Текст
2
Дополнительные сведения из области
холодильной техники
2.1. Сведения о климате ......................................................................... 395
2.2. Влажный воздух и ero диаrpамма ................................................... 412
2.3. Механика жидкостей и rазов ...........................................................438
2.4. Системы реryлирования ........................ .................................. ....... 465
2.5. Элементы акустики .......................................................................... 490
2.6. Средства измерений и измерительные приборы ............................ 547
2.7. Таблицы............................................................................................ 600
2.1. Сведения о климате
2.1.1. Солнечное излучение!
Солнечное излучение является основным
фаICfOРОМ, определяющим поroду как в течение
ДНЯ, так и в различные времена roда. С более
общей 1ОЧКИ зрения солнечное излучение лежит
в основе распределения клнматических зон, а
знaчнr, и основных параметров, ЮЛ'Орые их оп
ределяют, а именно: темпераrypы, влажности
и движения воздуха.
Количество солнечной энерrии, ЮЛ'Орая дo
стиraет неЮЛ'Орой точки на поверхности зем
лн, зависит и от утла падения солнечноro излу
чения, и от ослабления ero интенсивности при
прохождении через атмосферу.
2.1.1.1. Интенсивность солнечноrо
излучения до ero входа в атмосферу
Средняя интенсивность солнечноro излу
чения перед ero прохождением через атмосфе
ру равна примерно 1365 Вт/м 2 и относится К
поверхности, перпеНДИI<Y.лярной к этому излу
чению. Эта величина называется солнечной
постоянной. Вследствие тoro что удаление Зем
лн от Сотща в течение roда периодически He
j Читатель, интересующийся Э11Iм вопросом, может
обраrnться к следующим книrам:
«Французский солнечный атлас (переносимая энер
rия, расчетыI теневых эффектов)) (Atlas solaire francais,
P.Claux, R.Gilles, APesso, M.Raoust, РУС Ed.);
«Солнце активное и пассивное (подход, тепловой ба
ланс, условия жизии)) (Solaire actif et passif, Chr. Cardonell,
Ed. Parisiennes);
«Европейский атлас солнечноrо излучению) (Atlas
europeen du rayonnement solaire, РУС Ed.), разработан Ko
миссией Европейскоro содружества;
«Климаrnческий атлас Францию) (Atlas clirnatique de
la France, R. Arlery).
Кроме тoro, мноroчисленные сведения о солнечном из
лучении во Франции MOryт быть получены в Националъ
ном метеоролоrическом бюро, в отделе метеосводок, 2
avenue Rapp, 75007 Paris, tel. (1) 45 55 95 02, poste 2273.
MHOro изменяется, то и величина иитенсивнос
тиl о "внеземноro" солнечноro излучения изме
няется в пределах ::!: 3 % от указанноro выше
cpeднero значения.
Энерrия этоro солнечноro излучения пере
носится электромarнитными волнами, длина
ЮЛ'Орых заключена в диапазоне от 0,2 мкм до
примерно 3 мкм. Максимум интенсивности
приходится примерно на 0,5 мкм, т. е. находит
ся в области видимоro излучения (рис. 2.1.1
1). Указанные вып1e пределы, а именно 0,2 мкм
и 3 мкм, определяют диапазон, ЮЛ'Орый назы
вается солнечным спектром.
2,5
2.0
оМ
<,,'
1,5
....
ш
'"
А
g 1,0
r
"'
s
u
r
0,5
r
:s:
С0 2
2,5
1.0
1,5
2.0
3,0
Длина волны, мкм
Рис. 2.1.1 1. Распределение энерrии в солнечном спек
1ре
2.1.1.2. Интенснвность солнечноrо
излучення на земной поверхности
При прохождении атмосферы некоторые
электромаrнитные волны ослабляются в болъ
шей или меньшей степени. Чем ближе к зем
ле, тем больше изменяется состав солнечноro
спектра. На поверхности землн вся часть сол
нечноro спектра, соответствующая излучению
396
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
с длинами волн меньше 0,29 мкм (ультрафио
летовое U3ll)lчеllие), оказывается силъно ослаб
леиной вследствие поrлощения излучения озо
новым слоем. Чro же касается излучения в диа
пазоне дpymx длин волн, 10 ero ослабление
происходит в основном из-за наличия паров
воды, а также дыма и частиц пыли.
Ослабление прямоro солнеЧIIОro излучения
атмосферой (это ослабление называется "зату
ханием"), как уже roворилось, является след
ствием поrлощения, а также рассеяния. Часть
рассеянноro излучения, однако, кocвeнным пу-
тем доcтиrает земной поверхности это так
называемое диффузное U3ll)lчение Н. Ero вели
ЧllНа равна количеству энерmи, падающей на
roризоитальную площадку. Кроме 1010, опре
дел:ение интенсивности 1 прямоro солнечноro
излучения осущеCТВJUIется также путем изме-
рения потока энерmи, доcтиrающей roризон
тальной площадки. Полное солнечное излу-
чение G, которое достиrает земной поверх
ности, равно
G=1.sin h+H,
rдe h высота солнца над roризонroм,
Доля а падающеro солиечноro излучения,
которая отражается землей, называется альбе-
до или показателем отражения; она позволя
ет найти ДОJПO (1 а) падающеro полноro сол
нечноrо излучения G, поrлощаемую земной
поверхностью. Баланс солнеЧIIОro излучения
для коротких длин волн равен
Qc = G( 1 а) ,
rдe Qc интенсивность солнеЧIIОro излучения
на земной поверхности в диапазоне коротких
длин воли.
К этому нужно добавить излучение в диа-
пазоне больших длин волн (от 3 до 100 мкм),
вызванное различными нarpeтыми поверхнос-
тями н атмосферой. Баланс излучения для боль
тих длин волн, или земноro излучения, состав-
ляется из вторичноro атмосферноro излучения
А и излучения Е от различных переизлучаю-
щих поверхностей. Получаем
Qe=A E,
rдe Qe интенсивность солнечноro излучения
в диапазоне больших длин волн на земной по-
верхности.
Полный баланс падающеro солнечноro из-
лучения Q, поrлощаемоro земной поверхнос-
тью, записывается следующим образом:
Q=Qc+Qe.
В Э1Ом балансе, очевидно, rлавную роль иr-
рает полное солнечное излучение G, I<OТopoe
может доcтиrатъ относительно больших вели-
ЧIIН.
2.1.1.3. Расчет интенсивности прямоrо
и диффузноrо солнечноrо излучения
Интенсивность 1 пРЯМО20 солнечною U3ll)l
ченuя на поверхности земли может бьпъ рас-
считана исходя из солнечной постоянной 10'
расcroяиия, I<OТOpoe прОХОДИТ это излучение
внутри атмосферы, и содержания в атмосфере
молекул и частиц, иаходящихся на пути излу
чения (пары воды, пылъ и т.д.). Получаем
1 =1 0 .qт.T,
rде 10 1365 Вт/м 2 солнечная постоянная;
q 0,914 коэффициент пропусканuя чи-
croй атмосферы, свободной от различных взве-
шеииых частиц и пыли;
т величнна, характеризующая путь, прой
денныIй излучением в атмосфере. для высот
над roризонroм больше 150 имеем
1 р
т= .
sin h Ро'
rдe р атмосферное давление, rПа;
ро атмосферное давление на уровне моря,
rПа;
т коэффициент непрозрачностu, равиый
воображаемому ЧИ слоев чиcroй атмосферы,
которые имели бы такую же прозрачность, как
и рассматриваемая реальная атмосфера.
Если воздушная масса, через которую про
ХОДИТ излучение, является чиcroй, холодной и
имеет низкое содержание Boды, 10 КОЭффlЩИ
еит непрозрачности равен 2, 1Оща как если ВОЗ
душная масса теплая, влажная и с высоким co
держанием взвешенных частиц, 10 этот коэф
фициеит MO доcтиraтъ 5. В некоторых боль
2.1.1. СОЛНЕЧНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ
397
,
Лондон
s
\ поренция
I Патсдам
Батавия. о Мадри
оДавос
з Смоковец О
оАроэа
ЦyruJпитце С
Рис. 2.1.1-2. Изменение кroффициеtпa
непрозрачноCПI в заВИСИМОCПI от ВЫСО1Ы
над уровнем мор"
:r
,.
..
Q.
R
с:
.,
:r
'i
f
!
,
о
, 000 2110D
Высота над уровнем моря, м
зroo
. в 1949 r. переименована в Джакаp'I)'. Прuмеч. пер.
тих ropoдax, а также промышлеиных зонах он
может нноrда превышarь ужазанные выше зна
чения\ .
На рис. 2.1.1 2 представлено изменение кo
эффициента неnpозрачности для различных
мест в зависимости от высоты. Эrи данные co
arвeтcтвyюr летним месяцам. Зимой коэффи
циент иепрозрачности меньше, чем летом.
для расчета дuФФузноzо солнечноzo излуче
ния необходимо предварительно сделать Heкo
торые предположения относительно величнны
той доли прямоro солиечиоro излучения, кoтo
рая будет поrлощена или рассеяна в атмосфе-
ре.
Полно солнечное излучение, доcтиraющее
единицы площади поверхности земли, равно
сумме двух составляющих, yюl3aнных вьппе.
для холодильной промыmленности значе
Юlе интенсивности солнечноzo излучения очень
важно, так как оно учитывается в расчете теп
,iOBЫX нarpyзок холодильноro склада. Действи
тельно, наибольшая интенсивность этоro излу
чения в течение roдa будет определять в боль
шей или меньшей степени мощность испари
теля, который необходимо предусмотреть, а зна
чнт, и мощность одноro или нескольких комп
1 В некоторых формулах, дающих значеиие интенсив-
НОCПI ПрJIМоro СOJшечноro излучеНIOl, коэффициент непроз-
рачноCПI вводитс" по-дрyroму и ero зиачение тоща колеб-
.1е1'С" от 0.02 для темно-сииеro неба до 0,20 для сильио зar-
рJIЗнеиной a:nIосферы.
рессоров. Тепловая изоляция :щания склада по
зволяет значительно уменьшить влияние сол
нечноro излучения на холодильный баланс.
Дpyrим фактором, иrpающнм немаловаж
кую роль, является продолжительность воз
действия солнечноzo излучения: она не входит
в расчет при определении максимальной холо
дильной мощности установки, но учитывается
при определенни продолжительности работы
установки и числа уровней мощности ycтaнOB
КИ. Табл. 2.1.1 1 позволяет сравнить среднюю
продолжительность солнечиоro излучения для
различныIx roродов. Отметим, что в течение
зимних месяцев продолжительность солнечно.
ro излучения в Лилле и Марселе отличается
примерно в 3 раза, тorдa как летом это разли
чне менее выражено.
Таблица 2.1.1-1
СреДНJIЯ NJИТeJIЬность СOJПlечноrо излучеННJI (часы)
)J,JlJI различньп rородов Францни
[о ода Янва ь Июль За rод
Биариц 75 225 1900
Брест 75 250 1800
Лилль 50 225 1600
Лимож 75 250 1900
Лион 100 300 2200
Марсель 150 375 2700
Нант 75 275 2000
Ницца 150 375 2800
.
Париж 75 225 1800
Перпиньян 150 300 2600
Руан 75 225 1700
Сеи-Мало 75 250 1900
С асб 50 225 1650
398
1,0
0.9
N", 0,8
;\5
".
с !li0.7
!
5 o,6
2 !!
'" о
0.5
"""
8-8
0.4
0,3
0,2
0.1
О
4 6
2. ДОПОЛНJПEЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
8
10 12 14 16 18 20
Время суток, Часы
Рис. 2.1.1-3. CpeДlOOl ШlO'I1IОСТЬ потока COJПIечноro из-
nyчеНИJI на ШIOЩ8ДICН различной ОРНепraцнн Н положеНИJI
в нюле для 450 северной широоы н коэффициента непроз-
рачноC11l Т, paвHoro 4 (arмосфера большоro ropoдa)
на рис. 2.1.1-3 приведена средняя плот
ность тепловоzо потока, обусловлеииоro из-
лучением, на стенки различной Ориеиrации и
положения в moле для 450 севериой широты и
К'Оэффициеиrа иепрозрачности Т=4, соответ-
ствующero arмосфере больmоro ropoдa. Сред-
ние значения в течение ДНJI для 23 ИIOJUI и для
двух дpyrиx значеllИЙ К'Оэффициенrа иепрозрач-
иости даны в табл. 2.1.1-2.
Такие же данные, но для 500 северной ши-
роты (север Франции), пре.цставлены на рис.
2.1.1-4 и в табл. 2.1.1-3.
2.1.2. Температура воздуха
2.1.2.1. Основные сведения
Расчет тепловых нarpузок в помещении,
будь ro ХОЛОДИЛЫlЫй склад или moбoе дpyroe
сооружение, в К'ОТОром требуется поддерживэ:rь
темперarypy ниже темпера1урЫ виешиеro воз-
духа. может быть осуществлен, если известны
не 'IOЛЬRO величины прямоro и днффузиоro сол-
нечнoro излучеНЮl, но и средние максимальные
1.0
0.9
0.8
"'::&:0.1
\1;\5
".
с:: !liO,8
!
0,5
2!!
! 10.4
[Н
0,3
Ii
11
10 12 14 16
Время суток, Часы
Рис. 2.1.1-4. СpeдюuI ШIO'I1Iость потока COJПIечноro из-
nyчеНИJI на ШlоЩ8ДICН различной ориепraцнн н положения
в нюле для 500 северной широоы и коэффициента непроз-
рачноC11l Т, paвHoro 4 (arмосфера большоro ropoда)
температуры воздуха для неК'ОТОрых ключе-
вых дней в roдy.
Чro касается темпеparypы, ro мы roЛЬК'О что
отметили, что речь идет о сре.цней максималь-
ной, а не об абсomorной максимальной темпе-
рюуре. Если бы мощность холодильной уста-
новки была рaccчиrаиа на основе абсоmorной
максимальной темпера1уры, ro эта установка
позволяла бы поддерживarъ темпеparypy окру-
жающеro воздуха (в холодильном складе или в
тобом дpyroM охлаждаемом помещении) на
требуемом уровне при тобых обстоятельствах,
однаК'О затрarы были бы более знaчкreльными,
ПОСК'ОЛЬКУ мощность холодильной уcrановки
была бы выше.
для абсототной максимальной темперюу-
ры Технические условия rенеральиоro заказчи-
ка, обычно выпускаемые Bureau d'Etudes (К'ОН-
cтpyкroрским бюро), допускают, что темпера-
1)'ра среды внутрн помещений может быть на
несК'ОЛЬК'О десятых rpaдyca н даже (в случае
хранения HeJ(()'IOpыx пp<ЩyКrOв и всетда в слу-
чае установок кондиционирования воздуха) на
2.1.2. ТЕМПЕРАТУРАВОЗДУХА
399
Таблица 2.1 .1 2
СредJUUlI1JIО'ПIOCТL потока СO.l1Нечиоro и:J.IIY'RНИJ( ка I1JIОЩащск различкой оркектaIl,lOl к положекки
ка 23 КIOJIR NIR 458 север кой широТЫ к различньп КОЭФФlЩКектов кеПроЗрllЧИOC'Пl
(пр. прямой поток; диф. диффузиый)
А'IМОСфера, В емя CYf( к, часы
кооффици Ориеитация П 4 5 6 7 8 9 10 II 12 13 14 15 16 17 18 19 20
еит иепр ток 20 19 18 17 16 15 14 13 12 II 10 9 8 7 6 5 4
зрачиоC11f
Промыш Поверхность, пр. О 43 221 400 531 620 677 708 718 708 677 620 531 400 221 43 О
леииая перпеидикуляриая диф. О 46 150 207 230 231 223 215 210 215 223 231 230 207 150 46 О
T 5,8 к излучеиию
ПЛоская крыша пр. О 3 54 166 306 442 554 627 652 627 554 442 306 166 54 3 О
ДИФ. О 28 86 125 152 169 180 185 187 185 180 169 152 125 86 28 О
Юr пр. О О О О 46 139 223 281 301 281 223 139 46 О О О О
ДИФ. О 19 60 99 135 166 191 206 211 206 191 166 135 99 60 19 О
Юrо запад (юro пр. О О О О О О О 77 213 320 382 389 338 236 108 15 О
восток) диФ. О 19 55 83 107 130 153 177 198 212 218 213 194 157 101 29 О
Запад (восток) пр. О О О О О О О О О 172 317 411 431 362 207 39 О
диФ. О 18 55 82 104 122 139 153 170 189 207 218 217 194 139 43 О
Северо запад пр. О О О О О О О О О О 66 192 272 277 185 40 О
( ceBepO BOCТOK) диФ. О 19 56 84 105 122 137 147 154 160 168 175 179 168 130 44 О
Север пр. О 18 54 29 О О О О О О О О О 29 54 18 О
диф. О 30 83 108 123 134 143 149 151 149 143 134 123 108 83 30 О
Больших Поверхность, пр. О 124 385 580 706 785 834 860 869 860 834 785 706 580 385 124 О
rородов перпеидикуляриая диф. О 44 127 167 181 180 172 165 161 165 172 180 181 167 127 44 О
T ,O к излучеиию
ПЛоская крыша пр. О 9 94 241 406 560 683 762 789 762 683 560 406 241 94 9 О
диФ. О 26 71 97 115 127 135 140 141 140 135 127 115 97 71 26 О
Юr пр. О О О О 62 177 275 341 364 341 275 177 62 О О О О
диФ. О 19 54 88 120 148 170 184 189 184 170 148 120 88 54 19 О
Юrо запад (юrо пр. О О О О О О О 94 258 389 471 493 449 342 189 43 О
восток) дJiФ. О 18 50 76 99 121 142 162 179 189 191 183 164 133 88 28 О
Запад (восток) пр. О О О О О О О О О 209 391 521 573 526 362 112 О
дJiФ. О 18 50 75 96 114 131 145 158 171 182 187 182 161 119 41 О
Северо запад пр. О О О О О О О О О О 82 244 362 402 322 116 О
(ceBepO BOCТOK) диф. О 19 51 76 97 114 130 139 146 149 153 154 153 141 112 42 О
Север Пр. О 52 94 42 О О О О О О О О О 42 94 52 О
дисЬ. О 29 73 95 110 123 134 141 143 141 134 123 110 95 73 29 О
Чистая Поверхность, пр. О 167 450 643 764 838 884 908 916 908 884 838 764 643 450 167 О
T 3,5 перпеuдикулярная диф. О 42 117 151 164 163 155 149 145 149 155 163 164 151 117 42 О
к излучеиию
ПЛоская крыша пр. О 12 110 268 440 598 724 804 832 804 724 598 440 268 110 12 О
дJiФ. О 25 64 86 102 113 120 124 126 124 120 113 102 86 64 25 О
Юr пр. О О О О 67 188 292 360 384 360 292 188 67 О О О О
дJiФ. О 18 52 83 114 141 163 177 181 177 163 141 114 83 52 18 О
Юrо запад (юrо пр. О О О О О О О 99 272 411 500 527 486 379 221 58 О
восток) диф. О 18 48 73 95 117 138 157 172 181 182 172 154 123 82 27 О
Запад (восток) пр. О О О О О О О О О 221 415 556 620 583 422 151 О
дисЬ. О 18 48 72 93 112 128 141 154 165 174 176 169 149 111 39 О
Северо запад пр. О О О О О О О О О О 87 260 392 445 376 156 О
(северо-восток) дJiФ. О 18 49 73 94 112 127 137 143 146 148 147 143 131 104 40 О
Север пр. О 69 110 47 О О О О О О О О О 47 110 69 О
дJiФ. О 28 69 90 106 120 131 138 141 138 131 120 106 90 69 28 О
400
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
Таблица 2.1.1 З
Срс!ДНИJI ПJIОТНОСТЬ ПОТОка СOJOlечноro ИЗJIYЧеНИJI на ПJIОЩВДКИ различной ориентации и положении
на 23 ИЮJIR ДJIJlSO. северной ШИроТЫ и разлнчных коэффициентов иеnpoзрачнО&:ТИ
(пр. прямой поток; диф. диффузиый)
Ап.юсфера, ВDемя cvr< к, часы
кооффици Ориентация По-- 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
еит непро-- ток 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4
зрачноC11l
Промыш Поверхность, пр. О 75 244 406 525 604 654 683 692 683 654 604 525 406 244 75 О
леииая перпендикуляр-- диф. О 69 160 207 229 233 228 223 221 223 228 233 220 207 160 69 О
T 5,8 иая к излучению
ПЛоская крыша пр. О 8 65 171 297 417 515 579 601 579 515 417 297 171 65 8 О
д.iФ. О 42 91 126 150 167 179 185 187 185 179 167 150 126 91 42 О
Юr пр. О О О О 72 173 262 372 344 322 262 173 72 О О О О
д.iФ. О 28 65 101 138 170 197 212 217 212 197 170 133 101 65 28 О
Юrо запад пр. О О О О О О О 111 243 345 402 405 352 250 124 27 О
(юrо--восток) диф. О 27 58 84 107 130 154 179 200 216 223 217 196 161 109 43 О
Запад (восток) пр. О О О О О О О О О 166 307 400 426 368 229 68 О
диm. О 27 58 83 103 119 135 150 167 186 205 215 215 195 148 64 О
Северо запад пр. О О О О О О О О О О 32 161 251 270 201 70 О
( ceBepO BOCТOK) д.iФ. О 28 60 84 108 119 133 142 148 154 162 168 173 166 137 65 О
Север пр. О 31 54 15 О О О О О О О О О 15 54 31 О
д.iФ. О 45 87 106 118 129 137 143 144 143 137 129 118 106 87 45 О
Больших Поверхность, пр. О 183 413 586 700 771 815 839 847 839 815 771 700 586 413 183 О
rородов перпендикуляр- диф. О 64 134 167 180 182 178 173 171 173 178 182 180 167 134 64 О
T 4,0 иая к излучению
ПЛоская крыша пр. О 20 109 247 396 533 641 711 735 711 641 533 396 247 109 20 О
диф. О 38 74 97 113 126 135 140 141 140 135 126 113 97 74 28 О
Юr пр. О О О О 96 221 326 396 421 396 326 221 96 О О О О
диm. О 27 59 90 121 150 173 187 192 187 173 150 121 90 59 27 О
Юrо-запад пр. О О О О О О О 136 298 424 501 518 470 361 209 65 О
(юrо--восток) д.iФ. О 26 53 76 98 119 141 162 179 190 194 185 166 135 94 40 О
Запад (восток) пр. О О О О О О О О О 204 382 511 569 531 388 166 О
д.iФ. О 26 53 76 95 112 127 141 154 168 180 184 180 162 126 59 О
Северо пад пр. О О О О О О О О О О 40 206 334 391 339 170 О
(ceBeDo BoCТOK) диФ. О 27 55 77 95 112 126 134 140 143 147 148 148 140 117 60 О
Север пр. О 75 92 21 О О О О О О О О О 21 92 75 О
диФ. О 42 76 93 107 119 129 135 137 135 129 119 107 93 76 42 О
Чистая Поверхность, пр. О 235 478 649 758 825 866 889 896 889 866 325 758 649 478 235 О
T 3.5 перпендикуляр-- диф. О 61 124 152 163 165 160 156 154 156 160 165 163 152 124 61 О
ная к излучеиию
ПЛоская крыша пр. О 26 127 273 429 570 682 753 778 753 682 570 429 273 127 26 О
д.iФ. О 36 67 87 101 112 120 125 126 125 120 112 101 67 67 36 О
Юr пр. О О О О 104 236 347 420 445 420 347 236 104 О О О О
д.iФ. О 26 56 85 115 143 165 179 183 179 165 143 115 85 56 26 О
Юrо запад пр. О О О О О О О 144 315 449 532 554 509 400 242 83 О
(юrо--восток) д.iФ. О 25 51 73 94 116 137 157 172 182 183 174 155 126 88 38 О
Запад (восток) пр. О О О О О О О О О 216 406 547 616 588 449 213 О
диф. О 25 51 73 92 109 124 137 150 162 171 173 168 150 117 56 О
Северо запад пр. О О О О О О О О О О 42 220 362 433 392 218 О
I (ceBeDo BoCТOK) диФ. О 26 52 73 92 109 123 132 137 140 142 141 139 130 109 57 О
Север пр. О 96 106 23 О О О О О О О О О 23 106 96 О
д.iФ. О 40 72 88 102 115 126 132 134 132 126 115 102 88 72 40 О
2.1.2. ТЕМПЕРАТУРА ВОЩУХА
401
несI(()лы(() rpaдyCOB выше номинальной тeMne
ртуры. Вследствие инерции стен и падения
виеППlей темперюуры ночью превышеиие Bнyr
ренией тeмnepтypы, вызваниое абсотorной
максимальной темпера-ryрой внеППlей среды,
будer едва ощутимо. С дpyroй croроиы, для He
юлорых npoмыmлеииых установок I(()НДИЦИО
иирова.ния воздуха номинальная тeмnepтypa
окружающей среды должна поддерживаться во
что бы то ни стало, поэтому для них необходи
мо раccчиrывaть мощность холодильной уста-
новки на основе абсолютной максимальной
темпертуры, I(()'fOрая, впрочем, может бьпь
равна средней.
