Вимірювання витрати повітря в повітроводі: типи вимірювачів, організація замірів

Екологічно чиста атмосфера є найважливішим фактором нормальної життєдіяльності людини. Тому сьогодні таке велике значення надається ефективним системам вентиляції і кондиціонування повітря.

Сучасна система вентиляції і кондиціонування в приміщеннях дозволяє організувати комфортну життєдіяльність людини.

Успішна довговічна експлуатація таких систем неможлива без їх якісної настройки і постійного техобслуговування. Визначення ефективності обладнання служать також регулярні вимірювання різних параметрів роботи, в тому числі і вимірювання витрати повітря в повітроводі. Для цієї важливої ​​операції розроблені різні методики і прилади.

Для чого необхідно проводити вимірювання витрати повітряної маси?

Схема вентиляції і кондиціонування в житловому приміщенні.

Перебіг повітря по системі провітрювання здійснюється при певній швидкості, на яку впливають багато факторів. Даний параметр, що залежить від конструкції і перетину вентиляційних каналів, є ключовим критерієм для з’ясування величини витрачання повітря в повітроводі. Середня швидкість обчислюється на основі вимірів рівня динамічного тиску.

При цьому слід враховувати, що вимір реальної швидкості повітря має вирішальне значення для чистих житлових кімнат, які забезпечуються односпрямованим повітряним потоком. У той же час фіксація рівня витрати повітря є першочерговим операцією для житлових зон з різноспрямованими потоками повітря.

Метою замірів витрати повітряної маси, що переміщається в повітроводі в чисті житлові приміщення, є фіксація обсягу цієї маси, що надходить всередину кімнати в одиницю часу.

Вимірювання в повітроводі виробляються через спеціальне технологічне отвір, яке точно відповідає діаметру зонда.

Витрата змиритися або після повітряних фільтрів (решіток), або безпосередньо в повітроводі. В обох випадках проводиться вимірювання швидкості руху повітряної маси і враховується площа перетину труби.

Для якісних вимірів вибирається досить рівний і прямий відрізок труби. Довжина цієї ділянки не може бути менше 4-5 розмірів діаметра після точки місцевого опору. Разом з тим до наступного місцевого опору повинно бути 2 або більше діаметра каналу.

Для фіксації середньої швидкості повітря в повітроводі слід зробити кілька вимірів. Їх кількість залежить від діаметра круглої труби або від розміру сторін прямокутного каналу.

Типи лічильників витрат і швидкості повітряного потоку

При налагодженні вентиляційних систем виникає питання, який саме контрольно-вимірювальний прилад задіяти для замірів швидкості повітря і його витрати в повітроводі. Слід зазначити, що на даний момент ринок спеціальної апаратури для вимірювання характеристик вентиляції пропонує велику кількість найрізноманітнішої техніки, яка враховує багато факторів природного та штучного провітрювання приміщень.

Зокрема, при виборі оптимального інструменту необхідно знати, де саме – на вентиляційної вхідний решітці або прямо в повітроводі – будуть проводитися вимірювання. Ще важливо знати, які швидкості руху повітря допускаються в трубі, які допустимі температура і рівень запиленості вентиляційного каналу.

Найбільш популярними типами таких приладів є наступні:

1. Конструкція крильчатого анемометра. Термоанемометр. Здійснює вимірювання швидкості повітряної маси. Виміри проводяться від спеціального датчика, який в нагрітому стані поміщається в повітряний струмінь. Швидкість повітря визначається в залежності від швидкості охолодження датчика.
2. Ультразвуковий тривимірний анемометр. Даний прилад поміщається в повітряний потік, де визначає швидкість повітря завдяки фіксації різниці частоти звуку між обраними контрольними точками
3. Крильчатий анемометр. Швидкість течії повітря визначається при вимірюванні швидкості обертається крильчатки приладу.
4. Трубка Піто. В даному приладі застосовується цифровий електричний манометр. З його допомогою в заданій точці потоку фіксується різниця між повним і статичним тиском.
5. Балометр. Швидко визначає сумарний витрата повітряної маси, концентруючи потік в точці замірів із заздалегідь встановленим перетином.

