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 см² 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 см² 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·см²,

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 см²

Рассчитаем Q = 36,5⁰ – 18⁰ = 18,5⁰

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