В случае холодильных складов расчerы осу-
ществляются в основном исходя из средней
максимальной темпертуры летних месяцев,
потому что в это время вклад со croроны внеш
ней среды будer самым значительным. В то же
время для кондиционируемых помещеиий, и
особеиио для зданий с большой площадью
Оl(()и, нarpyзки со croроиы внеППlей среды MO
ryт быть максимальными в межсезонье, из-за
тoro что высота соmщa над roризонтом мень-
ше и I(()личество солиечной энерrии, проиика
ющей через окна, значительно больше, чем ле
том. Очевидно, соотвerствующая защита от
солиечноro cвera (наружные шторы, например)
позволит уменьшить иarpeв от соmщa. Одиam
при этом освещеииость внутри помещения oкa
жется недостaroчной, что приведer к необходи
мости включать искусствеииое освещение.
2.1.2.2. Изменение температуры
воздуха 1
Teмnepтypa воздуха завнсит от мноrиx na
paмerpoB, основнымн из юлорых являются reo
rpафическая mиpora, высота, близость к морю,
время roдa н соcroяиие неба.
для Франции имеиио близость к морю н
высота определяют тип климата в рассматрн-
ваемом районе. Эror климат может бьпь I(()Н-
1 Миоroчислеииые сведения об измеиении темпера"!)'-
РЫ во:щуха в различных частях ctpaпы мотут БыTh получе-
ны в Нациоиальном метеоролоrическом бюро, в отделе ме-
теосводок (Meteorologie Na1ionale. Bureau des renseignements
meteorologiques,2 avenue Rapp, 75007 Рariз. Tel. (1) 45-55-
95-02, poste 2273).
тинеитальным, океаническим, roрным н среди
земноморским.
на рнс. 2.1.2 1 дан пример изменения тeM
пертуры воздуха в течение дня в зависимости
от времени roдa (январь н июль) н от соcroя-
ния неба.
эо
25
100 4 8 12 16 20 24
Время суток, часы
Рис. 2.1.2-1. Пример изменения темпера1)'рЫ во:щуха в
течение cyroK в зависимости от временн rода (вверху июль,
внизу январь) и от состояния неба (из "Практическоrо
учебиика по иауке о климате" (Manuel Pratique du Genie
Climatique, Recknagel, Sprenger, Нonmann, RYC Ed.»
Пример изменения темпертуры воздуха в
зависимости от высоты приведен на рнс. 2.1.2
2 для разных месяцев roдa.
Табл. 2.1.2 1 позволяer сравнить средние
месячные u содовые температуры для чerы
рех roродов, представляющих различные типы
климата Франции.
Что касаerся широты, то ее влияние на тeM
neparypy завнсит от удаленности от эквaroра
вследствне тoro, что вклад излучения изменя-
ется пропорционально утлу падения солиечиых
лучей, уменьшаясь по мере удаления от эква-
тора. Очевидно, это справедливо, толы(() если
дpyme параметры, такие, как высота, удален-
ность от моря н Т.д., остаются одииamвым..
В масштабе Европы отмerим, что средняя
максимальная температура июля для Рима
(расположеиноro на береry Средиземноro моря
на высоте 46 м) равна примерно 36 ос, тorдa
как для Стокroльма (находящеroся на побере-
жье БaJПИЙСl(()ro моря на высоте 44 м) она па
дaer до 27 ос.
402
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
Таблица 2.1.2 1
Сравнение средних месJIЧНЬП и rодовьп температур, ОС, NUI четырех ('ородов, харaкrеризующих четыре nma
ICЛИМaта Франции
Шербур Нант ЛИМОЖ Ницца
Месяц (океанический КJПI (океанический ат- (континентальный (средиземноморский
мат, определяемый лантический КJПIмат) климат) климат)
Ла Манmем)
Яиварь 6,4 5,0 3,3 8,3
Февраль 6,2 5,5 4,1 8,9
Март 7,7 8,6 7,4 10,8
Апрель 9,6 10,9 9,7 13,1
Май 12,2 13,9 13,0 16,5
Июнь 14,9 17,2 16,5 19,9
Июль 16,6 18,9 18,1 22,4
Aвrycт 16,8 18,9 17,8 22,3
Сентябрь 15,8 16,7 15,4 20,S
Октябрь 12,9 12,5 11,0 16,4
Ноябрь 9,7 8,4 7,0 12,2
Декабuь 7,4 5,5 3,9 9,1
rодовая 11,4 11,8 10,6 15,0
3
t 2
'"
о
Q.
>-
1
.... .
о о:
g.
00 ::Ii 0.5
2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Месяцы
Ряс. 2.1.2-2. При мер измеиения среди ей темпер:nypы
во:щуха по месяцам в зависимости от высоты
Кроме перечисленных факторов, темперary-
ра зависит от высоты над землей. Если рассмш-
ривается изолированное сооружение большей
высоты, то ДJIЯ оценок необходимо уменьшить
максимальную температуру на 1 К для высоты
до 25 м и на 2 К ДJIЯ высоты до 100 м по срав-
нению с темпераryрой на высоте 2 м над зем-
лей. С дpyroй CТOPOНbI, ДJIЯ roродских цeнrpoB
или в случае большой плотности застройки не-
обходимо увеличивать максимальныIe значения
темпераryры по сравнению с вышеуказаниыми
величинами. Orметим, что в течение дня мак-
симальныIe темпера1УРЫ достиraются там не-
MHOro позже, чем в дpyrиx местах, а также что
снижение темперarypы в I<Oнце дня происходит
медлениее. как следствие, по сравнению с при-
ropoдами, rдe плorность застройки невелика,
темперarypа воздуха вечером и ночью в roрод-
CI<OM цeнrpe может бьпь выше на 3 5 К.
2.1.3. Влажность воздуха!
С ТОЧКИ зрения физики, cтporo roворя, су-
ществует тесная связь между влажностью u
температурой 80,*а. эти две величины все-
rдa входят в расчеты, касающиеся воздуха, на-
ходящеroся в холодильном складе, холодильной
камере, в помещении с I<Oндиционером или ус-
тановкой искусствениоro климarа.
Количество влarи, содержащейся в воздухе,
может быть выражено различными способами,
сoorвeтствующими либо используемому мето-
ду измерения, либо предполarаемому примене-
нию. В частности, I<Oличество влarи можно вы-
разить через:
yпpyroсть, или парциальное давление па-
ров воды,
1 Мноroчислеиные сведения МОЖНО получить, обpэ:mв-
mись в Нациоиальиое метеоролоrическое бюро, в отдел Me
теосводок (см. подстрочиое прнмечание иа с. 401).
2.1.4. ТЕМПЕРJU'YPАВОДЫ И ЗЕМЛИ
403
zuzрометрическuй показатель, или oтнo
сиreльную влажность,
содержание влаrи, называемое также
уделыlOй влажностью или абсо.люrной влаж
ностью.
Все эm параметры будут объяснеиы подроб
нее в разд. 2.2.
как и темперarypа виешней среды, абcoлюr-
ная влажность во:щуха подвержена колебани
ям не только в течение еода, но и в течение
дня, OднaICO изменения в течение ДНЯ происхо
дят в небольших пределах. С дpyroй стороиы,
колебания относиreльной влажности более зна
чиreльиы, поскольку они являются функцией от
темперarypы воздуха.
на рис. 2.1.3 1 прищщено изменение в тe
чение roдa cpeднero содержания влarи в возду
хе (средняя абсо.люrнaя влажность) в Париже,
район Ле Бурже, а на рис. 2.1.3 2 представле-
но изменение давления паров воды и относи
тельной влажности воздуха там же в течение
ДНЯ в январе и июле.
Абсолютная влажность х уменьшается по
мере подъема над уровнем моря в 1ОЧНОСТИ так
же, как и темпеparypа. Эro уменьшение может
составлять 15 % на каждую 1000 м BЫcorы И
относится К средним месячным максимумам.
Если темпeparypa возрастает, 10 абсо.люrнaя
влажность также возрастает, но очень слабо.
При темперmype и средней максимальной аб
со.люrной влажностя. равных coorветственио
12
11
:А
10
: 9
s
" 8
i 7
6
() ....
5
21;<4
a 3
s 2
се....
1
О
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Месяцы
Рис. 2.1.3-1. Измененне в теченне roда среднеro содер-
жания воды в вщцухе В Парнже, район Ле-Бурже
18
!i 16 давление в.июле <р,%
\о
14 100
12 90
с:
10 80
:z:
8 70
6 60
4 50
2
О 3 6 9 12 15 18 21 24
Время суток, часы
Рис. 2.1.3-2. Измененне в теченне дня средней О1Посн-
тельной влажноC"I1l <р воздуха в Парнже, район Ле-Бурже,
для JlНВаря н нюля
32 ос и 12 r на 1 кr cyxoro воздуха, абсотor
ная влажность возрастет тппь до 13 r на 1 кr,
если средняя максимальная темперarypа под
нимается до 36 ос, при этом )Дельная эиталь
пия, соответствующая последним условиям, .
равна 70 кДж/кr. И обратно, абсо.люrнaя влаж
ность HeMHoro уменьшается, если средняя Maк
симальная темперcnypа понижается.
2.1.4. Температура воды и земли
Превращение солиечноro излучения в теп
ло на поверхности земли, будь 10 собственио
земля или вода, приводит к периодическим uз
мененuям как в течение ДНЯ, так и в течение
roда темперюуры различных слоев земли и
воды, расположениых под этой поверхностью.
Амплитуда колебаний температуры сильно
уменьшается по мере удаления внутрь земной
поверхности, твердой или жидкой. Так как
именио колебания солиечноro излучения опре
дeляюr темперarypy воздуха, 10 можно roвo
ритъ, чro существует прямая связь между тeM
перarypами воздуха, земли и воды.
2.1.4.1. Температура воды
В ОТКРЫ1Ом море дневной HarpeB за счет
солиечноro излучения ощущается до относи
тельно большой rлуБниыI. из этоro следует, чro
для заданной плотности тепловоro потока кo
лебания темперюуры воды' в поверхностном
слое небольшие и состaвляюr около 0,2 0,3
К. Чем ближе к береry, тем дневныIe колебания
становятся больше и MOryт доcтиraтъ несколь
кнх rpaдyCOB, если rлубина меньше 20 м.
404
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
для npoливa Ла Мamп cpeдюvI roдовая тeM
перюура воды составляет около 10 ос, т. е. она
пракrически равиа темпераrype B03lll;yXa или
иесколько преВЫIПает ее. АМ17Jluтуда содовых
изменений темперarypы воды в проливе Ла
мaнm достаточно высока, она доcтиraет 6 8 К;
с дpyroй стороны, в oткpbfIOM океане для уме-
реlпlых широт эта амплmyдa падает ДО 4 К. В
тропических морях темпертура воды дocтиraет
28 29 ос, н ее изменения, как дневные, так и
IOдовые, очень малы. Однако уменьшение теп
ла, вызванное морскими течениями, может зна
чительно изменить эту каprину, особенио вБJПt:
зн береroв.
В реках, rлубина I(()ТOpыx составляет лишь
несколько метров, изменеНИJI температуры в
течение дня остаются очень неболь1DИМИ, по
скольку постоянное перемеIIПIВaННе воды, вы-
званиое ее течением, выравнивает температу-
ры в сечении пoroка. Напротив, внезапныIe Me
теоролоrнчеСlalе возмущения MOryr очень бы-
стро привести к скачкам температуры, дости
raющим 5 К. Средня.я температура воды в
реке частично определяется темперmypoй, I([)-
торую она имеет на выходе нз cвoero источнн
ка. Воды, текущие с тор, имеют, как правило, в
среднем в течение roдa температуру ниже сред-
ней температуры воздуха, тorдa как в дpyrнx.
случаях температура воды слеrкa BbIIlIe темпе-
ратуры воздуха.
В табл. 2.1.4-1 дан пример изменения тем-
пературы реlal Вилен в течение roдa, а табл.
2.1.4-2 на примере Сены в районе Парижа по-
зволяет сделать вывод, что в один и тот же день
roдa температура реки может сильно изменять
ся из roда в roд в зависимости от различных
климатических параметров.
Ч1О же касается озер, то прн их доста1ОЧ
ной rлубине Bcerдa существует расслоенuе, хо-
poIlIO заметное в веprнкальном разрезе. Летом
самый теплый слой, т. е. имеющий самую Ma
Таблица 2.1.4-1
Изменение среднеrодовой температуры реки (на
примере р. Вилен, ПрlUlад.лежащей бассейну Луары)
Месяц
Январь
Февраль
Март
Алрелъ
Май
Июнь
Июлъ
Aвrycт
Сентябрь
OК'D16pь
Ноябрь
ежа ь
Темпе а а, ос
3,5
10,5
11,0
12,0
17,0
20,5
21,0
20,5
24,0
15,0
8,0
9,0
ата
15.01.79
12.02.79
14.03.79
18.04.79
14.05.79
11.06.79
08.07.79
14.08.79
17.09.79
22.10.79
19.11.79
17.12.79
ленькую плorность, простирается прaкrически
до rлубlпlыI 10 м. Если зимой или весной тем-
пертура воды однородна и равна 4 ос, 10 ве-
тер может очень быстро измеНИTh естественное
расслоение на противоположное. Любое охлаж-
дение воздуха пе ется воде, и поверхност
ный слой с меныlIйй плотностью становится
более тяжелым, что влечет за собой появление
вертикальных пoroков, затем, если тeМIlepary
ра продолжает падать, появляется слой льда на
поверхности.
Что касaercя темпepmypы подзе.мных вод, то
можно сказать, что она очень близка к cpeднe
roдовой температуре воздуха, если rлубина
меныlIe 10 м, а ссли болыlI,, 10 их темперary-
ра меняется так же, как и температура земли
(см. п. 2.1.4.2). Однако можно отметить очень
значительные перепады в зависимости от от-
дельных факторов, таких, как просачивание
воды из реки вблизи моря, зоны с постройка
ми на поверхности и Т.д.
2.1.4.2. Температура почвы
Дневные колебания темперюуры на повер
хности почвы очень велики, BbIIlIe колебаний
температуры воздуха. Напротив, амIIЛИIy.ZЩ нз-
Таблица 2.1.4-2
Изменение средней дневной температуры реки Д,1IJI разньп лет (на примере Сены у моста ТолбllaК)
1976 r. 12101 16102 15103 12104 17105 14106 12107 16108 13109 11110 15/11 13/12
t, ос 9,1 4,2 7,1 15,2 20,2 27,5 28 27 21,2 20,6 11,4 6,3
1979r. 17/01 21/02 12103 19104 16/05 20106 18107 29/08 10/09 17/10 21/11 13112
t, ос 2,9 4 7.9 12,4 17,2 18,2 21,4 19,0 15,4 16,1 8,7 10.5
2.1.5. ВЕТЕР
405
менений быстро уменьшается, если продви
нуться на несI<oлы<о сaнrиметров в rлубину.
rодовые колебания температуры на повер
хиости почвы еще более выражены, чем I<Oле
бания температуры воздуха (измереНli:ОЙ на BЫ
соте 2 м). эти I<Oлебания постепенно ослабева
ют по мере проНИI<Новения в rлубь земли и дo
cтиraют примерно 1 К на rлубнне 10м. Пери
од I<Oлебаинй равен одному roдy, т. е. переход
от максимальной температуры к минимальной
и наоборот осуществляется за 6 месяцев.
Ослабленне и фазовый сдвиr I<Oлебаинй, как
дневных, так и roдовых, зависит от теплопро-
водности слоев, через кoropыe проходит тепло,
и от их способности накапливать тепло. До rny
бины 10 м средняя температура земли, pac
cчиrаиная за большой период пpaкrически paв
на средней темпера1)'ре воздуха. толы<о для
очень больших rлубин ншрев от ядра Земли
приводит к повышению температуры порядка
3 К на каждые 100м rлуБииыI. Темп повыше
пия температуры может сильно различarься для
разных местиостей.
2.1.5. Ветер
CI<OpoCТb И направленне ветра оказывают
сильное ВЛЮlИИе на тепловое соcroяние соору-
жения вследствие изменения коэффициента
конвективной теплопередачи с поверхности
внешних стен, а также проНИI<Новения воздуха
сквозь шели в стенах. Возмущение поля тече
нuя и, следовательно, поля давления, вызван-
ное препятствием, кoropым является сооруже
ние, должно учитываться в расчетах при выбо
ре меcroположения на фасаде заборниI<OВ и
выхлопа воздуха воздуходувок, обслуживаю
щих I<Oнднционируемое помешение или ХОЛ(j
дильный склад путем добавления Heкoroporo
I<Oличества свежеro воздуха.
ПосI<OЛЬКУ CI<Opocть воздуха сильно измеия
ется с высотой, обычно ее принято измерять на
стандартной высоте 1 О м, что позволяет про
водить сравнения.
CI<OpoCТЬ ветра выражается в метрах в се-
КУНДУ, а давление, обусловленное силой ero
.J;ействия, в паскалях. В течение долroro вре-
мени CI<OpoCТb ветра выражалась в бwиюх Бо
форта, каждый балл соответствовал опреде-
лениому диапазону CI<Oрости ветра (табл.2.1.5 1).
На осредненное теченне воздуха, обуслов-
ленное ветром, почти Bcerдa накладываются
точечиыIe вихри I<OporI<OЙ продолжительности.
Коэффициент Воеп, равный отношению наи
большей зареrистрированиой СI<Oрости за пери-
од 2 с к среднечасовой скорости, заюпочен
между 1,5 и 2 для средних CI<Oростей ветра, пре
вышающих 5 6 м/с. Если CI<OpoCТЬ ветра He
большая, то коэффициент Boen значительно
возрастает.
Максимум скорости ветра, как правило,
приходится на полдень, этот максимум более
выражен летом, чем зимой (рис. 2.1.5 1).
Рис. 2.1.5 2 позволяет сделarь вывод, что
средние скорости ветра зимой почти повсеме-
стно возрастают, а минимальные СI<Oрости
характерныI для прибрежиых районов в I<Oице
лета и для внутренних районов чаще Bcero в
I<Oице осени.
Кривая, представляюшая изменение средне-
дневной СI<Oрости ветра в даниой местности,
выравнивается по мере возрастания высоты,
при этом ветер меияет направление на пporи-
воположное начиная с высот от 50 до 100 м.
Возрастание средней скорости ii ветра с вы-
сотой z над начальным уровнем (10 м над зем
лей) вычисляется по формуле
( ) 0
z
и; = и\о 10
rде а показатель степени, равный 0,18 для
чиcroro поля и 0,28 для большоro ropoдa. Эro
соотношение rpафически представлено на рис.
2.1.5 3 для различиых мест. Первые шесть кри-
BbIX слева соответствуют местностям, располо-
жеииым внутри страиыI, тorдa :как остальныIe
пять относятся к местностям, находящимся на
побережье или в rорныIx районах. Можно за
метить, что в последнем случае средняя CKO
рость ветра удваивается для высот от 10 до
150 м.
По сравнению с друrими метеоролоrичес-
кими величинами I<Oлебания СI<Oрости ветра,
:как дневньщ так и roдовые, выраженыI слабо.
Эro осТается в целом верно и для частотности
406
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОдИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
Анемометричet:ЮUI шкала Бофорта
Таблица 2.1 .5 1
Балл Бофорта Скорос", ветра, м/с Динамнческое давление, Сила ветра
мбaD
О 0 .2 О Штиль
1 0,3 1,5 0 ,0098 Тнхий
2 1,6 3,3 0,02----0,06 Леrкий
3 3, 5,4 0,07 ,18 Слабый
4 5,5 7,9 0,19 ,38 Умеренный
5 8,0 10,7 0,39 ,71 Свежий
6 10,8 13,8 0,72 1,18 СWIЪ!lЫЙ
7 13,9 17,1 1,19 1,80 Крепкий
8 17,2 20,7 1,81 2,63 Очень крепкий
9 20,8 24,4 2,6 3,66 Шторм
10 24,5 28,4 3,67 ,45 сwIъ!lый шторм
11 28,5 32,6 4,46 ,52 Жестокий шторм
12 32,7 н более 6,53 н более Yparaн
gз
S
са
1
8
Q.
О
tз'
00 2
.
