Приборы и оборудование

Наиболее распространенными приборами для измерения температуры воздуха являются ртутные и спиртовые термометры. При измерениях температуры выше 0 °С следует пользоваться ртутными термометрами, так как ртуть при нагревании расширяется равномерно, а спирт – неравномерно. При температуре ниже – 39 °С ртуть замерзает; спирт же не замерзает даже при температурах ниже – 100 °С. Следовательно, для измерения низких температур необходимо пользоваться спиртовыми термометрами.

Температуру в помещениях с тепловым излучением обычным термометром замерить нельзя. Для этого нужен парный термометр, у которого резервуар одного ртутного шарика зачернен, а другого – посеребрен (рис. 1).

Истинную температуру помещения с тепловым излучением подсчитывают по формуле

t_Н = t_Ч – k (t_Ч – t_Б), (1)

где t_Н – действительная температура помещения; t_Б – показания посеребренного термометра; t_Ч – показания зачерненного термометра; k – константа данного прибора.

1 – термометр с зачерченным резервуаром; 2 – термометр с посеребренным резервуаром

Рисунок 1 – Парный термометр

Для измерения самой высокой и самой низкой температуры применяются максимально-минимальные термометры. Они показывают самую высокую и самую низкую температуру за время проведения исследований. Количество лучистой тепловой энергии измеряется актинометрами. Приемником актинометра Пескова служат блестящие и зачерненные алюминиевые пластинки, уложенные в шахматном порядке. К пластинкам присоединяется батарея из термопар. Электродвижущая сила, возникающая под действием лучистой тепловой энергии, передается на гальванометр, шкала которого отградуирована в кал/см² мин.

Перед измерением интенсивности теплового излучения стрелку гальванометра нужно установить на нуль. После этого, открыв заднюю крышку, установить прибор перед источником теплоизлучения так, чтобы лучи падали на прибор перпендикулярно к задней плоскости. Измерение производится в течение 3-4 с. Отсчет производится по показаниям стрелки на шкале.

Для измерения влажности воздуха чаше всего используются психрометры. Принцип действия аспирационного психрометра МВ-4ЛА (рис. 2) основан на разности показаний сухого и смоченного термометров в зависимости от температуры окружающего воздуха.

Прибор состоит из двух одинаковых ртутных термометров с ценой деления 0,2 °С. Резервуары термометров имеют двойную трубчатую защиту от тепловых излучений. В рубашке резервуаров термометров вентилятором прибора создается постоянная скорость воздушного потока, равная 0,2 м/с. При измерении резервуар правого термометра обертывается батистом (в один слой) и смачивается чистой дистиллированной или снеговой водой при помощи резиновой груши с пипеткой. Вентилятор прибора нужно заводить почти до отказа, но осторожно, чтобы не сорвать пружину. Отсчет по термометрам нужно производить на четвертой минуте после пуска вентилятора.

1 – вентиляторная головка; 2 –влажный термометр; 3 – воздушный канал; 4 – сухой термометр; 5 – увлажненная ткань.

Рисунок 2 – Устройство аспирационного психрометра (Ассмана)

В практике относительную влажность определяют с помощью психрометрических таблиц, психрометрического графика или номограммы (рис. 3).

Рисунок 3 – Номограмма для определения относительной

Влажности воздуха

Чтобы определить относительную влажность по номограмме, нужно по горизонтальным линиям отметить показания влажного термометра, а по наклонным – сухого. Па пересечении этих линий получим значение относительной влажности. Аналогично производится определение относительной влажности психрометром универсальным ПБУ-1.

Прибор состоит из двух термометров с прикладной шкальной пластиной, психрометрической таблицы, графика для определения возможности заморозков, которые вместе с питателем смонтированы на пластмассовом основании. Питатель прибора служит для автоматического смачивания водой резервуара, обернутого кусочком ткани, одного из термометров, который условно называется «увлажненный» («смоченный»).

Относительная влажность исследуемой среды определяется по психрометрической таблице (дана на приборе) в зависимости от показаний «сухого» и «увлажненного» термометров с учетом поправок на их точность (поправки указываются в удостоверении, прилагаемом к каждому термометру). Относительную влажность воздуха можно также замерить с помощью гигрометра М-39, где установлен мембранный пленочный датчик, и гигрометра МВ-1, где датчиком является специально обработанный человеческий волос.

В настоящее время для измерения температуры и относительной влажности воздуха используется электронный комбинированный прибор «ТКА-ПКМ» (модель 20).

Конструктивно прибор выполнен в виде двух функциональных блоков: блока обработки сигналов (1, рисунок 4) и измерительной головки (2, рисунок 4), соединенных между собой кабелем связи (3, рисунок 4).

