Исследование скорости движения воздуха. Способы определения скорости движения воздуха
Определение скорости движения воздуха, превышающей 0,5 м/с, производят с помощью анемометров (от греч. anemos — ветер). В санитарной практике применяются динамические анемометры, основанные на вращении током воздуха лёгких лопастей, обороты которых передаются через систему зубчатых колёс счётному механизму с циферблатом и указательной стрелкой. Анемометры бывают 2-х систем: чашечные и крыльчатые.
Чашечный анемометриспользуют при метеорологических наблюдениях в свободной атмосфере для определения скорости движения воздуха от 1 до 50 м/с. В верхней части его имеется четыре полых полушария, закрепленных на крестовине, которая с помощью оси контактирует посредством зубчатой передачи со счетчиком оборотов. Под влиянием давления на полушария движущегося воздуха ось вращается, каждый оборот передаётся на зубчатые колёса, оси которых снабжены стрелками и выведены на поверхность прибора. Большая стрелка движется по циферблату, который разделен на 100 частей. Каждая маленькая стрелка движется по циферблату, разделенному на 10 частей, и показывает величины, в 10 раз большие предшествующих, т. е. каждое деление циферблата первой маленькой стрелки соответствует 100, второй — 1000.
Для включения или выключения счетчика оборотов сбоку прибора имеется петля-рычажок.
Перед началом измерения большую стрелку устанавливают на нуль и записывают показания двух других стрелок. Затем, встав лицом к ветру, и повернув прибор циферблатом к исследователю, дают чашечкам вращаться вхолостую 1-2 мин и включают счетчик оборотов. Наблюдения производят в течение 10 мин, после чего счетчик выключают и записывают показания. Разницу в показаниях прибора, которая показывает число метров, пройденных воздушным потоком за период наблюдения, делят на количество секунд работы анемометра и умножают на поправку, указанную в прилагаемом к прибору паспорте.
| Показания стрелок | ||
| До наблюдения Через 10 мин (600 с) после начала | ||
| Большая стрелка | 00 | 80 |
| Первая малая стрелка (100) | 2 | между 6 и 7 делениями |
| Вторая малая стрелка (1000) | 4 | между 5 и 6 делениями |
| Запись | 4200 | 5680 |
Разница в показаниях 5680 м — 4200 м = 1480 м,
искомая скорость движения воздуха равняется 1480 : 600 = 2,46 м/с.
Ручной крыльчатый анемометрболее чувствителен и пригоден для определения скорости движения воздуха в пределах от 0,5 до 15 м/с. В данном приборе воспринимающей частью является колесико с легкими алюминиевыми крыльями, огражденными широким металлическим кольцом. Этот прибор предназначен для проверки эффективности работы вентиляционных установок и измерения скорости движения воздуха в производственных условиях. Передача вращения колесика стрелкам циферблата аналогична системе предыдущего прибора. При наблюдениях направление воздушных течений должно быть перпендикулярно плоскости вращения колесика. Продолжительность наблюдения 3-4 мин.
Для определения малых скоростей движения воздуха используется косвенный метод, основанный на учете интенсивности охлаждения нагретого прибора. Охлаждающую способность воздуха в милликалориях тепла, теряемых с 1 см 2 поверхности за 1 секунду, определяют с помощью кататермометра (от греч. kata — движение сверху вниз) — особого спиртового термометра.
Источник
Способы определения скорости движения воздуха
Определение скорости движения воздуха, превышающей 0,5 м/с, производят с помощью анемометров (от греч. anemos – ветер). В санитарной практике применяются динамические анемометры, основанные на вращении током воздуха лёгких лопастей, обороты которых передаются через систему зубчатых колёс счётному механизму с циферблатом и указательной стрелкой.
Анемометры бывают двух систем: чашечные и крыльчатые.
Рис. 10. Анемометры: а – чашечный; б – крыльчатый
Чашечный анемометр (рис. 10а) используют при метеорологических наблюдениях в свободной атмосфере для определения скорости движения воздуха от 1 до 50 м/с. В верхней части его имеется четыре полых полушария, закрепленных на крестовине, которая с помощью оси контактирует посредством зубчатой передачи со счетчиком оборотов. Под влиянием давления на полушария движущегося воздуха ось вращается, каждый оборот передаётся на зубчатые колёса, оси которых снабжены стрелками и выведены на поверхность прибора. Большая стрелка движется по циферблату, который разделен на 100 частей. Каждая маленькая стрелка движется по циферблату, разделенному на 10 частей, и показывает величины, в 10 раз большие предшествующих, т. е. каждое деление циферблата первой маленькой стрелки соответствует 100, второй – 1000.
