590_Simakova_N.N._Laboratornaja_rabota_1_Proizvodstvennaja_sanitarija_

Установившиеся показания термометра этого прибора наступают, примерно, через 5–7 минут после вывешивания его на данном месте.

Термометры контактные цифровые ТК-5.09, ТК-5.11 Эти приборы предназначены для измерения температуры и влажности

различных сред – жидких, сыпучих, газообразных, а также поверхности твердых тел путем непосредственного контакта сменных зондов с объектом измерения.

При подключении к термометрам зонда влажности (ЗВЛ) можно измерять влажность газообразных сред.

Достоинства данных термометров:

–точность измерения до 0,1;

–сохранение в памяти прибора значения температуры и влажности;

–отображение среднего значения температуры и влажности за определенное количество измерений;

–отображение минимального значения температуры и влажности с момента включения прибора;

–автоматическое включение прибора через заданное время.

Прибор состоит из термопреобразователя и электронного блока (рис. 2). В качестве термочувствительных элементов используются термопреобразователи с НСХ и термопары.

Рис. 2. Термометр цифровой

Измерение влажности воздуха

Влажность воздуха характеризуется различными величинами. Парциальное давление (упругость водяного пара) – это та часть общего

давления смеси воздуха и пара, которая обусловлена только паром. Оно равно тому давлению пара, которое он создавал бы, заняв один, при данной его плотности, весь объём смеси. Парциальное давление выражают в миллиметрах ртутного столба.

Абсолютная влажность измеряется также и количеством граммов водяного пара, содержащегося в 13м объема смеси, и измеряется в г/м3.

11

Но чем выше температура воздуха, тем большее количество пара требуется для насыщения того же объема до максимальной влажности, т.е. до такой, превышение которой вызывает выпадение из воздуха влаги в виде капель воды. Кроме того, одна и та же абсолютная влажность при различных температурах оказывает различное действие на организм человека: ощущение влажности воздуха, степень утомления.

Поэтому в производственной санитарии и гигиене труда используется более удобный показатель – относительная влажность воздуха – отношение абсолютной влажности к максимальной при данной температуре и обычно указывается в процентах.

Для измерения относительной влажности используются приборы – психрометры и гигрометры.

Стационарный (статический) психрометр (Августа)

Рис. 3. Стационарный психрометр

Стационарный психрометр состоит из двух одинаковых термометров, укрепленных на общем основании. Левый термометр – "сухой ", правый – "увлажненный", "влажный", "мокрый". Резервуар "увлажненного" термометра обвернут батистом (фитиль) или другой, равной ему по смачиваемости (капиллярности) тканью.

У представленных в лаборатории психрометров ПБ1А или ПБ1Б фитиль опускается в питатель с дистиллированной водой так, чтобы от края чашечки питателя до резервуара термометра оставалось расстояние, приблизительно равное 10 мм. Фитиль не должен соприкасаться со стенками питателя.

После 10–15 минутной выдержки в среде, влажность которой измеряется, столбики термометров устанавливаются на постоянных уровнях и термометры дадут различные показания. Сухой термометр покажет температуру окружающего воздуха, а "увлажненный" температуру фитиля. Чем меньше влажность воздуха, тем интенсивнее будет происходить испарения влаги с фитиля и тем меньше будут показания "увлажненного" термометра по сравнению с показаниями "сухого".

12

Относительная влажность воздуха определяется по показаниям "увлажненного" термометра и по разности показаний "сухого" и "увлажненного" по психометрической таблице или по графикам, с учетом поправок к показаниям каждого термометра, и при необходимости с применением двойной интерполяции (по горизонтали и вертикали). Психрометрическая таблица (таблица 4) дана в Приложении 2.

При отсутствии психрометрической таблицы значение относительной влажности может быть найдено расчетом на основании показаний термометров психрометра.

где А – абсолютная влажность в мм.рт.ст.;

f – максимальное парциальное давление насыщенного пара при температуре "увлажненного" термометра(tувл), определяемое по таблице 3;

– психрометрический коэффициент, зависящий от скорости движения воздуха, измеряемой кататермометром;

tсух, tувл. – истинные значение температур воздуха и "увлажненного" термометров;

Н – барометрическое давление, определяемое по барометру-анероиду в мм.рт.ст.

Относительная влажность воздуха определяется по формуле:

где F – максимальное парциальное давление насыщенного пара при истиной температуре воздуха (tсух), определяемое по таблице 4.

Максимальное парциальное давление насыщенного пара

Максимальное

парциальное

22,05 23,52 24,96 26,47 28,07 29,74 31,51

давление, мм.рт.ст.

Стационарный психрометр является распространенным, дешевым прибором, но имеет ряд серьезных недостатков. В неподвижном, или при малой скорости движения, воздухе снижается точность показаний термометров, требуется большое время для установления спирта или ртути на постоянном уровне, на показания термометров влияет тепловое облучение от других предметов и солнечная радиация.

Поэтому, например, представленные в лаборатории стационарные психрометры типа ПБ1А или ПБ1Б рекомендуются для определения относительной влажности в пределах от 60% до 80% только в бытовых условиях. При соблюдении всех требований к работе с приборами, изложенных в прилагаемой к нему инструкции, погрешность показаний термометров во всем диапазоне температур не превышает ± 0,5оС.

Значительно более точным прибором, которым следует пользоваться для измерений в производственных помещениях, является аспирационный психрометр.

Аспирационный психрометр (Ассмана)

Рис. 4. Аспирационный психрометр

Принцип устройства и действия этого прибора такое же, как и стационарного психрометра, а более высокая точность его достигается за счет следующих конструктивных особенностей:

1)применение только ртутных термометров высокой точности;

2)экранирование резервуаров термометров от внешнего облучения двойными металлическими гильзами с зеркальной наружной поверхностью внешней гильзы, обладающей большой отражающей способностью;

14

3) размещение резервуаров термометров в воздуховодных каналах, через которые вентилятором, установленным в верхней части психрометра, перемещается воздух с постоянной скоростью 4 м/с.

Вентилятор вращается пружинным заводным механизмом или электромотором. Размещение термометров в потоке воздуха такой скорости сокращает время экспозиции психрометра до 4–5 мин.

Порядок наблюдений по аспирационному психрометру следующий:

а) прибор выносят из помещения летом за четверть часа до наблюдения, а зимой – не менее чем за полчаса, и подвешивают на кронштейне;

б) смачивают батист на резервуаре термометра: зимой за полчаса, а летом

– за 4 мин. до начала наблюдений. Для этого берут резиновый баллон с пипеткой, заранее наполненной водой, и легким нажимом доводят воду в пипетке до черточки. Если черта отсутствует, то подводят воду не ближе чем на 1см до края пипетки и удерживают её на этом уровне при помощи зажима. После этого пипетку вводят до отказа во внутреннюю трубку защиты и смачивают батист на резервуаре термометра. Выждав некоторое время, не вынимая пипетки из трубки, разжимают зажим, выбирая излишнюю воду в баллон, после чего пипетку вынимают;

в) заводят вентилятор почти до отказа, но осторожно, чтобы не сорвать пружину;

г) отсчет по термометрам производится на 4-й минуте после пуска вентилятора.

Определение влажности можно производить и по психрометрическому графику, представленному на рабочем месте лаборатории. Определение относительной влажности по психрометрическому графику производится в следующем порядке: по вертикальным линиям отмечают показания сухого термометра, а по наклонным – показания смоченного термометра; на пересечении этих линий получают значение относительной влажности, выраженное в процентах. Линии, соответствующие десятками процентов, обозначены на графике цифрами: 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80 и 90.

Благодаря постоянной скорости воздуха около резервуаров упрощается формула (1) для аспирационного психрометра.

Для скорости воздуха 4м/с психометрический коэффициент равен

По формуле (3) найти абсолютную влажность воздуха и, подставив ее значение в формулу (2), определить расчетным путем относительную влажность воздуха по результатам измерений параметров микроклимата для аспирационного психрометра. Полученное значение сравнить с табличным.

15

Гигрометры Гигрометры – это стрелочные приборы, непосредственно показывающие

относительную влажность воздуха в процентах.

Гигрометры (рис.5-7) бывают волосные и пленочные. В качестве датчиков в волосных гигрометрах используется обезжиренный человеческий волос, а в пленочных – органические пленки. Принцип их действия состоит в изменении размеров волоса или пленки при изменении влажности воздуха.

Через передаточный механизм деформации волоса или пленки передаются стрелке, показывающей влажность по шкале, отградуированной в процентах.

Рис. 5. Гигрометр пленочный: 1 – мембрана, 2 – стрелка, 3 – шкала

Рис. 6. Гигрометр волосяной:

1 – волос, 2 – рамка, 3 – стрелка, 4 – шкала

16

Рис. 7. Гигрометр стрелочный

Измерение скорости движения воздуха

Для измерения скорости движения воздуха используются различные приборы: анемометры (рис. 8) , пневмометрические трубки, кататермометры и т.п.

Чашечный анемометр представляет собой счетчик оборотов чашечного датчика рабочего колеса, скорость вращения которого пропорциональна скорости движения воздуха.

В нижней части боковой стенки имеется кнопка арретира отключающего счетный механизм от рабочего колеса.

При пользовании прибором сначала записывают показания счетчика, арретиром отключают счетный механизм. Затем располагают анемометр так, чтобы плоскость рабочего колеса совпала с направлением потока воздуха, выдерживают анемометр в таком положении примерно 30 с. (для преодоления инерционного сопротивления) и одновременно подключают арретиром счетный механизм и включают секундомер. По истечении 2 мин (120 сек) одновременно отключают счетный механизм и выключают секундомер.

Количество оборотов рабочего колеса в секунду подчитывают так:

где n2 и n1 – отсчеты по счетчику анемометра до опыта и после него; t – продолжительность опыта, с.

Чашечным анемометром можно измерить скорость движения воздуха от 1 до 30 м/с.

Крыльчатый анемометр Принцип действия такой же, как и чашечного анемометра, но за счет

другой конструкции рабочего колеса (крыльчатки) и большей точности

17

изготовления прибора он используется для измерения меньших, чем для чашечного, скоростей движения воздуха – от 0,2–0,3 м/с до 5–10 м/с.

Индукционный анемометр Недостатком описанных выше анемометров является необходимость

дополнительного прибора – секундомера, и пересчета показаний анемометра в значение скорости движения воздуха.

В настоящее время промышленность выпускает индукционные анемометры, показывающие скорость непосредственно в м/с. Прибор представляет собой такой же датчик – рабочее колесо, но вместо счетного механизма в нем используется генератор, подключенный к электроизмерительному прибору, отградуированному в м/с. Все это сконструировано и компактно собрано в виде удобного прибора. Допустимые пределы измерения скоростей от 2 до 30 м/с.

Рис. 8. Анемометры: а) ручной крыльчатый, б) ручной чашечный, в) ручной индукционный

Кататермометр шаровой Описанными выше приборами измеряются довольно большие скорости

движения воздуха, выходящие за пределы допустимых для обычных производственных помещений. Для измерения гигиенических скоростей в таких помещениях (до 1 м/с) может быть использован шаровой кататермометр с пределами измерений от 0,04 м/с. Прибор представляет собой спиртовой термометр с увеличенным нижним резервуаром и расширенной верхней частью капилляра. Принцип работы шарового кататермометра основан на физическом явлении расширения жидкости под действием температуры.

Перед замером нижний резервуар кататермометра нагревается в воде с температурой от +65 до –75 0С до тех пор, пока спирт не заполнит половину

18

верхнего расширения капилляра, насухо вытирается и подвешивается в вертикальном положении совершено неподвижно. Спирт будет тем быстрее охлаждаться, чем больше скорость движения воздуха, обувающего его. Соответственно, быстрее будет опускаться и столбик спирта в капилляре.

Рис. 9. Кататермометр: а) цилиндрический (Хилла), б) шаровой

Термоанемометр. Конструктивно прибор выполнен в виде двух функциональных блоков: блока обработки сигналов и измерительной головки, соединенных между собой кабелем связи. На лицевой стороне корпуса прибора расположены ЖК-индикатор и три кнопки: ВКЛ/ВЫКЛ, РЕЖИМ и ПОДСВЕТКА. На обратной стороне корпуса расположена крышка батарейного отсека. Зонд с датчиком установлен на верхнем торце корпуса измерительной головки. Прибор может быть подключен к персональному компьютеру, для этого в приборе установлен разъем интерфейса.

Принцип работы заключается в преобразовании датчиком скорости движения воздуха в электрические сигналы с обработкой и цифровой индикацией полученных числовых значений параметров на дисплее прибора. Для определения скорости движения воздуха достаточно поместить прибор в зону измерений и считать с жидкокристаллического дисплея измеренное значение.

Порядок работы. Включить прибор. На дисплее появится значение напряжения питания и обратный отсчет, по его окончании прибор готов к работе. Для измерения сдвинуть вниз защитный колпачок, поместить зонд с датчиками в зону измерения. Считать с дисплея измеренное значение. Во время измерения держать зонд так, чтобы цветовой знак на головке зонда был направлен навстречу измеряемому потоку. Немного изменяя положение (поворотом вокруг осей) измерительной головки, добиваются максимальных показаний.

19

При нажатии кнопки РЕЖИМ на экране фиксируются текущие показания (режим HOLD) и запускается таймер, отсчитывающий период времени, равный 100 с. При этом прибор не перестает измерять скорость движения воздуха, регистрируя значение движения воздуха без вывода на экран. По окончании отсчета на экране отображается усредненная величина измеренной за этот период времени скорости движения воздуха. Отсчет можно прервать повторным нажатием кнопки РЕЖИМ. При этом прибор переходит в режим привычных измерений. Кнопкой ПОДСВЕТКА рекомендуется пользоваться только при необходимости – в условиях недостаточной освещенности. Частое нажатие на нее приводит к ускоренному разряду аккумулятора.

Измерение атмосферного давления

Для измерения атмосферного давления используется барометры. Наиболее распространенным прибором является стрелочный прибор

барометр-анероид (рис.10), принцип действия которого основан на деформации мембран анероидных коробок при изменениях атмосферного давления. Деформация мембран передаются стрелке указывающей на шкале атмосферное давление в миллиметрах ртутного столба.

В циферблат вмонтирован ртутный термометр, по показаниям которого вводится поправка на температуру воздуха, т.к. коробка и передаточный механизм деформируются не только при изменениях давления, но и при изменениях температуры.

Кроме того, при тщательных измерениях необходимо учитывать и добавочные поправки по паспорту прибора.

Более точными являются ртутные барометры.

Рис. 10. Барометр-анероид

Баротермогигрометры – комбинированные приборы. Один из вариантов прибора представлен в лаборатории, другой – цифровой, на рис. 11.

20