工業(yè)場(chǎng)所氣候參數(shù)測(cè)定實(shí)驗(yàn)

1、工業(yè)場(chǎng)所氣候參數(shù)測(cè)定實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.學(xué)會(huì)測(cè)定工業(yè)場(chǎng)所氣候參數(shù)：溫度、濕度、大氣壓力、風(fēng)速和熱輻射等。2.學(xué)會(huì)使用測(cè)定氣候參數(shù)的各類儀器儀表，熟悉它們的結(jié)構(gòu)和工作原理。實(shí)驗(yàn)儀器儀表 機(jī)械通風(fēng)干濕表、電動(dòng)通風(fēng)干濕表、溫濕度晴雨表、機(jī)械翼式風(fēng)表、電子風(fēng)表、風(fēng)向風(fēng)速儀、秒表、空盒氣壓計(jì)、水銀氣壓計(jì)、精密數(shù)字氣壓計(jì)、輻射熱計(jì)、黑球溫度測(cè)試儀等。氣候條件勞動(dòng)條件的重要組成部分。對(duì)于工人的身心健康和勞動(dòng)效率具有直接的影響。工業(yè)場(chǎng)所的氣候條件也常稱為微氣候。微氣候的主要構(gòu)成因素：溫度、濕度、風(fēng)速、熱輻射、大氣壓力和空氣質(zhì)量（空氣潔凈度、有害氣體濃度、負(fù)離子含量等） 。氣候條件對(duì)人體熱平衡產(chǎn)生影響，人體散熱三

2、種基本形式：對(duì)流、輻射和汗液蒸發(fā)。對(duì)流散熱取決于空氣的溫度和流速；輻射散熱取決于周圍物體的表面溫度；蒸發(fā)散熱取決于周圍空氣的濕度和流速。正常情況下人體依靠自身的調(diào)節(jié)機(jī)能，使產(chǎn)熱和散熱保持著動(dòng)平衡，維持正常體溫。但不利的氣候條件致使人體熱平衡受到破壞，導(dǎo)致體溫升高或降低，從而產(chǎn)生各種不適癥狀，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致疾病和死亡。因此準(zhǔn)確測(cè)定氣候條件參數(shù)指標(biāo)，對(duì)于評(píng)價(jià)勞動(dòng)條件具有重要意義。工業(yè)場(chǎng)所氣候條件測(cè)定的意義一、溫度測(cè)定 溫度：宏觀上是表示物體冷熱程度的物理量。微觀上是物體分子熱運(yùn)動(dòng)的劇烈程度，是物體分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，是一個(gè)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)。 溫度可通過(guò)物體隨溫度變化的某些特性（？）來(lái)間接測(cè)量，而用來(lái)量度物體

3、溫度數(shù)值的標(biāo)尺叫溫標(biāo)。它規(guī)定了溫度的讀數(shù)起點(diǎn)（零點(diǎn)）和測(cè)量溫度的基本單位。 目前常用的溫標(biāo)有 華氏溫標(biāo)（）、攝氏溫標(biāo)（）和熱力學(xué)溫標(biāo)（K）。 攝氏溫度和華氏溫度的關(guān)系 ： F = 1.8 C + 32 C =（F 32）/ 1.8 攝氏溫度和熱力學(xué)溫度的關(guān)系 ：K = C + 273.15 華氏溫度和攝氏溫度華氏溫度以其發(fā)明者Gabriel D. Fahrenheir(1681-1736)命名的，規(guī)定其冰點(diǎn)是32 ，沸點(diǎn)為212 。 并按水銀溫度計(jì)的體積膨脹距離分成180份，每一份為1 。攝氏溫度的發(fā)明者是瑞典人Anders Celsius，其冰點(diǎn)是0 ，沸點(diǎn)為100 。 即在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，把

