Что такое анемометр и что им измеряют? — самые полезные статьи в интернет-магазине радиодеталей и радиоэлектроники Electronoff

Что такое анемометр и что им измеряют? - самые полезные статьи в интернет-магазине радиодеталей и радиоэлектроники Electronoff Анемометр

Таблица 3. поправочный коэффициент к показаниям анемометра при измерении скорости всасывания в щелевых отверстиях санитарно-гигиенический контроль систем вентиляции производственных помещений. методические указания (утв. главным государственным санитарным врачом ссср 05.09.1987 n 4425-87)

Таблица 3

ПОПРАВОЧНЫЙ КОЭФФИЦИЕНТ

К ПОКАЗАНИЯМ АНЕМОМЕТРА ПРИ ИЗМЕРЕНИИ СКОРОСТИ ВСАСЫВАНИЯ

В ЩЕЛЕВЫХ ОТВЕРСТИЯХ

┌───────────────────┬────────────────────────────────────────────┐
│  Тип анемометра   │      Высота всасывающего отверстия, мм     │
│                   ├────┬────┬─────┬─────┬────┬─────┬─────┬─────┤
│                   │ 20 │ 40 │ 60  │ 80  │100 │ 150 │ 200 │ 300 │
├───────────────────┼────┼────┼─────┼─────┼────┼─────┼─────┼─────┤
│Чашечный           │ -  │2,1 │ 1,6 │ 1,5 │1,5 │ 1,2 │ 1,1 │ 0,9 │
├───────────────────┼────┼────┼─────┼─────┼────┼─────┼─────┼─────┤
│Крыльчатый с       │5,3 │2,1 │ 1,3 │ 1,0 │0,9 │ 0,85│ 0,85│ 0,85│
│обечайкой диаметром│    │    │     │     │    │     │     │     │
│80 мм              │    │    │     │     │    │     │     │     │
├───────────────────┼────┼────┼─────┼─────┼────┼─────┼─────┼─────┤
│Крыльчатый с       │ -  │1,8 │ 1,2 │ 1,1 │1,0 │ 0,9 │ 0,85│ 0,85│
│обечайкой диаметром│    │    │     │     │    │     │     │     │
│100 мм             │    │    │     │     │    │     │     │     │
└───────────────────┴────┴────┴─────┴─────┴────┴─────┴─────┴─────┘

2.18. При измерении скоростей воздуха термоэлектроанемометрами в сильно пульсирующих потоках отбор показания следует проводить не менее 20 сек. в каждой точке, фиксируя максимальное значение по шкале прибора.

2.19. Измерение скорости воздушных потоков в каналах или воздуховодах больших размеров может производиться с помощью анемометров. Выбор измерительного сечения в канале и количество точек измерений производится так же, как и при измерениях пневмометрическими трубками.

2.20. Окончательный результат при измерении скорости воздушных потоков анемометрами вычисляется как среднее значение из «n» измерений:

                               SUM V
                                    i
                        V   = -------, м/с,                  (2.1)
                         ср      n

    где V  - величина скорости воздуха одного измерения, м/с.
         i
    2.21. Производительность    вентсистем,    местных    отсосов,
аспирационных укрытий и т.д. определяется по формуле:

                   L = V   x F x 3600, куб. м/ч,             (2.2)
                        ср

    где:
    V   - средняя скорость, м/с;
     ср
    F - площадь сечения проема, укрытия воздуховода,  всасывающего
отверстия, местного отсоса, щели, патрубка, канала и т.п., кв. м.
    2.22.  При  определении  скорости  воздушных потоков с помощью
пневмометрических  трубок  средняя  скорость  в измеряемом сечении
вычисляется  по  формуле  (при  нормальных  условиях:  температура
воздуха  20 °C, атмосферное давление 760 мм рт. ст.):

                                  ----
                     V   = 4,04 /H   , м/с,                 (2.3)
                      ср           дин

    где H    -   динамическое  давление  в   измеряемом   сечении,
         дин
кгс/кв. м (см. п. 2.26).
    При  условиях,  отличающихся  от нормальных, следует вычислять
среднюю скорость по формуле:

                     факт   101,325 (273   t)
                    V     = ----------------- V  ,
                     ср          293 x В       ср

где:

t — температура воздуха в измеряемом сечении, °С;

В — атмосферное давление во время измерения, кПа.

