Определение анемометром скорости воздуха

Определение анемометром скорости воздуха Анемометр

Анемометры, термоанемометры

Анемометры — приборы для измерения скорости движения ветра, либо скорости движения воздуха.

Термоанемометры — это приборы, применяемые для измерения скорости воздушных потоков c функцией дополнительного измерения температуры.

Определение скорости воздушного потока (ветра) играет решающую роль не только при метеорологических наблюдениях, но и в различных отраслях промышленной деятельности, таких как:

  • горнодобыча. Особые условия рудничной атмосферы, присущие для горных выработок типы воздушных потоков, диапазон их скоростей, регламентируемый правилами безопасности при проведении горных работ, и другие факторы делают применение анемометров незаменимыми для безопасного функционирования горнодобывающих предприятий;
  • сельское хозяйство. Диагностика скорости движения ветра является необходимым условием в сельскохозяйственной деятельности, особенно во время опрыскивания культурных растений различными химическими препаратами от болезней и вредителей. Скорость ветра играет решающую роль в точности нанесения препарата;
  • строительство. Анализ работы систем вентиляции, кондиционирования и отопления, а также при осуществлении контроля соответствия рабочих помещений санитарным нормам и стандартам.

Скорость воздуха является значимой величиной, характеризующей состояние воздушного потока, которую необходимо планировать и принимать во внимание при выполнении проектно-монтажных работ, а также при испытании, регулировке систем вентиляции и кондиционирования любого уровня сложности в жилых и производственных помещениях.

В настоящее время большое количество производственных и офисных помещений не соответствуют санитарно-гигиеническим и эпидемиологическим стандартам, из-за отсутствия циркуляции свежего воздуха, а процесс вентиляции происходит посредством устаревших вентсистем.

Проветривание помещений, с помощью открывания окон, создает массу неудобств, начиная от уличного шума, до проникновения пыли и вредных веществ в условиях повышенной загазованности и задымления атмосферной среды в промышленной зоне или в городской черте, что оказывает негативное воздействие на здоровье людей.

Современные системы кондиционирования и приточно-вытяжной вентиляции позволяют очистить воздух от вредных примесей и бактерий, поддерживать комфортную температуру окружающей среды, а также увлажнять и ионизировать воздух. По данным статистики, наличие приточно-вытяжной вентиляции офисных и производственных помещений помогает сократить число респираторных инфекций у сотрудников и увеличить производительность труда.

Область применения анемометров, термоанемометров — жилые и производственные помещения; метеорологические станции; строительство; шахты; системы промышленной вентиляции, кондиционирования и отопления, а также при аттестации рабочих мест и аэродинамических установок; оценка качества работы авиационных двигателей и др.

Применение анемометров при грузоподъемных работах. Все мостовые перегружатели, портальные, кабельные и башенные краны обязательно должны быть оснащены анемометрами с целью своевременного светозвукового оповещения машиниста автокрана о сильном ветре, который представляет собой опасность для данной техники.

Грузоподъемные операции с использованием автокрана возможны при разрешенных показателях скорости ветра, которые рассчитываются при проектировании оборудования и должны быть включены в руководство по технической эксплуатации. В процессе работы автокрана допустимые параметры скорости ветра напрямую зависят от парусности груза и типа осуществляемых погрузоразгрузочных работ.

При работе оператор грузоподъемной техники должен руководствоваться показаниями анемометра. Если скорость ветра выше, чем нормативные показатели, то работа автокрана останавливается, электропитание отключается, после чего проводятся работы по укреплению крана.

Правильно организованная вентиляция в покрасочной камере играет огромную роль и используется в течение всего технологического процесса окраски, включая сушку окрашенных изделий и предшествующий данной операции — горячий обдув окрашенных поверхностей, который проводится также с применением термовентиляции.

Про анемометры:  Шкала Бофорта - как определяется баллы ветра и волн в море, баллы при шторме

Кроме того, равномерное нанесение лакокрасочных материалов осуществимо только при умеренной скорости перемещения воздушных потоков. Также с помощью вентиляционной системы удаляются ядовито-опасные вещества (красочный туман и пары растворителей), образующиеся во время процесса пневматического распыления краски, они осаждаются на только что окрашенную поверхность, если не принять меры для их удаления, качество покраски будет низким, и, следовательно, недолговечным.