10'2 м. ,,;ЮU:Н
Время СУТОК, часы
Рнс. 2.1.5 1. Пример дневноro нзменения средней ско--
рости ветра для января н нюля
направления ветра, которая практически не за
висит от высоты, пока та не превосходит 100
м. Табл. 2.1.5 2 и 2.1.5 3 даютчаcтorность Ha
правлений и скорость ветра для Парижа (Ле
Бурже).
2.1.6. Сводка данных о климате
Различные величины, такие, как солнечное
излучение, темперюура и влажность воздуха,
скорость ветра, которые встречались ВЫше,
приведены в табл. 2.1.6 1 для некоторых eBpo
,50
::<100
aj
8
so
10
О
О
1
. 5 57!
Средняя скорОстЬ ветра, м/с
7
средние значения
-'"'
'" - .' Б ст
""""'" ........ - -
..........1--- ....."
Па иж
у
---:..
Д KC
"
б
aj
Q.
S 5
са
...
[4
"3
'"
'"
з:
2
Q.
U
1
о
01 02 оз 04 05 06 07 08 08 10 11 12
Месяцы
Рнс. 2.1.5 2. Среднемесячные скорости ветра для неко--
торых roродов
пейских roродов. Интенсивность солнечноro из
лучения, как и темперarypа, зависит не только
от reоrpафической широты рассмarpиваемоro
места, но и от состояния неба (ясное или об
лачное). Вот почему высокие темперarypы, xa
рактерные для стран средиземноморскоro бас
сеЙRa, обусловлены в большей степени oтcyт
ствием, часто длительным, облачности.
Рнс. 2.1.5 З. Среднне скорости ветра
для раз.лнч!Iыx мест В зависнмости от BЫ
СО'lЫ
10
"
'2
407
2.1.7. СОСТОЯНИЕ ВОЗДУХА ВНЕ СООРУЖЕНИЯ И ДИAf'PАММА ВЛАЖНОЮ ВОЗДУХА
Таблица 2.1.5 2
Частотнocrь нanравлеlDlЙ очень мабоrо ветра (1'<1 м/с) AШI Пармжа (район Ле Бурже) в результате
1000 замеров по данным ежедневньп набтодеlDlЙ (в 6,12 н 18 часов) за пернод 1951 1960 п.
Направле- Месяц Средне-
ние ветра [одовое
01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 значе-
ние
С 55 76 53 128 98 81 73 37 38 61 71 58 69
C-C B 62 102 105 171 149 102 83 68 54 69 74 38 91
С-В 55 67 94 99 81 57 53 55 74 48 48 36 64
C B 44 43 75 51 59 45 20 15 52 44 42 43 45
В 80 55 126 48 77 54 21 46 89 82 72 66 68
Ю В 9 17 29 8 18 18 10 24 20 19 20 18 18
Ю-В 26 31 38 18 20 13 8 20 33 37 48 55 29
Ю-В 57 23 48 29 22 22 17 22 44 64 91 63 42
Ю 75 85 67 34 40 43 18 41 58 80 124 134 65
ю ю-з 101 89 61 54 54 47 53 78 63 98 100 ]03 75
юз 83 ]04 6] 73 45 67 ]21 126 100 94 52 99 85
з.. ю-з 105 78 68 67 51 80 98 106 87 5] 68 103 80
З ]44 131 99 82 139 156 218 199 166 ]40 88 113 139
з с-з 39 38 28 34 45 82 80 75 57 47 30 26 48
с-з 26 32 24 26 50 70 60 58 34 31 29 ]7 38
С-С-З 39 29 24 78 52 63 67 30 31 35 53 28 44
Частотность скоростей 11 ветра AШI Пармжа (Ле Бурже) в результате 1000 замеров
по данным ежедневныx набтодеlDlЙ (в 6, 12 н 18 чаСОВ):Ja пернод 1951 1960 [т.
Таблица 2.1 .5 З
Скорос1Ъ, Месяц Средне-
М/С 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 [одовое
значеННе
] 171 203 144 145 179 203 175 239 236 265 230 197 200
]< 4 384 369 413 311 362 396 370 405 426 402 413 396 386
4< 6 193 170 243 283 258 261 275 205 199 190 193 190 222
6< 14 246 258 198 260 200 140 180 15] 139 14] 163 2]7 191
14< 21 6 О 2 1 1 О О О О 2 ] О 1
v>21 О О О О О О О О О О О О О
При переходе or MOpcI<Oro ЮIИМarа, roспод
ствующеro на западе Европы, к I<OlПИНеиrаль
ному клима'I)' Восточной EBpoIIы аМПЛИ'I)'да
среднеroдовоro изменеНЮI температуры удваи-
вается и, следовательно, значительно увеличи
вaюrся предельные значеНЮI. на направлеНЮI
и сmpocrи ветра часто влияют Mecrныe особен-
HOcrн, как, например, на равнинах.
2.1.7. Состояние воздуха
вне сооружения и диаrрамма
влажноrо воздуха
Раиее мы видели, что воздух харaкreризу-
erся ОII:p(Щеленным набором парамerpoв, такнх,
как температур влажность (абсолютная или
orносительная), энталъпия и плorностъ. При
изменении одноro или иесI<OЛЬКНХ из этих па-
рамerpoв изменяются и дpyrne. Если известны
начальныe характеристики данной массы воз-
духа, то Bcerдa можно рассчитarъ харaкreрис-
mки воздуха после какнх лнбо npeобразовaIШЙ.
Но так как расчеты, как правило, трудоемки,
то специалисты заменяют их 2рафичесl\UМИ ме-
тодами определеНЮI, более простыми и более
быстрыми.
для этой цели используют дUazpaммbl влаж-
НО20 во*а. Существует миоro разновиднос-
тей этих дншрамм (более подробно они будут
paccMorpeны в следующем разделе).
408
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
Таблица 2.1.6 1
Климатические таблицы ДЛII некоторьп европейаоп rородов с указанием их rеоrpафичecJCJП кoopДlOlaT н
высоты над уровнем мори (если измеJlfllllе солиечиorо lDJIY'IеИIIJI произведеио На дpyrой высоте, она ука3aJU1 В
скоБК1П)
( т средняя темпераryра воздуха, ОС; t. максимальная а6соJПOТИая температура воздуха, ОС; t. минимальиая
абсоJПOТИая темпераryра воздуха, ОС; Р.. давление паров воды, rПа ("'мбар); е облачиость, %; D. направлеиие
ветра; У. CKOpoCTh ветра в м/с; G среднедневная интенсивность полноrо солнечноrо излучения, кВ1'ч/м 2 ; G.
максимальная дневная интенсивность полноrо солнечиоrо излучеиия, кВ1'ч/м 2 .
rород Месяц ( т (. (. 11.. е D. У. G а.
Аахен Январь 1,8 17,1 19,2 6,1 76 Ю З 4,1 0,74 1,96
510 С.т. Июнь 16,0 36,6 2,2 13,1 66 JO..З 2,4 5,21 9,13
60 В.д. Июль 17,6 37,0 5,9 14,9 69 JO..З 2,6 4,98 8,44
202м Aвrycт 17,2 37,2 3,4 14,8 64 JO..З 2,7 4,48 7,20
Среднеrодовое 9,7 37,2 20,3 9,9 67 JO..З 3,0 2,89 5,32
значение
Аyrсбурr Яиварь 1,7 16,1 26,5 4,8 72 З 2,8 1,09 2,39
480 С.т. Июнь 16,1 34,8 3,3 13,3 58 З 2,8 5,45 8,81
11 О В.д. Июль 17,8 37,5 3,6 14,8 54 З 2,7 5,59 8,38
490 м Aвrycт 17,2 37,0 2,5 14,4 51 З 2,4 4,57 7,14
(461 м) Среднеrодовое 8,2 37,5 28,2 9,3 60 З 2,6 3,25 5,50
значение
Афины Январь 9,3 55 C B 1,9 1,75 3,04
380 с.т. Июнь 24,6 25 JO..З 1,8 6,84 7,98
240 В.д. Июль 27,6 11 с..В 2,2 6,88 7,84
107м Aвrycт 27,4 12 C B 2,2 6,18 7,15
Среднеrодовое 17,8 40 с..В 2,0 4,33 5,61
значение
Белrpад Январь ....Q,2 19,8 19,5 71 Ю В 1,49 2,09
450 С.т. Июнь 20,5 36,7 4,8 48 З 6,19 8,61
200 В.д. Июль 22,6 39,4 9,3 31 З 6,27 8,43
132 м Aвrycт 22,0 39,2 8,3 38 З 5,59 7,56
(243 м) Среднеrодовое 11,8 39,4 25,5 56 JO..B 3,82 5,80
значение
Берrен Январь 1,5 13,3 13,5 5,7 71 Ю 3,2 0,20 0,47
450 С.т. Июнь 12,6 31,8 0,6 10,7 68 С С З 2,9 4,14 7,66
50 В.д. Июль 15,0 30,5 5,2 12,8 74 С С З 2,4 3,49 6,17
45 м Aвrycт 14,7 29,7 5,4 12,5 71 С С З 2,6 1,86 4,12
Среднеrодовое 7,8 31,8 13,5 8,4 71 Ю 3,2 2,15 4,04
значение
Jjерлин Январь 1,1 12,6 22,5 5,2 76 З 5,3 0,56 1,28
520 С.т. Июнь 16,8 35,6 3,6 12,7 62 З 4,2 5,44 8,24
130 В.д. Июль 18,4 38,4 6,4 14,9 65 З 4,2 5,21 8,03
81 м Aвrycт 17,7 37,4 5,7 14,7 61 З 4,2 4,49 6,82
(33 м) Среднеrодовое 8,7 38,4 23,0 9,3 68 З 4,6 2,76 4,68
значение
Брно Январь 2,7 14,4 21,6 4,4 п С З 0,68 2,04
490 С.т. Июнь 17,8 35,4 0,8 13,0 50 С 5,62 9,61
170 В.д. Июль 19,3 36,1 5,7 14,8 49 С 5,53 9,03
223 м Aвrycт 18,5 35,4 5,1 14,4 47 С 4,74 7,59
(241 м) Среднеrодовое 8,8 36,1 30,4 9,1 58 С-З 3,06 5,52
значение
Брюссель Январь 2,2 15,3 18,7 6,5 77 ю з 4,3 0,64 1,54
510 С.т. Июнь 16,0 38,8 0,3 14,0 72 JO..З 3,4 4,92 7,70
40 В.д. Июль 17,5 37,1 5,2 15,8 72 JO..З 3,4 4,64 7,71
100 м Aвrycт 17,3 36,5 4,8 15,9 71 JO..З 3,4 4,09 6,42
Среднеrодовое 9,9 38,8 18,7 10,7 73 ю-з 3,8 2,66 4,68
значение
2.1.7. СОСТОЯНИЕ ВОЩУХА ВНЕ СООРУЖЕНИЯ И дидrРАММА ВЛАЖНоrо ВОЩУХА
409
Продолжение табл. 2.1.6--1
rород Месяц (. (. (. р"" е D. У. G G.
Будапешт Январь 1,1 15,1 21,7 4,7 70 с з 2,1 0,97 2,02
470 с.ш. Июнь 20,2 39,5 3,0 13,9 52 с з 2,5 6,02 8,34
190 в.д. Июль 22,2 38,4 8,9 15,1 46 С З 2,5 5,89 7,99
120 м Aвrycт 21,4 39,0 7,0 14,6 43 с з 2,5 5,09 7,16
(130 м) Среднеrодовое 1l,2 39,5 23,4 9,5 58 с з 2,3 3,42 5,20
значение
Бухарест Январь 2,7 16,6 ЗО,О 3,5 74 3 2,2 1,35 2,41
440 с.ш. Июнь 20,9 37,2 7,1 11,9 55 В 1,5 6,60 8,53
260 в.д. Июль 23,3 39,3 8,6 13,1 41 В 1,4 6,45 8,25
82 м Aвrycт 22,7 41,1 7,1 12,4 38 В 1,5 5,74 7,36
(91 м) Среднеrодовое 1l,1 41,1 ЗО,О 7,9 58 В 2,0 3,87 5,54
значение
Варшава Январь 3,5 10,7 27,I 78 3 5,2 0,53 1,26
520 с.ш. Июнь 17,5 32,1 2,3 58 3 3,4 5,36 8,01
21 О в.д. Июль 19,2 35,1 5,2 61 3 3,3 5,05 7,93
107 м Aвrycт 18,2 35,1 5,4 56 3 3,1 4,57 6,82
(130 м) Среднеrодовое 8,1 35,1 27,I 64 3 4,1 2,67 4,58
значение
Вена Январь 1,4 16,7 21,9 4,5 75 3 3,2 0,76 1,72
480 с.ш. Июнь 18,1 36,1 4,1 13,8 56 3 3,1 5,33 7,96
160 в.д. Июль 19,9 38,3 8,8 15,3 53 3 3,2 5,44 8,07
203 м Aвrycт 19,3 34,2 8,0 15,2 49 3 2,8 4,52 6,76
Среднеrодовое 9,8 38,3 22,6 9,5 62 3 3,0 3,03 4,92
значение
rамбурr Январь 0,0 14,4 22,8 5,7 79 ю з 5,0 0,52 1,26
540 с.ш. Июнь 15,3 34,5 1,3 12,8 67 3 3,9 5,44 8,13
100 в.д. Июль 17,0 35,1 3,4 14,9 70 3 4,0 4,82 7,50
14 м Aвrycт 16,6 35,7 2,4 15,1 71 ю-з 3,8 4,34 6,61
Среднеrодовое 8,4 35,7 29,1 9,6 72 Ю-З+З 4,2 2,68 4,60
значение
Дебрецен Январь 2,7 13,8 30,2 4,4 69 ю..з 3,3 0,94 2,01
470 с.ш. Июнь 19,8 37,0 ,4 1l,1 54 ю з 2,8 5,71 7,94
220 в.д. Июль 21,8 38,5 5,2 15,7 54 Ю З 2,7 5,90 7,77
123 м Aвrycт 20,8 39,0 2,7 14,6 44 Ю З 2,5 4,89 6,77
СреднеrоДОВое 10,3 39,0 30,2 9,6 58 ю-з 3,0 3,28 4,89
значение
Зarpeб Январь 0,2 17,9 24,6 82 В 0,94 2,08
460 с.ш. Июнь 19,9 37,0 0,2 58 C B 5,62 8,52
160 в.д. Июль 22,0 37,1 5,2 45 C B 5,92 8,30
163 м Aвrycт 21,3 34,7 4,4 47 С-В 4,88 7,13
(157 м) Среднеrодовое 11,6 37,1 30,51 65 C B 3,32 5,41
значение
Зальцбурr Январь 2,5 15,2 30,4 4,6 72 Ю-В 2,2 1,03 2,03
480 с.ш. Июнь 16,0 35,0 0,2 13,5 64 Ю В 2,0 4,63 7,98
130 в.д. Июль 17,8 36,2 5,2 15,2 62 Ю В 2,1 4,91 7,76
435 м Aвrycт 17,1 36,3 2,0 15,1 55 Ю В 2,0 4,24 6,86
Среднеrодовое 8,1 36,3 30,6 9,4 65 ю..В 2,0 2,92 5,07
значение
Инсбрук Январь 2,8 18,5 26,6 4,1 63 3 1,2 1,31 2,20
470 с.ш. Июнь 16,7 35,9 0,6 12,3 64 В 1,4 5,42 8,36
II О в.д. Июль 18,1 36,9 4,2 14,1 61 В 1,2 5,42 8,05
582 м Aвrycт 17,4 34,5 3,3 14,0 60 В 1 2 4,67 7,10
Среднеrодовое 8,6 36,9 26,9 8,5 62 В 1,3 3,45 5,33
значенне
410
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
Продолжение табл. 2.1.&-1
[ОРОД Месяц t.. t. t. Р.., е D. ". G а.
Лион Январь 2,1 17,7 20,7 6,4 74 С 3,1 1,08 2,65
460 С.Ш. Июнь ,5 36,8 2,3 14,6 57 С 2,9 5,90 8,94
50 В.Д. ИЮЛЬ 20,7 39,5 6,4 15,8 47 С 2,8 6,27 8,54
200м Автуст 20,1 39,7 4,6 16,0 50 С 2,6 5,09 7,48
Среднеrодовое 11,4 39,7 24,6 10,8 61 С 3,0 3,44 5,63
значение
Лнсабон Январь 10,8 20,6 ,5 С 4,0 1,99 3,35
390 с.ш. Июнь 20,1 37,7 9,8 С 4,4 7,17 8,87
9 0 з.Д. Июль 22,2 39,9 12,1 С 4,8 7,53 8,64
77м Aвrycr 22,5 40,3 13,3 С 4,4 6,96 8,05
Среднеrодовое 16,6 40,3 1,2 С 4,1 4,73 6,24
значение
Мадрид Январь 4,9 18,0 10,1 7,2 С З 2,6 1,73 2,92
400 С.Ю. Июнь 20,6 38,1 6,4 12,3 С З 2,7 6,69 8,50
40 З.д. ИЮЛЬ 24,2 39,1 8,5 12,9 С З 2,9 7,22 8,20
667 м Aвrycr 23,6 38,9 9,2 12,9 С З 2,9 6,48 7,45
Среднеrодовое 13,9 39,1 10,1 9,9 С З 2,7 4,36 5,83
значение
Малаrа Январь 12,5 29,0 0,0 10,4 3 2,1 2,69 3,69
370 С.Ш. ИIQНЬ 22,8 39,0 12,0 17,7 Ю В 1,9 7,22 8,82
4 0 з.Д. Июль 25,2 40,6 12,0 20,6 JO..B 1,9 7,48 8,62
34м Автуст 25,6 40,4 12,0 21,0 JO..B 1,9 6,82 7,87
(16 м) Среднеrодовое 18,5 40,6 0,0 15,2 Ю В 2,1 4,91 6,28
значение
Неаполь Январь 9,0 18,3 3,9 54 1,80 3,02
410 С.Ш. Июнь 22,2 35,2 11,5 37 6,66 8,12
140 В.Д. ИЮЛЬ 24,8 37,9 13,8 24 6,78 8,02
25 м Aвrycr 25,0 36,6 14,0 24 6,18 7,69
(72 м) Среднеrодовое 16,8 37,9 3,9 46 4,19 5,81
значенне
Ницца Январь 7,5 22,2 1,6 7,5 50 с з 4,6 1,72 2,89
440 С.Ш. Июнь 20,1 31,2 7,6 17,9 47 В 3,1 6,79 8,56
7 0 в.д. Июль 22,7 34,0 12,8 20,3 28 В 3,0 7,13 8,36
5м Автуст 22,5 35,8 11,4 20,3 34 В 3,3 5,92 7,42
(10 м) Среднеrодовое 14,8 35,8 --4,6 13,2 47 В 3,8 4,25 5,78
значение
Парнж Январь 3,1 15,6 17,0 6,9 70 3 4,4 0,82 2,15
490 С.Ш. Июиь 17,1 36,2 1,7 13,4 57 З 3,4 5,68 8,80
20 В.Д. ИЮЛЬ 19,0 39,6 4,9 14,8 57 3 3,7 5,67 8,48
52 м Автуст 18,5 36,6 5,1 14,9 55 3 3,3 4,60 7,02
(65 м) Среднеrодовое 10,9 39,6 17,0 10,4 61 З 3,9 3,12 5,27
значенне
Пparа Январь 2,6 13,3 21,2 4,6 75 З 0,64 1,77
500 с.ш. Июнь 16,2 37,2 4,0 11,7 56 З 5,44 9,49
140 В.Д. ИЮЛЬ 17,9 35,5 8,5 13,4 56 3 5,44 9,01
197м Aвrycr 17,4 35,0 6,9 13,1 51 З 4,63 7,44
(262 м) Среднеrодовое 7,9 37,2 27,1 8,4 63 З 2,95 5,37
значение
Рнм Январь 6,9 18,1 5,0 53 1,69 2,78
420 С.Ш. Июнь 22,1 34,9 9,2 37 6,58 8,15
120 В.Д. ИЮЛЬ 24,7 40,1 11,9 22 6,86 8,06
46м Автуст 24,5 39,2 13,2 19 6,16 7,52
(131 м) Среднеrодовое 15,6 40,1 5,4 45 4,19 5,70
значенне
2.1.7. СОСТОЯНИЕ ВОЗДУХА ВНЕ СООРУЖЕНИЯ И ДИArPАММА ВЛАЖНОЮ ВОЗДУХА
411
Окончание табл. 2.1.6 1
[ород Месяц 1.. 1. 1. PWI е D. У. G О.
Сараево Январь 1,4 16,5 20,9 71 В 1,0 1,29 2,54
440 С.ш. Июнь 17,4 35,3 2,8 53 3 1,2 5,55 8,39
180 в.д. Июль 19,5 36,9 5,5 40 В Зl) 1,3 5,83 8,30
537 м Aвrycт 19,7 38,1 4,6 39 В 1,6 5,05 7,40
(503 м) Среднеrодовое 9,8 38,1 23,4 59 В 1,4 3,45 5,58
значение
София Январь 1,7 16,9 27,5 4,8 77 3 2,0 1,29 2,62
430 с.ш. Июнь 19,0 34,0 2,5 14,4 52 3 1,9 5,00 7,71
230 в.д. Июль 21,3 36,7 6,9 14,6 38 3 1,9 5,29 7,54
550 м Aвrycт 20,7 37,3 6,1 14,0 33 3 1,8 4,83 6,92
(588 м) Среднеrодовое 10,4 37,5 27,5 9,6 58 3 2,0 3,23 5,23
значение
СШIИТ Январь 7,8 6 54 C B 3,5 1,90 3,21
440 с.ш. Июнь 22,9 17 38 C B. ю з 2,8 7,30 9,09
160 В.д. Июль 25,6 18 22 C B 2,6 7,19 8,71
128м Aвrycт 25,4 17 25 C B 2,7 6,37 7,89
Среднеrодовое 16,1 12 46 C B 3,1 4,48 6,20
значение
Стокrольм Январь 2,9 9,6 28,2 4,4 76 з-ю з 3,9 0,32 0,83
590 с.ш. Июнь 14,9 32,2 1,0 11,2 55 з-ю з 4,3 6,57 8,68
180 В.д. Июль 17,8 34,6 8,0 14,3 54 ю з 3,7 5,58 8,26
44м Aвrycт 16,6 31,0 4,8 14,3 56 ю-з 3,8 4,52 6,96
(12 м) Среднеrодовое 6,6 34,6 28,2 8,3 65 з-ю з 3,8 2,82 4,56
значение
Цюрих Январь 1,1 16,0 8,6 4,9 83 з/Ю-з 2.6 0,83 1,85
470 С.ш. Июнь 15,9 34,9 3,3 12,3 63 3 2.9 5.45 8,41
90 В.д. Июль 17,6 36,4 5,6 13,8 59 3 2,7 5.80 8.41
569м Aвrycт 17,0 34,7 4,1 13,8 58 3 2,6 4,56 7,18
(440 м) Среднеrодовое 8,5 36,4 24,8 8,9 69 3 2,8 3,11 5,22
значение
1) Так в ориrинале. Примеч. пер.