2.23. Динамическое давление в воздуховодах измеряется микроманометрами или жидкостными U-образными манометрами в комплекте с пневмометрическими трубками. Присоединение пневмометрической трубки к микроманометру осуществляется в соответствии с рис. 1 (не приводится).

Минимальные значения скоростей воздушных потоков, измеряемые с помощью микроманометров, составляют, м/с:

    для U-образного манометра  - 7 - 8
    для микроманометра ЦАГИ    - 4
    для микроманометра ММН     - 3.

Для скоростей меньших значений точность измерения резко падает, и в этих случаях следует применять другие методы измерений (например, крыльчатые анемометры и др.).

Примечание. При измерении давлений в воздуховодах и приточных струях пневмометрическими трубками могут наблюдаться заметные пульсации столба жидкости в микроманометре, что делает затруднительным отсчет показаний прибора. В этих случаях целесообразно применять демпфирующие вставки в резиновые шланги, соединяющие приемник давления с микроманометром. Простейший домпфор представляет собой стеклянную или металлическую трубку длиной не менее 100 мм, заполненную ватой или другим пористым материалом. Плотность набивки следует отрегулировать таким образом, чтобы стабильное положение мениска рабочей жидкости устанавливалось в течение 10 секунд.

2.24. Жидкостные U-образные манометры целесообразно применять при измерениях избыточных давлений и перепадов давлений, больших 150 кгс/кв. м. Манометры могут заполняться водой (гамма = 1 г/куб. см), спиртом (гамма = 0,81 г/куб. см) либо ртутью (гамма = 13,6 г/куб. см). При использовании ртути можно измерять давление больше 1000 кгс/кв. м.

При заполнении манометра водой разность уровней, измеренная в мм, численно равна разности давлений в кгс/кв. м. При заполнении манометра спиртом или ртутью разность давлений в кгс/кв. м равна разности уровней в мм, умноженной на величину, соответственно, 0,81 и 13,6.

При использовании U-образных манометров необходимо соблюдать следующие требования:

— внутренний диаметр трубок манометра не должен быть менее 5 мм;

— манометр должен находиться в вертикальном положении;

— отсчет показаний должен производиться по нижней границе менисков жидкости.

2.25. Жидкостные чашечные однотрубные многопредельные микроманометры с наклонной трубкой типа ММН 240 — 1,0 и АБ (ЦАГИ) применяются для измерения давлений соответственно до 240 и 160 кгс/кв. м.

В микроманометры должен заливаться спирт с удельным весом 0,81 г/куб. см; перед заливной прибора необходимо очистить спирт от механических примесей.

Начальное положение должно быть установлено поршнем на нулевую отметку; в микроманометрах типа АБ начальное показание должно быть зафиксировано в протоколе измерений.

Про анемометры:  Что измеряют: Термометр, осадкомер, флюгер, барометр, гигрометр, анимометр,облакомер,...

Перед работой с микроманометром необходимо:

а) установить опорную площадку прибора горизонтально по уровню;

б) убедиться в герметичности соединительных шлангов, в отсутствии в них капель воды или спирта и присоединить шланги к штуцерам микроманометра;

в) проверить герметичность прибора, повышая давление поочередно в бачке и трубке (путем нагнетания воздуха через резиновый патрубок). Прибор достаточно герметичен, если уровень жидкости не меняется в течение минуты при поочередном перекрытии соответствующего штуцера.

2.26. Вычисление численных значений динамических давлений следует производить по формулам:

а) для микроманометров типа ММН:

                     Н    = h x f, кгс/кв. м,                (2.5)
                      дин

где:

h — длина столбика спирта в мм;

f = c x гамма x sin альфа — фактор микроманометра (значение фактора на дуге прибора);

гамма = 0,81 г/куб. см — удельный вес спирта;

sin альфа — угол наклона трубки микроманометра;

c — тарировочный коэффициент прибора;

б) для микроманометров типа ЦАГИ:

       Н    = (h - h ) гамма x sin альфа x k, кгс/кв. м,     (2.6)
        дин         0