4、冰水混合物的溫度規(guī)定為0度，水的沸點(diǎn)溫度規(guī)定為100度。根據(jù)水這兩個(gè)固定溫度點(diǎn)來(lái)對(duì)玻璃水銀溫度計(jì)進(jìn)行分度。兩點(diǎn)間作100等分，每一份稱為1 。 溫度計(jì)結(jié)構(gòu)及工作原理原理：它是利用液體（水銀）熱脹冷縮的性質(zhì)而制造的一種測(cè)溫計(jì)。高溫可以測(cè)到多攝氏度。構(gòu)造：由玻璃殼、毛細(xì)管、玻璃泡、刻度及液體構(gòu)成。水銀柱的上部管內(nèi)為真空。使用：使用溫度計(jì)時(shí)，注意量程范圍、溫標(biāo)和分度值；讀數(shù)時(shí)做到以下三點(diǎn)： 溫度計(jì)與待測(cè)對(duì)象充分接觸，避免其他非待測(cè)對(duì)象的影響； 待數(shù)值穩(wěn)定后再讀數(shù)； 讀數(shù)時(shí)視線要與液面上表面相平。新型溫度測(cè)量?jī)x器濕度：表征空氣中水汽含量的物理量?？諝鉂穸仁侵缚諝獬睗竦某潭龋捎媒^對(duì)濕度、相對(duì)濕度(RH

5、) 和含濕量等指標(biāo)表示。絕對(duì)濕度：是一定體積的空氣中含有的水蒸氣的質(zhì)量，單位常用g/m3 或kg/m3 。絕對(duì)濕度的最大值是飽和狀態(tài)下的濕度。絕對(duì)濕度與溫度有一定關(guān)系，并隨溫度升高而減小，因?yàn)殡S著溫度的變化空氣的體積也要發(fā)生變化。但絕對(duì)濕度越接近最高濕度，隨溫度的變化就越小。二、濕度測(cè)定相對(duì)濕度：指濕空氣中實(shí)際含有水蒸氣量（絕對(duì)濕度）與同溫度下的飽和濕度之比的百分?jǐn)?shù)，用表示。相對(duì)濕度反映空氣所含水蒸氣量接近飽和的程度，所以也叫飽和度。值小表明空氣干燥，吸收水分的能力強(qiáng)，=100%的空氣是飽和空氣。超過(guò)100%（過(guò)飽和）的空氣中的水蒸氣一般會(huì)凝結(jié)出來(lái)。隨著溫度的增高空氣中可以含的水就越多，即在同

6、樣多的水蒸氣的情況下溫度升高相對(duì)濕度就會(huì)降低。因此在提供相對(duì)濕度指標(biāo)的同時(shí)須提供溫度的數(shù)據(jù)。 絕對(duì)濕度和相對(duì)濕度關(guān)系 f = F飽 式中：f 絕對(duì)濕度 ， g/m3 相對(duì)濕度 ， % F飽同一溫度下的飽和水蒸氣量， g/m3含濕量：在濕空氣中，與1kg干空氣同時(shí)并存的水蒸汽量稱為含濕量，用符號(hào)d表示，單位為g/kg(干空氣)。人體在室內(nèi)感覺(jué)舒適的相對(duì)濕度是5060，相對(duì)濕度過(guò)低或過(guò)高，對(duì)人體都不適甚至有害。相對(duì)濕度過(guò)低，人易患呼吸道疾病，出現(xiàn)口干、唇裂、流鼻血等現(xiàn)象。濕度過(guò)低還會(huì)導(dǎo)致木材水分散失，引起家具或木質(zhì)地板變形、開裂和損壞；鋼琴、提琴等對(duì)濕度要求高的樂(lè)器不能正常使用；文物、檔案和圖書易

