Методика выполнения работы и обработка результатов

Применяемые приборы

В лабораторной работе используются следующие приборы (рис.3.1):

1) Барометр-анероид БАММ-1;

2) психрометр Августа;

3) психрометр Ассмана (аспирационный) МВ-4М4;

4) анемометр чашечный.

                     

 

Рис. 3.1 Используемые в работе приборы

 

 а — барометр-анероид метеорологический:

1 - стрелка; 2 - шкала давления; 3 —термометр;

 б — психрометр Августа :

1 - сухой термометр; 2 - влажный термометр; 3 -

психрометрическая таблица;

 в — психрометр Ассмана (аспирационный ):

1 -сухой термометр; 2 - влажный термометр; 3 - трубки защиты;

4 - внутренняя трубка влажного термометра; 5 - аспирационная

головка; 6 - воздуховодная трубка; 7 — заводной ключ;

 г — анемометр чашечный :

1 - чашечки; 2 -шкала единиц и десятков; 3 -шкала сотен;

4 - шкала тысяч.

 

Барометр-анероид метеорологический (рис. 3.1а) служит для определения давления окружающего воздуха. Действие его основано на свойстве мембранной анероидной коробки деформироваться при изменении атмосферного давления. Линейные перемещения мембран преобразуются передаточным рычажным механизмом в угловые перемещения указывающей стрелки 1. Основная шкала 2 проградуирована в Паскалях (точнее, в килопаскалях, но на самой шкале указано, что для получения результата в паскалях необходимо показание прибора умножить на 1000). К шкале прибора с его внутренней стороны прикреплён ртутный термометр 3, по которому отсчитывается температура для определения температурной поправки к показанию прибора.

Психрометр Августа (рис. 3.16) служит для определения температуры воздуха в помещении (по показанию сухого термометра), данных для расчета абсолютной влажности, а также непосредственного определения относительной влажности. Он состоит из двух рядом расположенных термометров: сухого 1 и влажного 2. Резервуар влажного термометра 2 покрыт тонкой тканью, смачиваемой водой. За счёт охлаждающего эффекта, вызванного испарением воды, имеет место снижение показаний влажного термометра (по сравнению с сухим, показывающим истинную температуру воздуха), тем большее, чем ниже относительная влажность. На лицевой панели прибора имеется психрометрическая таблица 3 для определения относительной влажности воздуха.

Психрометр Ассмана (аспирационный) (рис. 3.1в) служит для определения тех же параметров в полевых и походных условиях (сильный ветер, инфракрасное излучение солнца). Кроме того, за счёт большей чувствительности, психрометр Ассмана позволяет определять относительную влажность воздуха при её значениях, приближающихся к 100% (верхний предел в таблице психрометра Августа - 85%). Прибор состоит из двух ртутных термометров: сухого 1 и влажного 2. Термометры помещены в трубки защиты 3 с воздушным зазором между ними. Резервуар правого термометра 2 (влажного) дополнительно обёрнут батистом и размещён во внутренней трубке 4. Для защиты термометров от нагревания солнцем наружная поверхность трубок выполнена полированной, с никелевым покрытием. Наличие трубки защиты у влажного термометра не позволяет последнему дополнительно охлаждаться из-за наличияветра. В корпусе аспирационной головки 5 установлены заводной механизм и вентилятор. Трубки защиты 3 соединены с аспирационной головкой воздуховодной трубкой 6. Пружина заводного механизма заводится ключом 7. Время действия механизма после завода 8-10 минут. Прибор работает следующим образом. Вращением вентилятора в прибор всасывается воздух, который проходит между резервуарами термометров и трубками защиты 3, воздуховодную трубку 6 к вентилятору и выбрасывается последним наружу через прорези в корпусе аспирационой головки. Сухой термометр будет показывать истинную температуру воздуха, а показания влажного термометра будут меньше за счет испарения воды с поверхности батиста, облегающего резервуар. При этом за счет усиления испарения вследствие обдувания влажного термометра достаточно стабильным потоком воздуха повышается чувствительность прибора.

