ШВИДКІСТЬ ПОВІТРЯ

Швидкість повітря виробничих приміщень вимірюється анемометрами (крильчастими, чашковими, індукційними, термоанемометрами), кататермометрами та іншими приладами.

На виробництві найбільш розповсюджено застосовуються два типи анемометрів - чашковий та крильчастий.

Принцип дії анемометрів заснований на тому, що швидкість обертів їх робочих колес пропорційна швидкості руху потоку повітря, в якому розміщені анемометри. Ця пропорційність дається в тарировочних свідоцтвах, які складаються для кожного анемометра індивідуально і називаються індивідуальними графіками.

Рисунок 7 - Залежність числа поділок шкали від швидкості направленого повітряного потоку

Анемометр крильчастий АСО -3 - складається з каркасу, вітроприймача та рахункового механізму. Вітроприймач представляє собою невелике колесо з алюмінієвими лопастями, які встановлені під кутом до площини обертання. Колесо має трубчату вісь з черв'ячним гвинтом та кінцевим підшипниками. Через трубчату вісь проходить нерухома вісь - тонка полірована струна, натягнута між двома опорами.

Рахунковий механізм складається з розміщеної в одному корпусі системи передаючих шестерень, стрілок та циферблату. Черв'ячне колесо рахункового механізму може бути введено або виведене з зачеплення з черв'яком вітроприймача за допомогою спеціального важеля (аретира).

За включеного аретиру рух колеса вітроприймача передається через черв'як та черв'ячне колесо на рахунковий механізм. На циферблаті останнього розташовані шкали одиниць, сотень та тисяч обертів колеса.

Анемометр АСО - 3 використовують для вимірювання швидкостей межах від 0,3 до 5 м/с.

Загальний вигляд та будова приладу АСО - 3 приведені на рисунку 8.

Анемометр чашковий - служить для вимірювання великих швидкостей руху повітря в приміщенні. В ньому робоче колесо виконане у вигляді чотирьох напівсферичних чашок. Колесо отримує рух за рахунок різниці тиску потоку повітря на зовнішню та внутрішню частину чашки. При цьому колесо анемометру завжди обертається у бік випуклої частини чашки. Межі вимірювання швидкостей повітря чашковими анемометрами становлять від 1,5 до 30 м/с.

Загальний вигляд та будова приладу наведені на рисунку 9.

МЕТОДИКА ВИМІРЮВАННЯ ШВИДКОСТІ ПОВІТРЯНОГО

ПОТОКУ

Вимірювання швидкості повітря ведеться на прямих не завалених ділянках приміщення.

1 - крильчатка; 2 - розпірний стрижень; 3 - трубчата вісь; 4 - вісьова пластина ; 5 - стальна струнна вісь; 6 - втулка; 7 - гайка; 8 - пружина; 9 - підшипникова втулка; 10 - пружина; 11 - ручка; 12 - черв'як; 13 - стрічка велика; 14 - шкала одиниць;15 - вушки; 16 - аретир; 17 - шкала тисяч; 18 - шкала сотень.

Рисунок 8 - Анемометр крильчастий АСО – 3

1 - чашка напівсферична; 2 - вісь; 3 - черв'як; 4 - велика стрілка; 5 - шкала одиниць; 6 - шкала сотень одиниць; 7 - шкала тисяч одиниць; 8 - аретир. Рисунок 9 - Чашковий анемометр

Розподіл швидкостей в перерізі потоку повітря нерівномірний, тому для визначення середньої швидкості використовуються два методи:

1. Вимірювання середньої швидкості обводом перерізу способами "перед собою" і в "перерізі" (Рисунок 10).

Рисунок 10 - Схема заміру анемометром середньої швидкості руху повітря.

Рисунок 11 – Схема заміру анемометром середньої швидкості руху повітря.

При вимірюванні способом "в перерізі" людина, що замірює, стає спиною до стінки приміщення і тримаючи анемометр у витягнутій руці, переміщує його поперек приміщення обводячи ним рівномірно по всьому поперечному перерізу приміщення так, як це показано на рисунку 11, або подібним чином.

При замірі "перед собою" людина, що замірює розташовується по ходу струменя за анемометром, лицем назустріч до повітря. Таким чином анемометр переміщується в близьких, але різних перерізах приміщення.

При замірі методом "по точках" переріз приміщення розбивається на умовні площадки, в центрах яких вимірюється швидкість потоку. Потім визначається середня швидкість для всього перерізу.

Отриманий при вимірі результат(число поділок в одиницю часу) множиться на поправочний коефіцієнт, який враховує положення замірника і дорівнює при замірі "перед собою" - 1,14, а при замірі "в перерізі" визначається за формулою:

де S - площа перерізу приміщення, м²;

0,4 - середня площина, яку займає тіло людини, що заміряє швидкість руху повітря.