7、脆化、變形。相對(duì)濕度過(guò)高不利于人體散熱，又易使室內(nèi)家具、衣物、地毯等織物生霉，鐵器生銹，電子器件短路，甚至引發(fā)火災(zāi)。相對(duì)濕度指標(biāo)評(píng)價(jià)濕度計(jì)結(jié)構(gòu)及工作原理空氣的相對(duì)濕度既可用各種濕度表直接測(cè)量，也可用干濕溫度計(jì)間接測(cè)量，前者測(cè)量簡(jiǎn)單，但精度不高；后者測(cè)量操作較復(fù)雜，而精度較高。測(cè)量空氣相對(duì)濕度的儀表主要是手搖濕度計(jì)和通風(fēng)濕度計(jì)（通風(fēng)干濕表）。各種溫濕度計(jì)毛發(fā)濕度表是用來(lái)測(cè)定空氣相對(duì)濕度的儀器。根據(jù)脫脂毛發(fā)的長(zhǎng)度隨濕度變化的原理制成。當(dāng)濕度增減時(shí)，毛發(fā)產(chǎn)生伸縮，通過(guò)機(jī)械傳動(dòng)使指針在刻度盤上指示濕度大小。 毛發(fā)濕度計(jì)通風(fēng)干濕表結(jié)構(gòu)及工作原理通風(fēng)干濕表是將兩支完全相同的水銀溫度計(jì)裝入金屬套管中，溫度計(jì)

8、球部有雙重輻射防護(hù)管。其中一支為干溫度計(jì)，另一支在水銀球表面裹一層濕紗布作為濕溫度計(jì)，套管頂部裝有一個(gè)用發(fā)條或電驅(qū)的風(fēng)扇。測(cè)定時(shí)，上緊發(fā)條啟動(dòng)風(fēng)扇抽吸空氣均勻地通過(guò)套管，使球部處于 的氣流中（電動(dòng)可達(dá) 3m/s ），待45min后，讀取干濕球溫度計(jì)示值。由于濕溫度計(jì)受球表面水分蒸發(fā)的吸熱作用，其示值將低于干溫度計(jì)示值?？諝獾南鄬?duì)濕度愈小，蒸發(fā)吸熱作用愈顯著，干、濕溫度差也就愈大。根據(jù)干、濕溫度計(jì)的讀數(shù)及其差值t，查氣象常用表可得相對(duì)濕度。DHM2型通風(fēng)干濕表三、大氣壓力測(cè)定大氣壓力：地球表面覆蓋有一層幾十km厚的大氣層。在大氣層中的物體，都要受到空氣分子撞擊產(chǎn)生的壓力。也可以認(rèn)為，大氣壓力是大

9、氣層中的物體受大氣層自身重力產(chǎn)生的作用于物體上的壓力。1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓101.325 kPa 毫巴。測(cè)量大氣壓力主要采用空盒氣壓計(jì)、水銀氣壓計(jì)、精密數(shù)字氣壓計(jì)等進(jìn)行。影響大氣壓因素氣壓是隨高度而變化的。海拔愈高，大氣壓力愈??；兩地的海拔相差愈懸殊，其氣壓差也愈大。 大氣柱的重量還受到密度變化的影響，空氣的密度愈大，也就是單位體積內(nèi)空氣的質(zhì)量愈多，其所產(chǎn)生的大氣壓力也愈大。 空盒氣壓計(jì)構(gòu)造及工作原理空盒氣壓計(jì)以波紋狀真空膜盒組為感應(yīng)元件，大氣壓力發(fā)生變化時(shí)，真空盒膨脹或收縮，產(chǎn)生軸向移動(dòng)，通過(guò)拉桿和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)使指針偏轉(zhuǎn)，指出大氣壓力值。盒內(nèi)空氣壓力為5060 mmHg，測(cè)量范圍為600800 mmHg

10、，度盤最小分度值為0.5 mmHg。讀數(shù)時(shí)儀器須水平放置，因?yàn)檫@類儀器的刻度與校正都是在水平放置時(shí)進(jìn)行的。據(jù)試驗(yàn)，如果垂直放置，讀數(shù)誤差可達(dá)0.3 mmHg 。讀數(shù)前必須輕輕敲擊儀器的玻璃面，以消除傳動(dòng)機(jī)構(gòu)摩擦引起的誤差。讀數(shù)時(shí)，視線須與刻度盤平面垂直。如果空氣壓力脈動(dòng)現(xiàn)象明顯(如風(fēng)硐內(nèi)通風(fēng)機(jī)附近)，靈敏度高的空盒氣壓計(jì)指針可能擺動(dòng)不停。在這種情況下，須記取幾個(gè)讀數(shù)(包括最大和最小值)，取其平均值。精確測(cè)定時(shí)，氣壓計(jì)讀數(shù)必須進(jìn)行刻度、溫度和補(bǔ)充校正。每臺(tái)儀器的出廠檢定書中均附有這三個(gè)校正值。其中溫度校正值： P溫P溫t，mmHg 式中P溫度變化1時(shí)的氣壓校正值， mmHg ； t讀數(shù)時(shí)的溫度，