Вимірювання витрати на вхідний вентиляційну решітку воздуховода

Схема робочих датчиків телескопічного зонда.

Найкращим чином можна здійснити точні виміри об’ємної витрати повітря, використовуючи в зазначеному місці будь-який відповідний анемометр або термоанемометр. При цьому фахівці рекомендують звернути особливу увагу на анемометр, забезпечений достатньо великий крильчаткою. При своєму діаметрі від 60 до 100 мм вона цілком порівнянна з габаритами решітки. Завдяки такому приладу можна досягти оптимального результату при мінімальній кількості вимірів.

Разом з тим спростити процес вимірювання і одночасно мінімізувати можливі похибки можна і за допомогою додаткових пристосувань, таких як, наприклад, воронка. Ця нескладна по конструкції приналежність дає можливість проводити більш точні вимірювання всього за один вимір, що, як неважко здогадатися, значно економить час працівника. Отримати доступ для замірів в важкодоступних місцях дозволить також застосування спеціального телескопічного зонда (подовжувача зонда).

При виборі для роботи того чи іншого обладнання рекомендується віддавати перевагу тим приладам, які мають опції автоматичного обчислення об’ємної витрати повітря і визначення усереднених показників за часом і кількістю вимірів. Якщо у приладу відсутні зазначені функції, обидва цих параметра доведеться визначати своїми силами.

Організація замірів витрати повітря в повітроводі

Процес виміру швидкості повітря за допомогою зонда.

Перш ніж почати вимірювання безпосередньо в повітроводі, необхідно переконатися в тому, що в стінці труби є робочий отвір, призначене для контрольно-вимірювальних операцій. Його діаметр повинен точно відповідати діаметру зонда.

Важливо точно вибрати і місце для замірів. Зокрема, вказаний отвір слід просвердлити на прямому відрізку воздуховода, довжина якого повинна становити не менше 5 діаметрів труби. При цьому сам отвір треба розташовувати таким чином, щоб відстань до нього дорівнювало 3 діаметрам, а після нього – 2 діаметрам воздуховода.

На відміну від замірів на вентиляційну решітку, при вимірюванні витрати повітря всередині воздуховода рекомендується застосовувати крильчасті анемометри з крильчаткою невеликого діаметра (16-25 мм). Для даної операції використовуються також термоанемометри і диференціальні манометри, забезпечені пневмометричні трубкою.

Тут слід зазначити, що диференціальні манометри не підходять для проведення замірів в повітроводах, за якими проходить повітряна маса зі свідомо невисокою швидкістю (менше 2 м / сек). В цьому випадку необхідно скористатися термоанемометром або крильчатим анемометром.

У разі досить високого розташування воздуховода в приміщенні (наприклад, під стелею кімнати) рекомендується скористатися зондом з телескопічною ручкою або подовжувачем зонда. Якщо при вимірах використовується пневмометричні трубка, то вибирати її довжину слід заздалегідь, враховуючи висоту точки вимірювання.

Кілька корисних порад щодо правильного використання приладів

Якщо повітряний потік в повітроводі характеризується підвищеним рівнем запиленості, термоанемометр і трубку Піто в такому випадку краще не застосовувати. Так як отвір в трубці, яке приймає сумарне тиск потоку, має маленький діаметр, при впливі забрудненого повітря воно може швидко засмітитися.

Термоанемометри не підходять для роботи в умовах високих швидкостей повітряного потоку (більше 20 м / сек). Справа в тому, що основний термодатчик, який характеризується підвищеною чутливістю, під сильним тиском повітря може просто зруйнуватися.

