какие данные нужны для расчета скорости движения воздуха методом кататермометрии
Вычисление скорости движения воздуха в метрах в секунду с помощью кататермометра
Для вычисления скорости движения воздуха в метрах в секунду с помощью кататермометра пользуются специальными таблицами, предварительно вычислив величину отношения охлаждающей силы воздуха (Н) к разности между средней температурой кататермометра (36,5°) и температурой воздуха помещения (Т), которая обозначается посредством знака Q. По величине отношения Н : Q находят в таблицах искомую величину скорости движения воздуха (V).
Помимо определения скорости движения воздуха на производстве, бывает необходимо определять направление воздушных потоков. Производят это с помощью прибора, называющегося дымарем. Он состоит из двух широкогорлых бутылок (или склянок), в которые через резиновые пробки вставлены по две стеклянные трубки, одна из них кончается у дна бутылки, другая — в верхней ее части.
Наружные концы трубок, доходящих до дна, соединяются при помощи резиновых трубок и стеклянного тройника с резиновой грушей.
Наружные концы коротких трубок загибаются под углом и располагаются рядом. В одну из бутылок наливают крепкую соляную кислоту, в другую — аммиак. При нажимании груши пары их выходят через короткие трубки и, смешиваясь в воздухе, образуют густой белый дым хлористого аммония. Этот дым позволяет наблюдать за направлением движения воздуха и его относительной скоростью.
Таблица для вычисления скорости движения воздуха по показаниям цилиндрического кататермометра при скоростях, равных или меньших 1 м/сек. в зависимости от температуры (извлечения)
| Н | 15° | 17,5° | 20,5° | 22° | 25° |
| 0,30 | 0,065 | 0,073 | 0,082 | 0,091 | 0,101 |
| 0,32 | 0,094 | 0,104 | 0,113 | 0,124 | 0,136 |
| 0,34 | 0,129 | 0,139 | 0,149 | 0,160 | 0,174 |
| 0,36 | 0,165 | 0,179 | 0,192 | 0,206 | 0,220 |
| 0,38 | 0,210 | 0,222 | 0,239 | 0,249 | 0,266 |
| 0,40 | 0,256 | 0,269 | 0,287 | 0,305 | 0,323 |
| 0,42 | 0,311 | 0,325 | 0,343 | 0,361 | 0,379 |
| 0,44 | 0,368 | 0,385 | 0,401 | 0,417 | 0,445 |
| 0,46 | 0,429 | 0,446 | 0,465 | 0,483 | 0,501 |
| 0,48 | 0,499 | 0,513 | 0,531 | 0,551 | 0,572 |
| 0,50 | 0,571 | 0,589 | 0,604 | 0,622 | 0,640 |
| 0,52 | 0,644 | 0,665 | 0,683 | 0,701 | 0,720 |
| 0,54 | 0,729 | 0,746 | 0,764 | 0,783 | 0,801 |
| 0,56 | 0,815 | 0,833 | 0,851 | 0,867 | 0,884 |
| 0,58 | 0,912 | 0,929 | 0,941 | 0,959 | 0,972 |
| 0,60 | 1,08 | 1,022 | 1,033 | 1,044 | 1,056 |
«Справочник помощника санитарного врача
и помощника эпидемиолога»,
под ред. члена-корреспондента АМН СССР
проф. Н.Н.Литвинова
Определение скорости движения воздуха в помещениях с помощью кататермометра
Рис. 7. Кататермометр
Принцип работы кататермометра заключается в том, что предварительно нагретый, он теряет тепло не только под действием температуры воздуха и радиационной температуры, но и под действием движения воздуха, пропорционально его скорости.
Кататермометр предназначен для определения охлаждающей способности воздуха, на основании которой и рассчитывается скорость движения воздуха. Зная эту величину охлаждение кататермометра и температуру окружающего воздуха, по эмпирическим формулам и по таблицам можно определить скорость движения воздуха.
