Флюгер Вільде (рисунок 19). Прилад призначений лише для використання на метеорологічних станціях з метою багаторічних постійних спостережень в різних регіонах за напрямками і швидкості вітрів. Слід враховувати, що фіксуються дані на метеорологічних станціях, розташованих в різних місцевостях, повинні бути порівнянними. Ця умова передбачає використання тільки серійно випускаються флюгерів, що мають строго однотипне пристрій.
Пристрій серійного флюгера представлено на малюнку. Як видно з малюнка, напрямок руху повітряних потоків визначається за допомогою флюгарки - пластинки клиноподібної форми з противагою. Напрямок вітру фіксується за допомогою муфти з жорстко закріпленими прутиками (штифтиками) - покажчиками румбів. При обертанні флюгарки дошка для визначення швидкості вітру завжди приймає положення, перпендикулярне напрямку вітру, і під тиском останнього відхиляється від вертикального положення на той чи інший кут. Відповідно до положення відхилення дошки, користуючись відградуйовану штифтиками-покажчиками, визначають швидкість вітру. У приладі є дві дошки: легка (200 г) для виміру швидкостей, які перевищують 20 м / с і важка (800 г) для швидкостей до 40 м / с. Наближену швидкість вітру можна визначити, помноживши розмір штифтик на 2 (при користуванні легкої дошкою) або на 4 (при користуванні важкої дошкою). Флюгер для спостережень встановлюють у відкритому місці на стовпі висотою 8 - 10 м. Штифтик з літерою С (N) повинен бути встановлений на північ по компасу або полуденної лінії, тобто по меридіану даного місця. На підставі багаторічних спостережень виводяться закономірності напрямків і швидкостей повітряних потоків, що становлять особливості клімато-погодних умов в тій чи іншій місцевості. Ці довідкові дані широко використовуються для різних, частиною зазначених вище цілей, в тому числі і в гігієнічної практиці, зокрема, коли має місце необхідність гігієнічного контролю за плануванням і забудовою населених місць.
Анемометри. У санітарно-гігієнічної практиці найбільш широко використовуються портативні анемометри - чашковий анемометр і крильчасті анемометр (рисунок 20). Сприймає частина чашкового анемометра є вертушку з 4 порожніх півкуль (чашок), закріплену на металевій осі, нижній кінець якої пов'язаний з рахунковим механізмом (тахометром). Стрілки на циферблаті приладу показують число обертів півкуль навколо осі: велика - число одиниць та десятків, а дві маленькі - число сотень і тисяч. Для включення і виключення лічильника обертів на коробці приладу є важіль і два кільця. У разі, якщо має місце необхідність вимір руху повітря на будь-якої висоті, прилад можна закріпити на жердині за допомогою гвинта в нижній частині. При цьому для дистанційного включення і виключення лічильника на важелі включення жорстко закріплюється шнур і пропускається через кільця. Помітивши кінці шнура, можна включати і вимикати лічильник.
Порядок вимірювання швидкості руху повітря (вітру). Записують показання всіх стрілок (на малих циферблатах враховують тільки цілі розподілу). Встановлюють прилад на жердині або тримають у витягнутих руках в залежності від конкретних завдань. При цьому прилад повинен знаходитися в строго вертикальному положенні. Далі, вичікують 1 - 2 хвилини, поки не настане повне обертання вертушки, після чого шнуром або безпосередньо ручками включають одночасно лічильник приладу і секундомір. Спостереження ведеться протягом 10 хвилин. Після даної експозиції включають лічильник і секундомір і знову записують свідчення стрілок лічильника. Потім обчислюють різницю між двома показаннями лічильника, ділять цю величину на час спостереження, виражене в секундах, і отримують число оборотів в 1 секунду.
Ця величина приблизно відповідає шуканої швидкості руху повітряного потоку. Для отримання більш точної величини користуються таблицею або графіком перекладу числа оборотів в швидкість. Таблиця або графік додаються до приладу.
Чашковий анемометр служить для визначення середніх швидкостей вітру в межах 1,0 - 2,0 м / с. за допомогою даного приладу можна проводити не тільки метеорологічні спостереження у відкритій атмосфері, але і визначати швидкість руху повітряних потоків в вентиляційних системах, зокрема, з метою гігієнічної оцінки ефективності вентиляції в приміщеннях і пристроях різного призначення.
