АНЕМОМЕТР

АНЕМОМЕТР (греч. anemos — ветер и metreō — измеряю) — метеорологический прибор для измерения скорости и направления ветра. В мед.-сан. практике А. применяют для наблюдений за движением воздушных потоков в открытой атмосфере и в закрытых помещениях: в лабораторных и производственных условиях для измерения скорости воздушных потоков во всасывающих и приточных отверстиях механической и естественной вентиляции с целью определения ее эффективности, при исследовании метеорологических условий в рабочих помещениях промышленных предприятий, в общественных зданиях и др. Прибором измеряют среднюю скорость воздушных потоков за определенный промежуток времени (ее выражают обычно в метрах в секунду). Принцип действия большинства А. основан на явлении силового (динамического) давления, оказываемого воздушным потоком на встречное препятствие; скорость при этом определяется по силе давления потока на движущуюся жесткую систему прибора (аэродинамические А.). Существуют приборы для определения скорости воздушных потоков так наз. манометрическим способом; их воспринимающей частью является трубка Пито (подпорная или пневмометрическая трубка). Наконец, скорость воздушных потоков можно определить и по величине охлаждения предварительно нагретого тела под действием измеряемого воздушного потока (см. Кататермометр).

Рис. 1. Чашечный анемометр. Справа вверху — схема выключения и включения анемометра при помощи шнура (стрелками указано включение — слева и выключение — справа)

Направление движения воздушных потоков определяется чаще всего флюгаркой — Пластинкой клиновидной формы с противовесом; встречается флюгарка из двух пластинок, расположенных под углом в 20°, такая флюгарка более чувствительна. Направление ветра обозначается наименованием страны света, откуда он дует (см. Роза ветров). В сан.-гиг. практике наиболее широко используются портативные анемометры — чашечный и крыльчатый (рис. 1 и 2). Приемная часть чашечного А. представляет вертушку из 4 полых полушарий (чашек), закрепленную на металлической оси, нижний конец к-рой связан со счетным механизмом (тахометром). Стрелки на циферблате прибора показывают число оборотов полушарий вокруг оси: большая — число единиц и десятков, а две маленькие — число сотен и тысяч. Для включения и выключения счетчика оборотов на коробке прибора имеются рычаг и два кольца. Винт, прикрепленный к А. снизу, предназначен для установки прибора на шесте высотой 2 м. Измерение скорости ветра: записывают показания всех стрелок (на малых циферблатах учитывают только целые деления), устанавливают прибор на шесте строго вертикально (в открытой атмосфере лучше держать прибор в вытянутой вверх руке), став лицом против ветра (шкала А. обращена к наблюдателю), выжидают 1—2 мин., пока не наступит полная скорость вращения вертушки, после чего шнуром включают А. и одновременно секундомер; наблюдение ведется в течение 10 мин. Вычислив разность между двумя показаниями счетчика (исходным и после 10 мин. работы А.) и разделив эту величину на время наблюдения, выраженное в секундах, получают число оборотов в 1 сек. Эта величина приблизительно соответствует искомой скорости движения воздушного потока. Для получения более точной величины пользуются таблицей перевода числа оборотов в скорость (прилагается к каждому прибору). Прибор служит для определения средних скоростей ветра в пределах 1,0—20,0 м/сек.

Приемной частью крыльчатого А. служит мельничка из легких металлических лопастей, посаженных на соединенную со счетчиком оборотов горизонтальную ось. Прибор особенно чувствителен и применяется поэтому для измерения скорости воздушных потоков от 0,3 до 5,0 м/сек.

При работе прибор ориентируется по потоку так, чтобы счетный механизм был позади потока относительно крыльчатки; для преодоления инерции сопротивления прибора достаточно крыльчатке вращаться вхолостую всего 0,5 мин.; продолжительность наблюдения ограничивается 2 мин.; порядок расчета средней скорости потока такой же, как у предыдущего типа А.

Рис. 2. Ручной крыльчатый анемометр

Струнный анемометр — очень чувствительный прибор и нуждается в правильном и аккуратном обращении. Его можно использовать для измерения скорости воздушных потоков в трубах и каналах вентиляционных систем. Во избежание повреждений А. следует пользоваться для измерения воздушных потоков, скорость к-рых не превышает 5 м/сек.

Рис. 3. Ручной индукционный анемометр

Вентиляционный дифференциальный анемометр (рис. 4) снабжен небольшой воздуходувкой с вентилятором, приводящей мельничку в движение. Это приспособление служит для преодоления инерции сопротивления прибора и тем самым значительно повышает его чувствительность: им можно измерить скорость начиная с 0,02 м/сек.