11、。空盒氣壓計(jì)使用注意事項(xiàng)水銀氣壓計(jì)是一種測(cè)量大氣壓力的標(biāo)準(zhǔn)儀器，其借助于一端封閉，另一端垂直插入水銀槽內(nèi)的玻璃管中的水銀柱高度來(lái)測(cè)量大氣壓力，按其結(jié)構(gòu)可分為動(dòng)槽和定槽兩種。目前動(dòng)槽式應(yīng)用較廣。水銀氣壓計(jì)結(jié)構(gòu)及工作原理動(dòng)槽式水銀氣壓計(jì)如左圖所示。氣壓計(jì)的感應(yīng)部分由水銀、玻璃內(nèi)管、水銀槽組成；刻度部分由標(biāo)尺、游標(biāo)尺、象牙針組成；附屬部分為溫度計(jì)。它的主要特點(diǎn)是標(biāo)尺上有一個(gè)固定的零點(diǎn)。每次讀數(shù)時(shí)，須將水銀槽的表面調(diào)到這個(gè)零點(diǎn)處，然后讀出水銀柱頂?shù)目潭?。讀數(shù)順序?yàn)椋合茸x溫度計(jì)，然后調(diào)水銀面與象牙針相切，再調(diào)游標(biāo)尺與水銀柱頂相切，最后讀數(shù)。讀數(shù)結(jié)束后，將象牙針與水銀面斷開。 由于水銀氣壓計(jì)不便于攜帶，一

12、般作為標(biāo)準(zhǔn)儀器在實(shí)驗(yàn)室使用。JFY-2型精密數(shù)字氣壓計(jì)礦井通風(fēng)參數(shù)檢測(cè)儀是一種能同時(shí)測(cè)定井下絕對(duì)壓力、相對(duì)壓力、風(fēng)速、溫度、濕度的精密手持式便攜儀器，主要用于礦井通風(fēng)阻力測(cè)定?？諝饷芏扔?jì)算密度：?jiǎn)挝惑w積空氣所具有的質(zhì)量稱為空氣密度，用符號(hào) 表示。空氣可以看做是均質(zhì)氣體，故： 式中 m空氣的質(zhì)量，kg； V空氣的體積，m3； 空氣的密度，kg/m3。 當(dāng)空氣的溫度、濕度和壓力改變時(shí)，其體積會(huì)發(fā)生變化。所以空氣密度隨溫濕度、壓力的變化而變化。如在大氣壓P0為101325 Pa，氣溫為0（273.15K）時(shí)，干空氣的密度0 為1.293 kg/ m3。 濕空氣的密度是1 m3空氣中所含干空氣質(zhì)量和水

13、蒸氣質(zhì)量之和，即式中 md1m3空氣中干空氣的質(zhì)量，kg； mv1m3空氣中水蒸氣的質(zhì)量，kg。 由氣體狀態(tài)方程和道爾頓分壓定律導(dǎo)出的濕空氣密度計(jì)算公式為： 式中： P測(cè)點(diǎn)空氣的絕對(duì)靜壓，Pa；空氣密度， kg/m3; 空氣的相對(duì)濕度，%； Ps空氣在t 溫度下的飽和水蒸氣壓力，Pa。t 測(cè)點(diǎn)處空氣的干溫度，；四、風(fēng)速測(cè)定測(cè)量風(fēng)速的儀表通稱風(fēng)速計(jì)。測(cè)風(fēng)儀表有機(jī)械翼式風(fēng)表、電子風(fēng)表和熱球風(fēng)速計(jì)。機(jī)械翼式風(fēng)表按其構(gòu)造不同分為葉式和杯式兩種。前者用來(lái)測(cè)量中速、低速；后者用來(lái)測(cè)量高速。目前井下巷道測(cè)風(fēng)使用的主要是機(jī)械傳動(dòng)的風(fēng)表。其構(gòu)造簡(jiǎn)單、輕便，能滿足一般的風(fēng)速和風(fēng)量的測(cè)量。高速風(fēng)表結(jié)構(gòu)及工作原理 風(fēng)

