Определение скорости движения воздуха

Определение скорости движения воздуха

 

Движение, температура и влажность воздуха  существенно влияют на теплообмен организма. При высоких температурах ветер  предохраняет животных от перегревания, а при низких – способствует переохлаждению. Если температура движущегося воздушного потока ниже температуры кожи животных, то теплоотдача организма повышается в результате конвекции, и если выше – теплоотдача конвекцией становится слабой, но усиливается теплоотдача  испарением.

Движение  воздуха внутри помещений для  животных зависит от следующих причин:

а)  от наружной и внутренней температуры воздуха;

б)  от направления и силы ветра;

в)  от расположения зданий по отношению к сторонам света;

г)  от частоты и длительности открывания ворот, дверей, окон, приточных и вытяжных каналов;

д)  от способа размещения животных;

е) от системы и способа размещения и эксплуатации отопительных устройств;

ж)  от наличия перегородок;

з)  от наличия вентиляционных сооружений и их функционирования.

Скорость движения воздуха и в помещениях и в приземном слое атмосферы выражается в м/сек и определяется кататермометром, крыльчатым анемометром, полупроводниковым термоанемометром, вне помещений – анемометрами и ветромером.

Для определения внутри помещений аэростазов (непродуваемые или закольцованные «мёртвые» зоны воздушной среды) составляют аэрорумбограмму. Аэрорумбограмма – графическое изображение направлений воздушных потоков (по горизонтали, вертикали и под наклоном) внутри помещения.

Ветром называют движение воздушного потока в плоскости, параллельной поверхности Земли. Значительные скорости движения воздушных масс, характеризующиеся силой ветра, определяют в баллах по двенадцатибалльной шкале Бофорта (табл. 3).

Таблица 3

Шкала определения скорости ветра

Сила ветра (в  баллах)	Название ветра	Действие ветра	Скорость (м/сек)
0	Штиль	Дым поднимается вертикально	0 – 0,5
1	Тихий	Дым слабо отклоняется от вертикального  направления	0,6 – 1,7
2	Лёгкий	Движет флаг	1,8 – 3,3
3	Слабый	Движет листья деревьев	3,4 – 5,2
4	Умеренный	Флаг полощется	5,3 – 7,4
5	Свежий	Качаются верхушки деревьев	7,5 – 9,8
6	Сильный	Качает тонкие стволы	9,9 – 12,4
7	Крепкий	Качает большие деревья	12,5 – 15,2
8	Очень крепкий	Ломает тонкие ветви; затрудняет  движение	15,3 – 18,2
9	Шторм	Разрушительные действия	18,3 – 21,5
10	Сильный шторм	То же	21,6 – 25,1
11	Жестокий шторм	Большие разрушения	25,2 – 29,0
12	Ураган	Большие разрушения	Больше 29,0

 

АНЕМОМЕТР – прибор для определения больших скоростей движения воздуха в пределах от 0,3 до 30 м/сек.  Существует несколько типов этих приборов:

Анемометр чашечный (от 1 до 20 м/сек) (рис. 7).

Основные  элементы прибора:

1. Ветроприемник (крестовина с четырьмя полушариями). Независимо от направления воздушного потока крестовина чашечного анемометра вращается в одну сторону (вправо).
2. Счетный механизм с тремя стрелками на циферблате. Циферблат прибора имеет три шкалы. На большой шкале нанесено сто делений, на двух малых по 10 делений. Один оборот большой стрелки соответствует одному делению левой малой стрелки и соответственно один оборот левой малой стрелки – одному деления правой малой. Большая стрелка анемометра перемещается на одно деление при трех оборотах крестовины.
3. Арретир для включения и выключения прибора ( включение делается вправо, выключение – влево ).

Порядок работы с анемометром:

1. Выключается счетчик прибора (при  вращении крестовины, стрелки должны стоять на месте);
2. Записывают начальные показания счетчика по всем трем стрелкам циферблата, начиная со шкалы «тысяча» ( при расположении стрелок между двумя цифрами учитывается меньшая цифра).
3. Анемометр устанавливают вертикально и через 10-15 секунд одновременно включают механизм прибора и секундомер.
4. Через 100 секунд выключают анемометр и секундомер.
5. Записывают конечное показание счетчика.   Делением разности конечного и начального показаний счетчика на сто определяют приближенную скорость в метрах в секунду. 

