2.3. Определение скорости движения воздуха
Скорость движения воздуха измеряется отрезком пути, пройденным массой воздуха в единицу времени, и обычно выражается числом метров в секунду (м/сек.). Скорость движения воздуха определяет нервно-психическое состояние организма (движущийся с большой скоростью воздух вызывает раздражающее действие), состояние терморегуляции и теплоощущение. В жилых помещениях и учебных аудиториях при прочих комфортных показателях нормальной считается скорость движения воздуха от 0,05 до 0,1 м/сек.; при меньшей скорости воздух кажется неподвижным; при скорости около 0,4 м/сек. появляется ощущение сквозняка.
Приборы для измерения скорости движения воздуха называются анемометрами, а сам процесс измерения — анемометрия; скорость движения воздуха в помещении измеряется при помощи кататермометров:
Рис. 8. Чашечный анемометр
чашечный анемометр предназначен для метеорологических исследований скорости ветра от 1 до 50 м/сек. (рис. 8). Воспринимающей частью прибора являются четыре крестообразно соединенных полых полушария. Воздушный поток, обтекая полушарие, обращенное к потоку ветра выпуклой поверхностью, оказывает большое давление на расположенное напротив полушарие, обращенное вогнутой половиной навстречу движению воздуха. Крест из полушарий начинает вращаться в одном направлении со скоростью, пропорциональной скорости ветра.
Поставив прибор отвесно (ориентировать его по направлению движения воздуха нет необходимости), выжидают несколько минут, пока крыльчатка примет устойчивую скорость вращения, после чего одновременно пускают счетчик и секундомер на 3-5 минут. По разнице начальных и конечных показаний счетчика, разделив ее на общую продолжительность наблюдения по таблице поправок, прилагаемых к каждому прибору, находят скорость движения воздуха. Прибор позволяет измерять скорости движения воздуха от 1 до 20 м/сек.;
крыльчатый анемометр (рис. 9) является более чувствительным и позволяет измерять скорость движения воздуха в помещении, т. е. до 0,2 м/сек.; правила пользования крыльчатым анемометром такие же, как и чашечным;
кататермометр представляет собой спиртовой термометр, имеющий цилиндрический резервуар, цилиндрическое расширение в верхней части капилляра и шкалу, проградуированную в градусах от 35 до 38°.
Рис.9. Крыльчатый анемометр
При понижении температуры с 38 до 35 °С с поверхности резервуара теряется всегда одно и то же количество тепла. Это количество тепла в милликалориях, отнесенное к единице поверхности (1 см2), называется фактором прибора (Ф), который устанавливается при фабричном изготовлении и обозначается на корпусе каждого прибора.
Если количество тепла, теряемого при охлаждении кататермометра в указанных пределах, всегда одинаковое, то скорость охлаждения, то есть снижение температуры с 38 до 35°, зависит от температуры и скорости движения воздуха. По специальной формуле можно вычислить малые (до 1 м/сек.) скорости движения воздуха:
V = [((Н/∆Т) - 0,14) / 0,49]2, (5)
где Н — величина охлаждения кататермометра, получаемая делением значения фактора прибора на скорость снижения температуры с 38 до 35° сек.;
∆Т — разница между средней температурой кататермометра (38 + 35) / 2 = 73 / 2 = 36,5 и температурой воздуха на месте исследования;
0,14 и 0,49 — эмпирические коэффициенты.
Резервуар прибора погружают в воду, нагретую до температуры 60-80 °С и держат и держат до тех пор, пока столбик спирта заполнит приблизительно половину верхнего расширения капилляра. После этого кататермометр насухо вытирают и подвешивают в месте исследования. При этом нужно обращать внимание на то, чтобы на прибор не оказывали влияния источники лучистой теплоты и в то же время не создавались препятствия для свободного движения воздуха. Когда при охлаждении столбик спирта достигает отметки 38 °С, включают секундомер и регистрируют время (в секундах) охлаждения прибора до 35 °С. Одновременно измеряют температуру воздуха обычным термометром, установленным рядом с кататермометром, с точностью до +0,1°.
Затем рассчитывают величину Н и ∆Т, находят отношение Н/∆Т и завершают расчет по формуле. Для упрощения расчетов составлена таблица 7, с помощью которой по величине Н/∆Т сразу находят скорость движения воздуха.
Таблица 7
Скорость движения воздуха по результатам кататермометрии
-
Н/∆Т
Скорость, м/сек
Н/∆Т
Скорость, м/сек
0,28
0,040
0,56
0,810
0,29
0,051
0,67
0,866
0,30
0,063
0,58
0,903
0,31
0,076
0,59
0,951
0,32
0,090
0,60
1,000
0,33
0,106
0,61
1,040
0,34
0,122
0,62
1,09
0,35
0,141
0,63
1,13
0,36
0,160
0,64
1,18
0,37
0,181
0,65
1,22
0,38
0,203
0,66
1,27
0,39
0,226
0,67
1,32
0,40
0,250
0,68
1,37
0,41
0,276
0,69
1,42
0,42
0,303
0,70
1,47
0,43
0,331
0,71
1,52
0,44
0,360
0,72
1,58
0,45
0,391
0,73
1,63
0,46
0,423
0,74
1,68
0,47
0,456
0,75
1,74
0,48
0,490
0,76
1,80
0,49
0,526
0,77
1,85
0,50
0,563
0,78
1,91
0,51
0,601
0,79
1,97
0,52
0,640
0,80
2,03
0,53
0,681
0,81
2,09
0,54
0,723
0,2
2,16
0,55
0,766
0,83
2,22
0,28
0,040
0,56
0,810