На рис. 2.1. 7 1 представлена дuаzрам.ма
Mollier, на I<OТOрой по веpnu<aлъной оси orло
жены темперarypы, по roризонrальной абсо
люrиая влажность. Ломаная линия на этой ди
arpaмMe оrpаничивает область, в I<OТOpoй мо-
жет изменяться соcroяние воздуха для европей
cкoro конrинентальноro ЮIИМarа (например; в
Страсбурre). Параметры во:щуха крайне РеДКО
превосходят предельные значения 1=35 ос для
температуры, h=69 кДж/кr для энтальпии и
х= 16 r на 1 кr cyxoro во:щуха для абсoлюrной
влажности (или давления паров воды около
25 rПа).
5 10 ,5 70
АбсопtaТН&я enажность, f на 1 к'
cyxoro ВОЭАуха
Q.
Ф
с
::Е
ф
....
Рис. 2.1.7-1. rраницы изменения параметров воздуха
для европейскоro континентальноro климата на диаrpамме
влажноro воздуха типа МоШет
.......................................
j {
: : : : : : : : : : : : :} : : : :
::::::::::::::::::::::::::::::::; :::::
l!jll!j!j!ji!!!!:!I j!'!j! !i! ' :
2.2. Влажный воздух и ero диаrрамма
Мноrие применения холодильиой техники
имеют своей целью охлаждение окружающеro
воздуха: иапример, в случае холодильиоro скла
да, ЮlК правило, иеобходимо поддерживarь воз
дух при заданных темпера1)'ре и влажности.
Из за тoro чro существуют различные источ
иики поступлеиия тепла (передача тепла из
виешней среды через стенки; выделение тепла
человеческим орraнизмом и машинами, тoвa
рами на складе и т.д.), требуется охлаждение
окружающеro воздуха путем циркуляции ero к
испарителю (пиraемому xлaдareнroм) или к ox
лаждающей батарее (обслуживаемой охлаж
денной водой) и зareм к рассматриваемому по
мещению. В это помещение может ПОC1)'Ilать:
либо воздух, полностью используемый
повторно, кorдa в циркуляции участвует 100 %
воздуха из обрабатываемоro помещения. Такое
решение является довольио редким, потому чro
воздух в помещении насыщается понемноry
различными зarpязнениями, выделяемыми xpa
нящимися продyкrами, человеческими орrаниз
мами н Т.д. С дpyroй стороны, это решение эко
номически выroдно, особенно летом, посколь
ку при этом не нужно ОXЛ3JIЩaТь новые порции
воздуха, имеющие темпеparypy внешней среды
(которая Bcerдa выше темпера1)'рЫ рассматри
вaeMoro помещеШfJI), до температуры воздуха,
подаваемоro в помещение;
либо воздух, большая часть кoтoporo иc
пользуется повторно, однако он смешивается
перед ПОC1)'IlЛением в помещение с некоторым
количеством новО20 воздуха. Так поC1)'IIают в
большинстве случаев, будь то холодильные
склады или кондиционируемые помещения;
либо воздух, обновляемый на 100 %. Ta
кое решенне, однако, используется довольно
редко, только в специальных установках КOH
диционирования воздуха, кorдa хотят полиос
тью исключить риск повторной подачи зarpяз
ненноro воздуха, например в случае некоторых
чистых помещений, камер для моделирования
заданных условий или в лабораториях.
Во всех случаях мы имеем дело с Heкoтo
рым объемом BдyвaeMoro воздуха прн опреде
ленных значениях температуры и влажности
для тoro, чтобы поддерживать требуемые пара
метры окружающеro воздуха. Если установка
работает с воздухом, полностью используемым
повторно или полностью обновляемым, то He
которые харакreристнки этоro воздуха должны
бъrrь нзменены (температура и влажность) в
целях достижения определенных условий вдy
ва для поддерживания параметров окружающе
ro воздуха в их заданных значениях. То же ca
мое будет в случае, если только часть воздуха
используется повторно, при этом пр<Щваритель
НО пронзводится смешивание повторно исполь
зуемоro воздуха и HOBOro воздуха.
Если известны параметры повторно исполь
зуемоro воздуха и HOBOro воздуха, то MaтeMa
тический расчет дает возможность определнтъ
температуру н влажность смешанноro, а зareм
и вдyвaeMoro воздуха после прохождения испа
рителя или охлаждающей батарен. Однако Ta
кие расчеты достаточно трудоемки, н, чтобы их
избежать, специалисты применяют метод rpa
фическоro решения этих задач. для этоro ис
пользуют днмрамму влажноro воздуха, приме
нение которой особенно просто и которую мы
приведем в п. 2.2.3. Однако прежде нам необ
ходимо уточнить Heкmopыe общие понятия, oт
носящиеся к влажному воздуху.
2.2.1. Характеристики влажноrо
воздуха, определения
Воздух, окружающий нас со всех сторон,
зто смесь разлнчных 2азов, содержание кoтo
рых практически постоянно (это азот, кисло
род, aproH), и водяноro пара, содержание кoтo
413
2.2.1. ХАРАКТЕРИСТИКИ В1IАЖНОro во:щухл, ОПРЕДЕЛЕНИЯ
poro являетСЯ перемеlПlЫМ. Наименьшее содер-
жание прaкrически равно 0% (прн НИЗКИХ тем-
пeparypах), а наибольшее примерно 3 % по
массе или около 4 % по объему.
Мы roлъко чro orмerнлн, чro во:щух явля-
етСЯ смесью raзов н паров воды, причем каж-
дый компонеlП имeer парцналъное давление,
равное давлению, которое он бьrимел, если бы
был ОДНИ.
Закон Дальтона, о котором мы уже roВOPH-
ли в п. 1.3.4.10, утверждает, чro полиое давле-
ние смесн (влажноro во:щуха) равно
Pah = Рав + Руе,
rдe Р as парцналъное давление cyxoro во:щуха;
Р уе парцналъное давление паров воды.
Если raзы обычно MOryт смеIIIИВarЬCЯ в лю-
бых пропорцнях, 10 воздух может вместlПЬ
лишь определенное количество паров воды,
пoroму чro парцналъное давление Р ve паров
ВOдbI в смесн не может бьпь больше парциаль-
НО20 давления насыщения Р уе,В этих паров прн
рассматриваемой темпера'I)'pe. Существование
предельноro парцналъноro давления насьпце-
ния проявляетСЯ в том, чro все нзБьпочныIe
пары ВOдbI сверх этоro предела будут конден-
сировarьcЯ.
Мы увидим в разд. 2.2.3, чro совокупность
точек, разrpаннчнваюIЦНх состояния воздуха
ненасыщенноro н воздуха перенасыщенноro,
образует крнвую насьпцення на днаrpамме
влажноro во:щуха. как только парцнальное дав-
ленне пара (roворят также: упpyroсть паров
BOдbI) дocтm-aeт значения давления насьпцения
р уе,В' пронсхоДIП конденсация, кoropая, однако,
не вcerдa проявляетСЯ в внде осадха: на самом
деле ннorдa нзбыroк паров воды может про-
ЯВИТЬСЯ в внде мелъчaйmнx капелек воды или
крнсталликов льда, которые остaюrся в воздУ-
хе во взвешенном состоянии (в виде облака или
ryмaнa с изморозью).
2.2.1.1. Абсолютная влажность воздуха
До тех пор пока парцналъное давление Р ve
паров ВOдbI будет меньше давления насыщения
р Уе,В прн рассматриваемой темперarype, можно
применять уравнение состояния идеальных 2a
зов (см. п. 1.3.4.3) к каждому из компонентов.
Следовareльно, можно запнсarь:
для сухО20 воз а:
т
Рав = т ав .R p aв'
, V
н для паров воды:
т
РУе = e . Rp,ve . V '
rде т as масса cyxoro воздуха, кr;
туе масса паров воды, кr;
R удельная raзовая постоянная cyxoro
р,ав
воздуха, Дж/(кr'К) (см. табл. 2.7.1-2);
R удельная raзовая постоянная паров
р,уе
воды, Дж/(кr'К);
т темперmypа влажноro воздуха, К;
V объем влажноro воздуха, м 3 .
Разделив почленно два этих уравнения, по-
лучаем
Рав т ав . Rp,as
РУе туе . Rp,ve '
или
R
туе р,ш , РУе
т ав Rp,ve Рав'
Если применить это соотношенне к массе
cyxoro rаза, равной 1 кr, 10 из отношения
т ав
найдем массу паров воды, содержaIЦНXСЯ в 1
кr cyxoro во:щуха н образующих прн этом смесь
из (l+x) кr влажноro во:щуха.
Эта масса паров воды, нлн абсолютная
влажность, обозначается через х, н равна
R
х= туе = , Руе .
т ав Rp,ve Рав
Из табл. 2.7.1-2 получаем
Rp,as = 287,1 l1?к/(кr. К),
Rp,ve = 461,5Дж/(кr.К).
Orсюда следует, чro
287,1 Руе
x= ' =
4615 Рав
414
2. ДОПОЛНИТЕЛЪНЬШ СВЕДЕНИЯ из ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
= 0,622 Руе , кr на 1 кr cyxoro воздуха,
Руе
и поскольку
Рш = Pah Руе,
10 можно также записать
х = 0,622 РУе
Pah РУе
Мы видели в п. 1.3.4.3, что удельная raзo
ван поcroя:нная обратно пропорционалъна MO
ляриой массе raзa. Следовательно, можно за
nисarь
Х = Муе . Руе
Мщ Рш'
rдe Муе молярная масса паров вoды, равная
18,02 кr/кмоль, ИМ as молярная масса cyxoro
воздуха, равная 28,96 кr/кмоль. Тоща из пос
ледней формулыI сиова найдем, что
Х = 18,02 . РУе = О 622. РУе
28,96 Рщ ' Рщ .
из формулыI
Х = 0,622 Руе
Pah Руе
получаем
Р = Pah . Х
ve (0,622 + х) .
Пример
Пусть имеется влажный воздух при давле
нии Р ah = 1 000 мбар. Если парциалъное давле
ние пара Рус 5,25 мбар, то абсолютная влаж
ность во:щуха равна
Х = 0,622 РУе = О 622 5,25 =
Р ah Руе ' 1000 5,25
= 0,00328 кr на 1 кr cyxoro во:щуха =
= 3,28 r на 1 кr cyxoro во:щуха.
как мы увидим ниже, чтобы зшnъ соcroя
ние воздуха, нужно еще знarь либо темперюу
ру, либо относительную влажность. Если обра
титъся к табл. 2.2.2 1, 10 получим, что суще
мооro воздухас о
влажностью 3,28 r/кr, например:
воздух при 1 ос и orносительной влажно
сти 80 %,
воздух при 11 ос и относительной влаж
ности 40 %.
Если, жак мы Э1О уже видели, обозначить
через Р ve.S парциальное давление насыщенных
паров воды, 10 содержание воды во влажном
воздухе в соcroянии насыщения буд равно
Xs = 0,622 Pve,s
Pah Pve,s
Если при заданной тeмnep<nype содержание
воды Х во влажном воздухе npeвысит содержа-
ние Xs' соответствующее насыеmпo,, 10 масса
паров воды, содержащихСJl в воздухе, б}дет рав-
на mas'x s ' тоща как излишек воды mas(X Xs) бу-
дe:r содержаться в нем в виде конденсarа. Если
температура t вьппе 0,01 ос (тройная 1Очка),
этот конденсar будe:r иахQЦИТЪCЯ в жидкой фазе
(туман), а при темпершуре ниже 0,01 ос в
твердой фазе (лед, иней).
2.2.1.2. Относнтельная влажность
воздуха
Относительной влажностью <р, или cтe
пенью влажности, или 2Uzрометpuческuм пo
казателем для данной темпершуры называюr
отноmеlПfе парциалъноro давления паров воды
к парциальному давлению насыщенных паров.
Следовareльно,
<р = Руе .
Pve,s
Поскольку для ненасыщенноrо воздуха
Р ve <р ve,s' то относительная влажность меньше
1. При насыщениир ve =Pve,s' следовareльно, '1'=1.
Если абсолюrнaя влажность больше, чем абсо
люrнaя влажность прн насыщенни, то поняnrе
относительной влажности теря смысл.
Вводя в уравнеlПfе
Х = 0,622 Руе
Pah Руе
величину Р уе ='1"P Ye. получаем
2.2.1. ХАРАКТЕРИСТИКИ ВЛАЖНОro ВО:щУХА, ОПРЕДЕЛЕНИЯ
415
0,622 . Pve s
х= .
Pah/f{J Pve s
и, следовareльно,
f{J = х . Pah
0,622 + Х Pve,s
Прu.мер
Длятемперarypы 1 ОСта6л. 2.2.2-1 дaerзна-
чение давления насыщенных паров воды
P ve ,s=6,56 м6ар. Если при 1 ос давление паров
для рассматриваемоro воздуха P ve =5,25 м6ар,
1'0 относиreльная влажность равна
rn = 5,25 = О 8 = 80%.
't' 6,56 '
мы получили в предыдущем примере, что
при парцналъном давлении паров воды 5,25
м6ар а6сототная влажность Х составляет 3,28
r на 1 кr cyxoro воздуха. Следовareльно, в на-
шем примере при темперarypе 1 ос получаем
также
f{J Х . Pah =
0,622 + Х Pve.s
0,00328 х 1000 = 0,8 = 80%.
0,622+0,00328 6,56
Мы УВИдИМ в разд. 2.6.4, как определить
степень влажности окружающеro воздуха, зная
темперarypы, измеряемые с помощью cyxoro и
влажноro термометров.
2.2.1.3. ПЛОТНОСТЬ влзжноrо воздуха
=
Плотность влажноro воздуха Р ah равна
сумме плотности cyxoro воздуха Р as И плотнос-
ти паров воды Pve' Torдa получаем:
Pah = Pas +Pve'
Ранее, в п. 2.2.1.1, мы отмечали, что (урав-
нение состояния идеальных rазов)
т
Р = m.R .
as as p,as V
или
m as Pas
Pas V R .Т
p,as
и
т
Pve = m ve . Rp,ve . V '
или
Р = m ve = Pve
ve V Rp,ve. T '
Получаем в результате, что
Pas + Pve
Pah
Rp,as . т R p . ve . т
rдe Р ah плотность влажноro воздуха, кr/M 3 ;
Р as парциалъное давление cyxoro воздуха,
Па;
Р ve парциалъное давление паров воды, Па;
Rp,as = 28,7 Дж/(кr'К) удельная raзовая
постоянная cyxoro воздуха;
Rp,ve = 461,5 Дж/(кr'К) удельная rазовая
постоянная паров воды;
т а6сототная темперarypa, К.
Парциальные давления часто выражаются в
м6ар, и поскольку 1 м6ар=100 па, 1'0 предъщу-
щая формула примет вид
100. Pas 100. Pve
Pah +
Rp,as.T Rp,ve. T
100P as 100P v e
+ =
287,I.Т 461,5.T
= О 3483 Pas +02166 Pve .
, т ' т
Так как
Pas = Pah Pve'
получим
Р =0 348з Раh 01316 Pve .
ah' т ' т '
это позволяет сделать вьшод, что влажный воз-
дух всеzда леzче, чем сухой.
Применение уРавнения состояния к влажно-
му воздуху дает
т
Pah = mah' Rp,ah . V
или
Р mah Pah
ah ,
v Rp,ah . т
416
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ.
rдe R h удельная rазовая ПОСТОJIННaЯ влаж-
р,а
HOro воздуха, связанная с удельными raзoвы-
ми постоянными R as cyxoro воздуха и R P ve па-
р, ,
ров воды соотношением
R p as +х .R p ve
R = ' ,
p,ah 1 + х
Плотность влажноro воздуха может бьпь
также записана в виде
l+х
Pah =
R p . as +x.Rp,ve
. Pah .
т
900
960
Давление P.h' мбар
1000 1050 1100
. , . 1
1 1 11 f7 f7 / 7
1 1 1 1
1
'.1 11 1/
i:).. 1 1I 1I 1/
../ 1 1 /
аУ 17 11 1/
I} / 1 7 i7 1
#. '/ 7 7
/ / .1 1/
,
/
I 7 / v 1'/
/ 0/1 '/ '/
r7 / 1
17 /- /
/ 1 / / / '/
1/ I 7 V 1/ 1
7 J 7) / '/ 7 7
1 I/- / V f7 . 1
/, /
11 1 V '1 /
1 7 1/09 i/
v} 1/ 1
I 1/ V
f7 17 ) i> /
7 1/ 1/
V 1/ r/ / I/ф'
/
V, V
1/ / ,
/ iL, ....
1<.. / I/o
17
i'. '/
1/ / 1"-0,8
1/
Ir 0,4
\; I
17 I
0,2 I
о
0,(12 0,Q4 0,06
Поправка к плотности l\p, Kr/M 3
Прu.мер
Рассмorpим во:щух при тех же условиях, чro
и в предыдущих примерах, т. е. при темпера-
туре 1 ос, давлении влажноro воздуха 1000
мбар и парциальном давлении 5,25 мбар.
При этих условиях плотность рассматрнва-
eMoro воздуха равна
= О 3483 Pah o 1316 Pve =
Pah' т ' т
=03483 1000 01316 5,25 =
, 273 + 1 ' 273 + 1
= 1,2686 U/M 3 .
11&0
,40
.зs
.эо
,25
'"
::&
1::
..
;,
0.-
.20 i
'"
о
1;
1.15
u
А
8
:ж:
о
с;
1,10 с:::
1,06
Рис. 2.2.1-1. Диarpамма для определеиия
ПЛOПlоC'l1l влажноro во:щуха.
Пpuмер. Если давление влажноro воздуха
paJ, lOOO мбар, темперa:rypа 1='1 ос и OПIоси-
тельная влажноCТL ЧFО,8, то диаrpамма дает
справа на оси ординат ПЛOПlоCTh cyxoro во:щу-
ха, равную 1,272 кr/M 3 ; эта величииа должна
быть умеиьшена на поправку t.p O,002. Отсю-
да плотноCTh влажноrо воздуха Pah I,272
O,002 1,27 кr/M 3 . это зиачение, очень блиЗJ«>е
к полученному в расчете, но HeMHoro менее
точное
1.00
417
2.2.1. ХАРАКТЕРИСТИКИ ВЛАЖНОro ВОЗДУХА, ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Так как абсолютна,. влажность воздуха
х=3,28 r/ц имеем также
l+х РаЬ
РаЬ .
Rp,08 +x.Rp,ve Т ....
1+0,00328 100хl000
= х
287,1 + 0,00328 х 461,5 273 + 1
= 1,2686 кr/M 3 .
Диarpaмма на рис. 2.2.1 1 позволяет леп<о
опрсщелить плотность во:щуха в зависимости or
барометрическоro щшлеНИJl, темпера1УрЫ и сте-
пени влажности.
2.2.1.4. Уцельный объем влажноrо
воздуха
Во мноrиx расчетах по охлаждению возду
ха необходимо знarь удельный объем влажно
ro воздуха. Обозначим рассмarpиваемый объем
влажноro воздуха через V, а массу cyxoro воз
духа через т 08' тorдa получим удельный объем
V Rp,08. T Rp,ve. T
V 1 + X = = +х
т 08 РаЬ РаЬ
R 'T ( R J Т
= р,"" +x = 461,5 (0,622+x).
РаЬ Rp,ve РаЬ
По отноmению к массе влажноro воздуха
удельный объем записываетс,. в виде
v
V ah =
т 08 +т уе
при этом получаем orноmение, связывающее
V 1 + X С Vx:
l+х
V 1 + X =vah(I+X)= ,
РаЬ
rдe Р аЬ плотность, кoroрую мы обсуждали
выше.
ПрlLИер
Рассмorpим снова воздух при + 1 ос, как и
в предыдущих примерах. Находим, что
274 )
Vl+x =461,5x (o,622+0,00328 =
100000
= 0,7908 M 3 /кr,
это значение дает объем влажноro воздуха, co
держащеro единицу массы cyxoro воздуха.
В предыдущем примере мы получили
РаЬ = 1,2686 кr на 1 влажноro воздуха,
следовательно,
1
vah = =0,7882 M 3 /кr.
1,2686
это число равно объему влажноro воздуха,
содержащеro единицу массы влажноro ВОЗДУ
ха. Так как х=0,00328 кr, получаем
Vl+ x = V a h(1 +х)= 0,7882(1 +0,00328)=
= 0,7908 M 3 /кr .
2.2.1.5. Энтальпня влажноrо возцуха
Она равна сумме энтальпий компонентов
влажноro воздуха. Если обозначить:
через h 08 удельную энтальпию cyxoro воз
духа, кДж/кr, И
через hve удельную энтальпию влажноro
воздуха, кДж/кr,
то энтальпuя влажноzо во*а будет равна
Н = т 08 .h08 +m"e .h"e.
Отнес,. ее к массе т as cyxoro во:щуха, полу
чим
h Н тas.h 08 т..",!. h h
l+x = = + '"'''' = 08 + Х. уе.
т 08 т 08 т ш
Удельная энтальпuя C)l.X'OZO во*а равна
h08 = Cp,08 .t,
rде с удельная теплоемкость cyxoro ВОЗДУ
ха, (кr'К);
t темпера1Ура, о С.
Если перепады темперmypы невелики, мож
но положить С =1 кДж/(кr-К), однако, как
р,м
только перепады темперЗ'IYP станут большими,
расчеты следует ПРОВОДНТЬ исхоДJI из теплоем
кости, средней между О ос и рассмarpиваемой
темперcnypoй (.
Удельная энтальпuя паров воды равна
hve = У О +Ср,уе ,t,
rде у о == 2500 кДж/кr скрьпая теплorа обра
зования паров воды при О ос;
ср''''' удельная теплоемкость паров воды,
кДж/(кr' К);
418
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
t темперarypа, ос.
для удельной теплоемкости паров воды
можно принять значение с =1,86 кДж/(кт'К),
р,Уе
эта величина мало меняется в интересующей
нас области темперaryp (см. рис. 1.3.3 24).
Окончательно получаем
h 1 + x == С р,ш . t + х o +С р,Уе . t)=
= t + х(2500+ 1,86t),
кдж на (1 +х) кт влажноro воздуха,
вплоть до тoro состоя:ния, кorдa во:щух макси-
мально насыщен влaroй.
