Устройство для измерения нагревающего воздействия среды Советский патент 1984 года по МПК F24F11/02 

I

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в гигиенической практике для оценки нагревающего воздействия среды, а также в системах автоматического регулирования микроклиматом в кабинах различных машин, зданиях и сооружениях, в которых находится обслуживающий персонал.

Известны метод и устройство для оценки тенлового состояния по индексу нагревающего воздействия среды WBGT, который учитывает в одном показателе влияние темшературы, влажности, скорости движения воздуха и солнечной радиации. Индекс определяется по формуле

WBGT 0,7WB

0,2GTK),1PB,

где WB, ОТ, DB - соответственно показатели влажного, шарового сухого термометров.

Для определения влажности воздуха используется аспирационный психрометр с сухим и влажным термометрами, а для измерения результирующей температуры - шаровой термометр системы Вернон-йокл. Эта температура является показателем климатического состояния среды на рабочем месте в производственном помещении, в кабине машины и т. п. 1.

Недостатком этого прибора при измерении нагревающего воздействия среды является большая инерционность, необходимость снятия показаний и математической обработки результатов, значительные ошибки измерений, а также громоздкость и низкая надежность при использовании их в производственных помещениях и транспортных машинах.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для измерения нагревающего воздействия среды, содержащее полый щар с установленным в нем шаровым термометром и вентилятором, системы увлажнения гигроскопического покрытия, сухой и влажный термометры с чувствительными элементами, подсоединенными к микроэлектронному вычислительному блоку с индикатором. Помещенный внутри щара, обтянутого постоянно смачиваемым черным фетром, термистор измеряет результирующую температуру, которая рассчитывается по pa3jin4HbiM аналитическим выражениям в зависимости от скорости движения воздуха.

Относительная влажность определяется приборами, например психометром. Обработка результатов и расчет результирующей температуры производится вручную или с помощью вычислительного устройства 2.

Однако известное устройство обладает недостаточной точностью измерений, которая обуславливается необходимостью при17433

1

менения различных приборов, снятием показателей и их мате.матической обработкой, отсутствия контроля за смачиваемостью покрытия щара, измерением параметров в различных точках рабочей зоны.

Целью изобретения является повышение точности путе.м локализации измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения нагревающего воздействия среды, содержащее полый шар

с установленным в нем шаровым тер.мометром и вентилятором, систему увлажнения гигроскопического покрытия, сухой и влажный термометры с чувствитатьными элементами, подсоединенными к микроэлектронному вычислительному блоку с индикатором, чувствительный элемент влажного термо.метра установлен на подпружиненном кронштейне в нижней точке шара с возможностью его взаимодействия с гигроскопическим покрытием, чувствительный элемент сухого

термометра закреплен на регулируемом по высоте кронштейне, проходяшем через отверстие в радиационно-прозрачном паронепроницаемом экране, установленно.м с зазором от гигроскопического покрытия шара, а

микроэлектронный вычислительный блок размещен на внутренней поверхности верхней полусферы шара и теплоизолирован от его воздушной среды.

На чертеже приведена принципиальная

схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит полый шар 1 с гигроскопическим покрытие.м 2, систе.мой 3 увлажнения и вентилятором 4, установленные на Hjape чувствительные элементы 5-7 сухого, влажного и шарового тер.мометров соответственного с резисторами 8- 10 микроэлектронный вычислительный блок 11, отделенный от воздушной среды шара теплоизоляционной перегородкой 12 и снабженный индикатором 13. Чувствительный

эле.мент влажного термометра установлен на подпружиненном кронштейне 14 в нижней точке inapa с возможностью его взаимодействия с гигроскопическим покрытием. Чувствительный элемент сухого термометра закреплен па регулируе 1ом по высоте кронштейне 15, проходящем через отверстие в радиационно-прозрачном, паронепроницаемом экране 16, установленном с зазором от гигроскопического покрытия шара и микроэлектронный вычислительный блок размещен на внутренней поверхности верхней полусферы шара и теплоизолирован от его воздушной среды.