На лицевой стороне корпуса прибора расположены жидкокристалический индикатор и переключатель каналов измерений.

На обратной стороне корпуса расположена крышка батарейного отсека.

Зонд с датчиками относительной влажности и температуры воздуха установлен на верхней торцевой крышке корпуса измерительной головки.

1-блок обработки сигналов; 2-измерительная головка; 3-кабель связи; 4-защитный колпачок

Рисунок 4 – Внешний вид прибора «ТКА-ПКМ»/20

Основные технические характеристики комбинированного прибора «ТКА-ПКМ» (модель 20):

Диапазоны измерений: относительной влажности – 10...98 %; температуры воздуха – 0...50 °С.

Пределы допускаемой основной абсолютной погрешности измерений при температуре воздуха в зоне измерения (20±5) °С: относительной влажности –± 5,0 %; температуры воздуха – ±0,5 °С.

Предел допускаемой дополнительной абсолютной погрешности измерения относительной влажности при изменении температуры на каждые 10°С в диапазоне 10...40 °С –±5,0 %.

Предел допускаемой дополнительной абсолютной погрешности измерения температуры при изменении температуры на каждые 10 °С в диапазоне 0...50 °С – ± 0,5 °С.

Порядок работы с прибором:

- снять защитный колпачок с зонда (4, рисунок 4). Поместить прибор в зону измерений;

- при резком изменении температуры и влажности окружающего воздуха необходимо выдержать прибор во времени для установления тепло-влажностного равновесия между зондами и окружающей средой;

- поворотом переключателя выбрать нужный параметр. Считать с дисплея измеренное значение;

- при выходе за пределы диапазона измерения относительной влажности (>100 %) на дисплее появляется символ "НV";

- если во время работы прибора появится символ разряда батареи, заменить батарею на новую;

- по окончании измерений выключите прибор и наденьте на зонд защитный колпачок.

Скорость движения воздуха в помещениях со сквозными воздушными потоками определяется с помощью анемометров (рис. 5), кататермометра и термоанемометра.

а – крыльчатый; б – чашечный; 1 – крыло; 2 – ручка; 3 –счетчик

оборотов; 4 – чашечка

Рисунок 5 – Устройство анемометров

Крыльчатый анемометр дает возможность определить подвижность воздуха от 0,3 до 5 м/с на уровне установки анемометра, а чашечный – от 1,0 м/с и выше. Циферблаты счетных механизмов анемометров имеют три шкалы: единиц, сотен и тысяч.

Перед измерением скорости воздуха выключают с помощью арретира передаточный механизм и записывают начальное показание счетчиков (по всем трем шкалам). После этого анемометр устанавливают в воздушном потоке. Через 10-15 с одновременно включают механизм прибора и секундомер. Определение скорости воздушного потока производится в течение 50-100 сек. После этого механизм и секундомер выключают, записывают конечные показания счетчика и время экспозиции в секундах.

По разности конечного и начального показаний счетчика и времени экспозиции определяется число делений счетчика в 1 с. Затем по графику, прилагаемому к прибору, находится скорость движения воздуха. Эти анемометры обладают большой инертностью: они начинают работать только при движении воздуха со скоростью около 0,5 м/с и более. Для измерения малых скоростей движения воздуха применяются кататермометры и термоанемометры.

Кататермометр с шаровым нижним резервуаром представляет собой спиртовой термометр, шкала которого отрегулирована в градусах (от 3 до 40 °С). Он предназначен для измерения скоростей от 0,05 до 2,0 м/с.

Для измерения скорости движения воздуха от 0,06 до 5 м/с и его температуры от 10 °С до 60 °С применяется термоанемометр ЭА-2М. Принцип работы прибора основан на охлаждении нагреваемого электротоком приемного тела датчика движущимся воздушным потоком.

Для измерения скорости движения воздуха от 0,3 до 20 м/с и его температуры от 0 °С до 50 °С может использоваться термоанемометр testo 417 (рисунок 6).

Рисунок 6 – Термоанемометр testo 417

Термоанемометр testo 417 − это компактный прибор для измерения скорости воздушного потока и температуры посредствам встроенной крыльчатки диаметром 100 мм с датчиком температуры.

Правила, которые необходимо выполнять для безопасного использования прибора:

– во избежание персональных повреждений или повреждения оборудования не используйте прибор для измерения на частях, находящихся под напряжением или вблизи них;

– используйте прибор, только соблюдая правила его эксплуатации;

– всегда используйте прибор только по его прямому назначению;

– не применяйте силу;

– прибор не должен применяться во взрывоопасных помещениях и зонах;

– не подвергайте прибор температурному воздействию свыше 70 °С;

– запрещено вскрывать корпус прибора и зонда, проводить ремонт и замену элементов питания.