Korдa в во:щухе содержится, кроме пара,
еще н вода в жидком состоянии, т. е. кorдa со-
держание воды х больше значения х , coorвeт.
s
ствующеro насыщению, энтальпuя этоro воз.
духа равна .
h 1 + x = Ср,ш . t + xs(ro + Ср,уе . t) + (х xs). Cp,el . 1,
rдe последний член представляет энтальпию
массы жидкой воды (х x s ), удельная теПJtоем-
кость которой равна
Cp,el = 4,19 кДж/(кт'К).
Следовательно, в этом случае имеем
hl+x = t + хА25ОО + 1,86 t) +(х xs) .4,19 t.
Наконец, в случае, кorдa воздух по прежне-
му насыщен, но темперarypа ниже О ос, в воз.
духе содержится лед. Энтальпия во:щуха умень-
шается на сумму количества тепла, oтдaннoro
при отвердевании льда (теПJtота отвердевания
&-=332 кДж/кr, см. табл. 1.3.3-7), и тепла, от-
данноro прн охлаждении льда от О до t ос (при
теплоемкости льда C g , равной в среднем 2,05
кДж/(кт'К) для темперm:ypы от О до 20 ос, см.
табл. 1.3.1 3). Тоrдаполучаем.
hl+x ::: Cp,as. t +xs o +Ср,уе .t)
(x xs)Vf Cg .t)=
::: t+ x s (2500+ 1,86 t)
(x Xs )(332 2,05 t)
Во всех случаях уделыlaя энтальпня влаж
HOro воздуха h !+х' которую впредь для просто
ты будем обозначать h, выражается в кдж на 1
кт cyxoro воwxз ИJDI (1+х) кт влажноro возду-
ха.
Пример
Если мы вернемся к примеру ненасыщен-
HOro воздуха при + 1 ос, рассмотренному BЫ
ше, абсолютная влажность кoтoporo равна
х=О,00328 кr на 1 кr cyxoro воздуха, то найдем,
что энтальпия равна
h = 1 + 0,00328 (2500 + 1,86 х 1) =
::: 9,206 RДж на 1 кr cyxoro воздуха.
(Табл. 2.2.2-1 дает h=9,20 кДж/кr.)
2.2.1.6. Друrие определения
Они относncя rлавным образом к точке
(темперarype) РОСЫ, определяемой как темпе-
ра1)'ра, при которой начинается конденсация
воды в охлаждаемой raзовой смеси, а также к
темперюурам cyxoro термометра и влажноro
термометра, которые являются просто темпера-
typами, измеренными термометром с сухим
термочувствительным баллоном или термомет-
ром с влажным термочувствительным балло-
ном (шариком).
мы вернемся к RИМ в разд. 2.2.3 при изуче-
нии диarpаммы влажноro воздуха и в разд.
2.6.2 при изучении приборов для измерения
темперюуры.
2.2.2. ТАБЛИЦЫ ВЛАЖНоrо во:щухд.
419
2.2.2. Таблицы влажноrо воздуха
Таблица 2.2.2 1
Харaкreриcnocи В.1IIIЖIIОI'О воздуха при давлении 1000 мбар в зависимости от температуры
и отноентет.иоА В.1IIIЖНости
р. парЦИaJIЬное да.вленне паров воды, мбар, х а.бсолютна.я влажноCTh, r на. 1кr cyxoro воздуха., h энтальпня
влажноrо Воздуха., кДж/(1+х) кr.
t, ос Ха.ра.кте.- OiПосителъна.я влажноCTh, %
рИC'l1lJCa 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
р. 0,14 0,27 0,41 0,55 0,68 0,82 0,96 1,10 1,23 1,37
17 х 0,09 0,17 0,25 0,34 0,42 0,51 0,60 0,68 0,77 0,85
h 16,8 16,6 16,4 16,2 16,0 15,8 15,5 15,3 15,1 14,9
р. 0,15 0,30 0,45 0,60 0,75 0,90 1,05 1,20 1,35 1,50
16 х 0,09 0,19 0,28 0,37 0,47 0,56 0,65 0,75 0,84 0,93
h 15,8 15,5 15,3 15,1 14,8 14,6 14,4 14,1 13,9 13,7
р. 0,16 0,33 0,49 0,66 0,82 0,99 1,15 1,32 1,48 1,65
15 х 0,10 0,20 0,30 0,41 0,51 0,62 0,72 0,82 0,92 1,03
h 14,7 14,5 14,2 14,0 13,7 13,5 13,2 13,0 12,7 12,5
р. 0,18 0,36 0,54 0,72 0,90 1,09 1,27 1,45 1,63 1,81
14 х 0,11 0,22 0,34 0,45 0,56 0,68 0,79 0,90 1,01 1,13
h 13,7 13,5 13,2 12,9 12,6 12,3 12,0 11,8 11,5 11,2
р. 0,20 0,40 0,59 0,79 1,00 1,19 1,39 1,58 1,78 1,98
13 х 0,12 0,25 0,37 0,49 0,62 0,74 0,86 0,98 1,11 1,23
h 12,7 12,4 12,1 11,8 11,5 11,2 10,9 10,6 10,3 10,0
р. 0,22 0,43 0,65 0,87 1,08 1,30 1,52 1,74 1,95 2,17
12 х 0,14 0,27 0,40 0,54 0,67 0,81 0,95 1,08 1,21 1,35
h 11,6 11,3 11,0 10,7 10,3 10,0 9,6 9,3 9,0 8,6
р. 0,24 0,47 0,71 0,95 1,18 1,42 1,66 1,90 2,13 2,37
11 х 0,15 0,29 0,44 0,59 0,73 0,88 1,03 1,18 1,33 1,48
h 10,6 10,3 9,9 9,5 9,2 8,8 8,4 8,1 7,7 7,3
р. 0,26 0,52 0,78 1,04 1,29 1,55 1,81 2,07 2,33 2,59
10 х 0,16 0,32 0,48 0,65 0,80 0,96 1,13 1,29 1,45 1,62
h 9,6 9,2 8,8 8,4 ----8,0 7,6 7,2 ---6,8 ---6,4 ---6,0
р. 0,28 0,57 0,85 1,13 1,41 1,70 1,98 2,26 2,55 2,83
9 х 0,17 0,35 0,53 0,70 0,88 1,06 1,23 1,41 1,59 1,77
h 8,6 8,1 7,7 7,3 ---6,8 ---6,4 5,9 5,5 5,1 4,6
р. 0,31 0,62 0,93 1,24 1,54 1,85 2,16 2,47 2,78 3,09
8 х 0,19 0,38 0,58 0,77 0,96 1,15 1,35 1,54 1,73 1,93
h 7,5 7,0 ---6,6 ---6,1 5,6 5,1 .....4,6 .....4,2 3,7 3,2
р. 0,34 0,68 1,01 1,35 1,69 2,03 2,37 2,70 3,04 3,38
7 х 0,21 0,42 0,63 0,84 1,05 1,26 1,48 1,68 1,90 2,11
h ---6,5 ---6,0 5,4 4,9 4,4 3,9 3,3 2,8 2,3 1,8
р. 0,37 0,74 1,10 1,47 1,84 2,09 2,58 2,94 3,31 3,68
---6 х 0,23 0,46 0,68 0,92 1,15 1,30 1,61 1,83 2,06 2,30
h 5,4 ,9 ,3 3,7 3,1 2,8 2,0 1,4 ....0,9 ....0,3
р. 0,40 0,80 1,20 1,60 2,00 2,41 2,81 3,21 3,61 4,01
5 х 0,25 0,50 0,75 1,00 1,25 1,50 1,75 2,00 2,25 2,50
h .....4,4 3,8 3,1 2,5 1,9 1,3 ....0,6 0,0 0,6 1,2
р. 0,44 0,87 1,31 1,75 2,18 2,62 3,06 3,50 3,93 4,37
х 0,27 0,54 0,81 1,09 1,36 1,63 1,91 2,18 2,45 2,73
h 3,3 2,6 2,0 1,3 ....0,6 0,0 0,8 1,4 2,1 2,8
р. 0,47 0,95 1,42 1,90 2,37 2,85 3,32 3,80 4,27 4,75
3 х 0,29 0,59 0,88 1,18 1,48 1,78 2,07 2,37 2,67 2,97
h 2,3 1,5 ....0,8 0,0 0,7 1,4 2,2 2,9 3,7 4,4
р. 0,52 1,03 1,55 2,07 2,58 3,10 3,62 4,14 4,65 5,17
2 х 0,32 0,64 0,96 1,29 1,61 1,93 2,26 2,58 2,90 3,23
h 1,2 ....0,4 0,4 1,2 2,0 2,8 3,6 4,4 5,2 6,1
р. 0,56 1,12 1,69 2,25 2,81 3,37 3,93 4,50 5,06 5,62
1 х 0,35 0,70 1,05 1,40 1,75 2,10 2,45 2,81 3,16 3,52
h 0,1 0,7 1,6 2,5 3,4 4,2 5,1 6,0 6,9 7,8
420
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
Продолжение табл. 2.2.2-1
t, ос Характе- Omосительнu вла.жноcn, %
DИС1'ИJCa 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
р. 0,61 1,22 1,83 2,44 3,06 3,67 4,28 4,89 5,50 6,11
О х 0,38 0,76 1,14 1,52 1,91 2,29 2,67 3,06 3,44 3,82
h 0,95 1,90 2,85 3,80 4,75 5,70 6,65 7,60 8,55 9,55
р. 0,66 1,31 1,97 2,62 3,28 3,94 4,59 5,25 5,90 6,56
1 х 0,41 0,82 1,23 1,63 2,05 2,46 2,87 3,28 3,69 4,11
h 2,02 3,05 4,07 507 612 7,15 818 9,20 10,2 11,3
р. 0,71 1,41 2,12 2,82 3,53 4,23 4,94 5,64 6,35 7,05
2 х 0,44 0,88 1,32 1,76 2,20 2,64 3,09 3,53 3,97 4,42
h 3,10 420 530 640 750 8,60 9,73 108 11,9 13,1
р. 0,76 1,51 2,27 3,03 3,79 4,54 5,30 6,06 6,81 7,57
3 х 0,47 0,94 Ц2 1,89 2,37 2,84 3,31 3,79 4,26 4,75
h 417 535 655 773 893 10,1 11,3 125 137 149
р. 0,81 1,63 2,44 3,25 4,07 4,88 5,69 6,50 7,32 8,13
4 х 0,50 1,02 1,52 2,03 2,54 3,05 3,56 4,07 4,59 5,10
h 5,25 655 7,81 909 104 11,6 12,9 14,2 155 16,8
р. 0,87 1,74 2,61 3,48 4,36 5,23 6,10 6,97 7,84 8,72
5 х 0,54 1,08 1,63 2,17 2,72 3,27 3,82 4,37 4,92 5,47
h 635 7,71 909 104 118 13,2 14,6 16,0 17,3 18,7
р. 0,93 1,87 2,81 3,74 4,68 5,61 6,55 7,48 8,42 9,35
6 х 0,58 1,17 1,75 2,34 2,92 3,51 4,10 4,69 5,28 5,87
h 745 893 104 119 13,3 14,8 16,3 17,8 19,3 20,7
р. 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00 9,00 10,01
7 х 0,62 ],25 1,87 2,50 3,13 3,75 4,38 5,02 5,65 6,29
h 8.55 101 117 13.3 149 164 111.0 196 212 22.8
р. 1,07 2,14 3,22 4,29 5,36 6,43 7,50 8,58 9,65 10,72
8 х 0,67 1,33 2,01 2,68 3,35 4,03 4,70 5,38 6,06 6,74
h 968 11,3 13 1 147 16,4 181 198 215 23,2 25,0
Р. 1,15 2,29 3,44 4,59 5,74 6,88 8,03 9,18 10,32 11,47
9 х 0,72 1,43 2,15 2,87 3,59 4,31 5,04 5,76 6,49 7,22
h 10,8 12,6 14,4 16,2 18,0 19,8 21,7 23,5 25,3 27,2
р. 1,23 2,45 3,68 4,91 6,14 7,36 8,59 9,82 11,04 12,27
10 х 0,77 1,53 2,30 3,07 3,84 4,61 5,39 6,17 6,94 7,73
h 119 139 15,8 177 19,7 216 23,6 255 27,5 29,5
р. ],31 2,62 3,94 5,25 6,56 7,87 9,18 10,5 11,8 13,]2
11 х 0,82 ],63 2,46 3,28 4,11 4,93 5,76 6,60 7,43 8,27
h 13,1 15,1 172 193 21,4 234 25,5 276 29,7 31,8
р. 1,40 2,80 4,20 5,60 7,01 8,41 9,81 1l,2 ]2,6 14,0
12 х 0,87 1,75 2,62 3,50 4,39 5,28 6,16 7,05 7,94 8,84
h 142 164 186 208 23,1 25,3 27,5 298 32,0 34,3
р. 1,50 3,00 4,50 6,00 7,50 9,00 10,5 12,0 13,5 15,0
13 х 0,93 1,87 2,81 3,75 4,70 5,65 6,60 7,55 8,51 9,45
h 153 177 201 22,5 24,9 27,3 29,7 32,1 345 369
р. 1,60 3,20 4,80 6,40 8,00 9,60 11,2 ]2,8 ]4,4 ]6,0
]4 х 1,00 2,00 3,00 4,0] 5,02 6,03 7,05 8,06 9,09 10,1
h 165 ]91 216 241 26,7 29,2 31,8 34,4 370 39,5
р. 1,70 3,40 5,11 6,81 8,52 10,2 11,9 13,6 15,3 17,0
]5 х 1,06 2,]2 3,]9 4,26 5,34 6,41 7,49 8,58 9,66 10,8
h 177 204 231 258 28,5 31,2 33,9 367 39,4 420
р. 1,81 3,63 5,45 7,27 9,09 10,9 12,7 14,5 16,4 18,2
16 х 1,13 2,27 з,41 4,56 5,71 6,85 8,00 9,15 10,3 11,5
h 18,9 217 246 275 304 33,3 36,2 391 421 45,1
Р. 1,94 3,87 5,81 7,74 9,68 11,6 13,6 15,5 17,4 19,4
17 х 1,21 2,42 3,63 4,85 6,08 7,30 8,58 9,79 11,0 12,3
h 201 231 262 293 324 355 387 41,8 44,8 481
р. 2,06 4,12 6,19 8,25 10,3 12,4 14,4 16,5 18,6 20,6
18 х 1,28 2,57 3,87 5,17 6,47 7,81 9,09 10,4 1 ],8 13,1
h 21,2 24,5 27,8 31,1 34,4 37,8 41,0 44,3 47,9 51,2
2.2.2. ТАБЛИЦЫ RJIAЖНОro ВО:щухА
421
Продолжение табл. 2.2.2 1
t, ос XapalCТC- OmоситеЛЬН8JI BJJ8JICНOCТЬ, %
РИC"l1lК& 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
р. 2,20 4,39 6,59 8,78 11,0 13,2 15,4 17,6 19,8 22,0
19 х 1,37 2,74 4,13 5,51 6,92 8,32 9,73 11,1 12,6 14,0
h 22,5 25,9 29,5 33,0 36,5 40,1 43,7 47,1 50,9 54,5
р. 2,34 4,67 7,01 9,35 11,7 14,0 16,4 18,7 21,0 23,4
20 х 1,46 2,92 4,39 5,87 7,36 8,83 10,4 11,9 13,3 14,9
h 23,7 27,4 31,1 34,9 38,7 42,4 46,4 50,2 53,7 57,8
р. 2,49 4,97 7,46 9,94 12,4 14,9 17,4 19,9 22,4 24,9
21 х 1,55 3,11 4,67 6,24 7,81 9,41 11,0 12,6 14,3 15,9
h 24,9 28,9 32,9 36,8 40,8 44,9 48,9 53,0 57,3 61,4
р. 2,64 5,28 7,93 10,6 13,2 15,9 18,5 21,1 23,8 26,4
22 х 1,65 3,30 4,97 6,66 8,32 10,1 11,7 13,4 15,2 16,9
h 26,2 30,4 34,6 38,9 43,1 47,7 51,7 56,0 60,6 64,9
р. 2,81 5,62 8,42 11,25 14,0 16,8 19,7 22,5 25,3 28,1
23 х 1,75 3,52 5,28 7,06 8,83 10,6 12,5 14,3 16,2 18,0
h 27,4 32,0 36,4 41,0 45,5 50,0 54,8 59,4 64,2 68,8
р. 2,98 5,96 8,95 11,9 14,9 17,9 20,9 23,9 26,8 29,8
24 х 1,86 3,73 5,62 7,49 9,41 11,3 13,3 15,2 17,1 19,1
h 28,7 33,5 38,3 43,1 47,9 52,8 57,8 62,7 67,5 72,6
р. 3,17 6,33 9,50 12,7 15,8 19,0 22,2 25,3 28,5 31,7
25 х 1,98 3,96 5,97 8,00 9,99 12,1 14,1 16,2 18,3 20,4
h 30,0 35,1 40,2 45,4 50,4 55,8 60,9 66,3 71,6 76,9
р. 3,36 6,72 10,1 13,4 16,8 20,2 23,5 26,9 30,2 33,6
26 х 2,10 4,21 6,35 8,45 10,6 12,8 15,0 17,2 19,4 21,6
h 31,3 36,7 42,2 47,5 53,0 58,6 64,2 69,8 75,4 81,1
р. 3,56 7,13 10,7 14,3 17,8 21,4 24,9 28,5 32,1 35,6
27 х 2,22 4,47 6,73 9,02 11,3 13,6 15,9 18,3 20,6 23,0
h 32,7 38,4 44,2 50,0 55,8 61,7 67,5 73,7 79,5 85,7
р. 3,78 7,56 11,3 15,1 18,9 22,7 26,4 30,2 34,0 37,8
28 х 2,36 4,74 7,11 9,54 12,0 14,5 16,9 19,4 21,9 24,4
h 34,0 40,1 46,1 52,3 58,6 65,0 71,1 77,5 83,9 90,3
р. 4,00 8,00 12,0 16,0 20,0 24,0 28,0 32,0 ..36,0 40,0
29 х 2,50 5,02 7,55 10,1 12,7 15,3 17,9 20,6 23,2 25,9
h 35,4 41,8 48,3 54,8 61,4 68,1 74,7 81,6 88,3 95,1
р. 4,24 8,48 12,7 17,0 21,2 25,4 29,7 33,9 38,2 42,4
30 х 2,65 5,32 8,00 10,8 13,5 16,2 19,0 21,8 24,7 27,5
h 36,8 43,6 50,4 57,6 64,5 71,4 78,6 85,7 93,1 100,3
р. 4,49 8,98 13,5 18,0 22,5 26,9 31,4 35,9 40,4 44,9
31 х 2,81 5,64 8,51 11,4 14,3 17,2 20,2 23,2 26,2 29,2
h 38,2 45,4 52,8 60,2 67,6 75,0 82,7 90,3 98,0 105,7
р. 4,75 9,51 14,3 19,0 23,8 28,5 33,3 38,0 42,8 47,5
32 х 2,97 5,97 9,02 12,1 15,2 18,3 21,4 24,6 27,8 31,1
h 39,6 47,3 55,1 63,0 70,9 78,8 ., 86,8 95,0 103,2 111,3
р. 5,03 10,1 15,1 20,1 25,1 30,2 35,2 40,2 45,3 50,3
33 х 3,14 6,35 9,54 12,8 16,0 19,4 22,7 26,1 29,5 32,9
h 41,0 49,3 57,4 65,8 74,0 82,7 91,1 99,9 108,6 117,3
р. 5,32 10,6 16,0 21,3 26,6 31,9 37,2 42,5 47,9 53,2
34 х 3,33 6,66 10,1 13,5 17,0 20,5 24,0 27,6 31,3 34,9
h 42,5 51,1 59,9 68,6 77,6 86,5 95,5 104,7 114,2 123,7
р. 5,62 11,2 16,9 22,5 28,1 33,7 39,4 45,0 50,6 56,2
35 х 3,52 7,05 10,7 14,3 18,0 21,7 25,5 29,3 33,2 37,0
h 44,0 53,1 62,4 71,7 81,2 90,7 100,4 110,2 120,2 129,9
р. 5,94 11,9 17,8 23,8 29,7 35,6 41,6 47,8 53,5 59,4
36 х 3,72 7,49 11,3 15,2 19,0 23,0 27,0 31,2 35,2 39,3
h 45,5 55,2 '65,0 75,0 84,8 95,0 105,3 116,1 126,4 136,9
р. 6,27 12,6 18,8 25,1 31,4 37,6 43,9 50,2 56,5 62,7
37 х 3,92 7,94 11,9 16,0 20,2 24,3 28,6 32,9 37,3 41,6
h 47,1 57,4 67,6 781 88,9 99,4 110,5 1215 1328 1439
422
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕдЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
Окончание табл. 2.2.2 1
(, ос Характе- Ornосительная влажноCTh %
РНC"IИка 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Ру 6,62 13,2 19,9 26,5 33,1 39,7 46,4 53,0 59,6 66,2
38 х 4,15 8,32 12,6 16,9 21,3 25,7 30,3 34,8 39,4 44,1
h 48,7 59,4 70,4 81,4 92,8 104,1 115,9 127,5 139,3 151,4
Ру 6,99 14,0 21,0 28,0 35,0 42,0 49,0 56,0 63,0 69,9
39 х 4,38 8,83 13,3 17,9 22,6 27,3 32,1 36,9 41,8 46,8
h 50,3 617 732 85,1 971 109,2 121,6 133,9 1465 159,4
Ру 7,38 14,8 22,1 29,5 36,9 44,3 51,6 59,0 66,4 73,8
40 х 4,62 9,34 14,1 18,9 23,8 28,8 33,8 39,0 44,2 49,S
h 51,9 640 763 887 1013 1141 1270 1404 1538 167,7
Ру 7,78 15,6 23,3 31,1 38,9 46,7 54,4 62,2 70,0 77,8
41 х 4,88 9,86 14,8 20,0 25,2 30,5 35,8 41,3 46,8 52,5
h 53,6 66,4 79,1 92,5 105,9 119,6 133,3 147,4 161,6 176,3
Ру 8,20 16,4 24,6 32,8 41,0 49,2 57,4 65,6 73,8 82,0
42 х 5,14 10,4 15,7 21,1 26,6 32,2 37,9 43,7 49,6 55,5
h 553 688 825 964 1106 125 О 1397 1547 1699 1853
Ру 8,64 17,3 25,9 34,6 43,2 51,8 60,5 69,1 77,8 86,4
43 х 5,42 11,0 16,5 22,3 28,1 . 34,0 40,1 46,2 52,5 58,8
h 570 71,4 856 100,5 1155 1307 146,5 1622 178,5 194,7
Ру 9,10 18,2 27,3 36,4 45,5 54,6 63,7 72,8 81,9 91,0
44 х 5,71 11,5 17,5 23,5 29,7 35,9 42,3 48,8 55,5 62,3
h 587 737 89.'2 1()47 1207 1368 1532 170 О 1873 2049
Ру 9,58 19,2 28,7 38,3 47,9 57,5 67,1 76,7 86,2 95,8
45 х 6,02 12,2 18,4 24,8 31,3 38,0 44,7 51,7 58,7 65,9
h 60,6 76,5 92,5 109,1 125,9 143,2 160,5 178,6 196,7 215,3
Ру 10,1 20,2 30,3 40,3 50,4 60,5 70,6 80,7 90,8 100,8
46 х 6,35 12,8 19,4 26,1 33,0 40,1 47,3 54,6 62,1 69,8
h 62,4 791 96,2 113 5 131,3 149,7 168,3 187,2 206,6 226,2
Ру 10,6 21,2 31,8 42,4 53,1 63,7 74,3 84,9 95,5 106,1
47 х 6,66 13,5 20,4 27,5 34,9 42,3 49,9 57,7 65,7 73,8
h 642 81,9 99,8 118,2 137,3 156,5 176,1 1963 217 О 238,0
Ру 11,2 22,3 33,5 44,6 55,8 67,0 78,1 89,3 100,4 111,6
48 х 7,05 14,2 21,6 29,0 36,8 44,7 52,7 61,0 69,4 78,1
h 66,3 84,8 103,9 123,1 143,3 163,7 1845 2060 227,7 250,2
Ру 11,7 23,5 35,2 46,9 58,7 70,4 82,2 93,9 105,7 117,4
49 х 7,36 15,0 22,7 30,6 38,8 47,1 55,7 64,S 73,5 82,7
h 68,1 87,9 107,8 128,3 149,5 171,0 193,3 216,1 239,5 263,3
Ру 12,3 24,7 37,0 49,3 61,7 74,0 86,3 98,7 111,0 123,3
50 х 7,75 15,8 23,9 32,3 40,9 49,7 58,8 68,1 77,7 87,5
h 70,1 91 О 112,0 1338 156,1 178,9 202,5 2266 251,5 276,9
Таблица 2.2.2-2
Характеристики влажноrо воздуха при давлении 1000 мбар в зависимости от температуры дли относительиой
влажности 100 %, т. е. дли иасьпцеииоrо состоRIIИR
Р.,.,. парцнальное давленне паров воды; х. абсотоl1lая влажноCTh; h. энтальпня паров воды; р плOl1/OCTh
влажноrо воздуха; r теплота парообразовання для воды.