Ход работы:шаровой кататермометр погружают в сосуд с горячей водой при температуре последней 65-70°С до тех пор, пока окрашенный спирт не заполнит на 1/2-1/3 объем верхнего резервуара. После этого кататермометр насухо вытирают и подвешивают на штатив в центре помещения (или в другом месте, где необходимо определить скорость движения воздуха). При определении в открытой атмосфере кататермометр защищают от влияния лучевой энергии Солнца. Дальше с помощью секундомера определяют время в секундах, за который столбик опустился от Т1 до Т2. Интервалы охлаждения кататермометра можно брать от 40°С до 33°С, т.е. такой интервал, чтобы результат от деления суммы 
соответствовала 36,5°С.
Величину охлаждения цилиндрического кататермометра и шарового с интервалом 38-35 ○ С находят по формуле:
;
где: Н – охлаждающая способность воздуха в 
;
F – фактор кататермометра – постоянная величина, нанесенная на тыльной стороне шкалы, которая показывает количество тепла, теряемого с 1см 2 поверхности прибора за время его охлаждения с 38°С до 35°С и равна более 600 
(у шарового кататермометра старых выпусков – при охлаждении на 1°С и находится в пределах 200 – 250 );
а – продолжительность охлаждения кататермометра с 38°С до 35°С, в секундах.
При использовании шарового кататермометра старого выпуска (у которого фактор градуирован на 1°С » 200 – 250 мкал/см 2 ) величину охлаждения находят по формуле:
Н =
,
где: Т1-Т2 – разность температур выбранного интервала в градусах Цельсия;
Для определения скоростей движения воздуха меньше 1 м/с применяют формулу:
,
,
Скорость движения воздуха при работе с кататермометром может быть определена не только путем расчета по формулам но и с помощью таблиц для шарового кататермометра (табл. 15), после предварительного расчета 
, таблица 16.
Таблица для определения скорости движения воздуха по шаровому кататермометру
3.4 Определение скорости движения воздуха кататермометром
Скорость движения воздуха в помещениях, а также охлаждающую способность воздуха (мкал/см 2 ·с) определяют кататермометром, который напоминает спиртовой термометр с цилиндрическим, либо шаровым резервуаром. В цилиндрическом кататермометре на шкалу нанесены деления от 35 до 38 °С. Шаровой кататермометр имеет температурную шкалу от 33 до 40 °С.
Каждый кататермометр за время опускания столбика спирта с 38 до 35 °С теряет с 1 см 2 поверхности резервуара определенное, постоянное для каждого прибора количество тепла, характерное именно для этого прибора. Эта величина называется фактором (F). Она указана на тыльной стороне прибора и выражается в милликалориях (мкал).
При определении скорости движения воздуха резервуар кататермометра погружают в горячую воду (60…80 о С) и держат до тех пор, пока спирт не заполнит примерно половину верхнего расширения капилляра. При этом следят, чтобы в резервуаре и капилляре не было паров спирта в виде пузырьков. Затем резервуар вытирают, и прибор подвешивают на месте исследования. Резервуар кататермометра будет постепенно отдавать тепло во внешнюю среду путем излучения и конвекции. При охлаждении прибора спирт из верхнего расширения переходит в резервуар. По секундомеру определяют время, в течение которого столбик спирта опустится с 38 до 35 о С. Исследования повторяют пять раз и вычисляют среднее время охлаждения. Данные первого измерения, как наименее точного, отбрасывают и из оставшихся четырёх измерений выводят среднюю величину. Путем деления величины фактора прибора (F) на среднее время охлаждения (А) получают величину теплоотдачи с 1 см 2 резервуара кататермометра в секунду (мкал / см 2 · с). Эту величину называют охлаждающей способностью воздуха, зависящей от совместного действия температуры, влажности и скорости движения, или индексом кататермометра (Н), и определяют по формуле:
Зная катаиндекс, можно вычислить скорость движения воздуха по формуле Хилла:
, (6)
, (7)
Чтобы правильно выбрать формулу, необходимо определить отношение Н/Q, гдеQ– разность между средней температурой кататермометра (36,5 о С) и температурой окружающего воздуха в момент определения. Чтобы исключить влияние возможных колебаний температуры воздуха на точность результатовQвычисляют по формуле:
, (8)
где Т1— температура воздуха в начале опыта, °С;
Т2— температура воздуха в конце опыта, °С.
Если отношение Н/Qменьше 0,6 (скорость движения воздуха менее 1 м/с), расчет ведут по первой формуле Хилла (6), если Н/Qбольше 0,6 – по формуле Вейса (7).