В першому випадку введення коефіцієнту викликане тим, що замірник знаходиться в одному перерізі з анемометром і загороджує частину поперечного перерізу приміщення, внаслідок чого швидкість повітря дещо зростає.

Примітка: 1. Час кожного заміру не повинен бути меншим 100 с.

2. В кожному місці заміри проводяться по три рази, за результатами яки визначають середню швидкість руху повітря. 3. При замірі швидкості анемометром, який кріпиться на жердині довжиною 1,5 м та більше, поправочний коефіцієнт не вводиться. 4. Для визначення площини поперечного перерізу приміщень складної форми рекомендується користуватися методом розподілу перерізу на елементарні фігури правильної форми.

Задача знаходження об'ємної швидкості повітря в приміщенні наведена нижче.

Задача. Знайти об'ємну швидкість повітря в приміщенні за допомогою чашкового анемометру способом "в перерізі" (Рисунок 12) за такими даними: поперечний переріз приміщення параболічної форми; термін заміру швидкості повітря т = 100 с.

Рішення

1. Об'ємна швидкість повітря визначається за формулою:

де £ - площа поперечного перерізу приміщення, м²;

- абсолютна істинна швидкість повітря, м/с.

2. Абсолютна істинна швидкість повітря знаходиться за виразом:

де V_гр - абсолютна швидкість повітря знайдена за індивідуальним

графіком анемометра, м/с;

к - поправочний коефіцієнт.

3. Поправочний коефіцієнт для способу "в перерізі" знаходиться за формулою:

де S - площа перерізу приміщення, м2;

0,4 - середня площина, яку займає тіло людини, що заміряє швидкість руху повітря.

4. Абсолютна швидкість повітря Vгр визначається з відносної

швидкості n.

5. Відносну швидкість визначаємо експериментально за величиною τ = 100 с чашковим анемометром за виразом (Рисунок 12):

де m1 – поділки, що відповідають початкового відліку, под/с;

m1 - поділки, що відповідають початкового відліку, под/с;

τ – термін заміру швидкості повітря, с.

6. Площину поперечного перерізу приміщення визначаємо за етапами:

а) розбиваємо криволінійну форму поперечного перерізу на
елементарні геометричні фігури (Рисунок 13).

б) визначаємо приблизну загальну площу поперечного перерізу:

Рисунок 12 – Схема заміру чашковим анемометром середньої швидкості руху повітря обводом перерізу приміщення способом "перед собою"

Рисунок 13 – Поперечний переріз приміщення

в) визначаємо поправочний коефіцієнт за формулою

k = (S-0,4)/S = (19,35 – 0,4)/19,35 = 0,979

7. Замір швидкості повітря проводимо методом обводу перерізуприміщення способом "перед собою" за τ = 100 с.

Початковий (Рисунок 14 а) відлік на шкалах анемометру знімаємо

таким чином:

a) б)

Рисунок14 – Відлік поділок на шкалах чашкового анемометру

1. Записуємо першу найближчу цифру на шкалі "тисяч" по ходу обертів до стрілки – це буде цифра "1".

2. Другою записуємо одну найближчу цифру на шкалі "сотень" по ходу обертів до стрілки – це буде цифра "8".

3. Останніми записуємо дві цифри (між "0" і стрілкою) на шкалі "десятків і одиниць" – це будуть цифри "8" і "4".

Таким чином початкові показання анемометру складуть – m1 = 1884 поділки.

Кінцевий (Рисунок 14 б) відлік на шкалах анемометру знімаємо аналогічним чином. Він складає m2 = 2012 поділок.

8. Визначаємо відносну швидкість повітря:

9. Визначаємо абсолютну швидкість повітря за індивідуальним

графіком анемометру (Рисунок 15). Vгр = 0,53 м/с.

Рисунок 15 – Знаходження абсолютної швидкості за індивідуальним графіком анемометру

10. Знаходимо істинну швидкість повітря:

Vіст= Vгр х k = 0,53 х 0,98 = 0,52 м/с

Індукційний анемометр – дозволяє визначати швидкість повітря у прямій формі – без перерахунків в м/с.

Принцип дії приладу (Рисунок 16) заснований на зміненні величини

електромагнітного моменту, індукованого при обертанні чашок 1 і сердечника в магнітній катушці 2 і пропорційного руху повітря. Межі

вимірювання: від 1 до 30 м/с.

1- крильчатка чашкова; 2- магнітна катушка.

Рисунок 16 – Індукційний анемометр