(, Р.,.,,, х" h" р, r,
ос мбар r/Ю' КДЖ/Ю' Ю'/м 3 КДЖ/Ю'
20 1,03 0,64 18,5 1,38 2839
19 1,13 0,71 17,4 1,37 2839
18 1,25 0,78 16,4 1,36, 2839
17 1,37 0,85 15,0 1,36 2838
16 1,50 0,94 13,8 1,35 2838
15 1,65 1,03 12,5 1,35 2838
14 1,81 1,13 11,3 1,34 2838
13 1,98 1,23 10,0 1,34 2838
12 2,17 1,35 8,7 1,33 2837
2.2.2. ТАБЛИЦЫ ВJIАЖIЮro ВОЩУХА
423
Продолжение табл. 2.2.2 2
t, р..... х.. h.. р, т,
ос мбао r/ю: кДж/ю: ю:/м 3 кДж/ю:
11 2,37 1,48 7,4 1,33 2837
10 2,59 1,62 ,O 1,32 2837
9 2,83 1,77 --4,6 1,32 2836
8 3,09 1,93 3,2 1,31 2836
7 3,38 2,11 1,8 1,31 2836
3,68 2,30 ,3 1,30 2836
5 4,01 2,50 1,2 1,30 2835
--4 4,37 2,73 2,8 1,29 2835
3 4,75 2,97 4,4 1,29 2835
2 5,17 3,23 6,0 1,28 2834
1 5,62 3,52 7,8 1,28 2834
О 6,11 3,82 9,5 1,27 2500
1 6,56 4,11 11,3 1,27 2498
2 7,05 4,42 13,1 1,26 2496
3 7,57 4,75 14,9 1,26 2493
4 8,13 5,10 16,8 1,25 2491
5 8,72 5,47 18,7 1,25 2489
6 9,35 5,87 20,7 1,24 2486
7 10,01 6,29 22,8 1,24 2484
8 10,72 6,74 25,0 1,23 2481
9 11,47 7,22 27,2 1,23 2479
10 12,27 7,73 29,5 1,22 2477
11 13,12 8,27 31,9 1,22 2475
12 14,01 8,84 34,4 1,21 2472
13 15,00 9,45 37,0 1,21 2470
14 15,97 10,10 39,5 1,21 2468
15 17,04 10,78 42,3 1,20 2465
16 18,17 11,51 45,2 1,20 2463
17 19,36 12,28 48,2 1,19 2460
18 20,62 13,10 51,3 1,19 2458
19 21,96 13,97 54,5 1,18 2456
20 23,37 14,88 57,9 1,18 2453
21 24,85 15,85 61,4 1,17 2451
22 26,42 16,88 65,0 1,17 2448
23 28,08 17,97 68,8 1,16 2446
24 29,82 19,12 72,8 1,16 2444
25 31,67 20,34 76,9 1,15 2441
26 33,60 21,63 81,3 1,15 2439
27 35,64 22,99 85,8 1,14 2437
28 37,78 24,42 90,5 1,14 2434
29 40,04 25,94 95,4 1,14 2432
30 42,41 27,52 100,5 1.13 2430
31 44,91 29.25 106,0 1,13 2427
32 47,53 31,07 111,7 1,12 2425
33 50,29 32,94 117,6 1,12 2422
34 53,18 34,94 123,7 1,11 2420
35 56,22 37,05 130,2 1.11 2418
36 59,40 39,28 137,0 1,10 2415
37 62,74 41,64 144,2 1,10 2413
38 66,24 44,12 151,6 1,09 2411
39 69,91 46,75 159,5 1,08 2408
40 73,75 49,52 167,7 1,08 2406
41 77,77 52,45 176,4 1,08 2403
42 81,98 55,54 185,5 1,07 2401
43 86,39 58,82 195,0 1,07 2398
44 91,00 62,26 205,0 1,06 2396
45 95,82 65,92 218,6 1,05 2394
46 100,85 69,76 226,7 1,05 2391
47 106,12 73,84 238,4 1,04 2389
1З69
424
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
Окончание табл. 2.2.2 2
t, р...., х'" h", р, r,
ос мбар r/кr кДж/кr кr/M 3 кДж/кr
48 111,62 78,15 250,7 1,04 2386
49 117,36 82,70 263,6 1,03 2384
50 123,35 87,52 277,3 1,03 2382
51 128,60 92,62 291,7 1,02 2379
52 136,13 98,01 306,8 1,02 2377
53 142,93 103,73 322,9 1,01 2375
54 150.02 109,80 339,8 1,00 2372
55 157,41 116,19 357,7 1,00 2370
56 165,09 123,00 376,7 0,99 2367
57 173,12 130,23 396,8 0,99 2365
58 181,46 137,89 418,0 0,98 2363
59 190,15 146,04 440,6 0,97 2360
60 199,17 154,72 464,5 0,97 2358
61 208,6 163,95 489,9 0,96 2356
62 218,4 173,80 517,0 0,95 2353
63 228,5 184,22 545,6 0,95 2350
64 239,1 195,55 576,4 0,94 2348
65 250,10 207,44 609,2 0,93 2345
66 261,5 220,13 643,9 0,93 2343
67 273,3 233,92 681,5 0,92 2341
68 285,6 248,66 721,7 0,91 2338
69 298,3 264,42 764,6 0,90 2336
70 311,6 281,54 811,1 0,90 2333
71 325,3 299,89 861,0 0,89 2331
72 339,6 319,85 915,1 0,88 2328
73 354,3 341,30 973,3 0,87 2326
74 385,5 364,67 1036,6 0,86 2323
75 385,50 390,20 1105,7 0,85 2320
80 473,60 559,61 1563,0 0,81 2309
85 578,00 851,90 2351,0 0,76 2295
90 701,10 1459,00 3983,0 0,70 2282
95 845,20 3398,00 9190,0 0,64 2269
100 1013,00 0,60 2257
Таблица 2.2.2
Точка рос:ы NIII ВJJIIЖIIоro ВОЗДУХ. при давлении 1013 мб.Р в э8внсимости от тeмneра'JЛlbl eyxoro вщцуха
и относ:ительной ВJJIIЖIIОСТИ
Omосительн33I влажнocrъ, %
t, ос 50 55 60 I 65 70 75 I 80 85 90 I 95 I 100
Точка DOСЫ, ос
О 9,2 8,2 6,5 5,7 4,9 3,7 3,0 2,2 1,5 0,6 +0
+2 7,1 5,7 4,8 3,7 2,5 1,9 0,9 +0 +0,9 + 1,5 +2
+4 5,3 4,1 2,9 1,9 0,9 +0 +0,9 + 1,8 +2,4 +3,2 +4
+6 3,7 2,2 1,3 +0 +0,9 + 1,8 +2,9 +3,8 +4,5 + 5,1 +6
+8 1,9 +0,5 0,6 + 1,8 +2,7 +3,8 +4,5 + 5,5 +6,4 +7,2 +8
+10 +0 + 1,5 +2,5 +3,7 +4,5 + 5,8 +6,8 +7,6 +8,5 +9,2 + 10
+12 +2 +3,2 +4,3 + 5,5 +6,8 +7,8 + 8,5 +9,6 + 10,5 + 11,3 + 12
+14 +3,7 +4,8 +6,2 +7,4 + 8,5 +9,6 + 10,5 + 11,4 + 12,3 + 13,1 + 14
+16 +5,6 +7 +8,3 +9,4 + 10,5 + 11,6 + 12,6 + 13,5 +14,4 + 15,2 + 16
+18 +7,4 +8,9 + 10 + 11,3 + 12,4 + 13,5 + 14,6 + 15,5 + 16,5 + 17,2 + 18
+20 +9,2 + 10,5 + 11,9 + 13,1 + 14,4 + 155 + 16,5 + 17,4 + 18,3 + 19,2 +20
2.2.3. ДИArPАММА ВЛАЖНОro ВОЗДУХА
425
2.2.3. Диаrрамма влажноrо воздуха 1
2.2.3.1. Основные сведення
мы видели в предыдущих парarpафах, что
характеристики влажноro воздуха, такие, как
абсолютная влажность, эmалыПlЯ и Т.д., MOryr
быrь получены расчетным пyreм. Хотя эти pac
четы очень простыI' они все таки тpeбyюr Bpe
мени и, как и во всех расчетах, в них MOryr
бьпъ ошибки. Поэтому специалисты по I<OНДИ
ционированюо воздуха испoлъзyюr диarpаммы,
содержащие совокупность термодинамических
характеристик влажноro воздуха.
Такое rpафичеСI<Oе представление имеет
мноroчнсленныe преимущества: оно позволяет
не толы<о мrновенио найти дpyrие параметры
состояния, если известны два из них (например,
темперюура и относительная влажность), но и
.'1еrI<O проследитъ за изменением состояния He
I<OТOрой массы воздуха, I<OТOрая подверraется
преобразованиям в различиых процессах (ox
.'1З)lЩение, нarpeB, увлажнение, осушение) или
смешивается с дpyroй массой воздуха.
Несмотря на то что они построены по oд
ному И тому же ПРИНЦИПУ, существует два раз
личных типа представления даниых на диar-
раммах влажноro воздуха, называемых также
психрометрическими диаrpаммами, причем
каждый тип представления сам имеет MHOro
вариантов.
на диarpаммах nepвoro типа, используемых
в rермании, Россни и в большинстве восточ
HbIX стран, эиталъnия откладывается по оси
ординar и абсолютная влажность по оси абс-
цисс. Речь идет о диarpамме h, Х, широко изве
стной под иазванием диа2раммы Mollier по
имени Richard Mollier, знаменитоro профессо
ра термодинамики Дре:щенсI<Oro университета,
I<oтoрый ее разрабorал. Эта днarpaммa пред-
ставлена на рис. 2.2.3-1 в своем первоначалъ
I Чиnm:ль, желающий rлубже П03ИaкDМИ'lЪCII с Э'l1IМ
вопросом., может обрlml1ЪClI к тому II «Учебиика по кои
::\ИЦИОИllpOванню Вщдух3» (Мanuеl du Conditionnement d'air
G. Апdreiеffde Notbeck, RYC Ed.), полностью ПОСВlIЩеии
му днатрамме ВJJaJКНOro воздуха.
ном виде, и мы специалъilO приводим ее :щесь
в качестве историчесI<Oro докумеша.
Второй тип диarpамм применяется во Фран-
ЦИИ, США и в большинстве дpyrих стран. Ето
разработал в 1902 r. Нaviland Carrier, OCHOBO
положник I<OИДИЦИОНИРОвания воздуха. на этой
днаrpамме энтальпия откладывается по оси
абсцисс, а абсолютная влажность по оси ор-
динат. Речь идет по прежнему о диarpамме h,X,
I<OТOрую мы привели на рис. 2.2.3-2.
Во Франции обычно используют эту диar
рамму или диarpамму, разработаннуюАIСJlFl,
I<OТOрую мы COвetyeM читателю приобрести в
этой орraнизации. Речь идет о диarpамме очень
точной, посI<OЛЪКУ ее размеры 50 х 50 см, и чте-
ние этой диarpаммы облеrчено, ПОСI<Oльку она
напечатана в 3 краски. Кроме тoro, она содер-
жит очень MHOro данных, перечнсленныIx на
рис. 2.2.3 3.
Переход от диасра.ммы типа Carrier к ди
асра.мме типа Mollier леrкнй: достаточно по-
вернуть диarpамму типа Carrier обратной cтo
роной, поместить на ОЮJнное стекло, чтобы ви
деть ее на просвет, и затем повернуть на 900
по часовой стрелке.
Отметим, что все диarpаммы влажноro воз-
духа построены для заданноzо аmмосфеРНО20
давления (101325 Па для диarpаммы AICVF),
и, следовательно, необходимо либо применять
поправки для дpyrиx давлений, либо нспользо-
вать дpyryю диarpамму, построенную для рас-
сматриваемоro давления.
2.2.3.2. Опнсанне
Если обратиться к диarpамме на рис.2.2.3
2, сразу же отметим, что она ра:щелена на две
области линией относительной влажности
<р=1. Этой линии соответствует на рис. 2.2.3-3
)'Ra3aТeль «Насыщенный влажный ВО:щyIO>. мы
уже видели, что при заданной темпера-хуре воз
дух способен содержать ЛИIIIЪ оrpaниченное
I<Oличество влarи, а вся избыточная влarа I<Oн
I АссоциаЦНJI инжеиеров в области искусственноro клн
мата, венПlЛЯЦИИ И холода (Association des Ingenieurs en
C!imatique, Ventilation et Froid, 66, roe de Rome, 75008 Paris.
Те!.: (1) 42-94 25-34).
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕдЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
426
50
4S
40
35
30
t 25
20
ci
15
IXI
са 10
а.
са
а.
Q) 5
с::
::Е
Q)
....
о
5
10
lS
. '" " ., '\
J; '\
Lr ..() "'\. \ '\
. ,, \
'" O '\' <b\\\ [\'\ \\
: , \ K\ \'\ ,\ '\\ \\
' : \ [\
,\ ,\ .\ .,,\\ ,\ [\ [\ \ ,\\
л . > O. '\'\[\ '\'\ '\ '\ \[\l\'\\[\[\\\t\ J 60
, ':
. \ > .. 40
, .\.\ \\ [\\[\\\\ _. у з000
. ' '\\ v >;: } 2S00 30
>[\ . '\'\L\\ >- I T7a , H 1 r I ' "2000
1 O :\ \ '\[\ \ > O I J sq, l 20
i '\[\>- I I I I I I ''ь d{ ' l d
... 5 " '\ 1 О h, х (Мollier) Diagramm l........ О 7 1:'
! ", '\ 1\. L '\ ....... feuchter Luft fur 1 bar in 1 О
\ [): SI Einheiten Шкала. направnений Д Я
[): у I I I I I I I I , I I I ::C; : с ВОДОИ
20
О 2 4 6
, ' .л"ll>:
,'\." 1.., ;....." .,
.y ; '
"". ... ""<;""
3:
=" ,; :"""I:
IOA.. >.: ".
:::s; "",1" "
.6"
'S. q ;f/:
"
,
'1 ,
,
,
"
, v
,'У
z<
'\.
...v
х
"
.'\.
,
'\)..
, ,1.
,
,
'\...
"'1: ....
,'!!..",
..,. ....
"
. Ь "- >i' . "," 1',
Уд-7.""", ' I ....,-, ,
IY t--... "::t О о:. "'т
, ....,...
"
......."
,
мбар
50
о
8 1 О 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 .со
Содержание влаrи х. r/Kr cyxoro Воздуха ..............
РИс.2.2.3 1. Днаrpамма влажноro во:щуха МоШer (авторский вариант)
денсируется в виде 1)'Мана, частицы кoтoporo
MOryr быть либо в форме воды, если темпера
тура выше О ОС, либо в форме льда, если она
ниже О Ос.
Следовательно, каждой температуре coor
ветствует :чакси.мальная абсолютная влаж
ность. и ес.;IИ соединmъ все эти точки, то по
лучится линия насыщения, или линия, для кo
торой orносительная влажность равна 100 %.
Эrа ЛЮIИЯ разделяет диarpамму на две orдель
ные области:
область, расположенную под линией нa
сыщения; в этой области воздух не насыщен
влaroй, и
область, расположенную выше ЛИIШИ Ha
сыщения; в этой области влажный воздух co
дерЖIП максимум паров воды, которые может
содержать при этой темпера1)1>е. Избыток вла
rи находится в ЖИДКОЙ (выше О ОС) или твep
дой (ниже О ОС) форме.
Заметим, что для локализации Heкoтoporo
состояния воздуха на диarpaмме, изображенной
на рис. 2.2.3 2, необходимо знать по крайней
.мере два пара.метра, например темпера1УРУ и
относительную влажность (в общем случае) или
энrальmпo и абсототную влажность. Очевид
но, это состояние воздуха может бьпь локали
зировано с помощью дpyroй пары параметров.
2.2.3. ДИArPАММАВЛАЖНОro ВОЗДУХА
427
I ......
\
6
"t
I
N
I
эо
с Ah
. 10(
о АХ
:iI
q
. g
:J:
;.h ф
q
.:... о
(.)
20
".
1:)'
,;J
'5CQJ
О эо
10 20
Температура t, ос
30
20
r/Kr cyx
ro 803-
духа
,f/fJ
,,<f.P
grIP
..of:JJ)
I:)'!- ,
о.
10
О:"
..#
<80
60
Рис. 2.2.3-2. Диаrpaмма влажноro вщцуха 11Iпа Сaпier, опубликованная Американским обществом инженеров по ото-
:"lению, охлаждению и КОlЩиционированию воздуха (ASHRAE).
х абсоJП01Ная влажноCTh; <р ОПlOсителъная влажноCTh
428
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
о
{'(I
i
у'
tr t'
t
Рис. 2.2.3-3. Сводка указателей, приводимых иа диarpaмме ВЛI1ЖНоro вощуха AICVF:
t темперarypз. измеряемая сухим тepMOMe'IpOM, ОС; W абсОJПO'IНая влa.JJCИОCTh, Т. е. массв влаrи на еДИНИЦУ массы
cyxoro во:щуха, кr/кr; s O'ПIосителъиая влажнОC'IЪ, пли rиrpoметрический покaзareль, %; ( ' точкв росы, ОС; р парци-
альиое давление паров воды, содержащихся во влажном во:щухе, Па; q' энтальпия ВЛa.JJCИоro воощуха, содержащеroся в
единице массы cyxoro воощуха, Вт-ч/кr; f темпeparypз. измеряемая влажиым термометром, ОС; v' объем влажноro воз
духа, содержащеroся в еДинице массы cyxoro во:ЩУХа, M 3 /кr; у темп иЗменеиия энтальпии, O'ПIесенноro к изменению
абсоJПO'IНОЙ влажности, Вт-ч/кr или Дж/кr, т=!!.q' / L'.w
Среди характеристических кривых на диа
rpaмMe влажноro воздуха можно указать UЗQ
энта%nы, или линии равиой энrал:ьпии, I(()Т()-
рые являются в действнrелъиости очень поло
rими дyraми rипербол, 'по 06ьЯСllЯer возмож-
ность их ставлепия в первом приближении
прямыми линиями; изохоры, или линии равно-
ro у.делъноro объема; и, наконец, линии равной
влажной темперarypы, I<OТOpыe являюrся пря
мыми ЛИНИЯМИ С наклоном, близIOlМ J( накло-
ну изоэнrал:ьпы.
Все диarpaммы влажноro воздуха дополия
ются шкалой, соответствующей отношению
изменений энтальnии и абсолютной влажнос-
ти (М/Ах на рис. 2.2.3-2 и Aq'/Aw на рис. 2.2.3-
3), J(()Т()рая позволяer быстро определить, в ка-
I<OМ направлении бу.цer измеllЯТЬCЯ воздух с за-
данными харакrеристиками (yroл ИЗменения
М/Ах или Aq'/Aw). Эro изменение происходит
параллелъно прямой, СQOТВeТствующей Bьnne
указанному y изменения.
Orносителъно темпер<nypы росы, О I<OТOрой
мы roворили в п. 2.2.1.6, отметим, что если,
исходя из заданноro состояния.воздуха, охлаж-
дать ero при постоянной абсоJПOТНОЙ влажнос-
ти, то будer доcтиrнyта в неl(()Т()роЙ MOMeнr ли
пия насыщения. Сooтвerствующая точка пере-
сечения roризоитали с линией насыщения
429
2.2.4. ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА С ПОМОЩЬЮ ДИArРАММЫ ВЛАЖНОro ВОЗДУХА
ер= 1 00 % называется точкой росы, пoroму чro
если продолжать охлаждение рассматриваемо-
ro во:щуха, то оБJlЗareльно наC1yIIИТ конденса-
ЦИJI части паров воды, I<OТOpыe в нем содержат-
ся. Соответствующая темперcnypа, или темпе-
ратура росы, orвeчает пересечению вeprикaлъ-
ной линии, проходящей через точку росы, с
осью абсцисс. на рнс. 2.2.3-2 процессу охлаж-
ения вowxa, имеющеro при темперcnype +20
ос orносиreльную влажность 70 % при посто-
JШНой абсоmorиой влажности (Т. е. без отделе-
ния воды, чro можетпроисходитъ, как мы уви-
.:щм далее, в случае HeI<OТOpыx охлаждающих
бспарей), соответствует точка росы на линии
:р=1,О, orносящаяся к темперcnype росы, близ-
кой к 14,5 ос.