Можно определить скорость движения воздуха, не прибегая к расчетам формул, а пользуясь таблицей и взяв за основу величину Н/Q(Приложение Б).
Шаровым кататермометром можно также определить охлаждение в интервалах от 40 до 33 о С и от 39 до 34 о С. Интервалы температуры выбирают такие, чтобы полусумма верхнего и нижнего значений составляла 36,5 °С. В этом случае расчет охлаждающей способности воздуха ведется по формуле:
, (9)
Т1и Т2– верхний и нижний пределы шкалы кататермометра, между которыми учитывается время охлаждения °С;
А – время охлаждения, с.
Пример. Допустим, что кататермометр охлаждается от 39 до 34°С. Среднее время охлаждения 75 с. Средняя температура воздуха во время опыта – (19,5 + 19,7)/2 = 19,6 °С.
Фактор кататермометра (F) равен 645. Тогда охлаждающая способность воздуха составит:
Н = 645/3×(39 – 34)/75 = 14,33 мкал/см 2 ·с.
Значение Н/Q= 14,33/16,9 = 0,85.
Пользуясь таблицей “Вычисление скорости движения воздуха шаровым кататермометром” (приложение Б) находим значение скорости движения воздуха, которое составит 2,08 м/с.
Определение скорости движения воздуха кататермометром
Скорость движения воздуха в помещениях, а также охлаждающую способность воздуха (мкал/см 2 ·с) определяют кататермометром, который напоминает спиртовой термометр с цилиндрическим, либо шаровым резервуаром. В цилиндрическом кататермометре на шкалу нанесены деления от 35 до 38 °С. Шаровой кататермометр имеет температурную шкалу от 33 до 40 °С.
Каждый кататермометр за время опускания столбика спирта с 38 до 35 °С теряет с 1 см 2 поверхности резервуара определенное, постоянное для каждого прибора количество тепла, характерное именно для этого прибора. Эта величина называется фактором (F). Она указана на тыльной стороне прибора и выражается в милликалориях (мкал).
При определении скорости движения воздуха резервуар кататермометра погружают в горячую воду (60…80 о С) и держат до тех пор, пока спирт не заполнит примерно половину верхнего расширения капилляра. При этом следят, чтобы в резервуаре и капилляре не было паров спирта в виде пузырьков. Затем резервуар вытирают, и прибор подвешивают на месте исследования. Резервуар кататермометра будет постепенно отдавать тепло во внешнюю среду путем излучения и конвекции. При охлаждении прибора спирт из верхнего расширения переходит в резервуар. По секундомеру определяют время, в течение которого столбик спирта опустится с 38 до 35 о С. Исследования повторяют пять раз и вычисляют среднее время охлаждения. Данные первого измерения, как наименее точного, отбрасывают и из оставшихся четырёх измерений выводят среднюю величину. Путем деления величины фактора прибора (F) на среднее время охлаждения (А) получают величину теплоотдачи с 1 см 2 резервуара кататермометра в секунду (мкал / см 2 · с). Эту величину называют охлаждающей способностью воздуха, зависящей от совместного действия температуры, влажности и скорости движения, или индексом кататермометра (Н), и определяют по формуле:
Зная катаиндекс, можно вычислить скорость движения воздуха по формуле Хилла:
, (6)
, (7)
Чтобы правильно выбрать формулу, необходимо определить отношение Н/Q, где Q – разность между средней температурой кататермометра (36,5 о С) и температурой окружающего воздуха в момент определения. Чтобы исключить влияние возможных колебаний температуры воздуха на точность результатов Q вычисляют по формуле:
, (8)
где Т1— температура воздуха в начале опыта, °С;
Т2— температура воздуха в конце опыта, °С.
Если отношение Н/Q меньше 0,6 (скорость движения воздуха менее 1 м/с), расчет ведут по первой формуле Хилла (6), если Н/Q больше 0,6 – по формуле Вейса (7).
Можно определить скорость движения воздуха, не прибегая к расчетам формул, а пользуясь таблицей и взяв за основу величину Н/Q (Приложение Б).
