Скорость движения воздуха на рабочем месте является одним из существенных параметров метеорологических условий. 

    Известно, что для ее измерения применяют анемометры – чашечные и крыльчатые. Чашечные применяют при измерениях больших скоростей (до 35 м/сек)  и в условиях часто меняющихся направлений или турбулентности воздушных потоков. При измерениях скоростей в пределах 0,5-10 м/сек пользуются крыльчатыми анемометрами.

    Для измерения малых скоростей (<0,5 м/сек)  применяют микроанемометры, электроанемометры и кататермометры.

Ознакомление студентов с устройством и методикой измерения малых скоростей движения воздуха с помощью кататермометров.

    Кататермометр представляет собой спиртовой термометр с цилиндрическим или шаровым резервуаром внизу, который переходит в капилляр с расширением в его верхней  части.

    Шкала  кататермометра проградуирована от 35 до 38 ⁰С в цилиндрическом приборе и от 33 до 40 ⁰С в шаровом, так что средняя точка шкалы равна 36,5 ⁰С.

    Действие кататермометра основано на охлаждении его резервуара в зависимости от метеорологических условий среды, в частности от скорости движения воздуха.

    Перед наблюдениями кататермометр погружают в воду, температура которой 65-75 ⁰С и выдерживают его до тех пор, пока спирт не заполнит примерно половину или немного более верхнего расширения капилляра.

    При этом следят за тем, чтобы в капиллярной трубке не оставалось пузырьков воздуха. Затем кататермометр тщательно вытирают досуха и подвешивают вертикально в исследуемом месте так, чтобы он не качался.

    Установив кататермометр, следят за его охлаждением и по секундомеру отмечают время t, в течении которого кататермометр охладится от температуры Т₁ до Т₂. Температуры Т₁ и Т₂ обязательно надо выбирать так, чтобы

 

                                        

    т.е. можно наблюдать охлаждение кататермометра от 40 до 33 ⁰С, от 39 до 34 ⁰С, от 38 до 35 ⁰С. 

    При каждом понижении температуры с 38 до 35 0С кататермометр  теряет постоянное количество тепла.

    Для каждого прибора предварительным тарированием находят фактор F,  определяющий теплоотдачу  в милликалориях с 1 см² поверхности нижнего резервуара при указанном охлаждении кататермометра. Величина  F обозначена на приборе.

      Константа кататермометра Ф, определяющая величину теплоотдачи при охлаждении на 1 ⁰С, равна 

                              

    В зависимости от внешних условий (температура воздуха и его подвижности) скорость  охлаждения сухого кататермометра различна.  Зная время  t, в течении которого произошло охлаждение, можно путем деления фактора Ф на время t определить  охлаждающую силу воздуха Н, т.е. количество тепла, теряемого кататермометром при данных условиях воздушной среды в единицу времени.

    В том случае, когда наблюдают охлаждение кататермометра от Т₁=38 ⁰С до Т₂ =35 ⁰С, величина охлаждающей силы Н вычисляется  по формуле: 

                                          

    Когда наблюдают охлаждение кататермометра  от Т₁ = 40 до Т₂ = 33 (или от Т₁ =39  до Т₂ =34 ⁰С),  Н вычисляют по формуле:

   

    Во всех случаях необходимо производить 3-5 измерений и вычислять среднее значение.

    Для определения скорости движения воздуха необходимо знать разность Q между средней температурой прибора во время опыта (36,5) и средней температурой воздуха

                              

    где Q₁ – температура воздуха, измеряемая в начале опыта, ⁰С

          Q₂ - температура воздуха, измеряемая в конце опыта, ⁰С

                             

    Затем определяют отношение H/Q и по таблице 1 находят соответствующее значение скорости движения воздуха V.

    При работе с цилиндрическим кататермометром для определения скорости движения воздуха можно пользоваться следующими формулами:

    Допустим, что наблюдается спадание спиртового столбика от деления 38 до деления 35. Время спадения 1 мин 48 сек (108 сек).  Средняя температура воздуха во время опыта равна

                          

    Следовательно, Q = 36,5-22=14,5 ⁰С

    Пусть фактор кататермометра F = 621

    Вычислим величину охлаждающей силы воздуха

                   

    Определяем отношение

 

    Из таблицы 1 находим V = 0,16 м/сек

                                

                                                               Таблица 1

    Примечание: скорость движения воздуха определялась по формуле

                      

    где при V ≤ 1 м/сек  А = 0,29;  В = 0,903, К = 1,994, а при   V > 1 м/сек  А = 0,29;  В = 0,366, К = 0,174

    Результаты опытов занести в таблицу 2 

                                                                Таблица  2