Поэтому для осуществления эффективного отвода красочного тумана и паров растворителей через напольный фильтр в подпольное пространство, необходимо обеспечить первоначальные значения скорости воздушного потока в диапазоне от 0,15 до 0,3 м/c. Термоанемометр произведёт точные измерения скорости воздушного потока в кабине лакокрасочной камеры.

Использование современных анемометров, термоанемометров играет важную роль в разных сферах жизнедеятельности человека, поэтому к выбору моделей такого оборудования необходимо относиться с полной ответственностью.

В данном каталоге представлены следующие типы анемометров:

  • механические анемометры, в которых движение воздуха приводит во вращение чашечное колесо — чашечныеанемометры или крыльчатку (подобие воздушного винта) — крыльчатыеанемометры;
  • тепловые анемометры, принцип действия которых основан на измерении снижения температуры нагретого тела (проволока, пленка, терморезистор) от движения воздуха.

Чашечный анемометр — наиболее распространённый тип анемометра, состоящий из четырёх полусферических чашек, симметрично насаженных на крестообразные спицы ротора, вращающегося на вертикальной оси. Ветер любого направления вращает ротор со скоростью, пропорциональной скорости ветра.

Крыльчатые анемометры — в данных анемометрах для измерения скорости воздушного потока используется зонд-крыльчатка.

Принцип измерения скорости потока зондом крыльчаткой основывается на преобразовании скорости вращения в электрические сигналы. Поток воздуха заставляет крыльчатку вращаться. Индукционный бесконтактный переключатель «считает» количество оборотов крыльчатки и подает последовательность импульсов, которые преобразуются измерительным прибором и отображаются на дисплее в виде значений скорости потока.

Крыльчатки больших диаметров (D60 мм, D100 мм) подходят для измерений скорости в турбулентых потоках при малых и средних скоростях. Крыльчатки с маленьким диаметром подходят для измерений внутри воздуховодов; в данном случае профиль воздуховода должен быть в 100 раз больше, чем тот профиль крыльчатки, через который проходит поток воздуха.

Ручные крыльчатые анемометры применяются для измерения скорости направленного воздушного потока в трубопроводах и коробах вентиляционных устройств для вычисления расхода вентиляционного воздуха в вентиляционных отверстиях, воздуховодах жилых и производственных зданий.

Тепловые анемометры — термоанемометры. Метод определения скорости основан на измерении температурного сопротивления нагреваемого терморезистора, охлаждаемого воздушным потоком.

Принцип измерения скорости потока обогреваемым зондом основывается на обогреваемом элементе, из которого тепловая энергия извлекается посредством воздействия более холодного потока воздуха. Температура поддерживается на необходимом уровне благодаря регулятору.

Регулируемый поток прямо пропорционален скорости воздуха. При применении обогреваемых зондов скорости для измерений в турбулентых потоках на результат измерений влияют потоки, которые воздействуют на обогреваемый элемент со всех направлений. При измерениях в турбулентых потоках, обогреваемый сенсор скорости показывает более высокие значения измерений, чем крыльчатки.

Чаще всего термоанемометры применяются там, где требуется измерить скорость воздуха и температуру: на метеорологических станциях, в строительстве, на шахтах, в системах промышленной вентиляции, кондиционирования и отопления, а также при аттестации рабочих мест.

По территории Республик Башкортостан и Татарстан возможна доставка оборудования КИПиА до склада Покупателя. Доставка в другие регионы России осуществляется посредством транспортных и «Грузовозофф», в отдельных случаях-службой доставки «Экспресс-курьер».

Про анемометры:  Карманный термоанемометр стик-класса с поверкой Testo 405 0560 4053П - Анемометры с фиксированным зондом в фирменном магазине TESTO

На всю представленную продукцию распространяются гарантийные обязательства Завода — Изготовителя.