Шаровым кататермометром можно также определить охлаждение в интервалах от 40 до 33 о С и от 39 до 34 о С. Интервалы температуры выбирают такие, чтобы полусумма верхнего и нижнего значений составляла 36,5 °С. В этом случае расчет охлаждающей способности воздуха ведется по формуле:
, (9)
Т1 и Т2 – верхний и нижний пределы шкалы кататермометра, между которыми учитывается время охлаждения °С;
А – время охлаждения, с.
Пример. Допустим, что кататермометр охлаждается от 39 до 34°С. Среднее время охлаждения 75 с. Средняя температура воздуха во время опыта – (19,5 + 19,7)/2 = 19,6 °С.
Q = 36,5 – 19,6 = 16,9 °С.
Фактор кататермометра (F) равен 645. Тогда охлаждающая способность воздуха составит:
Н = 645/3×(39 – 34)/75 = 14,33 мкал/см 2 ·с.
Значение Н/Q = 14,33/16,9 = 0,85.
Пользуясь таблицей “Вычисление скорости движения воздуха шаровым кататермометром” (приложение Б) находим значение скорости движения воздуха, которое составит 2,08 м/с.
Контрольные вопросы
1) Причины перемещения воздушных масс в атмосфере и в помещении.
2) Построение розы ветров и ее гигиеническое значение.
3) Влияние скорости движения воздуха на терморегуляцию организма и здоровье животных.
4) Приборы для определения скорости движения воздуха.
5) Чем отличается крыльчатый анемометр от чашечного?
6) Как определить скорость движения воздуха анемометром?
7) Устройство и назначение кататермометра.
8) Как определить скорость движения воздуха кататермометром?
По определению скорости движения воздуха в помещениях с помощью кататермометра
УЧЕБНАЯ ИНСТРУКЦИЯ
Оценка скорости и силы ветра по шкале Бофорта в баллах
| Балл | Штифт флюгера | Скорость движения воздуха, м/с | Сила ветра | Визуальная оценка |
| 0,0-0,5 | Штиль (безветрие) | Дым поднимается вертикально, листья неподвижные. | ||
| 0-1 | 0,6-1,7 | Тихий | Движения флюгера незаметны. | |
| 1-2 | 1,8-3,3 | Легкий | Дуновения ветра ощущается лицом; листья шевелятся. | |
| 2 и 2-3 | 3,4-5,2 | Слабый | Листья и тонкие ветки шевелятся. | |
| 3 и 3-4 | 5,3-7,4 | Умеренный | Тонкие ветки шевелятся, поднимается пыль. | |
| 4 и 4-5 | 7,5-9,6 | Свежий | Шатаются тонкие стволы деревьев. | |
| 5 и 5-6 | 9,7-12,4 | Сильный | Шатаются толстые стволы деревьев. | |
| 12,5-15,2 | Крепкий | Шатаются стволы деревьев, гнутся большие ветки, против ветра ощущается сопротивление. | ||
| 6-7 | 15,3-18,2 | Очень крепкий | Ветер ломает тонкие ветки, затрудняет движение. | |
| 18,3-21,5 | Шторм | Ветер приносит большие разрушения. | ||
| 21,6-25,1 | Сильный шторм | Ветер приносит большие разрушения. | ||
| 25,2-29,0 | Очень сильный шторм | Ветер приносит большие разрушения. | ||
| 29,0 и больше | Ураган | Ветер приносит большие разрушения. |
Рис. 7.3. Кататермометр
Принцип работы кататермометра заключается в том, что предварительно нагретый, он теряет тепло не только под действием температуры воздуха и радиационной температуры, но и под действием движения воздуха, пропорционально его скорости.
Кататермометр предназначен для определения охлаждающей способности воздуха, на основании которой и рассчитывается скорость движения воздуха. Зная эту величину охлаждение кататермометра и температуру окружающего воздуха, по эмпирическим формулам и по таблицам можно определить скорость движения воздуха.
Ход работы:шаровой кататермометр погружают в сосуд с горячей водой при температуре последней 65-70°С до тех пор, пока окрашенный спирт не заполнит на 1/2-1/3 объем верхнего резервуара. После этого кататермометр насухо вытирают и подвешивают на штатив в центре помещения (или в другом месте, где необходимо определить скорость движения воздуха). При определении в открытой атмосфере кататермометр защищают от влияния лучевой энергии Солнца. Дальше с помощью секундомера определяют время в секундах, за который столбик опустился от Т1 до Т2. Интервалы охлаждения кататермометра можно брать от 40°С до 33°С, т.е. такой интервал, чтобы результат от деления суммы 
соответствовала 36,5°С.
