха начинает вращать­ся ось. Каждый оборот передается на зубча­тые колеса, оси которых снабжены стрелками и выведены на поверхность коробки. Цифер­блат прибора имеет три шкалы. На большой шкале нанесено 100 делений, на двух малых— по 10. Один оборот большой стрелки соответ­ствует одному делению левой малой стрелки и соответственно один оборот левой малой стрелки — одному делению правой малой. Боль­шая стрелка анемометра перемещается на одно деление при трех оборотах крестовины. Сбоку циферблата имеется небольшая петля-рычажок (арретир), позволяющая включать или выключать счетчик оборотов стрелок.

Рис. 6. Анемометр

ручной чашечный

МС-13

Перед проведением измерения скорости движения воздуха записывают начальные показания счетчика по всем трем стрелкам на циферблате, начиная со шкалы «1000» (при расположении стрелок между двумя цифрами учитывается меньшая). Анемометр устанавливают вертикально, чтобы циферблат был об­ращен к наблюдателю. Дают чашечкам вращаться 1-2 мин вхолостую и затем включают счетчик анемометра и секундомер. Наблюде­ния проводят в течение 10 мин, после чего механизм выключают и записывают конечные показания счетчика. Разница в показаниях между вторым и первым отсчетами покажет число оборотов, пройденных воздушным по­током за период наблюдения. Найденное число оборотов делят на количество секунд работы анемометра, определяя число оборотов в 1 с. Затем по графику, прилагаемому к каждому прибору, находят скорость движения возду­ха, м/с.

Анемометр крыльчатый (руч­ной) типа АСО-3 (рис. 7) отличается большой чувствительностью. Он пригоден для измерения скорости движения воздуха в пре­делах от 0,3 до 5 м/с. Кроме применения для измерения скорости движения в обычных ус­ловиях, он используется при обследовании вен­тиляции помещений, в этом случае продолжи­тельность наблюдения сокращается до 3-4 мин. В крыльчатом анемометре воспринима­ющей частью является колесико с легкими алюминиевыми крыльями, заключенными в ши­рокое металлическое кольцо (диффузор).

Рис. 7. Крыльчатый ручной анемометр типа АСО-3:

1 — крыльчатка (ветроприемник); 2 — ушки; 3 — арретир; 4 — шкала.

Пе­редача вращения колесика стрелками цифер­блата аналогична системе чашечного анемо­метра. Прибор устанавливают крыльчаткой навстречу потоку ветра. Порядок работы с анемометром такой же, как и с чашечным.

К прибору прилагаются два графика, с помощью которых опре­деляется скорость воздушного потока, м/с. Крыльчатый анемометр не следует использовать для измерения скорости выше 5 м/с.

Кататермометр — прибор для определения малых скоро­стей движения воздуха внутри помещения (рис. 8). Непосред­ственно определяет скорость охлаждения прибора, зависящую от температуры, влажности и скорости движения окружающего возду­ха. Он позволяет учесть суммарное воздействие температуры, влаж­ности и подвижности воздуха в их различных комбинациях между собой, при которых изменение какого-либо одного фактора может коренным образом изменить величину теплоотдачи.

Прибор представляет собой спиртовой термометр особого уст­ройства с двумя резервуарами, соединенными капиллярной трубкой. Нижний резервуар прибора может быть цилиндрическим (поверх­ность резервуара 22,6 см²) или шаровидным (поверхность 27,3см²). Нижний резервуар прибора заполнен окрашенным спиртом, верх­ний — пустой.

Рис. 8. Кататер­мометры:

а — цилиндрический;

б — шаровой.

Шкала цилиндрического кататермометра градуирована от 35 до 38°, шарового кататермометра — от 33 до 40°. На тыльной стороне каждого кататермометра обозначен его фактор F, который харак­теризует теплопотери в милликалориях с 1 см² поверхности спирто­вого резервуара нагретого прибора при охлаждении его от 38 до 35°. Фактор устанавливается для каждого прибора при изготовлении его на заводе.

Вначале определяют охлаждающую способность воздуха, для чего спиртовой резервуар прибора погружают в горячую воду с температурой 70-75° С и выдерживают до исчезновения разрывов в капилляре и заполнения спиртом резервуара. После этого цилинд­рический прибор насухо вытирают и вешают на штативе или держат на вытянутой руке в месте наблюдения. С помощью секундомера определяют время опускания в капилляре спирта от 38 до 35°. Из­мерения повторяют 2-3 раза и вычисляют среднее значение. Вычис­ление величины охлаждения кататермометра в милликалориях с 1 см² поверхности резервуара в секунду проводят по формуле:

где Н — искомая величина охлаждения, млкал (индекс); F — фактор прибора, постоянная величина; t — время в секундах, за которое столбик спирта опустился с 38 до 35°.

Пример. F=567, скорость снижения столбика спирта 80 с. Откуда Н=567/80=7,1 млкал/с.

Зная индекс кататермометра (Н) и температуру окружающей среды в момент исследования, находят величину Q — разница меж­ду средней температурой крайних показаний кататермометра (38 + 35)/2=36,5°С и температурой окружающей среды в момент ис­следования.

Пример. Средняя температура кататермометра 36,5°С, тем­пература окружающего воздуха 18,5° С. Отсюда

18,5⁰С = 36,5°- 18 5°= 18°С.

Далее находим частное от деления

0,39

Определив величину от деления Р на Q по таблице 9, находят скорость движения воздуха в метрах в секунду. Из таблицы видно, что величине 0,39 соответствует скорость движения воздуха по ци­линдрическому кататермометру 0,226 м/с.

Порядок работы с шаровым кататермометром такой же. Этот прибор применяется в более широком диапазоне температур. При определении им скорости движения воздуха наблюдение за охлаж­дением следует проводить в пределах тех интервалов температур, сумма которых, разделенная на 2, давала бы частное 36,5° С. Например, можно брать следующие интервалы: от 40 до 33, от 39 до 34, от 38 до 35° С. Если наблюдения за охлаждением ведут от 38 до 35° С, то для вычисления охлаждающей способности воздуха пользуются приведенной выше формулой для цилиндрического ка­татермометра. При наблюдении за падением спиртового столба от 40 до 33° или от 39 до 34° вычисления проводят по формуле:

где Ф — константа кататермометра, мкал/см²/°С (Ф=F/3); Т₁ — Т₂ — показания температуры, при которой определяют время охлаж­дения (от 40 до 33°С и от 39 до 35°С); а — время падения спирто­вого столба, с.

Пример. Фактор прибора F — 645. Константа Ф = 645/3 = 215. Скорость падения спиртового столба от 40 до 33 — 220 с. Отсюда