Для включения или выключения счетчика оборотов сбоку прибора имеется петля-рычажок. Перед началом измерения большую стрелку устанавливают на нуль и записывают показания двух других стрелок. Затем, встав лицом к ветру и повернув прибор циферблатом к исследователю, дают чашечкам вращаться вхолостую 1—2 минуты и включают счетчик оборотов. Наблюдения производят в течение 10 минут, после чего счетчик выключают и записывают показания. Разницу в показаниях прибора, которая показывает число метров, пройденных воздушным потоком за период наблюдения, делят на количество секунд работы анемометра и умножают на поправку, указанную в прилагаемом к прибору паспорте. Ручной крыльчатый анемометр (рис. 10б) более чувствителен и пригоден для определения скорости движения воздуха в пределах от 0,5 до 15 м/с. В данном приборе воспринимающей частью является колесико с легкими алюминиевыми крыльями, огражденными широким металлическим кольцом. Этот прибор предназначен для проверки эффективности работы вентиляционных установок и измерения скорости движения воздуха в производственных условиях. Передача вращения колесика стрелкам циферблата аналогична системе предыдущего прибора. При наблюдениях направление воздушных течений должно быть перпендикулярно плоскости вращения колесика. Продолжительность наблюдения 3—4 минуты.
Рис. 11. Кататермометры:
а – шаровой; б – цилиндрический
Для определения малых скоростей движения воздуха используется косвенный метод, основанный на учете интенсивности охлаждения нагретого прибора. Охлаждающую способность воздуха в милликалориях тепла, теряемых с 1 см2 поверхности за 1 секунду, определяют с помощью кататермометра (от греч. kata – движение сверху вниз) – особого спиртового термо-метра. В гигиенической практике используют шаровой и цилиндрический кататермометры (рис. 11 а, б). Цилиндрический кататермометр имеет шкалу от 35 до 38º С, шаровой – от 33 до 40ºС.
Перед исследованием кататермометр погружают в стакан с горячей водой (80º С) и выдерживают до тех пор, пока спирт не заполнит примерно половину верхнего расширенного капилляра.
Затем прибор насухо вытирают салфеткой и подвешивают на штатив в центре помещения на уровне 1,5 метра от пола. При работе вблизи источников теплоизлучения или при наличии солнечной радиации кататермометр необходимо защищать от действия лучистой энергии, для этого используют любой экран (картон, фанеру), окрашенный в белый цвет. С помощью секундомера отмечают время в секундах, в течение которого кататермометр охладится от температуры t1 до t2. Интервалы температуры выбирают такие, чтобы полусумма верхнего и нижнего значений составляла 36,5º С. Поэтому при использовании шарового кататермометра наблюдения за охлаждением можно проводить в интервалах 40—33º С, 39—34º С, 38—35º С.
Величину охлаждающей способности воздуха при наблюдении в пределах интервала 38—35º С определяют по формуле: Н=F/а где Н – искомая величина охлаждения в милликалориях с 1 см2 поверхности резервуара кататермометра за 1 секунду; F – фактор кататермометра, постоянная величина, показывающая количество тепла, теряемого с 1 см2 поверхности данного прибора (указан на тыльной стороне прибора); а – время охлаждения прибора (в секундах).
При наблюдении за охлаждением шарового кататермометра в других интервалах (40—33º С, 39—34ºС) величину охлаждающей способности Н вычисляют по формуле:
где Ф – константа кататермометра, показывающая количество
тепла в милликалориях, теряемого с 1 см2 поверхности резер-
вуара при падении температуры на 1º С. Ф=F/3.
Определение скорости движения воздуха
Зная величину охлаждающей способности кататермометра и
температуру окружающего воздуха, можно по эмпирической формуле вычислить скорость его движения. Для вычисления
скоростей движения воздуха менее 1 м/с применяют формулу:
V= (H/Q – 0,20)2 : 0,402
Для вычисления скоростей движения воздуха более 1 м/с
V= (Н/Q – 0,13)2 : 0,472
где V – искомая скорость движения воздуха в м/с;
Н – величина охлаждения кататермометра;
Q – разность между средней температурой тела 36,5˚С и
температурой окружающего воздуха;
0,20 и 0,40; 0,13 и 0,47 – эмпирические коэффициенты.
Источник
Определение скорости движения воздуха
Скорость движения воздуха определяется расстоянием, которое проходит воздух в единицу времени, и выражается в метрах в секунду. Движение воздуха способствует отдаче тепла путем проведения и конвекции при низкой температуре воздуха и путем испарения при высокой температуре и низкой относительной влажности воздуха. Усиление отдачи тепла зимой способствует охлаждению организма человека, а летом в жаркую погоду, наоборот, освобождает его от излишков тепла и тем самым улучшает самочувствие.
В помещениях при закрытых форточках и дверях скорость движения воздуха обычно не превышает 0,05-0,2 м/с. Скорость движения воздуха как правило не должна превышать 0,4 м/с, так как большие скорости вызывают неприятное ощущение сквозняка.
Для определения скорости воздуха применяются динамические анемометры, основанные на вращении током воздуха легких лопастей, обороты которых передаются счетному механизму с циферблатом и указательной стрелкой. Анемометры имеются двух систем: чашечные и крыльчатые.
