شرایط جوی محیط کار

شرایط جوی محیط کار

به طور کلی آنچه معرف گرمی و سردی ماده است دما نامیده می شود. هر اندازه ماده ای گرمتر باشد دمای آن بیشتر و هر اندازه سردتر باشد دمای آن کمتر است. به عبارت دیگر دمای یک سیستم ویژگی است که تعیین می کند آیا یک سیستم با سیستم های دیگر در تعادل گرمایی قرار دارد یا خیر.

ـ روشهای اندازه گیری دما

دما سنج ها وسایلی هستند که برای اندازه گیری دما ساخته شده اند و براساس تغییراتی که در اثر تغییر دما در ماده ایجاد می شود ساخته می شوند. از مهمترین خواص فیزیکی که در ساخت دما سنج ها استفاده می شود می توان به موارد ذیل اشاره کرد.

ـ انبساط مایعات در اثر افزایش دما

ـ افزایش فشار گاز در اثر افزایش دما

ـ ایجاد اختلاف پتانسیل در محل اتصال دو فلز غیر همجنس

ـ افزایش طول فلزات در اثر افزایش دمای فلز

ـ تغییر در مقاومت الکتریکی فلزات در اثر تغییر دما

ـ تغییر در مقاومت الکتریکی مواد شیمیایی در اثر تغییر دما

ـ تغییر در طول موج ساطع شده از فلزات در اثر تغییر دما

1ـ دمای هوا (ta):

دمای خشک هوا یکی از ساده ترین عوامل جوی قابل اندازه گیری است و عبارت است از دمای اندازه گیری شده هوا بوسیله دما سنج.

2ـ دمای تر طبیعی (tnwb):

دمای تر، حداقل دمایی است که بتوان در آن، هوا را در فشار ثابت با تبخیر آب خنک نمود. دمای تر توسط دما سنجی که قسمت حساس آن به کمک یک فتیله مرطوب نگه داشته می شود، اندازه گیری می گردد البته اگر دما سنج در شرایط طبیعی قرار گیرد دمای قرائت شده را دمای تر طبیعی (tnw) و اگر هوای اجباری از اطراف مخزن عبور داده شود، دمای تر چرخان (tw) گویند.

 3ـ دمای تابشی

دمای تابشی دمایی است که با گرمای تابشی منتشره از سطوح داغ متناسب می باشد. گرمای تابشی با دماسنج گویسان اندازه گیری می شود. دما سنج گویسان یک کره سیاه رنگ مسی بقطر 150 میلی متر است که مخزن یک دما سنج معمولی در مرکز آن قرار گرفته است. این دما سنج دمای ناشی از گرمای تابشی را مستقیماً اندازه گیری می کند.  دما سنج گوی سان به راههای تابشی و جابجایی با محیط اطراف خود تبادل حرارتی نموده به تعادل دمایی می رسد. زمان لازم برای رسیدن و تعادل ، 30 ـ 10 دقیقه بر آورد شده است.

 4ـ سرعت جریان هوا

اگر دو توده هوا که در مجاورت هم قرار دارند، دارای فشار و چگالی های مختلف باشند جریان هوا شکل می گیرد. بطوری که هوا از نقاط پر فشار به نقاط کم فشار حرکت می نماید. جریان هوا یکی از مهمترین پارامترها در انتقال حرارت بوده و دارای مشخصه سرعت و جهت می باشد به طور کلی وسایل اندازه گیری سرعت جریان هوا به سه دسته تقسیم می شوند.

1ـ وسایلی که نسبت به تغییرات فشار هوا یا گاز عبوری حساس می باشند مانند باد سنج های پره ای

2ـ وسایلی که براساس تغییرات دما در اثر عبور جریان هوا عمل می کنند مانند باد سنج های حرارتی

3ـ وسایلی که براساس میزان توان سرد شوندگی در اثر عبور جریان هوا عمل می کنند مانند دما سنج های کاتا

1ـ باد سنج پره ای : اساس کار باد سنج های پره ای تغییرات فشار هوا در اثر عبور جریان هوا از طریق پروانه ای است که قابلیت گردش داشته و حساس به جریان هواست . پره های دستگاه به دینامی متصل گردیده که گردش آن سبب ایجاد ولتاژ ضعیفی در مدار دستگاه می گردد. میزان ولتاژ ایجاد شده توسط دینام به وسیله ولتمتری که براساس سرعت جریان هوا کالیبره شده اندازه گیری می شود، از این وسایل در اندازه گیری جریان هوای جهت دار مانند کانالهای تهویه بویژه در دهانه ها استفاده می گردد. بنابر این در محلهای بسته و محیطهای کار که معمولاً هوا دارای جریان جهت داری نیست و معمولاً دارای جهت های مختلف می باشد استفاده از این وسایل توصیه نمی گردد.