14、表的工作原理是，風(fēng)流的動(dòng)壓作用于一組葉片或半球構(gòu)成的感受器時(shí)，產(chǎn)生力矩驅(qū)動(dòng)輪葉轉(zhuǎn)動(dòng)，再經(jīng)螺桿和齒輪帶動(dòng)指針轉(zhuǎn)動(dòng)，指示出風(fēng)流的速度。高速風(fēng)表的感受器是對(duì)稱安裝于旋轉(zhuǎn)鋼軸上的3-4個(gè)半球轉(zhuǎn)杯，所以叫杯式風(fēng)表。由于轉(zhuǎn)杯慣性比較大，啟動(dòng)的最低風(fēng)速通常大于1m/s，適于測(cè)量330m/s的風(fēng)速。中、低速風(fēng)表中速風(fēng)表和低速風(fēng)表的感受器都由6 8個(gè)鋁合金葉片構(gòu)成，所以又叫葉形風(fēng)表。葉片旋轉(zhuǎn)軸的垂直面成40 45角。低速風(fēng)表的鋁合金葉片落而輕，葉輪軸為一根細(xì)鋼絲，鋼絲軸的一端套接在一個(gè)螺桿上，帶動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，故啟動(dòng)風(fēng)速較低(0.1 0.15m/s)。計(jì)數(shù)部分是借助于風(fēng)表機(jī)芯中的一套齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，使指針按一定減速比

15、指示出葉輪的轉(zhuǎn)速。 中速風(fēng)表的測(cè)量范圍為0.5 10m/s， 低速風(fēng)表為0.1 5m/s。電子熱球微風(fēng)速儀熱球風(fēng)速計(jì)的基本原理是一個(gè)被加熱的物體置于風(fēng)流中時(shí)，其溫度隨風(fēng)速的大小而發(fā)生變化，根據(jù)對(duì)該物體溫度的測(cè)量而測(cè)知風(fēng)速的大小。一般用于測(cè)量微速風(fēng)流。風(fēng)表讀數(shù)校正由于風(fēng)表的慣性和軸承、機(jī)械傳動(dòng)裝胃的摩擦作用，其指示數(shù)(表速)并不等于風(fēng)流的真正速度。所以風(fēng)表必須經(jīng)過(guò)校正才能使用。風(fēng)表的校正曲線如右圖所示，圖中1部分為非線性區(qū)，2部分為線性區(qū)。一般風(fēng)表在風(fēng)速大于以上時(shí)，表速與風(fēng)速呈線性關(guān)系，故可用下式表示： V = a + bV表式中a風(fēng)表啟動(dòng)初速的常數(shù)，決定于風(fēng)表的慣性和摩擦力； b校正常數(shù)，決定