Рис. 4. Вентиляционный дифференциальный анемометр. Справа — схема действия воздушного потока, образующегося под действием вентилятора (направление воздушного потока указано стрелками)

Перед включением А. заводят ключом механизм вентилятора (вне сферы действия потока воздуха), включают счетчик, записывают скорость вращения крыльчатки под действием только вентилятора. Затем снова заводят пружину вентилятора и ставят А. так, чтобы воздушный поток был направлен в сторону крыльчатки, снова отмечают показания счетчика; разность между вторым и первым показаниями прибора покажет скорость воздушного потока.

Рис. 5. Флюгер Вильда: 1 — флюгарка; 2 — вертикальный стержень; 3 — трубка флюгарки; 4 — противовес; 5 — муфта для прутиков- указателей румбов; 6 — металлическая пластина; 7 — рама с занумерованными от 0 до 7 указателями скорости ветра

Электрические анемометры. К приборам с электрическими тахометрами относятся: индукционный А. (рис. 3) и контактный А.

Рис. 6. Электрический анеморумбометр (схема): 1 — вертушка; 2 — магнит; 3 — соединительные провода; 4 — кнопка; 5 — указатель скорости ветра

Приемная часть ручного индукционного А.: трехчашечная вертушка, ось которой связана с магнитной системой (генератором электротока); шкала прибора градуирована в метрах в секунду; пределы измерений скорости потоков 0,2—30,0 м/сек. Работают с прибором, как с обычным ручным А. Для повышения точности следует провести несколько измерений с интервалом в 0,5 мин. и взять среднее значение.

Анеморумбометры — приборы, служащие для определения скорости и направления ветра.

Простейший из них — флюгер Вильда (рис. 5), применяемый гл. обр. в лечебно-профилактических учреждениях, на площадках для воздушных ванн и т. п. При вращении флюгарки доска всегда принимает положение, перпендикулярное направлению ветра, и под давлением последнего отклоняется от отвесного положения на тот или иной угол. По положению отклоненной доски, пользуясь штифтиками-указателями, определяют скорость ветра; в приборе имеется две доски: легкая (200 г) для измерения скоростей, не превышающих 20 м/сек, и тяжелая (800 г) для скоростей до 40 м/сек. Приближенную скорость ветра можно определить, помножив номер штифтика на 2 (при пользовании легкой доской) или на 4 (при пользовании тяжелой доской). Флюгер для наблюдений устанавливают в открытом месте на столбе высотой 8—10 м; штифтик с буквой С (N) должен быть установлен на север (по компасу или по полуденной линии, т. е. по меридиану данного места).

Рис. 7. Трубка Прандтля

Электрический анеморумбометр (рис. 6) — прибор чашечного типа. Принцип его действия основан на преобразовании механической энергии, развиваемой вращением вертушки, в электрическую; генератором энергии является постоянный магнит (расположен в верхней неподвижной части прибора); напряжение получаемого тока измеряется милливольтметром, шкала к-рого градуирована в метрах в секунду. Указателем направления ветра в приборе служит флюгарка.

Рис. 8. Манометр из U-образной трубки с водой

Манометрический способ измерения скорости ветра. Способ весьма удобен для определения скорости движения воздуха в трубопроводах и, в частности, в воздуховодах механической вентиляции с целью расчета ее эффективности. Приборами непосредственно измеряется давление воздушного потока, на основе чего рассчитывается скорость его движения. Для определения давления пользуются трубкой Прандтля (рис. 7), включаемой в жидкостный манометр.

Она состоит из двух металлических трубок, впаянных одна в другую. Приемный конец прибора (т. е. тот, к-рый вводится в просвет воздуховода) устроен так: внутренняя трубка имеет одно отверстие (на рис. в точке 7), внешняя — несколько отверстий (2, 2′, 2′′, 2′′′), расположенных радиальыо (на рис. — в месте разреза а—б); нижние концы трубок при помощи коротких резиновых шлангов присоединяются к жидкостному манометру; проще всего пользоваться U-образной стеклянной трубкой, заполненной до половины высоты водой и закрепленной на шкале с миллиметровыми делениями (рис. 8). Измерив разность высот воды в обоих коленах, выраженную в миллиметрах вод. ст., вычисляют (приближенно) скорость воздушного потока по формуле: v — 4√h м/сек, где h — величина давления в миллиметрах вод. ст. (по манометру; обычно берется средняя цифра из нескольких измерений в разных точках воздуховода). Для точных измерений пользуются микроманометром.

Библиогр.: Кедроливанский В. Н. и Стернзат М. С. Метеорологические приборы, Л., 1953.