    где:
    h  - начальный отсчет столбика спирта, мм;
     0
    k - тарировочный коэффициент, приведенный в паспорте прибора.
    В  тех случаях, когда показания микроманометра отличаются друг
от   друга   не   более  чем  в  два  раза,  усредненная  величина
динамического  давления  вычисляется как среднее арифметическое из
"n" точек в измеряемом сечении:

                          SUM H
                               дин.i
                   H    = ----------, кгс/кв. м,             (2.7)
                    дин        n

    где H      - динамическое давление, измеренное в точке.
         дин.i
    При больших расхождениях показаний микроманометра, а также при
нулевых значениях динамическое давление вычисляется по формуле:

                   ------     ------           ------
                 /H        /H        ...   /H
                    дин.1      дин.2            дин.n
         H    = (------------------------------------).      (2.8)
          дин                      n

2.27. При измерениях динамического давления в воздуховодах механической приточно-вытяжной вентиляции места замеров следует выбирать на прямых участках на расстоянии не менее 6-ти диаметров после него по потоку.

Если прямолинейный участок необходимой длины выбрать невозможно, то допускается располагать мерное сечение в месте, делящем выбранный для измерения участок в отношении 3:1 в направлении потока воздуха.

Измерение в мерном сечении следует осуществлять по двум взаимно перпендикулярным осям; а в сечениях, расположенных на расстоянии более 6-ти диаметров после местного сопротивления, измерение можно производить по одной, произвольно расположенной оси.

Допускается размещать мерное сечение непосредственно в месте внезапного расширения или сужения потока. При этом за расчетный размер сечения следует принимать наименьшее сечение канала.

2.28. При измерении давлений и скоростей в воздуховодах допускается использовать упрощенный метод определения координат — метод равноотстоящих точек. Точки измерений располагаются на каждой оси равномерно и расстояние между ними определяется из выражения:

                                  D
                            S = -----,                       (2.9)
                                n   1

где:

D — диаметр (или ширина) воздуховода, мм;

n — число точек измерения.

Число точек измерений на каждой оси должно быть не менее 6. При числе точек 6 вычисленную величину расхода воздуха следует умножить на поправочный коэффициент, равный 1,10 — для металлических и пластмассовых воздуховодов, 1,14 — для воздуховодов из других материалов (асбоцемент, гипс и др.). При числе точек больше 6-ти поправочный коэффициент следует определять из графика (рис. 2).

2.29. При измерениях динамических давлений, требующих повышенной точности (определение величин валовых выбросов, определение производительности местных отсосов, определение эффективности улавливания газоочистных установок и т.п.), количество точек измерений зависит от размеров мерного сечения [20]:

    для круглого сечения высотой
    от 100 до 300 мм                                   - 4 точки
    более 300 мм                                       - 8 точек
    для прямоугольного сечения высотой
    от 100 до 200 мм                                   - 4 точки
    более 200 мм                                       - 16 точек.

2.30. Координаты точек измерения скоростей и давлений, определяемые как размерами, так и формой мерного сечения, представлены на рис. 3 и 4. Отклонение координат точек измерений от указанных на рис. 3 и 4 не должно превышать /- 10%. Количество измерений в каждой точке должно быть не менее трех.

2.31. Пневмометрическая трубка, приемным отверстием направленная навстречу потоку воздуха, должна перемещаться вдоль каждой оси, размеченной согласно п. п. 2.272.30, от ближайшей стенки воздуховода до противоположной. В каждом фиксированном положении пневмометрической трубки внутри воздуховода регистрируется величина давления в точке замера.

После проведения замеров отверстия в воздуховоде следует заглушать.

2.32. Разность давлений (подпор или разрежение) в боксах, кабинах и укрытиях относительно помещений, в которых они расположены, а также в производственных помещениях относительно соседних помещений или атмосферы измеряются с помощью макроманометров, U-образных манометров, а также жидкостными сильфонными тягонапоромерами. При определении разности давлений измеритель давления размещается в удобном для работы месте; резервуар и трубка микроманометра соединяются резиновыми шлангами с объемами, разность давлений в которых должна быть измерена. Присоединение шлангов должно осуществляться таким образом, чтобы большее давление воспринималось резервуаром микроманометра. При использовании сильфонных тягонапорометров с нулем посередине шкалы и U-образных манометров порядок присоединения трубок к прибору безразличен.