Використання контрольно-вимірювальних приладів для визначення витрати повітря повинно здійснюватися суворо в номінальних температурних діапазонах, зазначених в паспортах приладів.

У газоходах (воздуховодах, в яких протікає в основному нагріте повітря) рекомендується використовувати пневмометричні трубки, корпус яких виготовлений з нержавіючої сталі. Використання в зазначених трубах обладнання з компонентами із пластику небажано через можливої ​​деформації корпусу під впливом високих температур.

Проводячи виміри швидкості і витрати повітря, треба стежити, щоб чутливий датчик зонда був завжди зорієнтований точно назустріч повітряному потоку. Недотримання цієї вимоги веде до спотворення результатів вимірювань. Причому спотворення і неточності будуть тим значніше, чим більше буде ступінь відхилення датчика від ідеального стану.

Таким чином, правильний вибір контрольно-вимірювальних приладів для визначення витрати повітряних мас в повітроводі і їх належне застосування під час роботи дозволить фахівцям скласти об’єктивну картину вентиляції приміщень. Особливу важливість цей аспект набуває, коли мова йде про житлових приміщеннях.

§ 32. Вологість повітря

Чому повітря в тропосфері вологе. В повітрі тропосфери завжди є певна кількість води. Найчастіше вона перебуває у формі водяної пари, тобто у газуватому стані, тому ми не здатні її побачити. Навіть у найбільш посушливих пустелях у повітрі завжди є певна кількість водяної пари. Отже, вологість повітря – це величина, яка показує його насиченість водяною парою. 86 % води в атмосферу надходить унаслідок випарування з поверхні Світового океану. Решта – з поверхні річок, озер, боліт, ґрунту тощо. Вологість повітря – істотна характеристика стану повітря, яка впливає на погодні умови. Для розуміння кількості водяної пари в повітрі існує дві характеристики: абсолютна та відносна вологість (мал. 185).

Мал. 185. Показники вологості повітря

Мал. 186. Максимальна вологість повітря залежно від температури

Завдання. 1. За малюнком з’ясуйте,: а) яку максимальну кількість водяної пари може увібрати повітря при температурі -10 °С, 0 °С, +20 °С; б) яку ви помітили залежність між максимальною абсолютною вологістю повітря та його температурою. 2. Поміркуйте: а) за аналогією з пластиковою пляшкою певної ємкості, чи може повітря містити за даної температури кількість водяної пари: меншу, ніж зазначена; більшу, ніж зазначена; б) за якої умови повітря здатне увібрати більше води, ніж є на певний момент часу; в) що станеться з водяною парою, яка є в повітрі при зниженні температури? 3. Розрахуйте, якою є відносна вологість повітря, якщо при температурі +30 °С в ньому фактично міститься водяної пари: а) 18 г/м 3 ; б) 9 г/м 3 ; в) 27 г/м 3 ? При якому з цих значень найкомфортніше себе почуває людина?

Абсолютна вологість повітря. Загальна маса води в повітрі величезна й вимірюється трильйонами тон. Для зручності сприйняття визначають скільки грамів водяної пари міститься в кожному кубічному метрі повітря (г/м 3 ). Це й є абсолютна вологість повітря (мал. 186, завд. 1, 2). Вона напряму залежить від температури: чим вона вища, тим більше водяної пари здатне увібрати в себе повітря. Тому вміст води в атмосфері над різними ділянками планети неоднаковий. Найменше всього води в холодному повітрі Антарктиди, найбільше – в районі екватора.

Відносна вологість повітря. Вміст водяної пари в повітрі рідко буває максимальним. Тому абсолютна вологість не дає ясної картини про те, наскільки насичене вологою повітря порівняно з максимально можливою кількістю. Для цього існує поняття відносна вологість повітря – відношення фактичного вмісту водяної пари в повітрі до максимально можливого при певній температурі й виражається у відсотках.

