Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Приборы и методика измерений параметров микроклимата

2.2.1. Приборы и методика измерения температуры воздуха

Температура воздуха измеряется с помощью термометров, принцип действия которых основан на различных физических явлениях и эффектах. Чаще всего применяются жидкостные термометры, точность показаний которых удовлетворяет требованиям СанПиН 2.2.4.548-96. Принцип действия этих термометров основан на явлении теплового объёмного расширения термометрической жидкости.

Для измерения минимальной температуры воздуха за определенный промежуток времени (например, за рабочую смену) используется минимальный спиртовой термометр (рис. 1.1). Рабочее положение минимального термометра – горизонтальное. В капилляре термометра, заполненного этиловым спиртом, находится штифт-указатель, который свободно перемещается при отклонении оси термометра от горизонтали. Для приведения минимального термометра в рабочее положение необходимо приподнять его резервуаром кверху и выдержать в таком положении до тех пор, пока штифт не опустится до мениска (плёнки поверхностного натяжения) спирта, после чего термометру придаётся рабочее (горизонтальное) положение. При понижении температуры воздуха столбик спирта перемещается в сторону резервуара, а плёнка поверхностного натяжения увлекает за собой штифт-указатель до тех пор, пока происходит уменьшение температуры. При повышении температуры воздуха столбик спирта в капилляре удлиняется, а штифт-указатель остаётся на месте, удерживаемый силами трения своих шаровых окончаний о стенки капилляра термометра. Положение конца штифта, ближайшего к мениску спирта указывает минимальную температуру, которую зафиксировал термометр за рассмотренный период времени. По положению мениска термометрической жидкости (спирта) определяется температура воздуха в любой момент времени.

Рис. 1.1. Спиртовой минимальный термометр

1 – капилляр; 2 – штифт-указатель

Рис. 1.2. Ртутный максимальный Термометр:1 – резервуар; 2 – штифт; 3 – капилляр

Для определения максимальной температуры воздуха за определённый промежуток времени используется максимальный ртутный термометр (рис. 1.2).

Рабочее положение этого термометра – вертикальное или под углом не < 10° к горизонту. Площадь поперечного сечения капилляра термометра около резервуара уменьшена при помощи тонкого стеклянного штифта, впаянного в его дно, что препятствует (за счёт возросших сил трения) движению столбика ртути обратно в резервуар. Последнее обстоятельство позволяет зафиксировать максимальную температуру за рассмотренный период времени. Для приведения термометра в исходное положение его необходимо встряхнуть, расположив резервуаром вниз, возникающие при этом центробежные силы, действующие на столбик ртути, преодолевают силы трения в месте сужения капилляра,и мениск жидкости покажет температуру воздуха в данный момент времени. После этого термометр готов к следующему циклу измерения максимальной температуры.

2.2.2. Приборы и методика измерения относительной влажности
воздуха

Для измерения относительной влажности воздуха используются психрометры Августа (рис. 1.3) и Ассмана (рис. 1.4).

Рис. 1.3. Психрометр Августа 1 – «сухой» термометр; 2 – дистиллированная вода; 3 – «влажный» термометр

Рис. 1.4. Аспирационный психрометр Ассмана 1 – трубки с двойными стенками; 2 – аспиратор; 3 – «сухой» термометр; 4 – «влажный» термометр; 5 – ветровой предохранитель; 6 – пипетка с водой

Стационарный психрометр Августа состоит из двух одинаковых жидкостных термометров, размещённых рядом в одинаковых условиях. Резервуар одного из термометров обёрнут тонкой батистовой тканью, свободный (свисающий) конец которой опущен в сосуд с дистиллированной водой. Вода, поднимаясь по капиллярам ткани, смачивает резервуар термометра тонкой плёнкой, что дало название термометру «влажный» (смоченный).Вода, испаряясь с поверхности резервуара влажного термометра, охлаждает его, поэтому показания влажного термометра ниже или равны показаниям сухого (несмоченного) термометра. Принцип действия описанного прибора основан на зависимости изменения интенсивности испарения воды с поверхности резервуара влажного термометра от относительной влажности воздуха.

Относительная влажность воздуха (φ, %) определяется по разности показаний сухого и влажного термометров с помощью психрометрической таблицы.

Аспирационный психрометр Ассмана принципиально устроен так же, как и психрометр Августа за исключением того, что резервуары термометров помещены в специальную трубчатую оправу с двойными стенками, через которую при помощи аспиратора (вентилятора) с постоянной скоростью (~ 4 м/с) продувается анализируемый воздух.

Благодаря рассмотренным особенностям точность измерения влажности воздуха психрометром Ассмана выше по следующим причинам:

– на показания термометров практически не влияет тепловое излучение нагретых тел из-за наличия трубчатой оправы с двойными стенками для резервуаров;

– на показания смоченного термометра не влияет изменение скорости движения воздуха в помещении, т.к. его резервуар омывается потоком воздуха с постоянной скоростью.

Рис. 1.5. Волосной гигрометр 1 – обезжиренный волос; 2 –регулировочный винт; 3 – противовес; 4 – указатель относительной влажности

Перед измерением влажности воздуха аспирационным психрометром в пипетку набирают дистиллированную воду и увлажняют тканевую оболочку влажного термометра, после чего включают аспиратор, прибор устанавливают вертикально в точке измерения и через 3…5 мин снимают показания термометров и определяют относительную влажность по психрометрическим таблицам.

Прямое определение относительной влажности воздуха с относительной погрешностью до 2 % выполняют с помощью гигрометров – волосного и плёночного. Датчиком влажности у волосного гигрометра (рис. 1.5) служит обезжиренный человеческий волос, длина которого увеличивается при возрастании относительной влажности воздуха и наоборот.