    2.33. Для    проверки    паспортного    значения     давления,
развиваемого вентилятором, следует измерить полное  и  статическое
давления в воздуховодах до и после вентилятора  в  соответствии  с
рис. 5, где указаны схемы присоединения пневмометрической трубки к
микроманометру при измерении этих давлений. Полное давление  H
                                                              полн
воспринимается   приемным   отверстием  пневмометрической  трубки,
ориентированным навстречу воздушному потоку. Статическое  давление
H     воспринимается    щелевыми    или    круглыми   отверстиями,
 ст
расположенными на  цилиндрической  поверхности   пневмометрической
трубки.
    Место  измерений  H     и H    давлений  следует  выбирать  на
                       полн    ст
прямых участках воздуховодов до вентилятора на  расстоянии  одного
диаметра,   после   вентилятора   -   не   менее  5  диаметров  от
нагнетательного   отверстия.   Измерения   следует   проводить   в
соответствии   с  рекомендациями  п. 2.29.  Методика  измерений  и
получения численных усредненных значений  полного  и  статического
давлений аналогична измерению динамического давления  по  формулам
(2.7) и (2.8).
    2.34. Развиваемый вентилятором  напор  складывается  из  суммы
полных давлений до и после вентилятора:

                       I       II
                  H = H       H    , кгс/кв. м.             (2.10)
                       полн    полн

    Для контроля правильности измерения полного  давления  следует
в каждом измерительном сечении проверять численное равенство:

                     H     = H     H   .                    (2.11)
                      полн    ст    дин

    Полученную  величину  давления,   развиваемого   вентилятором,
приводят к стандартным условиям  по  формуле, аналогичной  формуле
(2.5):

                     101,325 (273   t)
             H     = ----------------- H, ксг/кв. м,        (2.12)
              факт        293 x В

для удобства сопоставления с каталожными данными вентилятора.

Про анемометры:  12 лучших анемометров

2.35. Для измерения числа оборотов (частоты вращения) колеса вентилятора следует использовать магнитный ручной тахометр типа ИО-30, который имеет шкалу, рассчитанную на три диапазона измерений:

от 30 до 300 об./мин.;

от 300 до 3000 об./мин.;

от 3000 до 30000 об./мин.

Острие или резиновую вставку наконечника шпинделя тахометра следует прижать к лунке в центре торца вращающегося вала вентилятора и снять показания по шкале тахометра. При установке колеса вентилятора на одном валу с электродвигателем частоту вращения с помощью тахометра следует определять на валу электродвигателя.

2.26. Уровни шума и вибрации, создаваемые на рабочих местах вентиляционными установками, не должны превышать значений, указанных СН 245-71, ГОСТ 12.1.003-76 (9) и СНиП II-12-77 «Нормы проектирования. Защита от шума».

Трубчатые анемометры

Что такое анемометр и что им измеряют? - самые полезные статьи в интернет-магазине радиодеталей и радиоэлектроники Electronoff

Трубчатый анемометр изобрел Уильям Генри Дайнс. Подвижная часть (правая) устанавливается на неподвижную часть (слева).

Что такое анемометр и что им измеряют? - самые полезные статьи в интернет-магазине радиодеталей и радиоэлектроники Electronoff

Инструменты в

обсерватории Маунт Вашингтон

. Статический анемометр с трубкой Пито находится справа.

Что такое анемометр и что им измеряют? - самые полезные статьи в интернет-магазине радиодеталей и радиоэлектроники Electronoff

Заостренная голова — это порт Пито. Маленькие отверстия подключены к статическому порту.

Анемометр Джеймса Линда 1775 года состоял из стеклянной U-образной трубки, содержащей жидкостной манометр (манометр), с одним концом, изогнутым в горизонтальном направлении, обращенным к ветру, а другой вертикальный конец оставался параллельным потоку ветра.

Хотя Lind был не первым, это был самый практичный и самый известный анемометр этого типа. Если ветер дует в устье трубки, это вызывает повышение давления на одной стороне манометра. Ветер над открытым концом вертикальной трубки вызывает небольшое изменение давления на другой стороне манометра.