Для включения прибора нажмите кнопку 1, откроется окно измерений. При этом отображаются текущие показания, или загорается «----» если измерения невозможны.

Для выключения прибора нажмите и удерживайте кнопку 1 (около 2 с) пока дисплей не погаснет.

Для включения или выключения подсветки дисплея при включенном приборе нажмите кнопку 1.

Для настройки прибора необходимо открыть меню конфигурации. Прибор при этом должен быть включен и находится в меню измерений, а функции «Hold», «Max» или «Min» должны быть не активированы. Нажмите и удерживайте кнопку 2 (около 2 с) пока вид дисплея не изменится. Прибор находится в меню конфигурации.

Кнопкой 2 вы можете перейти к другой функции. Выйти из меню конфигурации можно в любое время. Для этого нажмите и удерживайте кнопку 2 (около 2 с) пока прибор не переключится в меню измерений. Все изменения, сделанные в меню конфигурации будут сохранены.

Для выполнения измерений прибор должен быть включен и находится в меню измерений.

Для переключения отображения на дисплее между измерением температуры воздуха (°С) и рассчитанным объемным расходом воздуха (м³/ч) нажмите кнопку 3.

Текущие показания могут быть сохранены. Максимальные и минимальные значения (с момента последнего включения прибора) могут быть отображены на дисплее.

Нажмите кнопку 2 несколько раз, пока на дисплее не отобразятся необходимые значения.

Показания отображаются в следующей последовательности:

«Hold» − зафиксированное значение;

«Мах» − максимальное значение;

«Min» − минимальное значение;

текущее значение.

Для расчета среднего значения по нескольким местам измерений необходимо, чтобы «Hold», «Max» или «Min» были не активированы. Затем нажмите кнопку 4. На дисплее отобразится «Mean».

Количество записанных значений будет отображено на первой строке, значения − на нижней.

Для переключения отображения температуры воздуха (°С), скорости воздушного потока (м/с) и рассчитанного объемного потока воздуха (м^З/ч) нажмите кнопку 3.

Для включения показаний (в необходимом количестве) нажмите кнопку 2 (несколько раз).

Для окончания измерений и расчета среднего значения нажмите кнопку 4, замигает «Mean», отобразятся рассчитанные значения. Для возврата в меню измерений нажмите кнопку 4.

Расчет среднего значения за определенный промежуток времени осуществляется следующим образом. «Hold», «Max» или «Min» должны быть не активированы. Нажмите кнопку 4 два раза. Загорится «Mean». На первой строке отображается прошедшее время (мм:сс), текущие значения − на нижней.

Для переключения отображения температуры воздуха (°С), скорости воздушного потока (м/с) и рассчитанного объемного потока воздуха (м³/ч) нажмите кнопку 3.

Для начала измерений нажмите кнопку 2. Для приостановки, а затем продолжения измерений каждый раз нажимайте кнопку 2. Для окончания измерений и расчета среднего значения нажмите кнопку 4. Замигает «Mean». Отобразятся рассчитанные значения.

Для возврата в меню измерений нажмите кнопку 4.

Давление воздуха определяется с помощью безпружинного барометра-анероида БАММ ГОСТ 6466–53. Пределы измерений от 600 до 800 мм рт. ст. при температуре от – 10 до +40 °С.

Рабочее положение безпружинного барометра-анероида -- горизонтальное. Для устранения влияния позиционных ошибок следует установить прибор так, чтобы на глаз не был заметен какой либо наклон шкалы прибора. Прибор должен быть защищен от влияния прямого солнечного излучения и резких колебаний температуры.

При каждом измерении атмосферного давления отсчитываются показания барометра и его термометра. Отсчет по барометру должен быть исправлен введением в его показания шкаловой, температурной и добавочной поправок.

Поправки шкалы прибора для различных участков его шкалы указаны в приложении поверочного свидетельства прибора.

Для постоянного наблюдения за изменениями в производственной среде температуры воздуха, относительной влажности и барометрического давления применяются пишущие приборы: термографы типа М-16С или М-16Н; гигрографы типа М-21С или М-21Н и барографы типа М-22С или М-22Н. Индекс «С» обозначает, что приборы относятся к типу суточных, а индекс «Н» – к типу недельных, записывающие барабаны которых соответственно делают один оборот за 26 или за 176 ч благодаря встроенному в прибор часовому механизму.

Датчиком термографа служит биметаллическая пластинка, изменяющая радиус кривизны с изменением температуры, датчиком гигрометра служит пучок (35 – 40 шт.) обезжиренных человеческих волос, а приемником явления барографа является анероидная коробка, имеющая биметаллическую пластинку термокомпенсатора.