Визначення малих швидкостей руху повітря
Швидкість руху повітря на робочому місці є одним з істотних параметрів метеорологічних умов.
Відомо, що для її вимірювання застосовують анемометри - чашкові і крильчасті. Чашкові застосовують при вимірах великих швидкостей (до 35 м / сек) і в умовах часто мінливих напрямів або турбулентності повітряних потоків. При вимірах швидкостей в межах 0,5-10 м / сек користуються крильчасті анемометрами.
Для вимірювання малих швидкостей (<0,5 м/сек) применяют микроанемометры, электроанемометры и кататермометры.
Мета роботи
Ознайомлення студентів з пристроєм і методикою вимірювання малих швидкостей руху повітря за допомогою кататермометра.
Кататермометр є спиртової термометр з циліндричним або кульовим резервуаром внизу, який переходить в капіляр з розширенням в його верхній частині.
Шкала кататермометра проградуірована від 35 до 38 0 С в циліндричному приладі і від 33 до 40 0 С в кульовому, так що середня точка шкали дорівнює 36,5 0 С.
Дія кататермометра засноване на охолодженні його резервуара в залежності від метеорологічних умов середовища, зокрема від швидкості руху повітря.
Порядок виконання роботи
Перед спостереженнями кататермометр занурюють у воду, температура якої 65-75 0 С і витримують його до тих пір, поки спирт не заповнить приблизно половину або трохи більше верхнього розширення капіляра.
При цьому стежать за тим, щоб в капілярної трубці не залишалося бульбашок повітря. Потім кататермометр ретельно витирають насухо і підвішують вертикально в досліджуваному місці так, щоб він не хитався.
Встановивши кататермометр, стежать за його охолодженням і за секундоміром відзначають час t, протягом якого кататермометр охолоне від температури Т1 до Т2. Температури Т1 і Т2 обов'язково треба вибирати так, щоб
тобто можна спостерігати охолодження кататермометра від 40 до 33 0 С, від 39 до 34 0 С, від 38 до 35 0 С.
При кожному зниженні температури з 38 до 35 0С кататермометр втрачає постійна кількість тепла.
Для кожного приладу попередніми тарування знаходять фактор F, що визначає тепловіддачу в міллікалоріях з 1 см 2 поверхні нижнього резервуара при зазначеному охолодженні кататермометра. Величина F позначена на приладі.
Константа кататермометра Ф, що визначає величину тепловіддачі при охолодженні на 1 0 С, дорівнює
Залежно від зовнішніх умов (температура повітря і його рухливості) швидкість охолодження сухого кататермометра різна. Знаючи час t, протягом якого відбулося охолодження, можна шляхом ділення фактора Ф на час t визначити охолоджуючу силу повітря Н, тобто кількість тепла, що втрачається кататермометром за даних умов повітряного середовища в одиницю часу.
У тому випадку, коли спостерігають охолодження кататермометра від Т1 = 38 0 С до Т2 = 35 0 С, величина охолоджувальної сили Н обчислюється за формулою:
Коли спостерігають охолодження кататермометра від Т1 = 40 до Т2 = 33 (або від Т1 = 39 до Т2 = 34 0 С), Н обчислюють за формулою:
У всіх випадках необхідно проводити 3-5 вимірювань і обчислювати середнє значення.
Для визначення швидкості руху повітря необхідно знати різницю Q між середньою температурою приладу під час досвіду (36,5) і середньою температурою повітря
де Q1 - температура повітря, яка вимірюється на початку досліду, 0 С
Q2 - температура повітря, яка вимірюється в кінці досвіду, 0 С
Потім визначають ставлення H / Q і по таблиці 1 знаходять відповідне значення швидкості руху повітря V.
При роботі з циліндричним кататермометром для визначення швидкості руху повітря можна користуватися такими формулами:
Припустимо, що спостерігають падіння висоти спиртового стовпчика від ділення 40 до поділу 33. Час спадання дорівнює 4 хв 16 сек (256). Середня температура повітря під час досвіду дорівнює
Значить Q = 36,5-22 = 14,5 0 С
Нехай фактор кататермометр F = 621, тоді константа кататермометра Ф = 621/3 = 207. Обчислюємо величину охолоджуючої сили повітря