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:

Н= Ф * (t1 – t2)/а

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

по кататермометру

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

применяют формулу:

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.