Крильчатий анемометр за принципом роботи ідентичний попередньому приладу. Однак в даному приладі є деякі конструктивні особливості, що підвищують його чутливість і нижні межі визначення швидкості руху повітряних потоків. Сприймає частиною в крильчасті анемометри служить млинок (крильчатка) з легких металевих лопатей, посаджених на поєднану з лічильником оборотів горизонтальну вісь.
При роботі прилад орієнтується по потоку так, щоб рахунковий механізм був позаду потоку щодо крильчатки. Для подолання інерції опору приладу крильчатці досить обертатися в холосту всього 0,5 хвилини. Тривалість спостереження обмежується 2 хвилинами. Порядок розрахунку швидкості потоку повітря такий же, як у чашкового анемометра. За допомогою крильчатого анемометра трапляється нагода вимірювати швидкість повітряних потоків від 0,3 до 5,0 м / с.
Приклад визначення швидкості руху повітря чашкового анемометра. На відкритій робочому майданчику з метою вивчення умов праці робітників-будівельників проведено одне з досліджень швидкості вітру в ряду намічених програмою численних регулярних спостережень. Знімаємо вихідні показання лічильника приладу. При цьому стрілка, яка вказує тисячі, перебувала між цифрами 3 і 4 відповідного циферблата. Тобто, в даному випадку записуємо число цілих тисяч - 3. Стрілка, що показує сотні, перебувала між цифрами відповідного циферблата 5 і 6. Записуємо за цифрою 3 наступну цифру, що позначає число цілих сотень, - 5. Велика стрілка показувала 76 поділок. Записуємо слідом за попередніми двома цифрами цифру 76, що показує число окремих оборотів осі приладу. Таким чином, вихідна величина на лічильнику склала 3576.
Далі протягом 10 хвилин проводилося визначення швидкості вітру з одночасним включенням лічильника приладу і секундоміра. Через зазначений час лічильник і секундомір були вимкнені. За допомогою зазначеної вище методики знімаємо нові показання приладу, які склали 6123. час спостереження в секундах - 10'60 = 600 с. таким чином, за 600 секунд вісь приладу зробила 6123 обороту. Для визначення кількості оборотів за 1 з ділимо різниця показань лічильника на 600. (6123 - 3576). 600 = 2547. 600 = 4,245 об. / С. Якщо в дослідженнях немає необхідності в надзвичайній точності дослідження, що має місце в більшості випадків, то знайдену величину приймають за швидкість руху повітря в м / с. Тобто, швидкість руху повітря в даному прикладі була рівною 4,245 м / с. Якщо ж, з'явилася необхідність в дуже точному дослідженні, то переводять за графіком або таблиці, що додаються до приладу, об. / С. м / с.
Кататермометр. Даний прилад являє собою особливий спиртовий термометр зі шкалою 35-38 ° С або 33-40 ° С. Спочатку кататермометр був сконструйований для виміру охолоджуючого впливу температури повітря на тіло людини. Надалі було показано, що кататермометр не виробляє втрати тепла з поверхні шкіри людини, не враховує впливу теплового випромінювання, яке надає значний вплив на тепловий обмін організму. В даний час застосовується практично виключно для вимірювання малих швидкостей руху повітря, хоча, користуючись кататермометром, можна орієнтовно визначити, з якими його показаннями при різних умовах виробничої діяльності збігається оптимальне самопочуття людей, і оцінити охолоджуючу здатність метеорологічних факторів (температури і швидкості руху повітря).