Кроме относительной влажности, с помощью обоих психрометров возможно определение абсолютной влажности воздуха. Оно производится по формуле

R = R_{max вл}-α(t_сух-t_вл)B,                                                                                   (3.1)

где R_{max вл} - максимальная влажность (давление насыщенных водяных паров) при температуре влажного термометра, мм. рт. ст.;

t_сух - показание сухого термометра, °С;

t_вл - показание влажного термометра, °С;

B - барометрическое давление, мм. рт. ст.;

α - психрометрический коэффициент, град^-1.

Чашечный анемометр (рис. 3.1г) служит для определения скорости движения воздуха. Он имеет чашечки 1, вращаемые потоком воздуха. При помощи системы передач вращение передается на измерительные шкалы 2 (шкала единиц и десятков), 3 (шкала сотен) и 4 (шкала тысяч). Чем больше скорость потока воздуха и чем быстрее вращает он чашечки 1, тем быстрее возрастает показание прибора. Таким образом, по скорости возрастания показания прибора можно судить о скорости движения воздуха.

Перед началом работы необходимо:

1) ознакомиться с устройством работы всех приборов (см. раздел 3.1);

2) убедиться, что влажные термометры психрометров смачиваются водой.

Задание 1. Измерить температуру воздуха в помещении и барометрическое давление, для чего:

1) снять показания температуры с сухого термометра любого из психрометров t_сух или с термометра барометра-анероида t;

2) снять показания с барометра P (в паскалях);

3) рассчитать температурную поправку по формуле

                     P_t = ΔP_t•t ,                                                                             (3.2)

 

    где P_t — искомая температурная поправка, Па; t — температура воздуха, С;

ΔP_t — -10 Па/град— температурная поправка на 1°С;

4) определить поправку на показание шкалы Р_ш по таблице П.2.2;

5) подсчитать величину исправленного отсчета Р_испр давления в
паскалях по формуле

                 Р_испр=Р+Р_t +Р_ш +Р₀ ,

где Р₀=100 Па — общая поправка;

6) перевести величину Р_испр в миллиметры ртутного столба (В),
учитывая, что 1 мм.рт.ст.=133,322 Па;

7) данные занести в таблицу 3.1

Таблица 3.1

 Результаты определения температуры и барометрического давления

 

Параметр

Значение

Температура воздуха t=t_сух, ⁰C

 

Показания барометра Р, Па

 

Температурная поправка P_t=-10t, Па

 

Поправка шкалы Р_ш, Па

 

Величина исправленного отсчета барометрического давления Р_испр=Р+Р_t +Р_ш+100,Пa

 

Барометрическое давление, мм.рт.ст. B=Р_испр/133,322.

 

Задание 2.Определить абсолютную и относительную влажность с помощью психрометра Августа, для чего:

1) снять показания сухого t_сух и влажного t_вл термометров;

 2) из таблицы П.2.3 определить максимальную влажность для температур, соответственно, сухого и влажного термометров —

R_{max сух}иR_{max вл} ;

3) из таблицы П.2.4 определить значение психрометрического коэффициента α (величину скорости воздуха принять минимальной);

4) рассчитать величину абсолютной влажности R по формуле (3.1);

5) рассчитать относительную влажность φ по формуле (2.1);

6) определить относительную влажность φ по психрометрической
таблице, расположенной на лицевой панели прибора;

7) определить относительную влажность φ по номограмме (рис. 3.2) —
пример нахождения φ при t_cyx=24⁰C и t_вл=20⁰C дан на самом рис. 3.2;

8) рассчитать влагосодержание d по формуле (2.2);

9) результаты занести в таблицу (3.2).

Таблица 3.2

Результаты определения абсолютной и относительной влажности

 

Параметр

Значение параметра, полученное при использовании психрометра

 

Августа

Ассмана

Показания термометров, °C:

сухого t_cyx=t

влажного t_вл

 

 

Максимальная влажность, мм. рт.ст., при температуре: сухого термометра R_{max сух}=R_maxвлажного термометра R_{max вл}

 

 

Величина психрометрического коэффициента α, град^-1

 

 

Абсолютная влажность воздуха

R=R_{max вл}-α(t_сухвл-t_вл)B , мм.рт.ст.

