Определение направления и скорости движения воздуха.

На определенной местности земного шара наблюдается известная повторяемость направления ветра. Для обозначения этой повторяемости графически строится так называемая роза ветров. Она составляется путем откладывания на соответствующих румбах линий, по длине соответствующих числу наблюдающихся ветров, в процентах к общему числу всех ветров за данный период. Концы полученных отрезков соединяются прямыми линиями. На рисунке 6 представлена роза ветров с северо-западным направлением господствующего ветра. Частота ветров: С – 25, СВ – 32, В – 12, ЮВ – 14, Ю – 10, ЮЗ – 19, З – 28, СЗ – 60.

Практическое значение составления розы ветров состоит в том, что она, давая наглядное представление о преобладающих в данной местности ветрах, позволяет при строительстве городов, поселков, больниц, курортов, детских помещений и т.д. путем соответствующей планировки предохранить их от действия ветров, приносящих с собой холод, пыль, вредные газы, поступающие с промышленных предприятий.

Для определения малых скоростей движения воздуха в помещениях (до 1-2 м/с) применяют кататермометры, а для больших скоростей (до 50 м/с) – анемометры.

Кататермометры (рис.7.) могут быть с цилиндрическим или шаровидным резервуаром, заполненным подкрашенным спиртом. У цилиндрического кататермометра на шкалу нанесены деления от 35⁰ до 38⁰ С. Если нагреть кататермометр до температуры более высокой, чем температура окружающего воздуха, то при охлаждении он потеряет некоторое количество калорий, причем при охлаждении с 38⁰ до 35⁰ это количество калорий будет постоянно для прибора. Эту потерю тепла с 1 см² поверхности резервуара определяют лабораторным путем и обозначают на каждом кататермометре в мкал/см².

Для определения охлаждающей способности воздуха кататермометр нагревают в водяной бане до тех пор, пока спирт не заполнит на 1/2 - 2/3 верхнее расширение резервуара, затем кататермометр вытирают насухо, вешают на штатив в месте, где необходимо определить скорость движения воздуха, и по секундомеру отмечают время, за которое столбик спирта спустится с 38⁰ до 35⁰ С. Величину охлаждения кататермометра Н, характеризующую охлаждающую способность воздуха, находят по формуле:

Н = F / а

где F - фактор кататермометра, мкал/см²; а - время в секундах, за которое столбик спирта опустится с 38⁰ до 35⁰ С.

Шаровой кататермометр, в отличие цилиндрического, имеет температурную шкалу от 33⁰ до 40⁰ С. Работу с ним производят так же, как с цилиндрическим. При наблюдении за охлаждением кататермометра, в пределах различных интервалов температуры, необходимо соблюдать следующие условия: среднее арифметическое высшей (Т) и низшей (Т₁ температуры должно равняться 36,5⁰ С, т.е. можно выбирать интервалы от 40⁰ до 33⁰ С, от 39⁰ до 34⁰ С и от 38⁰ до 35⁰С.

Для вычисления величины Н в этом случае применяют формулу:

Н = Ф · (Т₁ – Т₂) / а

где Ф - константа кататермометра, измеряемая в мкал/(см град); а - время, за которое кататермометр охладится от температуры Т₁ до Т₂

Зная величину охлаждения сухого кататермометра (Н) и температуру окружающего воздуха, можно вычислить скорость движения воздуха по формулам:

- для скорости воздуха менее 1 м/с,

- для скорости воздуха более 1 м/с.

В формулах приняты следующие значения: V - искомая скорость движения воздуха, м/с; Н - величина охлаждения сухого кататермометра, мкал/(см с); Q - разность между средней температурой тела 36,5⁰С и температурой окружающего воздуха в градусах; 0,20; 0,40; 0,13; 0,47 - эмпирические коэффициенты.

Для определения больших скоростей движения воздуха используют два вида анемометров: чашечный и крыльчатый (рис. 8). Первым измеряют скорости движения воздуха в пределах от 1 до 50 м/с, вторым - от 0,5 до 15 м/с. При работе с анемометром следует дать его лопастям вращаться 1-2 минуты вхолостую, чтобы они приняли постоянную скорость вращения. При этом необходимо следить за тем, чтобы направление воздушных течений было перпендикулярным к плоскости вращения лопастей прибора. Затем включают счетчик при помощи рычага, находящегося сбоку циферблата. Большая стрелка циферблата показывает единицы и десятки условных делений. Время наблюдений отмечают по секундомеру с одно временным включением и выключением анемометра и секундомера. По разнице в показаниях счетчика до и в конце наблюдения определяют число делений в 1с, определяют скорость движения воздуха, пользуясь сертификатом, прилагаемым к чашечному анемометру, или графиком, прилагаемым к крыльчатому анемометру.

Приводим пример: Показания стрелок

Разница в показаниях 5100-1340=3760. Количество делений в 1с 3760:600=6,27. Скорость движения воздуха, определенная по сертификату: 6,27 · 1,02=6,4 м/с (1,02 – сертификат).