Мал. 21. кататермометра кульової (а) і циліндричний (кататермометр Хілла) (б)
Залежно від конструкції кататермометра бувають циліндричні (кататермометр Хілла) або кульові (рисунок 21), представляють собою термометр, в якому верхній кінець капілярної трубки має розширення, яке частково заповнюється спиртом при нагріванні. Принцип того і іншого кататермометра полягає в тому, що швидкість зниження температури приладів залежить крім температури повітря від швидкості його руху. При роботі з циліндричним кататермометром вимірюють час зниження температури з 38 до 35 ° С, з кульовим - з 38 до 35 ° С, 39 до 34 ° С, 40 до 38 ° С. причому неважко помітити, що середньо значення зазначених температурних перепадів завжди одно 36,5 ° С, тобто середній температурі людини. Це дозволяло при початковому призначенні приладів в якійсь мірі імітувати охолоджуючу дію повітря на організм людини ( «охолоджуюча здатність повітря»). У процесі охолодження з 1 см 2 поверхні резервуара кататермометра втрачається постійне кількість тепла. Ця величина (катафактор) є константою (сталою величиною) приладу і позначається на кожному кататермометра у вигляді його постійного фактора, вираженого в Мкал / см 2. Порядок роботи з кататермометра. Перед вимірюванням кататермометр опускають у воду при температурі 65-80 ° С і тримають, поки спирт заповнить не менше половини розширення капіляра. Після цього кататермометр ретельно витирають, вішають на штатив в точці вимірювання і за секундоміром встановлюють час охолодження в зазначених вище інтервалах температур. Дуже важливо, щоб кататермометр в період спостереження знаходився в нерухомому стані, в іншому випадку імітуватиметься додатковий рух повітря. Вимірювання в одній точці повторюють кілька разів, відкидають перший результат, а з наступних виводять середнє значення величини охолодження (Н). Обчислення величини охолодження по циліндричному кататермометра виробляє за формулою:
Н - шукана величина охолодження, Мкал;
F - катафактор, Мкал / см 2;
а - число секунд, протягом яких стовпчик спирту опустився з 38 до 35 ° С.
При роботі з кульовим кататермометром, якщо спостереження проводяться в температурному інтервалі 38-35 ° С, обчислення величини Н виробляють по тій же формулі, що і для циліндричного кататермометра. При спостереженнях в інших інтервалах для обчислення Н користуються формулою:
Н - шукана величина охолодження, Мкал;
- константа, Мкал / см 2'град.);
Т1 - Т2 - інтервали температур в ° С (40-33 або 39-34);
а - число секунд, протягом яких стовпчик спирту опустився в відповідних температурних інтервалах. з 38 до 35 ° С.
За величиною охолодження (Н) і значенням температури повітря в період дослідження швидкість руху повітря обчислюють за формулами:
для швидкості руху повітря <1 м/с ( до 0,6)
для швидкості руху повітря> 1 м / с (> 0,6)
У наведених формулах прийняті такі умовні позначення:
V - шукана швидкість руху повітря, м / с;
Н - величина охолодження сухого кататермометра, Мкал;
Q - різниця між середньою температурою тіла (36,5 ° С) і температурою навколишнього повітря, ° С;
0,20 і 0,40; 0,13 і 0,47 - емпіричні коефіцієнти.
Приклад визначення швидкості руху повітря за допомогою кульового кататермометра. Дослідником проводилося визначення швидкості руху повітря в навчальній аудиторії №2 кафедри гігієни ГОУ ВПО «ВГМУ Росздрава» за допомогою кульового кататермометра при температурі повітря в період спостереження 20 ° С. катафактор (F) приладу - 573 Мкал / см 2. Перший результат вимірювання часу падіння температури приладу з 40 до 33 ° С, як зазначалося вище, був відкинутий. Наступні три виміри показали відповідно час 210, 221 і 205 секунд. При розрахунку середнього часу виходить результат: (210 + 221 + 205). 3 = 636. 3 = 212 с.
Далі, підставляючи в формулу для кульового кататермометра відповідні значення, визначаємо величину охолодження H:
Знаходимо величину, яка дорівнюватиме:
Швидкість руху повітря в навчальній аудиторії <1 м/с, так как H/Q <0,6. Подставляем найденные величины в соответствующую, указанную выше формулу, и рассчитываем скорость движения воздуха:
Для прискорених і наближених розрахунків швидкості руху повітря можна користуватися спеціальними таблицями (таблиці 10 і 11). Якщо дослідження проводилися в умовах, представлених в попередньому прикладі, де величина H / Q була рівною 0,38, то на перетині горизонтальної прямої, що відповідає зазначеній величині, з колонкою, відповідної 20 ° С, знаходимо результат по таблиці - 0,239 м / с.