Лабораторная установка и применяемые приборы. Установка для проведения эксперимента включает: вентилятор для создания направленного потока воздуха; электроплитку с массивной металлической деталью (для

Установка для проведения эксперимента включает: вентилятор для создания направленного потока воздуха; электроплитку с массивной металлической деталью (для измерения температуры его нагретой поверхности); ртутные термометры (ТЛ-2М4, ТЛ-2М5) и спиртовые термометры (АВФ-2001 П2); анемометры крыльчатые АСО-3; анемометры чашечные МС-13; психрометры МВ-4М и М-34; штатив для крепления аспирационного психрометра, термоанемометры ТА-9, ТА-051 «Алмаз».

Термометры предназначены для измерения температуры воздушной среды. По конструкции подразделяются на ртутные и спиртовые.

При измерении температуры выше 0 ^оС следует пользоваться ртутными термометрами, так как ртуть при нагревании расширяется более равномерно, чем спирт. Для измерения низких температур необходимо пользоваться спиртовыми термометрами, так как при температуре ниже – 39 ^оС ртуть замерзает

Анемометр крыльчатый АСО-3 (рис. 4.1а) предназначен для измерения средних скоростей направленного воздушного потока в интервале 0,3–5 м/с. Прибор включает в себя крыльчатыйветроприемник, частота вращения которого пропорциональна скорости воздушного потока, и кинематический счетный механизм, связанный с ветроприемником.

Анемометр чашечный МС-13 (рис.4.1б) предназначен для измерения скорости от 1 до 20 м/с. Счетный механизм анемометров имеет три шкалы: единиц, сотен и тысяч. Принцип работы приборов основан на регистрации какого-то числа оборотов крыльчатки или чашек ветроприемника в воздушном потоке за определенный промежуток времени. Чем выше скорость воздушного потока, тем больше показания счетчика. Показания счетчика делят на время измерения и по градуировочному графику определяют скорость воздушного потока.

Рис.4.1 Анемометры:

а – крыльчатый; б – чашечный.

Работают с анемометром АСО-3 следующим образом. Записывают начальные показания счетного механизма: число тысяч, сотен и единиц. Затем арретиром отключают счетчик от крыльчатки, ориентируют прибор в воздушном потоке так, чтобы ось крыльчатки была параллельна ему. После того, как крыльчатка наберет обороты (примерно через 10–15 с), включают счетчик анемометра и секундомер. Через 50–100 с их останавливают. Записывают конечное показание счетчика. Разность между конечным и начальным отсчетами делят на время измерения, выраженное в секундах, и определяют число единиц шкалы, приходящихся на 1 с (т.е. определяют скорость работы счетчика). Затем по градуировочному графику прибора (рис. 4.2) определяют скорость движения воздуха. Для этого по вертикальной оси откладывают число единиц шкалы Z, приходящееся на 1 с, а по горизонтальной оси получают значение скорости.

К каждому анемометру прилагают два градуировочных графика. Один из них применяют при скорости воздушного потока до 1 м/с, а второй – 1–5 м/с. Во избежание поломки крыльчатки нельзя измерять данным анемометром воздушные потоки скоростью более 5 м/с.

Для измерения малых скоростей движения воздуха применяют шаровой кататермометр.

Психрометры аспирационные МВ-4М и М-34 предназначены для измерения относительной влажности воздуха. Каждый из этих психрометров состоит из двух одинаковых термометров, один из которых обернут батистовой тканью. Перед измерениями эту ткань смачивают дистиллированной водой. Она испаряется с поверхности резервуара термометра и охлаждает его. В результате показания влажного термометра всегда ниже показаний сухого. Чем ниже влажность воздуха, тем интенсивнее испаряется влага, сильнее охлаждается резервуар и больше разница между показаниями сухого и влажного термометров, и наоборот. При 100%-ной относительной влажности воздуха показания термометров будут равны. В этом состоит принцип психрометрии (рис.4.3).

Рис. 4.3. Психрометр аспирационный:

1 – металлические трубки, в которых помещены резервуары термометров;

2 – термометры; 3 – аспиратор; 4 – предохранитель от ветра;

5 – резиновая трубка с пипеткой.

По разнице показаний сухого и влажного термометров (табл. 5.1) или психрометрическому графику (рис. 5.1) находят значение относительной влажности воздуха. Оба термометра заключены в светлые металлические трубки, через которые с помощью вентилятора просасывается исследуемый воздух. Металлические трубки защищают термометры от механического повреждения, потоков лучистой энергии, близко расположенных горячих или холодных предметов, т.е. уменьшают погрешности измерения. Аспирация обеспечивает постоянную смену воздуха вокруг термометров, т.е. психрометр дает показания влажности значительной массы воздуха, а не только той его части, которая находится в непосредственной близости от прибора, как у психрометрических гигрометров.

Привод вентилятора у психрометра МВ-4М механический от пружины, которую перед началом измерений заводят с помощью ключа, а у психрометра М-34 – электрический от встроенного электродвигателя.

Прибором пользуются следующим образом. Психрометр помещают в зоне исследований за 15 мин до снятия показаний. На улице его устанавливают с помощью кронштейна на столбе на высоте 2 м от поверхности почвы. Смачивают батист на резервуаре термометра (вне помещения – за 4 мин до начала наблюдений). Для этого берут резервный баллон с пипеткой (входят в комплект прибора), заполняют его дистиллированной водой и легким нажимом доводят воду в пипетке до уровня 1 см от конца и удерживают в этом положении зажимом. Затем вводят пипетку до отказа во внутреннюю трубку защиты термометра и смачивают батист. Спустя некоторое время, не вынимая пипетки из трубки, разжимают зажим, вбирают лишнюю воду в баллон, после чего пипетку вынимают. Включают вентилятор [у психрометра МВ-4М до отказа заводят пружину и включают электромотор в сеть (220 В) у психрометра М-34]. Через 4 мин после пуска вентилятора (когда стабилизируются показания термометров) проводят отсчет. В зимних наружных условиях срок наблюдения увеличивают до 15 мин (вентилятор заводят дважды).

Во время отсчета надо следить, чтобы ветер дул по направлению от психрометра на наблюдателя. При сильном ветре (скорость свыше 4 м/с) на прорези аспирационной головки с наветренной стороны необходимо надеть ветровую защиту (входит в комплект прибора) открытым концом в направлении вращения вентилятора.

Гигрометр М-19 предназначен для прямого определения относительной влажности воздуха. Действие прибора основано на свойстве обезжиренного человеческого волоса удлиняться при изменении влажности. Шкала прибора проградуирована в процентах относительной влажности.