Измерение времени выполнения

Определение анемометром скорости воздуха

Ультразвуковой анемометр

Определение анемометром скорости воздуха

Принцип измерения акустического резонанса (ультразвуковой анемометр)

Ультразвуковые волны переносятся средой, в которой они распространяются, поэтому время прохождения сигналов через измерительный участок фиксированной длины зависит от потока через измерительный участок. Время прохождения можно определить более точно с помощью высоких частот (точнее: с высокой полосой пропускания, см.

Сжатие импульсов ), так что высокие частоты используются на небольших расстояниях. Поскольку скорость звука зависит от температуры и влажности, время распространения всегда определяется в обоих направлениях. Виртуальную температуру также можно рассчитать по разнице времен прохождения .

Ультразвуковой анемометр , как правило , имеет несколько измерительных секций между ультразвуковыми передатчиками или приемниками, в течение которого скорость звука измеряются попеременно в различных пространственных направлениях.

Измерительная электроника использует это для расчета горизонтальной и вертикальной скорости ветра. Достоинствами ультразвукового анемометра являются более высокая точность, отсутствие инерции в системе и возможность дополнительного обнаружения вертикальной составляющей ветра.

Скорость измерения зависит от времени распространения звука на измерительных участках. С тремя измерительными секциями длиной 20 сантиметров каждая, которые измеряются одна за другой в обоих направлениях, общее время распространения звука составляет около пяти миллисекунд. Это означает, что возможно до 200 циклов измерения в секунду.

Индивидуальные доказательства

  1. а б Исторические анемометры
  2. Майкл Аллаби: Энциклопедия погоды и климата . Информационная база, 2002, ISBN 0-8160-4801-0 , стр. 27 . 
  3. Питер Хупфер , Вильгельм Каттлер (ред.): Погода и климат: Введение в метеорологию и климатологию. Teubner, Wiesbaden 2006, ISBN 3-8351-0096-3 , стр.182 .
  4. TJ Ringrose и другие: Обнаружение марсианского пыльного дьявола с помощью датчика ветра Beagle 2. (PDF)
  5. Патент EP0801311 : Ультразвуковой датчик скорости потока и метод измерения скорости потока жидкости. Подана 9 апреля 1997 г. , опубликована 5 марта 2003 г. Заявитель: FT Tech LTD [Великобритания], изобретатель: Капартис Саввас.
  6. Марко Филиппони: Климат Шраттенхёле. ETH, Zurich 2003. doi: 10.3929 / ethz-a-004662252 .

История

Самый старый из известных анемометров — ветровая пластина , которую также называют пластиной, вибрирующей пластиной, нажимной пластиной или анемометром с отклоняющей пластиной. Этот инструмент, вероятно, был изобретен в 1450 году итальянским архитектором Леоном Баттистой Альберти, а затем описан Леонардо да Винчи около 1500 года в эскизе, основанном на его собственном дизайне.

В 1667 году Королевское общество в Лондоне снова упомянуло анемометр с вибрирующей пластиной. Новое изобретение приписывается Роберту Гуку . Роберт Гук и сэр Кристофер Рен разделяли интерес к метеорологии, оба начали свои открытия очень рано и разработали первый термограф в возрасте 15 лет .

В 1663 году прибор был дополнен измерителем дождя и ветра. Между 1672 и 1678 годами Гук добавил первый крыльчатый анемометр к разработанному им комбинированному метеорегистратору. Описание этого было опубликовано в Weather Wiser в 1726 году .

После другого варианта крыльчатого анемометра, созданного Кристианом Вольфом в 1743 году, Райнхард Вольтман в 1790 году изобрел расходомер воды с крыльчаткой. Инструмент имел два крыла и счетчик оборотов. Говорят, что Воллтманн предложил использовать его в качестве анемометра.

В 1837 году главный инженер французской шахты Шарль Комб построил анемометр, основанный на расходомере воды Вольтмана. У него было защитное кольцо вокруг крыльчатки, а также счетчик вращения. Между 1845 и 1862 годами измерительное устройство было расширено переключателем, с помощью которого счетчик можно было подключать и снимать.