Более точная скорость движения воздуха по этому  показателю определяется по специальному графику ( на вертикальной оси графика отыскивают число движений анемометра в 1 секунду, на горизонтальной – скорость движения воздуха в м/с).

Погрешность измерения средней скорости движения воздуха чашечным анемометром равна

± (0,06 ´ v + 0,3), где

v – средняя скорость потока в м/с.

Анемометр крыльчатый   (от 0,3 до 5 м/с) (рис. 8) – более точный прибор. Порядок работы с анемометром такой же, как и с предыдущим.  Крыльчатка этого анемометра может вращаться в обоих направлениях. Поэтому прибор устанавливается крыльчаткой навстречу потоку ветра (счетный механизм должен быть позади).  При скорости более 5 м/сек, крыльчатый анемометр, во избежание поломки, применять не разрешается. Погрешность измерения этим анемометром ±(0,6´v + 0,1) и вводится так же, как и к чашечному анемометру.

Анемометр индукционный (от 2 до 30 м/с) (рис. 9).  Прибор с трехчашечной вертушкой и магнитной системой, непосредственно регистрирующий на шкале скорость движения воздуха.

КАТАТЕРМОМЕТР (рис. 10) – прибор для определения малых скоростей движения воздуха внутри помещения (0,04-0,5 м/сек) независимо от направления потока воздуха.

Прибор  представляет спиртовой термометр  особого устройства с двумя резервуарами, соединенными капиллярной трубкой. Нижний резервуар цилиндрический или  шаровой заполнен окрашенным спиртом, верхний – пустой. Шкала цилиндрического  кататермометра градуирована от 35 до 38°, шкала шарового кататермометра градуирована от 33 до 40°.

Порядок работы с цилиндрическим кататермометром:

1. Спиртовой  резервуар прибора погружают  в горячую воду при температуре  70-75°С и выдерживают до исчезновения разрывов в капилляре и заполнения спиртом 1/3-1/4 верхнего резервуара.

2. Прибор вытирают  насухо, подвешивают в исследуемой  точке и с помощью секундомера  определяют время опускания спирта  от 38 до 35°С.

3. Измерения  повторяют 2-3 раза и вычисляют  среднее значение.

4. Скорость  движения воздуха рассчитывается  по формулам:

или

где: v  –  искомая скорость движения воздуха в м/с;

Q – разность между  средней температурой прибора  (36,5°) и температурой исследуемого воздуха;

0,2; 0,4; 0,14; 0,49 – эмпирические  коэффициенты;

Н – индекс кататермометра – теплопотери в 1 секунду;

,

где F – индивидуальный фактор, характеризует теплопотери в милликалориях с 1 см² поверхности спиртового резервуара нагретого прибора. Фактор устанавливается при изготовлении прибора и обозначен на обратной стороне шкалы;

Т_сек. – время (в секундах) опускания спирта с 38 до 35°С.

Таблица 4

Скорость движения воздуха

Н/Q	Скорость по кататермометру, м/сек.		Н/Q	Скорость по кататермометру, м/сек.
	цилиндрическому	шаровому		цилиндрическому	шаровому
0,29	0,051	0,00	0,61	1,04	1,04
0,30	0,063	0,011	0,62	1,09	1,09
0,31	0,076	0,0231	0,63	1,13	1,12
0,32	0,090	0,035	0,64	1,18	1,14
0,33	0,106	0,05	0,65	1,22	1,18
0,34	0,122	0,07	0,66	1,27	1,22
0,35	0,141	0,076	0,67	1,32	1,27
0,36	0,160	0,09	0,68	1,37	1,31
0,37	0,181	0,11	0,69	1,42	1,36
0,38	0,203	0,13	0,70	1,47	1,40
0,39	0,226	0,15	0,71	1,52	1,45
0,40	0,250	0,17	0,72	1,58	1,49
0,41	0,276	0,19	0,73	1,63	1,54
0,42	0,303	0,21	0,74	1,68	1,58
0,43	0,331	0,23	0,75	1,74	1,62
0,44	0,360	0,25	0,76	1,80	1,67
0,45	0,391	0,28	0,77	1,85	1,72
0,46	0,423	0,31	0,78	1,91	1,76
0,47	0,456	0,34	0,79	1,98	1,81
0,48	0,490	0,37	0,80	2,03	1,86
0,49	0,526	0,40	0,81	2,06	1,91
0,50	0,563	0,44	0,82	2,16	1,95
0,51	0,601	0,48	0,83	2,22	2,00
0,52	0,640	0,52	0,84	2,28	2,05
0,53	0,681	0,56	0,85	2,34	2,08
0,54	0,723	0,60	0,86	2,41	2,11
0,55	0,766	0,69	0,87	2,48	2,17
0,56	0,810	0,74	0,88	2,54	2,22
0,57	0,856	0,78	0,89	2,61	2,28
0,58	0,903	0,90	0,90	2,63	2,34
0,59	0,951	0,96	0,91	2,75	2,39
0,60	1,000	1,00	0,92	2,82	2,45