Результирующая разница высот на двух опорах U-образной трубы является показателем скорости ветра. Однако для точного измерения требуется, чтобы скорость ветра приходилась прямо на открытый конец трубы; небольшие отклонения от истинного направления ветра вызывают большие отклонения в показаниях.

Успешный анемометр с металлической напорной трубкой, созданный Уильямом Генри Дайнсом в 1892 году, использовал ту же разницу давления между открытым отверстием прямой трубки, обращенной к ветру, и кольцом небольших отверстий в вертикальной трубке, которая закрыта на верхнем конце.

Оба установлены на одинаковой высоте. Перепады давления, от которых зависит действие, очень малы, и для их регистрации требуются специальные средства. Регистратор представляет собой поплавок в герметичной камере, частично заполненной водой. Трубка от прямой трубки соединяется с верхней частью герметичной камеры, а труба от маленьких трубок направляется в нижнюю часть поплавка. Поскольку разность давлений определяет вертикальное положение поплавка, это мера скорости ветра.

Большое преимущество трубчатого анемометра заключается в том, что открытая часть может быть установлена ​​на высоком столбе и не требует смазки или ухода в течение многих лет; а регистрирующую часть можно разместить в любом удобном месте. Требуются две соединительные трубки.

На первый взгляд может показаться, что одно соединение может служить, но разница в давлении, от которого зависят эти инструменты, настолько мала, что необходимо учитывать давление воздуха в комнате, где размещается записывающая часть. Таким образом, если прибор зависит только от давления или эффекта всасывания, и это давление или всасывание измеряется по сравнению с давлением воздуха в обычной комнате, в которой двери и окна тщательно закрыты, а затем газета сжигается в дымоходе, эффект может производиться при скорости ветра 10 миль / ч (16 км / ч); и открытие окна в ненастную погоду или открытие двери может полностью изменить регистрацию.

В то время как анемометр Дайнса имел погрешность всего 1% на скорости 10 миль в час (16 км / ч), он не очень хорошо реагировал на слабый ветер из-за плохой реакции плоской пластинчатой ​​лопасти, необходимой для поворота головы против ветра. В 1918 году аэродинамическая лопасть с крутящим моментом, в восемь раз превышающим крутящий момент плоской пластины, решила эту проблему.

Ультразвуковые анемометры

Что такое анемометр и что им измеряют? - самые полезные статьи в интернет-магазине радиодеталей и радиоэлектроники Electronoff

Ультразвуковой анемометр 3D

Ультразвуковые анемометры, впервые разработанные в 1950-х годах, используют ультразвуковые звуковые волны для измерения скорости ветра. Они измеряют скорость ветра на основе времени прохождения звуковых импульсов между парами преобразователей .

Про анемометры:  Прибор для измерения скорости ветра (анемометр): виды, инструкции. Анемометр крыльчатый ::

Измерения от пар преобразователей можно комбинировать, чтобы получить измерение скорости в 1-, 2- или 3-мерном потоке. Пространственное разрешение определяется длиной пути между датчиками, которая обычно составляет от 10 до 20 см .

Ультразвуковые анемометры могут выполнять измерения с очень высоким временным разрешением , 20 Гц или лучше, что делает их хорошо подходящими для измерений турбулентности . Отсутствие движущихся частей делает их подходящими для длительного использования в открытых автоматизированных метеостанциях и метеорологических буях, где на точность и надежность традиционных лопастных анемометров отрицательно влияет соленый воздух или пыль.

Их основным недостатком является искажение воздушного потока из-за конструкции, поддерживающей преобразователи, что требует корректировки на основе измерений в аэродинамической трубе для минимизации эффекта. Широко распространен международный стандарт для этого процесса ISO 16622 « Метеорология — ультразвуковые анемометры / термометры — методы приемочных испытаний для измерения среднего ветра» . Другой недостаток — более низкая точность из-за осадков, когда капли дождя могут изменять скорость звука .

Поскольку скорость звука зависит от температуры и практически стабильна при изменении давления, ультразвуковые анемометры также используются в качестве термометров .

Двумерные (скорость и направление ветра) звуковые анемометры используются в таких приложениях, как метеостанции , судовая навигация, авиация, метеорологические буи и ветряные турбины. Для мониторинга ветряных турбин обычно требуется частота обновления измерений скорости ветра 3 Гц, что легко достигается с помощью звуковых анемометров.