Про анемометры:  Анемометр с крыльчаткой купить в интернет магазине

Позднее это устройство было расширено, чтобы включить опцию сброса, с помощью которой счетчик счетчика мог быть установлен на ноль. Этот анемометр можно было использовать при скорости ветра от 0,4 до 5 м / с, как это требовалось в шахтной вентиляции .

В Англии они были назначены Бенджамином Бирамом в качестве анемометра Бирама. Модель 1842 года стала первым патентом на эту конструкцию. Они производятся Джоном Дэвисом в Дерби с 1845 года и примерно с 1862 года с кольцевым защитным кольцом от Casarelli.

Примерно в 1870 году Л. Каселла из Лондона разработал анемометр для измерения вентиляции в больнице. Теперь этот прибор мог измерять токи от 0,27 до 50 м / с.

Другой метод измерения с помощью трубки Пито называется анемометром Линда в честь Джеймса Линда .

Первый манометрический анемометр, анемометр Линда, был описан в 1721 году Пьером Даниэлем Юэ , епископом Авраншским в Нормандии, Франция. Аппарат состоял из U-образной трубки, заполненной ртутью . Один конец трубы был расположен под углом 90 градусов и совмещен с отверстием, обращенным к ветру. Разница в высоте ртути в U-образной трубе пропорциональна давлению ветра и, следовательно, квадрату скорости потока.

Английский пастор Стивен Хейлз описал подобное устройство в 1743 году. Этот аппарат был заполнен водой и поэтому был более чувствителен к более низким скоростям ветра.

В 1775 году, Lind описал трубную анемометр давление в своей работе Описание и использовании портативного windgauge , который был первым практическим инструментом в своем роде.

В 1846 году астроном Томас Ромни Робинсон измерил скорость ветра с помощью недавно разработанного анемометра с полусферическими оболочками. Первоначально в этой конструкции было всего два таких гильзы, позже еще одна пара гильз была расположена крест-накрест для большей равномерности поворачивающего усилия.

Крыльчатый анемометр

Определение анемометром скорости воздуха

Модель крыльчатого анемометра (без дисплея)

Крыльчатки в основном небольшой, почти свободно работает ветротурбина : Когда жидкость протекает через, ротор вращается так быстро , что , как правило , от шести до десяти круто наклоненные лопасти пролетел почти параллельно поверхности лопасти.

Потенциально гораздо большая плавучесть компенсирует только сопротивление потоку и трение подшипника и, возможно, устройства отображения. Для низкого пускового сопротивления колесо очень легкое, а ось тонкая; окружающее цилиндрическое кольцо используется для механической защиты.

В современных приборах с оптическим или магнитным энкодером крыльчатка может быть меньше (до 14 мм в диаметре), так как нет необходимости приводить в действие счетчик или вихретоковый тахометр .

Скорость измеряемого потока в современных устройствах рассчитывается электронным способом на основе угловой скорости крыльчатки, в старых устройствах она механически передавалась на дисплей, масштабируемый для отображения информации, соответствующей угловой скорости крыльчатки.

Пластинчатые анемометры подходят для измерения слабых токов, но поскольку они простаивают, они также могут выдерживать быстрые токи и работать с жидкостями. Переносные устройства можно увидеть в использовании в авиации и мореплавании, в частном использовании, но также и в профессиональном использовании, например, в технике вентиляции и отопления.

Паспорт системы вентиляции в доме

По результатам выполненных наладочных работ составляют паспорт системы вентиляции (не менее двух экземпляров).

Паспорт вентиляции многоквартирного дома МКД
Образец Паспорта вентиляционной системы многоквартирного дома (МКД)

Современный многоквартирный дом часто состоит из нескольких секций (подъездов), которые могут иметь разную этажность, состав и площадь квартир и нежилых помещений, схему вентиляции. Один паспорт оформляется на несколько однотипных секций (подъездов) дома. Номера подъездов и квартир в них указываются в заголовке паспорта.

Для нежилых помещений в доме (офисы, магазины и др.) оформляется свой отдельный паспорт вентиляционной системы.

Разделы паспорта «А. Общие сведения» и «Б. Основные технические характеристики» заполняются на основании сведений из проекта и исполнительной рабочей документации.