 2ـ بادسنج های حرارتی

براساس این مطلب که مقدار گرمای گرفته شده توسط جریان هوای عبوری از یک جسم داغ متناسب با سرعت جریان هواست، باد سنج های حرارتی پایه گذاری شده و عمل می کنند، انرژی حرارتی با توجه به اختلاف دمای جسم داغ و محیط و نیز سرعت جریان هوا از جسم داغ به محیط منتقل می شود. میزان انتقال، تابعی از سرعت جریان هوا می باشد. معمولاً در در بادسنج های حرارتی سنسوری وجود دارد که به شکل سیم بوده و توسط منبع تغذیه گرم می شود. این بادسنج ها به جهت جریان حساس بوده و توصیه می شود در هنگام اندازه گیری قسمت سنسور دستگاه کاملاً عمود بر جهت جریان هوا باشد. لذا این دستگاهها برای اندازه گیری سرعت جریان هوا در محیطهای کار توصیه نمی شود.

3ـ دما سنج کاتا

دماسنج کاتا برای اولین بار توسط لسلی به منظور اندازه گیری انرژی از دست رفته از راه پوست انسان طراحی ارائه گردیده.در سال 1961این دما سنج توسط رونالد هیل در انگلستان تکمیل گردید ابتدا دماسنج کاتا برای اندازه گیری توان سرد شوندگی (خنک کنند گی )هوا طراحی گردید ، ولی نظر به اینکه توان خنک  کنندگی متاثر از سرعت جریان هواست ، بعدها از این دما سنج به عنوان  وسیله اندازه گیری سرعت جریان هوا استفاده شد .

ابتدا دما سنج کاتا برای اندازه گیری توان سرد شوندگی هوا طراحی گردید ولی نظر به اینکه توان خنک کنندگی متاثر از سرعت جریان هواست ـ بعد ما از این دما سنج به عنوان وسیله اندازه گیری سرعت جریان هوا استفاده شد. از مهمترین مزایای این دما سنج عدم حساسیت آن نسبت به جهت جریان هواست همچنین توانایی اندازه گیری سرعت جریان های کم هوا نیز از مزایای آن محسوب می شود. دما سنج کاتا از دو مخزن بزرگ و کوچک تشکیل شده که توسط لوله موئینه به یکدیگر ارتباط دارند درون مخزن بزرگ الکل رنگی ریخته شده است. الکل در نتیجه گرم شدن مخزن منبسط گردیده و از طریق لوله موئینه به مخزن کوچک می رسد. برروی ساقه دماسنج دو علامت (معمولاً با حروف A و B مشخص گردیده اند) حک شده است. همچنین عددی برروی ساقه دماسنج تحت عنوان F حک شده است که فاکتور دماسنج می باشد و توسط کارخانه سازند، تعیین می گردد. 

دماسنج کاتا در سه نوع مختلف ساخته شده است که عبارت اند از :

_کاتای خشک یا شیشه ای

_ کاتای نقره اندود

_ کاتای تر

این سه نوع کاتا از نظر ساختمانی مشابه هم بوده و تنها تفاوت آنها در مخزن بزرگ آنها است دماسنج خشک دارای مخزنی شیشه ای می باشد . کاتای نقره اندود همان کاتای خشک است که مخزن بزرگ آن برای بازتاب تابش های حرارتی ، غلافی از اندود نقره دارد و در محیط هایی که ا نرژی تابشی قابل ملاحظه ای وجود دارد به کار می رود. کاتای تر همان کاتای خشک است که مخزن بزرگ آن دارای پوششی با رسانایی آب ( پارچه ای کتانی ) است . در این نوع کاتا علاوه بر انتقال حرارت از طریق جابجایی و تابش ، انتقال از طریق تبخیر نیز صورت می پذیرد و اغلب در محیط هایی که رطوبت خیلی بالایی دارند استفاده می شود . دماسنج های کاتا در ردیف های سرد شوندگی مختلفی ساخته شده اند ،   از این رو می توان از آنها برای اندازه گیری سرعت جریان هوا در محیط هایی با دماهای مختلف استفاده می شود .