Величину охлаждения цилиндрического кататермометра и шарового с интервалом 38-35 ○ С находят по формуле:
;
где: Н – охлаждающая способность воздуха в 
;
F – фактор кататермометра – постоянная величина, нанесенная на тыльной стороне шкалы, которая показывает количество тепла, теряемого с 1см 2 поверхности прибора за время его охлаждения с 38°С до 35°С и равна более 600 
(у шарового кататермометра старых выпусков – при охлаждении на 1°С и находится в пределах 200 – 250 );
а – продолжительность охлаждения кататермометра с 38°С до 35°С, в секундах.
При использовании шарового кататермометра старого выпуска (у которого фактор градуирован на 1°С » 200 – 250 мкал/см 2 ) величину охлаждения находят по формуле:
Н =
,
где: Т1-Т2 – разность температур выбранного интервала в градусах Цельсия;
Для определения скоростей движения воздуха меньше 1 м/с применяют формулу:
,
,
Скорость движения воздуха при работе с кататермометром может быть определена не только путем расчета по формулам но и с помощью таблиц для шарового кататермометра (табл. 2), после предварительного расчета 
, таблица 3.
Таблица для определения скорости движения воздуха по шаровому кататермометру
| H/Q | V, м/с | H/Q | V, м/с | H/Q | V, м/с |
| 0,33 | 0,046 | 0,50 | 0,44 | 0,67 | 1,27 |
| 0,34 | 0,062 | 0,51 | 0,48 | 0,68 | 1,31 |
| 0,35 | 0,077 | 0,52 | 0,52 | 0,69 | 1,35 |
| 0,36 | 0,09 | 0,53 | 0,57 | 0,70 | 1,39 |
| 0,37 | 0,11 | 0,54 | 0,62 | 0,71 | 1,43 |
| 0,38 | 0,12 | 0,55 | 0,72 | 1,48 | |
| 0,39 | 0,14 | 0,56 | 0,73 | 0,73 | 1,52 |
| 0,40 | 0,16 | 0,57 | 0,80 | 0,74 | 1,57 |
| 0,41 | 0,18 | 0,58 | 0,88 | 0,75 | 1,60 |
| 0,42 | 0,20 | 0,59 | 0,97 | 0,76 | 1,65 |
| 0,43 | 0,22 | 0,60 | 1,00 | 0,77 | 1,70 |
| 0,44 | 0,25 | 0,61 | 1,03 | 0,78 | 1,75 |
| 0,45 | 0,27 | 0,62 | 1,07 | 0,79 | 1,79 |
| 0,46 | 0,30 | 0,63 | 1,11 | 0,80 | 1,84 |
| 0,47 | 0,33 | 0,64 | 1,15 | 0,81 | 1,89 |
| 0,48 | 0,36 | 0,65 | 1,19 | 0,82 | 1,94 |
| 0,49 | 0,40 | 0,66 | 1,22 | 0,83 | 1,98 |
| 0,84 | 2,03 |
Расчет к формуле для определения скорости движения воздуха меньше 1 м/с с учетом поправок на температуру
| Н/Q | Скорость (м/с) при температуре, °С | |||||||
| 12,5 | 17,5 | 22,5 | ||||||
| 0,27 | — | — | — | — | 0,044 | 0,047 | 0,051 | 0,059 |
| 0,28 | — | — | — | 0,049 | 0,051 | 0,061 | 0,070 | 0,074 |
| 0,29 | 0,041 | 0,050 | 0,051 | 0,060 | 0,067 | 0,076 | 0,085 | 0,089 |
| 0,30 | 0,051 | 0,060 | 0,065 | 0,073 | 0,082 | 0,091 | 0,101 | 0,104 |
| 0,31 | 0,061 | 0,070 | 0,079 | 0,088 | 0,098 | 0,107 | 0,116 | 0,119 |