Трехмерные звуковые анемометры широко используются для измерения выбросов газов и потоков в экосистемах с использованием метода вихревой ковариации при использовании с быстродействующими инфракрасными газоанализаторами или лазерными анализаторами.

Двумерные датчики ветра бывают двух типов:

  • Два ультразвуковых тракта : эти датчики имеют четыре плеча. Недостатком этого типа датчика является то, что когда ветер дует в направлении ультразвукового пути, руки мешают воздушному потоку, снижая точность результирующего измерения.
  • Три ультразвуковых тракта : эти датчики имеют три плеча. Они обеспечивают одностороннее резервирование измерения, что повышает точность датчика и снижает аэродинамическую турбулентность.

Чашечные анемометры

Что такое анемометр и что им измеряют? - самые полезные статьи в интернет-магазине радиодеталей и радиоэлектроники Electronoff

Анимация чашки анемометра

Анемометр простого типа был изобретен в 1845 году преподобным доктором Джоном Томасом Ромни Робинсоном из обсерватории Арма . Он состоял из четырех полусферических чашек, установленных на горизонтальных рычагах, которые были закреплены на вертикальном валу.

Воздушный поток, проходящий мимо чашек в любом горизонтальном направлении, вращал вал со скоростью, примерно пропорциональной скорости ветра. Следовательно, подсчет оборотов вала за заданный интервал времени дает значение, пропорциональное средней скорости ветра для широкого диапазона скоростей. Его еще называют ротационным анемометром.

На анемометре с четырьмя чашками легко увидеть, что, поскольку чашки расположены симметрично на концах плеч, ветер всегда имеет полость одной чашки, представленную ему, и дует на заднюю часть чашки с противоположной стороны. конец креста. Поскольку полая полусфера имеет коэффициент лобового сопротивления 0,38 на сферической стороне и 1,42 на полой стороне, большая сила создается на чаше, которая представляет свою полую сторону ветру. Из-за этой асимметричной силы на оси анемометра создается крутящий момент, заставляющий его вращаться.

Теоретически скорость вращения анемометра должна быть пропорциональна скорости ветра, поскольку сила, действующая на объект, пропорциональна скорости жидкости, протекающей мимо него. Однако на практике на скорость вращения влияют другие факторы, в том числе турбулентность, создаваемая устройством, увеличение сопротивления по сравнению с крутящим моментом, создаваемым чашками и опорными рычагами, и трение в точке крепления.

Когда Робинсон впервые сконструировал свой анемометр, он утверждал, что чашки перемещаются на одну треть скорости ветра, независимо от размера чашки или длины руки. Это было очевидно подтверждено некоторыми ранними независимыми экспериментами, но это было неверно.

Вместо этого соотношение скорости ветра и скорости чашек, коэффициент анемометра , зависит от размеров чашек и держателей и может иметь значение от двух до чуть более трех. Каждый предыдущий эксперимент с анемометром приходилось повторять после обнаружения ошибки.

Анемометр с тремя чашками, разработанный канадцем Джоном Паттерсоном в 1926 году, и последующие усовершенствования чашек компанией Brevoort & Joiner из США в 1935 году привели к конструкции чашечного колеса с почти линейным откликом и погрешностью менее 3% на скорости до 60 миль в час. (97 км / ч).

Паттерсон обнаружил, что каждая чашка создает максимальный крутящий момент, когда она находится под углом 45 ° к потоку ветра. Анемометр с тремя чашками также имел более постоянный крутящий момент и быстрее реагировал на порывы ветра, чем анемометр с четырьмя чашками.

Анемометр с тремя чашками был дополнительно модифицирован австралийцем доктором Дереком Уэстоном в 1991 году для измерения направления и скорости ветра. Уэстон добавил метку к одной чашке, которая заставляет скорость вращения колеса увеличиваться и уменьшаться, поскольку метка перемещается поочередно с ветром и против ветра.

Анемометры с тремя чашками в настоящее время используются в качестве промышленного стандарта для исследований и практики оценки ветровых ресурсов .

Оцените статью
Анемометры
Добавить комментарий