Чашечный анемометр предназначается главным образом для метеорологических наблюдений в открытой атмосфере и позволяет измерять скорость движения воздуха в больших пределах от 1 до 50 м/с. В верхней части прибор имеет четыре полых полушария, которые под влиянием тока воздуха вращаются вокруг вертикальной оси. Нижний конец оси при помощи зубчатой передачи соединен со стрелками на циферблате, которые, передвигаясь по шкале, указывают число делений. Большая стрелка показывает единицы и десятки, маленькие стрелки (в зависимости от их количества) показывают сотни, тысячи и более делений. Сбоку циферблата имеется рычажок, с помощью которой включается и выключается счетчик оборотов стрелок. Перед началом измерения при выключенном счетчике записывают показания всех стрелок. Прибор устанавливают перпендикулярно воздушному потоку и дают чашечкам некоторое время вращаться вхолостую. Затем одновременно включают счетчик анемометра и пускают в ход секундомер. Наблюдение продолжают 5-10 минут, после чего счетчик выключают и записывают новые показания. По разнице в показаниях счетчика до и в конце наблюдения определяют число делений в секунду. Затем определяют скорость движения воздуха, пользуясь прилагаемым к прибору графиком.
Крыльчатый анемометр устроен так же, как чашечный, но воспринимающей частью у него являются не полушария, а легкие алюминиевые крылья, огражденные широким металлическим кольцом. Прибор более чувствителен и позволяет измерять скорость от 0,5 до 15 м/с, чаще всего используется при обследовании вентиляции. Продолжительность наблюдения ограничивается 3-4 минутами. Снятие показаний и расчет скорости производят так же, как и в случае с чашечным анемометром.
Пример. Показания прибора до измерения составляли 7425, после измерения в течение 3 мин — 7695. Таким образом, разница в показаниях 7695-7425=270 делений. Находят число делений в секунду: 270/180 = 1,5. По графику, прилагаемому к прибору, определяем, что 1,5 деления в секунду соответствуют 0, 8 м/с.
В помещениях скорость движения воздуха обычно небольшая, и анемометром ее измерить невозможно ввиду его малой чувствительности, поэтому необходимо пользоваться другим прибором — кататермометром, с помощью которого определяют малые скорости движения воздуха (менее 1 м/с).
Кататермометр представляет собой спиртовой термометр с цилиндрическим или шаровым резервуаром. В шаровом кататермометре резервуар имеет форму шара, на шкале нанесены деления от 33 до 40 °С. Для определения скорости движения воздуха, резервуар кататермометра погружают в горячую воду (60-80°С) и держат его в ней до тех пор, пока спирт не заполнит примерно половину верхнего расширения капилляра. После этого резервуар насухо вытирают, и прибор подвешивают в том месте, где нужно измерить скорость движения воздуха. Нагретый резервуар кататермометра будет постепенно отдавать тепло во внешнюю среду путем излучения, проведения и конвекции. Вследствие охлаждения прибора спирт из верхнего расширения капилляра станет переходить в резервуар. По секундомеру определяют время, в течение которого столбик спирта опустится либо с 38° до 35°С (исследование повторяют 2-3 раза и вычисляют среднее время).
Каждый кататермометр за время опускания столбика спирта с 38 до 35°С теряет с 1 см 2 поверхности резервуара определенное, постоянное для данного прибора количество тепла. Эта величина носит название фактора и обозначается F. Она указана на тыльной стороне прибора (в милликалориях). Время, в течение которого кататермометр потеряет это количество тепла, будет различно в зависимости от температуры и скорости движения воздуха, т.е. от охлаждающей способности воздуха, которую и определяют по формуле:
H = F/T,
где Н — охлаждающая способность воздуха, то есть количество тепла в милликалориях, которое теряется с 1 см 2 поверхности резервуара кататермометра за 1 с при опускании спирта с 38 до 35°С;
F — фактор прибора;
Т — время в секундах, в течение которого столбик спирта опустился с 38° до 35°С.
Определив Н, вычисляют скорость движения воздуха по формуле:
где V — скорость движения воздуха в метрах в секунду;
Н — охлаждающая способность воздуха в мкал/с·см 2 ,
Q — разность между средней температурой кататермометра (36,5°С) и температурой окружающего воздуха;
0,20 и 0,40 — эмпирические коэффициенты.
Пример. При определении охлаждающей способности воздуха в операционной на уровне 1 м от пола время падения столбика спирта (t) составляло 80 с, фактор прибора F — 496, температура воздуха 18°С.
Определим охлаждающую способность воздуха
Н = F/t = 496:80 = 6,2 мкал/с см 2
Рассчитаем Q = 36,5 0 – 18 0 = 18,5 0
Рассчитаем H/Q = 6,2 : 18,5 = 0,33
Подставляем полученные результаты в формулу:
Заключение. Скорость движения воздуха в операционной отвечает требованиям нормативной документации (см. табл.3)
Определение подвижности воздуха возможно также по специальной таблице по величине H/Q (см. табл.2).
Таблица 2
Таблица для определения скорости движения воздуха
Источник