Польза от дншраммы влажноro BOwxa за-
ключается в том, чro, зная только два парамет-
ра СОСТОЯНИJI рассматриваемоro BOwxa, мож-
НО сразу же найти все остальные путем просто-
ro считывания.
Пример
Пусть имеется воздух при темперcnype +5
'С, измеряемой сухим термометром, и степени
в.:mжности 70 %. Диarpaмма AICVF, обозначе-
ния I<OТOрой мы будем использовarъ, исходя из
предположений, чro t=+5 ос и &=70 0/0, дает сле-
ющие значения:
-- абсоmorиaя влажность w=0,00375 кr/кr,
-- темперcnypa росы tr=O ОС,
-- парциальное давление паров воды р=61 О
:-та,
-- эитальпия q'=4 Вт'ч/кr,
-- темпера1ура, измеряемая влажным термо-
четром, (=2,8 ОС,
-- удельный объем v'=O,793 M 3 /кr:
МЫ пptЩПолaraем, чro во всех этих расче-
-:-ах баромerpическое давление нормальное и
JaВHO 101 325 Па.
Orмemм. чro диaq>aмма на рис. 2.2.3-2 дает
:-е же значения, чro и дишрамма AICVF, кро-
,le удельноro обьема, для I<OТOporo получаем
::рнмерно 0,803 M 3 /кr. Такие различия очень
'{;lCТO встречaюrся то В одной, то в дpyroй дн-
311>амме, отсюда возюпсает необходимость ис-
:юльзовarъ очень точные дишраммы. мы пре-
доставим читателю определить путем расчета
точный удельный объем (см. п.2.2.1.4) и пoroм
сделспъ вывод, какая дишрамма является бо-
лее точной.
2.2.4. Примеры расчета с помощью
диаrраммы влзжноrо воздуха
2.2.4.1. Смесь двух различных масс
воздуха
ПУСТЬ нмеется полностью определенная
первая масса влажноro воздуха mah,A' следова-
тельно, известныI по крайней мере два парамет-
ра, например температура и относительная
влажность. Пусть масса cyxoro BOwxa, I<OТO-
рая в ней содержится, равна т as,A. Также рас-
смотрим полиостью определенную вторую мас-
су влажноro BOwxa т ah,B. Мы можем нанести
положения этих двух состояний на диarpамме
влажноro BOwxa: пусть А отвечает массе воз-
духа таМ иВ массе воздуха mah,B (рнс. 2.2.4-
1). На диarpамме им соответствуют абсолют-
ная влажность ХА И эитальпия h А для точки А и
абсоmorиaя влажность Х В и эитальпия h B для
ТОЧКИ В.
Если смешать эти две массы BOwxa, полу-
чим смесь М влажноro BOwxa, для I<OТOporo
масса влarи равна сумме масс влarи в каждом
компонеиre:
хм(тш,А +тш,в) = ХА ,тш,А + х в .тш,В.
Torдa получаем
х
т.,,
.
.
."1-- -- Хм
.. __а -- _. -- ХА
,
,
,
t M 10 20 t a за .С
Рис. 2.2.+ 1. Пример определения характериCIИК влаж-
HOro во:щуха, полученноro в резулътате смешнвания двух
масс вощуха различной влажности
430
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ из ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
mas,B ХМ XA .
,
mas,A Х В XM
энтальпuя смеси равна сумме энrалъnий каж
ДОЙ из составляющих масс во:щуха, или
hM(mas,A +mas,B) = h A .т м . А +h B '!1l as ,B'
Отсюда
тш,В = h),J hA
mas,A h B h M
Следовательно,
XM XA hM hA
XB XM hB hM'
это соотношение показывает, что roчки А,
М и В находятся на одной прямой, положеlШе
точки М определяется отноmеlШем масс cyxo
ro воздуха. Окончательно получаем
А1А = mas,B
МВ mas,A
С какой бы диarpаммой мы IШ работали,
Bcerдa можно линейкой измерить расстояние
мехщу точкамиА и В. Пусть это расстояние АВ.
Torдa из последнеro соотноmеlШЯ можно полу-
чить
mas,B
А1А = АВ
mas,A +mas,B
и
т
МВ = АВ as,A
mas,A + mas,B
Пример
Пусть имеется холодильиый склад, в кoтo
ром нужно обеспечить оБНОВJIеIШе во:щуха. для
этоro, предположим, нужно Смешать некоторую
массу влажноro воздуха при темперarype +2 ос
и относительной влажности 90 % с содержани
ем cyxoro воздуха при расходе, например,
10000 кr/ч с массой HOBOro влажноro ВО:ЩУ
ха, поступаюmеrо извне, при расходе cyxoro
воздуха, например, 2000 кr/ч, температуре
+26 ос (например, летом) и относительной
влажности 70 %. Определить харaкreристики
смеси.
Решение
Обозначим на диarpамме влажноro ВО:ЩУ
ха на рис. 2.2.4 1 через А состояние воздуха с
темперmypoй +2 ос и относительной влажнос
тью 90 % и через В состояние воздуха, темпе-
ратура кoтoporo +26 ос и относительная влаж
ность 70 %. А6соJПOТИая влажность и энrалъ-
пия состоянийА и В MOryr быть неП()CJXЩствен-
но определены по диarpамме влажноro во:щу-
ха. Итак, получаем:
. для состояния А:
т as,A = 1 О 000 кr/ч,
{А = +2 ОС,
<РА = 90%,
ХА = 0,0039 кr/кr,
h А = 11,84 кДж/кr;
. для состояния В:
т щВ =2 000 кr/ч,
{В = +26 ОС,
<РН = 70%,
ХН = 0,0148 кr/кr,
h B = 63,8 кДж/I<r.
ПРИВtЩенные :щесь значеlШЯ ощхщелеиы по
диarpамме AICVF, что объясняет их точность.
Отметим также, что количества воздуха, кoтo
рые мы рассматриваем, как правило, даются в
eдиmщax. объема, поэтому их необходимо ум-
ножать на плотность, .для тoro чтобы можно
было работать с массовыми расходами.
ДЛИllа АВ, измеренная на диаrрамме
AICVF, равна 19,7 см, отсюда получаем
2000
А1А =19,7x =3,3 см
12000
Точка М теперь может бьпь нанесена на
диarpамму, и это дает возможность определить
по диarpамме характеристики состоЯНIIЯ. Нaxo
дим
{м = 6,2 ОС,
2.2.4. ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА С ПОМОЩЬЮ ДИAI1'АММЫ ВЛЮIOюrо ВОЗДУХА
431
ерм == 98%,
хм == 0,0057 кr/кr,
h M == 20,5 кДж/кr.
Можно проверить значение хм по формуле,
приведениой выше:
хм(тав,А + тав,в) == ХА' тав,А + х в . тав,В .
Получаем
хм == 0,0057 кr/кr.
Точно так же для hM посюльку
hM(m as . A +т ав . в ) ==h A 'т ав . А +h B .тав,В,
то
h M == 20,5 Kдtк/кr.
Степень влажности смеси циркулирующеro
во:щуха и HOВOro во:щуха очень близка к 100 %,
Эта смесь должна осушаться перед подачей в
помещение склада, тем более, что хранящиеся
продукты часто также выделяют влаry, При
этом будет исключена опасность образования
тумана и появления юнденсации, нежелarель
ных для сохранения продуктов в течение дли
тельноro времени и для хорошеro содержания
caMOro сооружения.
Что касается испарителей, то они должны
бьпь в состоянии снизить темпершуру смеси с
6,2 ос до такой температуры, при которой, He
смотря на различные источники иarpeва (cтeH
КИ, тела с более высоюй температурой и т.д.),
было бы возможно поддерживать на складе HO
миналъную температуру, равную +2 ОС.
2.2.4.2. Охлаждение воздуха
с осушением или без Hero
В холодильной камере, холодильном скла
де и юндиционируемом помещении или поме
щении с искусственным климатом воздух Bce
rдa используется как хладоноситель между ис
парителем или батареей охлаждения и продук
тами, которые должныI содержаться при низкой
температуре, или окружающим воздухом, кoтo
рый должен обновляться,
Любое охлаждение массы воздуха может
осуществляться одним из двух способов:
без отделения власи, т, е. при постоянной
абсототной влажности Х. Соответствующее из
менение на диarpамме влажноro воздуха идет
вдоль roризоитали, направлениой к линии Ha
сыщения. Посюльку такое изменение состояния
может быть измерено термометром, то roворят
об )'меньшении нarpетости воздуха;
с отделением власи, но при постоянной
температуре. Соответствующий процесс пред
ставляется на диarpамме влажноro воздуха ПРО
ИСХОДЯЩИМ вдоль вертикальиой линии по Ha
правленmo к оси абсцисс, Такое изменение co
стояния не может бьпь прослежено с помощью
термометра, в этом случае roворят об )'меньше
нии скрытой теплоты.
В большинстве случаев проИСХОДИТ OДНOBpe
менио и охлаждение и отделение влarи, следо
вательно, имеет место потеря и тепла, xapaктe
ризуемоro температурой, и скрытоro тепла.
Изменение состояния во всех случаях идет
в направлении от поверхностной тeмпepaтy
ры испарителя или бarареи охлаждения. В за
висимости от требуемоro охлаждения опреде
ляется температура охлаждающей среды (хлад
аreита, рассола или охлажденной воды).
Посюльку температура охлаждающей cpe
дыI зависит от предполarаемоro назначения xo
лодильной системы, мы познакомимся с тремя
основиыми типами охлаждения, с которыми
будем иметь дело в дальнейшем.
2.2.4.2.1. Охлаждение
при кондиционировании воздуха
В большинстве установок кондиционирова
ния воздуха, которые используются в разнооб
разных отраслях (фармацевтической. текстилъ
ной, фотоrpафичесюй и т,д.), И во всех ycтa
новках искусственноro климата (учреждения,
квартиры, больницы н т.д,) поверхностнаятем
пература одной или нескольких батарей охлаж
дения Bcerдa выше О ос Следует рассматривarь
два случая в зависимости от поверхностной
температуры батареи.
а) Температура поверхности батареи
выше точки росы (сухая батарея). Чтобы про
яснитъ существо дела, предположим, что cocтo
янне воздуха, который нужно охладить, пред
ставлено на диarpамме влажноro воздуха (рис.
2.2.4 2) точкой 1. Точка росы для Taкoro ВОЗДУ
432
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ из ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕхники
Батарея
оxnаждеНИЯ
)(
t
'?JP
2'
АЗ
=Xr
)(2
)(з
зо.с
Рис. 2.2.4--2. Изменение состояния вщцуха в ходе ox
лажденlIЯ, опреДСJIJlемоro ПОllерXRОCПIОЙ темперюуроii ба
тареи
ха обозначена буквой R, Соотве1'ствующая тeM
перarypа, или темперarypа росы, равна t R .
Темперarypа поверхноcrи t з , батареи вышe
температуры t R' изменение состояния идет
вдоль прямой, соединяющей точку J н точку R,
темперarypa охлаждаемоro воздуха равна t 2 ,.
б) Температура поверхности батареи
ниже точки росы (влажная батарея). Темпе-
parypa поверхноcrи батареи, соответствующая
точке 3, равна t з (10 ос на рис. 2.2.4 2). Torдa
можно рассматривать изменение состояния воз
духа как смешивание охлаждаемоro воздуха
(состояние J) с тонким слоем насыщенноro воз
духа, находящеroся в коитакте с поверхностью
батареи (точка 3), темпеparypа l<OТOроro, следо
вательно, предполаraется постоянной. Смесь
(точка 2) находится на прямой, соединяющей
эти две точки.
В отличие от охлаждения с помощью сухой
батареи здесь происходит отделение воды, кo
торая I<Oнденсируerся на поверхиоcrи батареи,
стекает по ней под действием силы тяжеcrи и
собирается в баке для l<Oнденсата, orкyдa затем
удаляется. Количество воды, удаляемой из воз
духа, равно разноcrи абсоJIЮТНblX ВЛЗЖIIостей
или Ax=XI X2 ICr на 1 кr cyxoro Воздуха. '
схоростъ движения воздуха через проходное
сечение батареи не должна превьппатъ 3 м!с из
за опасноcrи увлечеНJIЯ кalle.т. воды ПОТОI<OМ
воздуха. Если такая опасность не предorвраще
на, необходимо преДУСМатривать отделение кa
пель.
Прu.мер
Пусть имеется установка I<Oндиционирова-
ния воздуха, которая должна обеспечить ero
охлаждение с расходом 10 000 м 3 /ч и началъ
ными параметрами t l ==+30 ос и </>1==50 % таким
образом, чтобы конечные параметры были
( 2 ==18 ОС, </>2==77 %. Определить, каковы долж-
ныI бъrrъ темперarypа поверхноcrи батареи, хо-
лодопроизводительность и, наконец, массовый
расход OfВOДRМой воды.
Решение
ПОСI<Oльку известны начальное состояние J
и I<Oнечное состояние 2 воздуха, обратимся к
днarpaмMe влажноro воздуха. для более ясно
ro представления изобразим ход сoorвeтствую
щеro изменения состояния на небольшой днar
рамме (рис. 2.2.4-2), OднaI<O точные величины
бьum определены по днarpaмMe AICVF, разра-
ботанной для давления 101 325 па (по предпо-
ложению, в нашей установке такое же давле-
ние).
Сразу же заметим, что точка 2 расположена
ниже roризонтали, проходящей через точку J
(эта roризонталъ Опр<Щеляer точку росы R), сле
дователъно, в вашем случае поверхностная тeM
перarypа батареи ниже темпеparypы росы для
во:щуха. Действительно, темпeparypа поверхно-
crи батареи соответствует темперmype точки
пересечения продолжения прямой J 2 с лини
ей наСыщения. Обозначим через 3 31)' точку
пересечения. Torдa диarpамма влажноro ВО:ЩУ-
ха нам дает, что соответствующая темперarypa
равна t з ==+10 ОС.
Темперarypа поверхиоcrи батареи должна
быть равна + 10 ОС, и с учетом этоro следуer
выбирать для заданноro типа батареи темпера
1УРУ циркулирующей внутри нее ОXJIЮIЩaЮщей
среды (рассола или охлажденной воды).
Что касается холодопроизводителънocrи ба-
тареи охлаждения, то ее можно рассчитать по
формуле
QBR == V.Pт(hl h2) , кДж/ч,
rдe V объемный расход воздуха, м 3 /ч;
р т плотность этоro воздуха, средняя меж-
ду состояниями J н 2, кт/м 3 ;
2.2.4. ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА С ПОМОЩЬЮ ДИAfPАММЫ ВЛАЖНОro ВО:щухА
433
h l энтальпия воздуха на входе в батарею,
кДж/кr;
h 2 энтальпия воздуха на выходе из бата
реи,кДж/кr.
Значение Р т получается из lШorностей Рl И
Р2 воздуха на входе и на выходе из бarареи.
Расчет Рl' произведенный как ухазано в п.
2.2.1.3, дает ДЛЯРvе.z==21,2 мбар (значения:, счи
танны:е с днarpaмMЫ AICVF)
== О 3483 1013 01316 21,2
РI ' 273+30 ' 273+30
= 1,155 кr/M 3 .
Найдем таким же образом Р2 (дляр vе . 2 ==15,8
мбар):
= О 3483 1013 01316 15,8 =
Р2 , 273+30 ' 273+30
= 1,205 кr/ м 3 .
Следовareльно,
Р = РI +Р2 = 1,155+1,202 =118кr/M3.
т 2 2 '
Что касается эитальпии, то диаrрамма
AICVF дает
h 1 = 17,8 Вт'ч/кr, или 64,1 кДж/кr,
и
= 12 Вт'ч/кr, или 43,2 кДж/кr.
Orсюда холодопроизводитеЛЬНОСТЬ батареи
охлаждения: равна
QBR =10 000хl,18(64,l 4З,2)=
= 246 620 кД;ж/ч = 69,05 кВт.
Что касается :количества ВОДЫ, удаляемой за
час, ТО она вычисляется по формуле
Ме = V. Рт(ХI X2)' кr/ч.
Так как днarpaмMa влажноro воздуха дает
Х 1 = 0,0133 кr/кr,
Х 2 = 0,0097 кr/кr,
то в результате получаем
Ме =IООООхl,18(0,О132З О,ОО97)=
= 42,48 кr/ч.
2.2.4.2.2. Охлаждение в ХOJIОДWIьных
системах!
Речь идет в основном о поддержании тeM
перmypы продуктов в пределах от О до +5 ОС.
это может бьпь доcтиrиyro толь:ко с батарея
ми охлаждения:, темперmypа поверхности :кo
торых ниже О ОС. Влara, :которая отделяется в
ходе процесс а охлаждения:, осаждается в виде
инея на поверхности батарей.
Миоmе неупа:кованные продукrы, например
мясо, фрукrы ИЛИ овощи, постоя:ино отдают
влary в ВО:ЩУХ. К этому добавляется влara, по
C1)'ШUOIЦaJI из наружноto воздуха, как правило
более теlШоro. Эrи ПОС1)'ПЛеиия: происходят в
результате открываиия: дверей и обя:зательноro
обиовления: воздуха. Содержание воды в oкpy
жающем во:щухе не перестает увеличиваться,
и ТОЛIЦИНа слоя инея, осаждающеroся на бата
рее, возрастает, а значит, уменьшается IШОщадь
сечения: для прохода воздуха. Уменьшается не
тольm объемный расход, но и mэффициент теп
лопередачи, зависящий от с:корости воздуха.
Прн наличии вынy)lщинойй вентиляции доJDJO:::Н
преодолеваться больший перепад давления:, что
приводИТ к перерасходу потребляемой мощио
сти для обеспечения: Ta:кoro же охлаждеиия:.
С дpyroй cтopomI, термическое coпpoтив
ление СЛОя инея возрастает, следовательно,
уменьшается :коэффициент К теlШопередачи к
батарее, а значит, для обеспечения: требуемой
холодопронзводительности необходИМО снизиrь
температуру испарения, но это приводит К
уменьшению холодопроuзводительности :КOM
прессора и к возрастamпo потребления: им энер--
rии.
На:конец, продоJiжите:IЬНОСТЬ работы mмп
рессоров и вентиляторов возрастает по мере
утолщения слоя инея, и работа установки cтa
новится все менее и менее э:кономнчиой. В пре
дельиом случае батарея охлаждения: или исna
ритель может полиостью покрьrrься льдом и
холодопроизводИТельность синзиrся пpaкrичес
ки до нуля. Поэтому необходИМО удалять иней
I См. «Учебник ПО холодильной технике» (Lehrbuch deт
Каlteteсhпik, H.L. УOn Cube, Ed. C.F. Мй1lет, Karlsrohe, 3" 00.,
Bd 11, S. 825).
434
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЬШ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕхники
с батарей ИJПI испарителя or 1 до 4 раз в день
в зависимости or притока влarи.
Вместе с тем, чтобы не сталкиваться с не-
обходимостью СJIИIlIЮ)М часто разморaж:uвать
батареи ИJПI испарители, предназиачениые для
охлаждения воздуха примерно до О ОС, следу
ет предусмarpивarъ возможность работы со сло--
ими инея or 2 до 3 мм. Поэтому ребра на тpy
бах должны бытъ расположены на расстоянии
7 10 мм дpyr or дpyra (это расстоянне называ
ется «шar»), даже до 20 мм в тех случаях, mr-
да IIp(ЩВидятся особенно большие прИТОIGI вла-
m (например, при хранении мяса).
Бак для удаления инея должен подоrpeвать
ся, пoroму что если в нормальной сmyaции вода
стекает в ЖИДJ(()М состоянии, ТО при размора
жнвании HeJ(()ТOpыe КYCIGI падают в твердом
состоянии и их удаление возможно тольm пос-
ле их таяния. Если время размораживания
СJIИIlIЮ)М mpon<oe, остaroк инея под действи-
ем холода сиова замерзает и превращается в
плorный лед, mтoрый уже нельзя удалить с по-
мощью обычиоro устройства для разморажива
ния. Torдa необходимо останавливать установ-
КУ и удалять лед с помощью теплой воды ИJПI
нarpeвa помещения.
2.2.4.2.3. Охлаждение замороженных
продуктов!
В основном все, тольm что сказанное, ос-
тается верным, с тем лишь различием, что при
'I01G1 влarи более слабые из за тoro, что при тeM
пературе замораживания хранящиеся продук
ThI либо yпamваны, либо не ynamвaныI, но нa
ходятся в замороженном состоянии и выделя-
ют меньше влarи. Кроме тoro, степень обнов-
ления воздуха часто не так уж велика.
Для температур окружающеro воздуха or
18 до 25 ос влara, orделяемая or воздуха, по--
является в виде инея, mтoрый называется cy
ХИМ, ИJПI В виде небольших хлопьев, mтopыe в
испарителях с принудительиой циркуляцией
увлекаются потоmм вдyвaeMoro воздуха И, зна
ЧИТ, не влияют на теплообмен. Следовательно,
можно оrpаничитъся испарителями с располо-
1 См. ПОДС1рочное примечание k п. 2.2.4.2.2.
жением ребер на расстоянии лишь 10 мм.
Обычио достaroчно oднoro размораживания в
день.
Посmлъку темперatypa окружающеro вaщv-
ха ниже, чем в предыдущем случае, ТО необхо-
димо нarpeвaтъ не тольm бак для сбора талой
ВОДЫ, но и всю систему удаления до ее выхода
в помещение с положительной темпеparypoй. Б
пporивном случае есть опасность возникнове-
ния ледяной пробки, а значит, и разрыва тру-
бопровода, перелива воды через край бака и Т.д.
Чем больше площадь батареи, через mтo-
рую происходит обмен теплом, тем меньше раз-
ность температур междУ этой поверхностью и
воздухом и тем меньше mличество orделяемой
воды. Следовательно, образование инея также
снижается, периоды размораживания более
редки, нет необходимости снижать темперmy-
ру испарения, работа mмпрессора становится
БОлее реитабельной.
В Hemтopыx производственных процессах,
например очистке воздуха путем mиденсации
Bpeдllых паров, ycтaнOBIGI охлаждения должны
работать постоянно. Следовательно, необходи-
мо дублировarъ испарители таким образом, чro-
бы во время размораживания одноro из испа-
рителей дpyroй Mor бы прийти на смену.