 

 

Относительная влажность воздуха, %: расчетная φ=(R/R_max) 100%определенная по психрометриче-ской таблице определенная по номограмме (психрометрическому графику)

 

 

Влагосодержание d=622 R/(B-R), г/кг

 

 

                   

Рис. 3.2

Номограмма для определения относительной влажности воздуха по показаниям сухого t_cyx и влажного t_вл термометров психрометра Августа.       

Задание 3. Определить абсолютную и относительную влажность с помощью психрометра Ассмана, для чего:

1) смочить батист на резервуаре влажного термометра. Для этого взять резиновый баллон с пипеткой, заранее наполненный водой (входит в комплект прибора). Легким нажимом довести воду в пипетке до черточки (не ближе 1 см от края пипетки) и перекрыть перемычку между баллоном и пипеткой с помощью зажима. После этого ввести пипетку до отказа во внутреннюю трубку 4 влажного термометра и смочить батист. Выждав некоторое время, не вынимая пипетки из трубки, снять зажим, вбирая излишнюю воду в баллон, после чего убрать пипетку;

2) завести вентилятор почти до отказа, но осторожно, чтобы не порвать пружину;

3) на четвертой минуте после пуска вентилятора снять показания с обоих термометров;

4) по табл. П.2.3 определить для полученных температур величины R_{max сух} и R_{max вл} ;

5) по табл. П.2.4 определить психрометрический коэффициент α
(скорость воздушного потока у резервуаров термометров на четвертой минуте работы не менее 2,0 м/с);

6) рассчитать абсолютную влажность по формуле (3.1);

7) рассчитать относительную влажность по формуле (2.1);

8) определить относительную влажность по психрометрической таблице (табл. П.2.5);

9) определить относительную влажность по психрометрическому графику       (рис. 3.3) - пример нахождения φ при t_cyx=24⁰C и t_вл=20°C дан на рис. 3.3;

10)рассчитать влагосодержание по формуле (2.2);

11)результаты занести в таблицу 3.2.

Задание 4. Измерить скорость движения воздуха, для чего:

1) снять начальное показание с анемометра N_нач (при использовании всех трех шкал, оно будет четырехзначным);

2) направить на чашечки анемометра воздушный поток, например, с помощью вентилятора на 1-2 минуты (время τ при этом фиксируется секундомером);

3) по истечение этого времени вновь снять показание с анемометра (конечное) N_кон;

4) разделив полученную разность показаний на время измерения τ, определить скорость возрастания показаний шкалы V_n в делениях за секунду;

5) определить среднюю скорость движения воздуха V, выразив V_n в м/с и прибавив к этому значению 0,8 м/с (порог чувствительности прибора);

6) результаты занести в табл. 3.3.

 

 

             

                  Рис. 3.3

Психрометрический график для определения относительной влажности по показаниям сухого t_cyx и влажного t_вл , термометров аспирационного психрометра.

Таблица 3.3

Результаты определения скорости движения воздуха

 

Параметр

Значение параметра

Показания анемометра: начальное N_нач конечное N_кон

 

Время измерения τ, с

 

Скорость возрастания показаний шкалы

V_n=(N_кон-N_нач)/τ, с^-1

 

Скорость движения воздуха V=(V_n+0.8), м/с

 

 

Задание 5. Сравнить полученные данные с нормативными, для чего:

1) определить категорию тяжести работы в аудитории, период года, а также вид рабочего места (постоянное или непостоянное);

2) по   табл. П.2.1 определить нормативные величины температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха;

3) занести данные в табл. 3.4;

4) сделать выводы о соответствии измеренных величин нормативным.

                                           Таблица 3.4

Нормативные величины температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха

 

Параметр

Значение (наименование) параметра

Категория тяжести труда

 

Период года

 

Рабочее место

 

Температура, °С: оптимальная допустимая

 

Относительная влажность, %: оптимальная, допустимая

 

  Скорость движения воздуха, м/с: оптимальная допустимая