نحوه کار با دماسنج کاتا

قبل از استفاده از دماسنج های کاتا لازم است وسایل زیر آماده گردد:

ـ دماسنج کاتا مناسب (با توجه به ردیف دمای محیط و نوع تبادلات حرارتی غالب)

ـ دماسنج جیوه ای یا الکی شیشه ای که از کالیبره بودن آن اطمینان داشته باشیم

ـ فلاسک یا ظرفی که با آب حدود ^๐C80 پر شده باشد

ـ سه پایه جهت نصب دماسنج در محیط

ـ کرونومتر

ابتدا دماسنج کاتا و دماسنج هوا را روی سه پایه نصب نموده و مخزن دماسنج کاتا را داخل فلاسک آب گرم قرار دهید، سپس آنقدر صبر نمائید تا حدودا نصف مخزن بالایی دماسنج کاتا با الکل پر شود، دماسنج کاتا را از آب خارج نموده و توسط یک دستمال تمیز خشک و صبر نمائید تا در اثر سرد شدن دماسنج، الکل به مخزن پایینی برگردد. در حین برگشت الکل مدت زمانی را که الکل طی می کند تا از نقطه A به نقطه B برسد ( علامت های حک شده روی ساقه دماسنج کاتا، اندازه گیری نمائید، زمان بدست آمده را اصطلاحاً زمان سردشوندگی می نامند) یادداشت می کنیم. از این زمان برای محاسبه سرعت جریان هوا استفاده می گردد. اما قبل از بدست اوردن سرعت جریان هوا توان سرد شوندگی را از طریق فرمول زیربدست می آوریم:

h=f/t

 h: توان سرد شوندگی                                     mcal/cm².s

F : فاکتور دماسنج کاتا                                       mcal/cm²

T_c  : زمان سرد شوندگی                                                             S

سپس با استفاده از رابطه زیر میزان سرعت جریان هوا به دست می آید:

V : سرعت جریان هوا بر حسب m/s

: اختلاف میان متوسط ردیف سردشوندگی و دمای هوا یعنی

T : متوسط ردیف سرد شوندگی کاتا (بر حسب  درجه سانتی گراد)

T_a  : دمای هوا (برحسب درجه سانتی گراد )

b،a،n : ضرایبی هستند که با توجه به نوع دماسنج کاتا و سرعت جریان هوا تعیین می شوند .

مقادیر ضرایب a و b برای تعدادی از کاتاها ارائه شده است . این ضرایب معمولا توسط سازنده تعیین و ارائه می شوند .

به منظور انتخاب مقادیر ضرایب a و b  از قسمت1< V و یا >1 V جدول ، لازم است میزان

مشخص شود . سپس با توجه به دستورالعمل زیر برای تعیین مقدار a و b اقدام گردد:

- در کاتای خشک 38-35 (استاندارد ) اگر0.6> بود V<1 و در غیر این صورت V>1 است .

- در کاتا خشک 55-52 اگر0.563 >  بود V<1 و در غیر این صورت V>1 است .

- در کاتای خشک نقره اندود 55-25 اگر 0.461 >   بود نتیجه می شود V<1 و در غیر این صورت V>1  می باشد .

- در کاتای خشک نقره اندود 66-63 درجه0.577 >   بود ، نتیجه می شودV<1 و در غیر این صورت V>1 می باشد .

- مقدار ضریب n برای اکثر موارد معمول بر اساس تجربه معادل 1بر2(یک دوم) پیشنهاد شده است

یکی دیگر از روشهای محاسبه سرعت جریان هوا استفاده از نمو گرام های اختصاصی می باشد، این نموگرام ها برای ردیف های مختلف انواع دماسنج های کاتا جداگانه ارائه شده است که نمونه های آن در شکل های ذیل ارائه شده است.