В таблице Б.2.1 данные по однотипным по площади квартирам записывают в одну строку. Минимально необходимые величины расхода воздуха в столбцах «Движение воздуха» берут из проекта. Или определяют самостоятельно.

При самостоятельном определении минимально необходимого расхода воздуха необходимо обеспечить выполнение двух условий:

    1. Общий расход воздуха по всем каналам вентиляции из помещений квартиры должен быть  не меньше, чем объем воздуха в квартире (указан в столбце таблицы). Это обеспечит кратность воздухообмена во всех комнатах не менее 1 объема квартиры в час.
    2. В то же время, должен обеспечиваться расход, указанный в нормах для отдельных помещений с вентканалами — кухни, санузла и др. (см. таблицу в начале статьи).

Предложенный выше, упрощенный метод определения минимально необходимых величин расхода воздуха в каналах вентиляции, вполне допустим. Так как, нормируются только минимальные величины этих показателей. А сами величины в эксплуатации очень сильно меняются при изменении погодных условий. Определять минимально допустимый расход воздуха в канале с высокой точностью не имеет смысла.

Приложениями к паспорту являются:

    • Протоколы измерения расхода воздуха в каналах вентиляции.
    • Схемы или ксерокопии рабочих чертежей планов (включая план кровли), разрезов, фасадов здания с трассировкой и расположением элементов, агрегатов, вентиляционных камер и отступлениями от проекта, если таковые имели место в процессе строительства, реконструкции или расширения;
    • Перечень предусмотренных проектом требований по обеспечению нормальной эксплуатации системы вентиляции.

После приемки в эксплуатацию или проведения капитального ремонта системы вентиляции в целом или отдельных частей, сотрудник службы эксплуатации должен внести изменения в экземпляры паспорта. При этом в паспорт должны быть внесены данные, с учетом изменений проектных решений в ходе капитального ремонта или реконструкции.

Чашечный анемометр

Наиболее распространённый тип анемометра — это чашечный анемометр. Изобретён доктором Джоном Томасом Ромни Робинсоном, работавшим в Арманской обсерватории, в 1846 году. Состоит из четырёх полусферических чашек, симметрично насаженных на крестообразные спицы ротора, вращающегося на вертикальной оси.

Ветер любого направления вращает ротор со скоростью, пропорциональной скорости ветра.

Робинсон предполагал, что для такого анемометра линейная скорость кругового вращения чашек составляет одну треть от скорости ветра, и не зависит от размера чашек и длины спиц. Проделанные в то время эксперименты это подтверждали. Более поздние измерения показали, что это неверно, т. н. «коэффициент анемометра» (величина, обратная отношению линейной скорости к скорости ветра) для простейшей конструкции Робинсона зависит от размеров чашек и длины спиц и лежит в пределах от двух до чуть более трёх.

Трёхчашечный ротор, предложенный канадцем Джоном Паттерсоном в 1926 году, и последующие усовершенствования формы чашек Бревортом и Джойнером в 1935-м году сделали чашечный анемометр линейным в диапазоне до 100 км/ч (27 м/с) с погрешностью около 3 %.

Оригинальное усовершенствование чашечной конструкции, предложенное австралийцем Дереком Вестоном (в 1991 г.), позволяет с помощью того же ротора определять не только скорость, но и направление ветра. Оно заключается в установке на одну из чашек флажка, из-за которого скорость ротора неравномерна в течение одного оборота (половину оборота флажок движется по ветру, половину оборота — против).

Вращение ротора в простейших анемометрах передаётся на механический счётчик числа оборотов. Скорость подсчитывается по числу оборотов за заданное время, например, минуту, таковы ручные анемометры[5].

В более совершенных анемометрах ротор связан с тахогенератором, выходной сигнал которого (напряжение) подаётся на вторичный измерительный прибор (вольтметр), или используются тахометры, основанные на иных принципах.

Помимо метеорологических измерений, чашечные анемометры применяются и на башенных подъёмных кранах, для сигнализации об опасном превышении скорости ветра.

Оцените статью
Анемометры
Добавить комментарий