У прогнозах погоди повідомляють саме про відносну вологість повітря. Наприклад, якщо оголосили, що температура становить – 5 °C, а відносна вологість повітря – 66 %, це означає, що у кожному кубометрі повітря за цієї температури міститься 2 г води, тобто лише дві третини від максимально можливої кількості. Комфортними можна вважати погодні умови, при яких відносна вологість повітря становить 40-60 % (див. мал. 186, завд. 3). У пустелях цей показник може бути значно меншим. Якщо відносна вологість повітря зменшується до 30 %, умови життя людини значно погіршуються. Насиченим водою є повітря з відносною вологістю 100 %. У ньому вода починає конденсуватися, тобто переходити з газуватого в рідкий стан. Так виникають роса та туман. Якщо відносна вологість не досягає 100 %, повітря вважається ненасиченим.

Як змінюється відносна вологість повітря протягом дня. Відносна вологість повітря поблизу земної поверхні, як правило, більша зранку, коли ще прохолодно. З підвищенням температури вдень вона зменшується, навіть коли абсолютна кількість пари в ній залишається незмінною. Наприклад, якщо зранку при температурі -5 °С у повітрі міститься 3 г/м 3 води, це означає, що відносна вологість становить 100 %, тобто повітря насичене вологою. Коли вдень температура зросла до 0 °С, а кількість води в повітрі залишилася незмінною, відносна вологість становить лише 60 % – повітря стало ненасиченим.

Як визначають відносну вологість повітря. Відносну вологість повітря визначають приладом, який має назву гігрометр (від. грец. – «рідкий» та «вимірюю»). Існує багато його конструкцій. Одна з найдавніших, відома ще з XVII ст. – волосяний гігрометр (мал. 187). Цей прилад набагато точніший ніж нинішні його аналоги. Сучасні гігрометри використовують електронні датчики для вимірювання вологості, мають цифрове або механічне табло (мал. 188).

Мал. 187. Принцип дії волосяного гігрометра: 1 – знежирена людська волосина: реагує на коливання відносної вологості повітря, змінюючи свою довжину; зі збільшенням вологості воно витягується, зі зменшенням – коротшає: 2 – шкала від 0 до 100 %; 3 – стрілка

Мал. 188. Сучасний електронний гігрометр

Завдання. 1. Зніміть показники відносної вологості повітря з волосяного та електронного гігрометра. 2. Роздивіться, які ще дані показує електронний гігрометр.

«Вірю – не вірю»: перевіряємо інформацію

• Винахід унікального вагового гігрометра приписують видатному вченому, винахідникові та художникові епохи Відродження, який називають на його честь «кульки Леонардо да Вінчі». Він узяв 2 кульки однакової маси: одну з воску, другу – з сухої вати. Остання є гігроскопічною, тобто здатна вбирати в себе вологу з навколишнього повітря. Якщо їх покласти на ваги, спочатку вони будуть урівноважені. З підвищенням вологості, вата ставатиме важчою й чаша терезів гойднеться в її сторону. По суті справи ми маємо ваги-гігрометр.

ОЦІНЮЄМО СВОЇ ДОСЯГНЕННЯ • усього 12 балів

1 бал • 1. Що називають вологістю повітря? 2. Поясніть своїми словами, чому повітря в тропосфері вологе? 2 бали • 3. Поясніть різницю між поняттями «абсолютна» та «відносна вологість повітря». Яка з них легша для сприйняття пересічної людини? 4. Розрахуйте, якою є відносна вологість повітря при температурі +20 °С, якщо в ньому фактично міститься 11,9 г водяної пари при максимально можливій кількості 17 г/м 3 ? 3 бали • 5. Поясніть, як та чому змінюється відносна вологість повітря протягом дня навіть, якщо абсолютна вологість залишається незмінною. 6. Оцініть практичне значення для людини знань про вологість повітря. Чим може загрожувати людині підвищена та знижена вологість повітря?