 

Если частное  от деления H/Q меньше цифры 0,6 расчет ведется  по первой формуле (v < 1 м/с).  Если частное от деления равно или больше цифры 0,6 расчет ведется по второй формуле (v > 1 м/сек).  По величине частного H/Q скорость движения воздуха по цилиндрическому кататермометру можно определить и по специальной таблице для этого прибора (табл. 4). 

Порядок работы с шаровым кататермометром  такой же. Этот прибор применяется  в более широком диапазоне  температур.

При определении  скорости движения воздуха шаровым  кататермометром нужно подбирать  интервал температур шкалы так, чтобы  среднее значение их составляло 36,5° (от 40 до 33, от 39 до 34 или от 38 до 35°).

Скорость  движения воздуха по шаровому кататермометру определяется по специальной таблице  для этого прибора по величине отношения H/Q.

Направление движения воздуха в приземном слое атмосферы выражается в румбах по частям горизонта и определяется с помощью ветромера.

ВЕТРОМЕР – прибор для определения скорости наземного ветра с пределами измерений от 1 до 15 м/сек и направления ветра в основных и промежуточных румбах.

Прибор  состоит из:

1. флюгарки  с противовесом и шкалой для  показания скорости ветра;

2. диска для  показания направления по частям  горизонта;

3. компаса для  ориентации прибора;

4. ось со  стойкой и треногой.  

Порядок работы с ветромером:

1. Устанавливается  тренога в вертикальном положении

2. На треноге  устанавливается флюгарка со  стойкой, компасом и диском. Флюгарка  должна свободно вращаться на  оси.

3. Стойка путем  вращения на треноге ориентируется  по компасу в направлении лимба  магнитной стрелки «Север» и  закрепляется в этом положении  винтом.

Направление и скорость наземного  ветра определяются как средние  их значения за промежуток времени  в 5 минут (из 10 измерений через каждые 30 секунд).

Скорость ветра определяется по шкале флюгарки в м/сек.

Направление ветра определяется в румбах по шкале диска от точки горизонта откуда дует ветер – в противоположном направлении острия грузика противовеса над диском. При северном ветре отсчет по диску равен 0, при восточном – 15, при южном – 30, при западном – 45. Между ними – промежуточные румбы.

При направлении  ветра, близком к северному, ко всем отсчетам, превышающим 0, прибавляют цифру 50. Например: отсчеты по диску 58+60+57+68+62+63+68+60+58+61=617 617:10=61,7 или 1,7 делений.  Следовательно, в данном примере, ветер северо-восточный.  Для более точного обозначения направления ветра в градусах, средняя величина отсчета умножается на 6. Например: 1,7´6=10,2 градуса. При отсутствии скорости ветра его направление равно нулю. На основании измерения направлений ветра для данной местности строиться роза ветров.

Роза ветров (рис. 11) – это графическое изображение повторяемости направления ветра в данной местности. Розу ветров составляют на основании определения направлений ветра за большой промежуток времени (два года), а иногда исходят из месячных и сезонных данных.

Из центра (точки) по восьми направлениям проводят линии (румбы) и на каждой из них  откладывают отрезки, пропорциональные повторяемости ветров. Концы отрезков соединяют линиями и в результате получают замкнутую фигуру – розу ветров. Безветренные дни обозначают в виде круга, соответствующего радиуса. Роза ветров учитывается при размещении на местности животноводческих объектов.

В помещениях этот прибор не применяется. Направление  конвективных токов воздуха в  помещениях определяется путем задымления.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Министерство образования  и науки Российской Федерации

Российский государственный аграрный

университет - МСХА имени К.А. Тимирязева

 

 

 

 

 

 

Реферат

«Определение  скорости движения воздуха»

 

 

 

                                                                                                                                                          Выполнила:

Киселева  Е.В.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Москва 2013