Устройство работает следующим образом. Из системы увлажнения 3 жидкость поступает на гигроскопическое покрытие 2

niapa 1 и смачивает его. Чувствительные элементы (например, терморезисторы и.ми бескорпусные кремниевые диоды) 5-- реагируют на температуру окружающего воздуха

внутри шара и в смоченном гигроскопическоп покрытии шара. Сигналы с датчиков температуры через резисторы 8-10 поступают на входы микроэлектронного вычислительного блока 11, который их суммирует и результаты выдаются на индикатор 13 или в систему управления микроклиматом. Температуры сухого, влажного и шарового термометров суммируются с установленными гигиенической практикой коэффициентами 0,1; 0,7 и 0,2, которые обеспечиваются соответствуюш,ими отношениями сопротивлений резисторов термометров 8- 10 и сопротивлением обратной связи вычислительного блока И. Для исключения влияния испаряющейся влаги с поверхности шара на показания сухого термометра на верхней полусфере шара с определенным зазором от гигроскопического покрытия установлен радиационно-прозрачный, паронепроницаемый экран 16, а чувствительный элемент, кроме того, закреплен.на регулируемом по высоте кронштейна 15 (напри.мер, телескопическом), высота которого определяется в зависимости от интенсивности испарения влаги подвижности воздуха в рабочей зоне. Контроль увлажнения шара осуществляется в его самой нижней точке путем фиксации прижатия чувствительного элемента влажного термометра к гигроскопическому покрытию пружинящим элементом (кронштейном) 14.

При переводе кронштейна в нижнее положение датчик фиксирует температуру окружающего воздуха, что при влажном гигроскопическом покрытии отмечается индикатором 13. С целью исключения теплового влияния микроэлектронного вычислительного блока 11 на показания шарового термометра, вычислительный блок отделен от воздушной среды шара теплоизоляционной перегородкой 12. Охлажде, мие блока осуществляется через поверхность шара и его гигроскопическое покрытие. Уменьщение инерционности шарового термометра достигается перемешиванием воздушной среды в шаре вентилятором 4.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет суммировать температуры влажного, шарового и сухого термометра с весовыми коэффициентами 0,7; 02 и 01, т. е. определить индекс нагревающего воздей5 ствия среды WBGT, который является оценочным показателем влияния температуры, влажности, скорости движения воздуха и солнечной радиации на организм человека. Этот индекс может являться количественным показателем теплового состояния человека наряду с объективными гигиеническими показателями. По сравнению с известными устройствами, предлагаемое устройство позволяет производить автоматическое измерение нагревающего воздействия среды

5 в локальных точках рабочей зоны, повысить точность измерения и ускорить использование результатов измерений для оценки нагревающего воздействия среды, а также в системах автоматического регулирования микроклиматом. Поддержание в зданиях и

сооружениях гигиенических обоснованных микроклиматических условий позволяет получить значительный эффект за счет оздоровления условий труда и снижения затрат энергии на кондиционирование воздуха.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НАГРЕВАЮЩЕГО ВОЗДЕЙСТВИЯ СРЕДЫ, содержащее полый шар с установленным в нем шаровым термометром и вентилятором, систему увлажнения гигроскопического покрытия, сухой и влажный термометры с чувствительными элементами, подсоединенные к микроэлектронному вычислительному блоку с индикатором, отличающееся тем, что, с целый повышения точности путем локализации измерений, чувствительный элемент влажного термометра установлен на подпружиненном кронштейне в нижней точне шара с возможностью его взаимодействия с гигроскопическим покрытием, чувствительный элемент сухого термометра закреплен на регулируемом по высоте кронштейне, проходящем через отверстие в радиационно-прозрачном паронепроницаемом экране, установленном с зазором от гигроскопического покрытия шара, а микроэлектронный вычислительный блок размещен на внутренней поверхности верхней полусферы шара и теплоизолирован (Л от его воздушной среды. NI оо оо