Чувствительным элементом плёночного гигрометра является обезжиренная плёнка, изготовленная из кишечника животных, площадь которой с увеличением относительной влажности возрастает и наоборот.

2.2.3. Приборы и методика измерения подвижности воздуха

Для измерения подвижности воздуха используют кататермометры и электротермоанемометры.

Кататермометры применяются при температуре воздуха и окружающих поверхностей не выше 29 °С при отсутствии вблизи места исследования интенсивных тепловых излучений, вносящих большие погрешности в измерение. Кататермометр (рис. 1.6) представляет собой спиртовой термометр с шаровым (цилиндрическим) резервуаром и капилляром, расширяющимся в верхней части. Шкала кататермометра градуирована в градусах (у шарового t = 33 … 40 °С, у цилиндрического t = 35 … 38 °С). В обоих случаях средняя точка шкалы составляет t = 36,5 °С, т.е. равна температуре тела человека.

Рис. 1.6. Кататермометры а – шаровой; б – цилиндрический

Принцип действия кататермометра основан на зависимости скорости охлаждения предварительно нагретого резервуара от скорости омывания его воздухом, т.е. подвижности воздуха.

Для измерения подвижности воздуха кататермометр нагревают в тёплой воде (t ~ 70°С) или над парами кипящей воды, не касаясь её. Нагревание следует проводить осторожно, не допуская разрыва столбика спирта в капилляре кататермометра. Нагревание заканчивают при заполнении спиртом половины объёма верхнего расширения капилляра, после чего кататермометр тщательно вытирают насухо и подвешивают в месте исследования так, чтобы он не качался, а воздух свободно обтекал его поверхность.

Процесс измерения подвижности воздуха заключается в отсчёте (по секундомеру) интервала времени, в течение которого температура кататермометра снизится от t ₁до t ₂ (по шкале кататермометра). Температуры t ₁и t ₂выбираются такими, чтобы выполнялось условие (t ₁ + t ₂) / 2 = 36,5 °С.

Кроме того, измеряется температура воздуха в помещении в начале и в конце временного интервала определения подвижности воздуха (t _в1и t _в2).

Подвижность воздуха вычисляется в следующей последовательности.

1. Определяется охлаждающая сила воздуха по формуле: ƒ= F/ t, где F – фактор (константа) конкретного экземпляра кататермометра (наносится на стержне прибора при тарировке), мкал/см²; t– время остывания кататермометра, с.

2. Определяется разность (∆Т,°С) между средней температурой прибора во время измерений (36,5°С) и средней температурой воздуха за это время.

3. Определяется отношение ƒ/∆Т и величина подвижности воздуха в помещении по формуле: , м/с (при ƒ/∆Т<0,6 для шарового кататермометра).

Для измерения скорости движения однонаправленных потоков воздуха в помещениях используют анемометры (крыльчатый и чашечный). Принцип действия анемометров основан на линейной зависимости скорости вращения рабочего органа (крыльчатки и крестовины с полушариями) от скорости движения воздуха.

Крыльчатый анемометр (рис. 1.7, а) предназначен для измерения скорости движения воздуха в диапазоне 0,3…5 м/с.Датчик прибора, воспринимающий движение воздуха, выполнен в виде лёгкой крыльчатки из алюминиевой фольги, насаженной на ось. Под напором движущегося воздуха крыльчатка вращается, а счётчик фиксирует число её оборотов. Для включения и выключения счётчика числа оборотов крыльчатки прибор снабжён арретиром (выключателем). Порог чувствительности анемометра 0,3 м/с. Анемометр снабжён паспортом с индивидуальным тарировочным графиком (рис. 1.8) для перевода числа оборотов крыльчатки (делений счётчика) в единицу времени в скорость движения воздуха.

Измерение скорости движения воздуха анемометром ведётся в следующей последовательности:

1. Анемометр располагается так, чтобы плоскость вращения крыльчатки была перпендикулярна направлению движения воздушного потока.

2. При выключенном счётчике записываются его показания (первый отсчёт).

3. По достижении устойчивого вращения крыльчатки включаются одновременно счётчик числа оборотов и секундомер.

4. Через 100 с одновременно выключаются счётчик и секундомер и записываются показания счётчика (второй отсчёт) и секундомера.

5. Определяется число оборотов (делений счётчика) за одну секунду.

6. По тарировочному графику определить скорость движения воздуха в м/с.

Чашечный анемометр (рис. 1.7, б) служит для измерения скорости движения воздуха в диапазоне 1…20 м/с, в условиях разнонаправленных (в горизонтальной плоскости) потоков воздуха, т.к. его показания не зависят от направления воздушного потока. Порог чувствительности чашечного анемометра 0,8 м/с.

Датчик прибора, воспринимающий движение воздуха, состоит из четырёх полых полушарий, насаженных на крестовину, вращающуюся вокруг вертикальной оси. Под напором движущегося воздуха крестовина с полушариями вращается, а счётчик фиксирует число её оборотов. Для включения и выключения счётчика числа оборотов крестовины с полушариями прибор снабжён арретиром (выключателем). Чашечный анемометр также снабжён паспортом с индивидуальным тарировочным графиком (см. рис. 1.8) для перевода числа оборотов крестовины с полушариями (делений счётчика) в единицу времени в скорость движения воздуха.


Рис. 1.7. Анемометры: а – крыльчатый; б – чашечный
	Рис. 1.8. Тарировочный график анемометра(пример)

⇐ Предыдущая 12