АНЕМОМЕТР

АНЕМОМЕТР (греческий anemos — ветер и metreō — измеряю) — метеорологический прибор для измерения скорости и направления ветра. В медицинско-санитарной практике анемометр 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 анемометров 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 пнемометры). 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).

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 санитарно-гигиенической практике наиболее широко используются портативные анемометры — чашечный и крыльчатый (рис. 1 и 2). Приемная часть чашечного анемометра представляет вертушку из 4 полых полушарий (чашек), закрепленную на металлической оси, нижний конец которой 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 анемометру 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 анемометра обращена к наблюдателю), выжидают 1—2 минуты, пока не наступит полная скорость вращения вертушки, после чего шнуром включают анемометр и одновременно секундомер; наблюдение ведется в течение 10 мин. Вычислив разность между двумя показаниями счетчика (исходным и после 10 минут работы анемометр) и разделив эту величину на время наблюдения, выраженное в секундах, получают число оборотов в 1 секунду. 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 анемометра 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 минут; продолжительность наблюдения ограничивается 2 минутами; порядок расчета средней скорости потока такой же, как у предыдущего типа анемометра. 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 анемометра следует пользоваться для измерения воздушных потоков, скорость которых не превышает 5 м/секунду.

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.

Перед включением анемометр 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 анемометр так, чтобы воздушный поток был направлен в сторону крыльчатки, снова отмечают показания счетчика; разность между вторым и первым показаниями прибора покажет скорость воздушного потока.

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

Приемная часть ручного индукционного анемометра: 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/секунду. Работают с прибором, как с обычным ручным анемометром. Для повышения точности следует провести несколько измерений с интервалом в 0,5 минут и взять среднее значение.

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

Простейший из них — флюгер Вильда (рис. 5), применяемый главным образом 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/секунду, и тяжелая (800 г) для скоростей до 40 м/секунду. 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, то есть по меридиану данного места).

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 которого градуирована в метрах в секунду. Указателем направления ветра в приборе служит флюгарка.

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 (то есть тот, который вводится в просвет воздуховода) устроен так: внутренняя трубка имеет одно отверстие (на рис. в точке 7), внешняя — несколько отверстий (2, 2′, 2′′, 2′′′), расположенных радиально (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.

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

С. А. Грекова.