| 0,32 | 0,076 | 0,085 | 0,094 | 0,104 | 0,113 | 0,124 | 0,136 | 0,140 |
| 0,33 | 0,091 | 0,101 | 0,110 | 0,119 | 0,128 | 0,140 | 0,153 | 0,159 |
| 0,34 | 0,107 | 0,115 | 0,129 | 0,139 | 0,148 | 0,160 | 0,174 | 0,179 |
| 0,35 | 0,127 | 0,136 | 0,145 | 0,154 | 0,167 | 0,180 | 0,196 | 0,203 |
| 0,36 | 0,142 | 0,151 | 0,165 | 0,19 | 0,192 | 0,206 | 0,220 | 0,225 |
| 0,37 | 0,163 | 0,172 | 0,185 | 0,198 | 0,212 | 0,226 | 0,266 | 0,245 |
| 0,38 | 0,183 | 0,197 | 0,210 | 0,222 | 0,239 | 0,249 | 0,240 | 0,273 |
| 0,39 | 0,208 | 0,222 | 0,232 | 0,244 | 0,257 | 0,274 | 0,266 | 0,301 |
| 0,40 | 0,229 | 0,242 | 0,256 | 0,269 | 0,287 | 0,305 | 0,293 | 0,330 |
| 0,41 | 0,254 | 0,267 | 0,282 | 0,299 | 0,314 | 0,330 | 0,323 | 0,364 |
| 0,42 | 0,280 | 0,293 | 0,311 | 0,325 | 0,343 | 0,361 | 0,349 | 0,386 |
| 0,43 | 0,310 | 0,324 | 0,342 | 0,356 | 0,373 | 0,392 | 0,379 | 0,417 |
| 0,44 | 0,340 | 0,354 | 0,368 | 0,385 | 0,401 | 0,417 | 0,410 | 0,449 |
| 0,45 | 0,366 | 0,381 | 0,398 | 0,412 | 0,429 | 0,449 | 0,445 | 0,478 |
| 0,46 | 0,396 | 0,415 | 0,429 | 0,446 | 0,465 | 0,483 | 0,471 | 0,508 |
| 0,47 | 0,427 | 0,445 | 0,464 | 0,482 | 0,500 | 0,518 | 0,501 | 0,544 |
| 0,48 | 0,468 | 0,480 | 0,499 | 0,513 | 0,531 | 0,551 | 0,537 | 0,579 |
| 0,49 | 0,503 | 0,516 | 0,535 | 0,556 | 0,571 | 0,590 | 0,572 | 0,615 |
| 0,50 | 0,539 | 0,557 | 0,571 | 0,589 | 0,604 | 0,622 | 0,608 | 0,651 |
| 0,51 | 0,574 | 0,593 | 0,607 | 0,628 | 0,648 | 0,666 | 0,640 | 0,691 |
| 0,52 | 0,615 | 0,633 | 0,644 | 0,665 | 0,683 | 0,701 | 0,684 | 0,727 |
| 0,53 | 0,656 | 0,674 | 0,688 | 0,705 | 0,724 | 0,742 | 0,720 | 0,768 |
| 0,54 | 0,696 | 0,715 | 0,729 | 0,746 | 0,764 | 0,783 | 0,760 | 0,808 |
| 0,55 | 0,737 | 0,755 | 0,770 | 0,790 | 0,827 | 0,827 | 0,801 | 0,851 |
| 0,56 | 0,788 | 0,801 | 0,815 | 0,833 | 0,851 | 0,867 | 0,844 | 0,894 |
| 0,57 | 0,834 | 0,852 | 0,867 | 0,882 | 0,898 | 0,915 | 0,933 | 0,940 |
| 0,58 | 0,879 | 0,898 | 0,912 | 0,929 | 0,941 | 0,959 | 0,972 | 0,977 |
| 0,59 | 0,930 | 0,943 | 0,957 | 0,971 | 0,985 | 1,001 | 1,018 | 1,023 |
| 0,60 | 0,981 | 0,994 | 1,008 | 1,022 | 1,033 | 1,044 | 1,056 | 1,060 |
Все результаты измерений и этапов расчета заносят в протокол, после чего дают гигиенический вывод. При этом руководствуются тем, что скорость движения воздуха в помещениях, в зависимости от их назначения, должна находиться в пределах указанных в СНиП 2.04.05-86
Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет