3 Методичні вказівки щодо виконання практичних робіт Практичне заняття
Тема роботи: «Знайомство з будовою і принципом роботи засобів дослідження фізичних властивостей повітря»
Мета роботи: ознайомитись із зовнішнім виглядом, будовою і принципом роботи деяких засобів контролю фізичних властивостей атмосферного повітря: термометрів, термографів, психрометрів, гігрометрів, гігрографів, барометрів, барографів, анемометрів, кататермометрів і метеорологічних станції М – 49; навчитися визначати фізичні властивості повітря
Обладнання та матеріали: прилади (схеми) – флюгер; максимальний і мінімальний термометри; термограф; психрометри Августа і Асмана; психрометричні таблиці; гігрометр, гігрограф; барометр-анероїд; барограф; чашковий і крильчастий анемометри; кататермометри; схеми основних вузлів станції М – 49 і вказівника метеорологічних параметрів
Вимоги щодо виконання практичної роботи: ознайомитися з теоретичним матеріалом теми за рекомендаційною літературою і даною інструкцією, виконати завдання та оформити звіт
Теоретичні основи
Зміни швидкості і напрямку вітру можуть проводитись за допомогою метеорологічної станції М-49 ( наприклад, в лабораторії типу ПОСТ), так і за допомогою спеціальних метеорологічних приладів (вітромірів, анемометрів, флюгерів, вимпелів та ін.)
ФЛЮГЕР являє собою прилад, який складається із довгого вертикального стержня і рухомої стрілки на кінці нього. Стрілка має розширену частину, яка під тиском повітря повертає стрілку в бік, звідки дме вітер. Нерухомо, хрестоподібно на стержні закріплені довгі планки, котрі показують сторони світу (румби) з позначеннями: В – схід; О – захід; N – північ; S – південь.
Флюгер з важкою дошкою (ФВТ) (рис 1) має такі характеристики:
межа вимірювання швидкості – 4-40 м/с;
межа вимірювання напрямку – 0-360 градусів.
Рис 1. Флюгер з важкою дошкою (ФВТ)
МАКСИМАЛЬНИЙ ТЕРМОМЕТР призначений для визначення самої високої температури. В дно резервуара для ртуті впаяний скляний штифт, який вільним кінцем входить в капіляр і цим зменшує його просвіт, завдяки чому при пониженні температури повітря ртуть в термометрі не опускається.
МІНІМАЛЬНИЙ ТЕРМОМЕТР спиртовий і призначений для визначення самої низької температури. В резервуарі міститься скляна голка – вказівник з потовщеннями на кінцях. Вона рухається по капіляру разом з меніском спирту, але лише в сторону резервуару, тобто в бік найнижчих температур. Відлік проводять по кінцю голки-вказівника, що найбільш віддалений від резервуару.
ТЕРМОГРАФ являє собою прилад безперервної реєстрації коливань температури повітря на протязі робочого дня, доби, тижня. Сприймаючою частиною є біметалічна пластинка з двох різнорідних металів, що мають різні коефіцієнти розширення. Дана пластинка по різному вигинається в залежності від температури і цей рух передається на самописець. Барабан, що обертається, є реєструючою частиною приладу. На ньому закріплена паперова стрічка з нанесеними поділками, що відповідають часу і температурі.
Рис 2. Термограф метеорологічний М-16
ПСИХРОМЕТР СТАТИСТИЧНИЙ (АВГУСТА) складається з двох однакових термометрів, один з яких умовно називається “сухим”, а другий “вологим”, тому, що його резервуар обгорнутий батистом, який постійно змочується дистильованою водою. Випаровування води охолоджує “вологий” термометр. Показники обох термометрів, розрахунки і психрометричні таблиці дозволяють визначати абсолютну і відносну вологість повітря.
ПСИХРОМЕТР
ДИНАМІЧНИЙ АСПІРАЦІЙНИЙ (АСМАНА)
Рис. 3. Психрометр аспіраційний (Асмана)
Він сконструйований за тим же принципом що і статистичний. Він є більш точним приладом. На відміну від психрометра Августа; він має захисну металеву оболонку для термометрів від теплових впливів і вентилятор, що працює від годинникового механізму. Досліджуване повітря засмоктується в трубки з термометрами і прискорює випаровування вологи з батисту. Час визначення займає до 5 хв.
ГІГРОГРАФ
являє собою прилад для безперервної
реєстрації змін відносної вологості
повітря на протязі довгого часу. Прилад
сконструйований аналогічно термографу.
В якості сприймаючої частини приладу
є пучок волосся довжиною біля 20см.,
натягнутий на раму. В залежності від
вологості пучок натягується або
видовжується, що призводить в рух
самописця.
Рис. 4. Гігрограф метеорологічний М-21
БАРОМЕТР-АНЕРОЇД являє собою прилад для вимірювання атмосферного тиску. Всередині металевої коробки міститься підковоподібна трубка з розрідженим повітрям. Зміна атмосферного тиску впливає на рух кінців цієї трубки, що передається на рух стрілки по шкалі. Шкала розградуйована на величину тиску в міліметрах ртутного стовпа.
Рис.
5. Барометр-анероїд БААМ
ЧАШКОВИЙ
АНЕМОМЕТР є приладом для ручного
вимірювання швидкості вітру. На
вертикальній осі розміщені чотири пусті
напівсфери, обертання яких передається
через систему зубчастих передач на рух
стрілок циферблату, які, рухаючись
вказують число метрів. Велика стрілка
вказує одиниці і десятки метрів, маленькі
(в залежності від їх кількості) – вказують
сотні, тисячі метрів і більше. Прилад
має кнопку (кільце), що включає і виключає
лічильник обертів стрілок. Для розрахунку
швидкості необхідно фіксувати час
вимірювання.
Рис 6. Анемометр ручний (чашковий) МС-13
КРИЛЬЧАТИЙ АНЕМОМЕТР за конструкцією схожий на чашковий, але його сприймаючою частиною є легкі алюмінієві крила, що закріплені на осі. Цей анемометр більш чутливий.
Рис 7. Анемометр ручний крильчатий АСО-3
КАТАТЕРМОМЕТР
(кульовий і циліндричний)
являє собою спиртовий термометр з
кульовим або циліндричним резервуаром
для спирту. Резервуар має шкалу з
поділками від 35 до 38
С.
Обчислити швидкість руху повітря можна скориставшись спеціальною таблицею. Для вимірювання швидкості руху повітря циліндричний резервуар опускають у склянку з гарячою водою, температура якої 60-80 С і тримають до тих пір, доки спирт не заповнить майже половину верхнього розширення капіляру. Потім прилад виймають з води, насухо витирають і підвішують в місці вимірювання руху повітря.
Віддаючи тепло назовні нагрітий резервуар охолоджується. Спирт з верхнього резервуара переходить у капіляр, а потім і в нижній резервуар. Визначають час (t) на протязі якого стовпчик опускається з 38 до 35 С. визначення проводиться три рази, результати додають і знаходять середнє значення.
Головними вузлами СТАНЦІЇ М – 49 є виносні датчики температури і вологості, напрямку і швидкості вітру, а також невиносносні вузли-блоки живлення і вказівник метеорологічних параметрів.
Рис. 8. Основні вузли станції М-49
ВКАЗІВНИК МЕТЕОРОЛОГІЧНИХ ПАРАМЕТРІВ є настільним приладом, на лицевій панелі якого розміщені: вказівник відносної вологості і напрямку вітру, вказівник швидкості вітру і температури, ручки управління: живлення і швидкості вітру; установка напруги контролю; напрямок вітру, вологість (%), “контроль” (К) температури(ТВ і ТН).
Рис. 9. Вказівник метеорологічних параметрів
Завдання до практичної роботи:
Розглянути прилади (схеми) контролю фізичних метрів атмосферного повітря:
максимальний і мінімальний термометри;
термограф та флюгер;
психрометри Августа і Асмана;
гігрометр та гігрограф;
барометр-анероїд і барограф;
чашковий і крильчастий анемометр;
циліндричний і кульовий кататермометри;
основні вузли станції М – 49; вказівник метеорологічних параметрів станції М – 49.
З’ясувати і вивчити будову, призначення, принцип роботи приладів і позначити головні вузли.