16、于風(fēng)表的構(gòu)造與尺寸； V表風(fēng)表的指示表速，格分或格秒。 風(fēng)表至少應(yīng)每年校正一次，并注明校正時(shí)的空氣重率和校正時(shí)間。井巷測(cè)風(fēng)方法為了測(cè)量井巷斷面流過(guò)的平均風(fēng)速，風(fēng)表應(yīng)連續(xù)均勻地在測(cè)風(fēng)斷面移動(dòng)。常用的測(cè)風(fēng)方法有兩種。一種是測(cè)風(fēng)人員面對(duì)巷道壁站立，和風(fēng)表處于同一斷面內(nèi)。由于測(cè)風(fēng)人員占據(jù)了斷面的一部分（一般取2），測(cè)得的結(jié)果比實(shí)際風(fēng)速大，計(jì)算時(shí)應(yīng)乘以校正系數(shù)K，K=（SS人）/S。另一種方法是測(cè)風(fēng)人員面向風(fēng)流，手持風(fēng)表向前伸直，使風(fēng)表處于測(cè)風(fēng)人員前方的斷面上，從而避免了測(cè)風(fēng)員身體的影響。但是風(fēng)表沿測(cè)風(fēng)斷面移動(dòng)時(shí)，風(fēng)表很難始終與風(fēng)流垂直。五、熱輻射測(cè)定熱輻射是自然界一切物體的共性。其實(shí)質(zhì)是電磁波輻射。理

17、論上只要物體的表面溫度高于熱力學(xué)溫度0K時(shí)，該物體就要對(duì)外產(chǎn)生熱輻射。溫度越高，輻射出的電磁波波長(zhǎng)越短。人體表面溫度約為310K，當(dāng)然也是輻射源，其輻射波長(zhǎng)為525m。在任一時(shí)刻，自然界中的物體與物體之間均存在相互輻射，并通過(guò)輻射進(jìn)行能量傳遞，試圖實(shí)現(xiàn)溫度的平衡。當(dāng)周圍物體溫度高于人體表面溫度時(shí)，相互輻射的結(jié)果將使人體受熱（獲得能量），稱為正輻射，反之則稱為負(fù)輻射。負(fù)輻射有利于人體散熱，是舒適微氣候的必備條件之一。熱輻射計(jì)算及常用單位熱輻射是能量以電磁波方式傳播的物理過(guò)程，兩物體間的輻射換熱不需要直接接觸。根據(jù)斯蒂芬玻爾茲曼公式(亦稱四次方定律)，物體單位時(shí)間單位面積的輻射功率為 式中 發(fā)熱體

18、表面溫度()； 0接受輻射熱的物體表面溫度()； Ff輻射物體的表面面積(m2)； 輻射系數(shù)W(4m2)，與發(fā)熱體表面情況及顏色有關(guān)。熱輻射計(jì)算及常用單位不同的物體對(duì)輻射波具有不同的放射能力、不同的吸收能力及不同的反射能力。不反射而全部吸收輻射能的物體，其放射能力也最強(qiáng)，稱為絕對(duì)黑體。完全不吸收輻射能(全部反射)的物體其放射能力為零，稱為絕對(duì)白體。自然界沒(méi)有絕對(duì)黑體與絕對(duì)白體，均為介于兩者之間的灰色體。某些煙煤最接近絕對(duì)黑體，可以吸收輻射能的9098，某些被磨光的金屬接近于絕對(duì)白體，可以反射輻射能的9597。熱輻射的常用單位為kWm2或 kJm2.min。夏日中午，陽(yáng)光對(duì)地面熱輻射可達(dá)60kJm2.min。對(duì)人體而言，熱輻射超過(guò)100kJm2.min時(shí)將會(huì)產(chǎn)生明顯的燒灼感，達(dá)到200kJm2.min時(shí)，人僅能耐受數(shù)秒鐘。熱輻射測(cè)定方法輻射熱計(jì)測(cè)定：輻射熱計(jì)有三個(gè)測(cè)量檔位：輻射熱E、空氣溫度Ta和測(cè)頭溫度Ts。分別測(cè)量并記下數(shù)據(jù) ，用以下公式計(jì)算平均輻射溫度TDMRT。為斯蒂芬波爾茲曼常數(shù)，108 W/m2。熱輻射測(cè)定方法黑球溫度計(jì)測(cè)定：輻射球體直徑150mm，輻射系數(shù)為95%，按下開關(guān)即可直接讀數(shù)，也可通過(guò)RS232串口與計(jì)算機(jī)通訊，通過(guò)設(shè)置自動(dòng)采集并記錄保存數(shù)據(jù)。 注意事項(xiàng) 實(shí)