В Hemтopыx холодильных складах охлаж-
дение воздуха может ПРОИЗВOДИIЪCя С помощью
испарителей, образованных rладкими, т. е. без
ребер, трубами. Если слой инея возрастает, ТО
и площадь обмеиа возрастает и частично mM-
пенсирует уменьшение mэффициеmа теплопе-
редачи. Если ис'naритель образован rлздкими
трубами, расположенными на достaroчиом рас-
стоянии дpyr or дpyra (3 5 их диаметров), '10
нужно размораживать их не чаще чем через
несmльm месяцев работы. Одиam в сравнении
с современными испарителями, снабженными
ребрами, испарители из rладких труб требуют
больше металла для изroтoвления и являются
более дороrими. Следовательно, выбор типа
исполъзуемоro испарителя должен быть обосио-
вaнным.
2.2.4.3. Осущенне
Мы сейчас видели, что для мноrиx процес-
сов охлаждеиия необходимо осушать вдувае-
435
2.2.4. ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА С ПОМОЩЬЮ ДИAfPАММЫ ВЛАЖНоrо ВОЩУХА
мый воздух И это осушение ДOJDКНO бьпь во вся
ком случае связаио с процессом охлаждения,
так чтобы темперarypа поверхностн Qатареи
охлаждения шm испарителя бьша ниже точки
росы. ОДНаКО в некоторых специальных случа
ях может потребоваться, чтобы охлаждение
бьшо очень незначительным, а осушение интен-
сивным. Эro может привести к неоБХОдИМости
использования дpymx способов осушения, в
частности путем сорбции.
В этом мeroде воздух, который нужно ocy
шить, соприкасается с определенными веще-
ствами, обладающими свойствами сорбции, Т.е.
способными абсорбировать шm адсорбировать
пары воды шm воду в жидком состоянии, co
держащуюся в воздухе. Уточним сначала, что
представляют собой эти явления.
Абсорбцией называется свойство некоторых
веществ захватывать молекулы дpyrиx веществ.
Абсорбция является обьемным процессом, при
этом абсорбирующее вещество полиостью про
никает в абсорбент.
Адсорбцией называется физико химичеСI<Oе
явление, зщслючающееся в поrnощении свобод
ных молекул raзa шm ЖИДКОСТИ (называемых
адсорбируемым)) поверхностным слоем неI<O
тороro тела, иазываемоro адсорбентом. Если
какой-либо raз вcryпaет в I<Oнтакт с твepдым
телом, предварительно деrазированным, то
часть raзoвой фазы исчезает: происходит cop
бция. Молекулы, покидающие rазовую фазу,
MOryт либо проникнуть внутрь твердоro тела
(это абсорбция), либо остатьСя на поверхности
(зто адсорбция), либо участвовать OДНOBpeMeH
но в обоих процессах. Различают два вида aд
сорбции: физическую адсорбцию, характеризу
ющуюся образованием слабых ван-дер вааль-
совых связей ме)fЩ)' адсорбируемыми молеку
.,(h\fИ и адсорбентом, и химическую адсорбцию,
или хемосорбцию, характеризующуюся образо
ваннем настоящих химических связей мe)fЩ)'
адсорбируемыми молекулами и адсорбентом.
В адсорбции участвуют поверхности жид
КОСТЬ raз, ЖИДКОСТЬ ЖИДКОСТЬ (эмульсни),
твердое тело raз и твердое тело ЖИДКОСТЬ.
Если ме)fЩ)' адсорбцией и абсорбцией дела
ется различие, то понятие сорбция ужазывает на
существование одновременно двух процессов.
2.2.4.3.1. Адсорбция с помощью СИJlикаreля
rель окиси кремния, шm силикare;n.. явля-
ется наиболее часто примеияемым адсорбен
том. Сил:икareль представляет собой химичес-
ки чистый кварц (Si0 2 ), который подверraется
предварительной обработке таким образом.
чтобы еro удельная поверхность, т. е. внешняя
поверхность на единицу объема, была очень
большой: удельная поверхность 1 r сил:икareля
составляет от 300 до 500 м 2 . Пары BOДbI yдep
живаются веществом путем адсорбции, пронс-
ходящей вследствие капиллярности, и I<Oнден
сируются на пористых поверхностях.
Силикаreль адсорбирует не только пары
BOДbI, но и дpyme пары, но именно для паров
воды эффективность силикareля наилучшая.
Количество адсорбируемой воды зависит от
парциальноro давления паров воды, и это I<O-
личество тем больше, чем вьппе давление. Ко-
личество адсорбируемой воды определяется для
каждоro давления с помощью диасра>'/мы ад-
сорбции, пример которой дан на рис. 2.2.4 3.
Адсорбция явление экзотермичеСI<Oе. так как
при I<Oнденсации паров BOДbI выделяется теп
ЖJ
:/s
:ii
(J
(J
'"
...
;15
.
..
<::
:ii !о
са
!I:
'"
::r
'&..
о
(J
:i
,
.
.
., 15 20 25
Содержание воды в воздухе. r/M 3
Рис. 2.2.4-3. Пример диаrpаммы адсорбции паров воды
силикаrелем (диаметр rранул от 2 до 4 мм, высота слоя
0,5 м, CкopoCTh воздуха 0,2 м!с)
436
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
ло, которое нужно учитывать в расчетах холо
допроизводительности.
Если силикаrель насыщен, он больше не
может адсорбировать воду и должеи быть pe
2енерирован, что осуществляется путем нarpe
ва от 150 до 200 ос с помощью очень roрячеro
воздуха или переrpетоro пара. После оcrьша
ния reль снова приroден к употребленmo. Yc
тановки осушения с помощью силикаreля MO
ryт, следовательно, работать лишь в периоди
ческом режиме. Если же ОНИ должны работать
непрерьmно, ТО необходимо предусматривать
два слоя rеля, при этом один обеспечивает
осушку, в то время как друroй реrcнерируется.
Чтобы устранить этот недостаток, созданыI
устройства непрерьmНОro действия, в которых
идет постоянная ре2енерацuя адсорбента roря
чим воздухом в одной части установки, oтдe
ВХОД
rорячеrо
воздуха ..
ДЛЯ
pereHepa
ции
\. " ,:..
вход влажноrо
воздуха,
подлежащеrо
обработке
rерметичные
уплотнения из силиконовой резины
ВХОА ВОЗАуха
,,'
'"
:;f
'" о
:ii ..
" '"
s О
:z: '"
'" "
* '"
а.3
" >,
",,,
о о
U ..
14
1: 12
10
8
6
4
2
00 2 4 8
Содержание влаrи
в осушенном воздухе,
r/Kr
Рис, 2,2.4 4, Пример ротациоиноro осушителя воздуха
н ero ДИаrpамма осушения (Всу Лir)
ленной от дpyroй, rдe циркулирует осушаемый
воздух, с помощью reрметичных соеднненнй
(рис. 2.2.4 4), этот осушаемый воздух прохо
дит через диски, расположенные дpyr над дpy
roM, содержащие адсорбент и вращающиеся с
небольшой скоростью. Расход через такое ycт
ройство доcтиrает 50 000 м 3 /ч.
2.2.4.3.2. Друrие вещества, проявляющие
сорбционные свойства
К ним в основном относятся активирован
ный алюминий, хлорид кальция и соли лития,
в частности бромид и хлорид,
В устройстве, изображенном на рис. 2.2.4
5 в качестве примера, следует различать две
части: собственно осушитель и pereHepaтop.
Осушаемый воздух всасьmaется с помощью
вентилятора и после npoхождения фильтра по
cryпaет внутрь осушителя, rдe происходит yдa
ленне влаш путем контакта с раствором хло
рида лития, распыляемоrо в верхией части.
Змеевик системы охлаждения позволяет yмeнъ
шить скрытую теплоту конденсация паров
воды, осушеliный воздух выходит. из дpyroro
конца осушнтеля, имеющеro U бразную фор
му,
в результате поrлощения воды кoнцeнтpa
ция хлорида mпия в растворе адсорбента yмeнь
шается. для восстановления ее иачалъноro зна
чения раствор направляется с помощью Haco
са во вторую часть устройства: ре2енератор.
Там он также распыляется, змеевик системы
нarpeвa обеспечивает испаренне воды из pa
створа, эта вода подхватьmaется потоком воз
духа. Устройcrво электрическоro или пневма
тическоro реryлирования обеспечивает кoнт
роль концентрации хлорида лития в смеси.
2.2.4.4. Заключение
Два OCHOBHbIX типа изменения состояния
влажноro воздуха, кoropыe вcrpeчаются в про
изводстве холода, касаются смешивания двух
масс воздуха и охлаждения массы воздуха, кo
торое чаще Bcero сопровождается осушеннем.
По этой причнне мы дали два примера расче
та.
Дpyrие типы изменения состояния, которые
MOryт встретиться, это нзrpев и увлажнение.
437
2.2.4. ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА С ПОМОЩЬЮ ДИАПАММЫ ВЛАЖНОЮ ВО:ЩУХА
фильтр
ВХОД
охлаждающей
ВОДЫ
фильтр
Ф
Рис. 2.2.4-5. Осушение во:щуха пyreм адсорбции влаrи раствором хлорида лиrnя (Systeme Kathabar)
насос
в случае насрева изменение состояния ocy
щеcrвляется при постоянной влажности. Точ-
ка, изображающая состоянне воздуха на дна-
трамме, перемещается вдоль roризонталъной
прямой слева направо.
Если речь идет об увлажнении, рассчиты-
вают отношение ы,/ Ах и обращаются к соот-
ветствующим значениям, дающим yrлы изме-
нения и нанесенным на всех днатраммах (см.
IПЮUIy по rpанице диarpаммы на рис. 2.2.3-2).
Изменение состояния воздуха осуществля-
ется вдоль прямой линии, имеющей наклон,
равный уrлу изменения.
Наконец, каким бы ни было рассматривае-
мое изменение состояния, процедура расчета
остается Bcerдa одной и той же: определить на-
правление изменения, отметить на днатрамме
или рассчитать конечное состояние и затем
снять с днатраммы, чаще Bcero путем просто-
ro вычитания между начальным и конечным
состояниями, изменение энталъпни и абсолют-
ной влажности.
2.3. Механика жидкостей и rазов
Любая ХО;ЮЛUIЬная установка харaкreризу
ется переНОСО f сред из ОДНОЙ точки в друryю,
6)дъ то холодный воздух, циркулирующий в
каналах, хладаreнт в ЖИДI<DМ СОСТОЯНИИ или ero
пары, циркулирующие в трубопроводах, охлаж
денная вода, roрячая вода, подлежащая охлаж
дению в системах охлаждения и Т.д.
В большинстве этих каналов и трубопрово
дов мы имеем дело со сплошной средой, xa
ракrеристики которой ОДИНaI<Oвы во всех нa
правлениях (в этом случае roворят об изотроп
ной среде) и которая, к тому же, может дефор
мироваться, принимая reометрическую форму
емкости, в которой содержится. Вещество Ta
кoro типа называют сплошной средой, которая
в нашем случае может бъпъ жидкой или raзо
образной. Законы равновесия или движеиия
этой среды составляют пр(ЩМет механики ж:uд
кости и 2аза.
Законы равновесия изучает статика ж:uд
кости и 2аза, а зaI<oныI движения динамика
ж:uдкости и 2аза, которая подразделяется на
zuдродинамику, относящуюся к жидкостям, И
zазодинамику, относящуюся к raзам.
Постоянно сталкиваясь с различными тече
пиями. холодильщики должны знать основные
свойства сред и явления, сопровождающие
.'IЮбое течение, уметь измерять расходы и BЫ
числять потери напора. Эти вопросы механи
ки жидкости и rаза будут рассмотрены нами в
дальнейшем.
Что касается основных характеристик сред,
то мы их уже упоминали в пп. 1.3.3.2.5 (для
жидкостей) и 1.3.4.1 (для rазов), [де мы уточ
НИЛИ, что подразумевается под идеальным [a
зом и паром.
2.3.1. Свойства жидкостей и rазов
2.3.1.1. Сжимаемость
Сжимаемость можно определить как спо
собность среды уменьшать свой объем под дей
ствием давления.
Исходя из этоro введем коэффициент сж:u
маемости С, равный
1 i\V
c '
V z..p'
Так как удельный объем v связан с объемом
V соотношением
V
v== ,
т
rдe т масса рассматриваемой среды, то по
лучаем также
1 i\V 1 i\v l
С= ' = ' ,бар .
Vдp v!1p
Величина, обратная коэффициенry сжнма
емости, называется объемным мо лем yпpY20
сти и обозначается К, следовательно, имеем
1
К = , бар.
с
для жидкостей коэффициент сжимаемости
с очень мал, это означает, что в выражении
!1V /V
c=
др
относительное уменьшение объема !1V/Vмало.
Например, для воды
с == 0,00005 бар l ,
это означает, что прн увеличении давления на 1
бар относиreлъное уменьшение объема !1V/V рав-
но 0,00005, н, следовательно, вместо 1 литра
БОды получим объем вcero на 50 мм 3 меньше.
2.3.1. СВОЙСТВА ЖИДКОСТЕЙ И fАЗОВ
439
для raзов необходимо paccMorpeть два слу-
чая:
uзoтермическое с:жатие, т. е. CЖЗI1Iе, :про--
нсходящее прн ПОCIOJlllНой темперmype. В 310м
случае выводим нз уравнения СОCIOЯННЯ иде-
альных raзoв прн p'V const
1
Cisoth = .
р
Прн увеличеннн давления raзa на 1 бар ero
коэффициент c:ж:uмае.мости будет равен'
Cisoth = 1 ,
т. е. он в
1 20 000
0,00005
раз больше, чем для воды;
адиабатическое обратимое с:жатие, т. е.
сжатне, пронсходящее без обмена теплом с
внешней qxщой и без трения. В 310м случае
выводим из уравнения соCIOЯННЯ идеальных
raзoв при р' vr const
1
c.d = .
ур
в частном случае СУХО20 во.фа, нanpимер,
показатель адиабаты у, равный отношеиию
удельных теплоемl<Ocreй при ПОCIOJlllНом дав-
лении и при постоянном объеме (CM.n.l.3.1.4.4),
имеет значение 1,4, Н, следовareльно,
1
С
.d 1,4p ,
310 означает, что l<Oэффицнент сжимаемости
cyxoro воздуха в
1 14 286
1,4 х 0,00005
раз больше, чем для воды.
2.3.1.2. Вязкость
Вязкостью реальиой жидкости или rаза,
подверraемых деформации сдвиra, называется
свойство qxщы оказ сопporивление СI\OЛЪ-
жению одних ее слоев относительио дpyrнx.
Представим себе канал (рис. 2.3.1-1), в 1<0-
тором течет идеальная ЖIЩКOСТЬ, и рассмотрим
Перемещаемая пластина
F=R
Рис. 2.3.1-1. СхеМlmfческое представление поля скоро-
стей внyrpи ЖИДJroС1И, оrpаниченной двумя бесконечными
параллелъными плacnrnами, расположенными на неболъ-
шом расстоянии дpyr от дpyra (схема Кyэ'JТa)
две параллельные ПЛОСl<Oсти достaroчно боль-
шой площади, чroбы можно бьшо пренебречь
влиянием краев. Пусть одна нз ПЛОСl<Ocreй не-
подвижна (например, внутренняя crem<a кана-
ла), а дpyraя представляет собой пластину, 1<0-
торая передвнraeтся параллельно неподвижной
поверхности со Сl<Oростью w.
Если pacCIOJlllНe у между двумя поверхнос-
тями мало и ПОCIOJlllНо, среду можно предста-
вить ICaК совокупность ТОНI<ИX слоев, ЮVlЩЬ1Й нз
I<OТOpыx приводит в движение нижний слой,
имеющий меньшую скорость и тормозящий
верхний слой, имеющий более высокую ско-
рость.
Эro явление подобно тому, что происходит,
I<OIДa тянут центральную жилу из Meднoro мио-
roжильноro элекrpнчесl<Oro кабеля. Остальные
жилы при 310м также вытаскиваются, но тем
меньше, чем ближе они к краю кабеля. В ре-
зультате формируется неJ\OТOрЬ1Й zpaooeHm СКО-
рости w/y, и если он линейный, то сила F, не-
обходимая для преодоления ВЯЗl<Oro сопротив-
ления R среды, вычисляется по следующей фор-
муле, I<OТOрая выражает закон Ньютона:
w
F=R=fJ.A. ,
У
rдe А площадь перемещающейся пластины,
т) l<Oэффициент пропорциональности, назы-
ваемъ1Й дннамичеСI<OЙ ВЯЗl<OСТЬЮ. Эror l<Oэффи-
циент позволяет оценить силу, необходимую
для приведения среды в движение. Так как
можно записать
FfA
Т)=
wfy'
440
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
то приходим к ВЬШОДУ, 'по динамическая вяз
кость равна частному or деления ICaсательной
ВЯ3I<ОЙ СШlЫ (на единицу площади) на rpади-
ет CI<Opocтн в направлении, перпендикулярном
рассмarpиваемой поверхностн.
Если сила F выражается в Н, площадь по-
верхности А в м 2 , Cl<Opocтъ W В м/с и pac
стояние у в м, то динамическая ВЯ3I<ОСТЪ будет
выражаться в H'clM 2 , или В Па.с. Определение
динамической ВЯЗI<OСТИ дано в п. 1.1.1.2.
Все среды, I<OТOpыe пoдчиняюrся прнведен-
ному выше зamну Нъюroна, называюrся НЬЮ
тоновскими, в orличие or неньютоновских
сред, для I<OТOpыx зависимость силыI F or сд8и-
roвой Сl<Oрости (т. е. or rpадиета Сl<Oрости) не
является линейной.
Orиоmенне силыI F К площади А называет-
ся касательным напряжением, I<OТOpoe равно
F
't = Н/м 2
А' .
В Hel<OТOpыx расчетах используют КUHeмa
тическую вязкость, равную чаcrному or деле-
ния дниамичесl<OЙ ВЯ3I<ОСТИ среды на ее nлor-
ность. В этом случае имеем
v=21
р'
rде v выражается в м 2 /с, если плотность р вы-
ражена в кr/M 3 .
Единицы ВЯЗI<OСТИ, как динамичесI<OЙ, так
и кинематнчесюй, приведеиные выше, являют-
ся официальными единицами. Однаю, посюль-
I<Y разлнчные ВЯЗКОСТИ все еще выражают в tЩИ-
ницах, не входящих в Международную систе-
му, читатель может обрaщarъcя к таблицам пе-
ревода 1.1.4-10 и 1.1.4-11.
дли кинематической вязкости до сих пор
вcrpeчаются различные даииые в zpaдycax ЭН-
2llepa (Eпg/er), Е, в секундах Сейбoлra (Saybo/t
Uпiversa/), Su, и в секундах Редвуда (Redwood
пО1), RI. две последние единицы применяюrся
rлавным образом в США н дpyrнx амерИICaНС-
ких странах. Табл. 1.1.4-12 позволяет перево-
дитъ дpyr в дpyra наиболее упorребительные
единицы кинематнчесl<OЙ ВЯЗI<OСТИ. (См. также
табл 1.1.4-10 и 1.1.4-11.)
Измерение ВЯЗI<OСТИ производится с помо-
щью ВИСl<Oзиметров, I<OТOpыe MOryт БЪ1ТЪ раз-
личных типов. каждый из них приспособлен к
измерению вязюсти одноro или нескольких ти-
пов сред. дли общеro сведения назовем приме-
няемые для ЖИДI<Oстей абсолюrный кanилляp-
ный вискозиметр, вискозиметр с падающим
шариком, ВИСI<OЗИМетр Энrлера и ВИСI<OЗИМетр
Куэтта с концентрическими ЦНJ1ИНДPами; для
raзов применяется raзовый ВИСI<OЗИМетр Ренки-
на. Hel<OТOpыe виды измерений ВЯЗI<OСТИ craн-
дартизированы (например, craндapr NFТ 60-
100 для нефтеnPOдyIcrOв). Приборы для изме-
рения 8ЯЗI<OСТИ будут рассмorpeиы В п. 2.6.6.3.
В табл. 2.3.1-1, 2.3.1-2 даны I<Oэффициенты для
вязюсти различных сред, а I<Oэффициенты вяз-
I<OСТИ для хлaдareнтов В ЖИДI<OМ И raзообраз-
ном состоянии приведены на рис. 2.3.1-2 и
2.3.1-3.
Таблица 2.З.1 1
ДинамичесlClUl (1) и lCIIIIематичecКIUI (у) ВJDICOCТИ
р8ЗJ1ИЧJlЬП сред при +20.С (если не дрyraи
температура)
Пpw.tер. Дннамичес.IWI ВJlЗICOCI'Ь СIIИpТ& равна
Т'I'106 1180, следовательно, Т'I 1l80.10.6 н,с/м 2 .
Среда р, 1'1'106, У'10.,
n/M 3 н,с/м 2 м 2 /с
Бензол 880 650 0,74
ВодорОД (О.С) 0,087 8,44 97
rаз в rородской Ce'I1l 0,5 13 26
rаз rазоrенераторный 1,0 17 17
rаз доменный 1,2 17 14
rаз природный ("') 0,78 10 12,8
rазы ВЫХЛопные (100.С) 0,95 19 20
rазы ВЫХЛопные (300.С) 0,63 28,4 45
rлицернн 1260 1 071 000 850
Дифил (100.С) 996 1015 1,02
Дифил (200.С) 909 436 0,44
Керосин бытовой (1,5 Е) 860 5160 6
Кероснн тяжелый 1'(2 2 (200 960 1 460 000 1520
Е)
Кислород 1,10 20 18
Масло смазочиое 920 92 000 100
Метан 0,67 10,5 15,6
НeфThСЫРая 875 103...106 10...1000
l'1yn. 13 550 1540 0,114
R12 ЖИДICИЙ 1329 231 0,17
R12, пары (О.С) 1765 1201 0,68
Спирт 790 1180 1,5
ЭmленrлиICОЛЬ 1140 30 800 27
2.3.2. ЗАКОНЫ ДВИЖЕНИЯ ЖИДКОСТЕЙ И rАЗОВ
441
Таблица 2.3.1 2
Кннeмaпtчec:Jau BIrJICOeТЬ У ДтI ВОДЫ В --ДКОМ СОС:ТОJllDlll, ДтI паров ВОДЫ в CoeтOIllODl насьnцеlDlJl
и ДтI вoздyu
Пример.,дл,i воды при О ос кинематвчесlC3Jl BJI3KOCTh равна Y'106 1,79, следовательно, Y 1,79.10---6 WIF1,79 мм 2 /с.
Вода Насыщенные папы воды и давлении 1 бар
t, .С У'lО', м 2 /с О, бар t, .С У'lО', м 2 /с t, .С У'lО', м 2 /с
О 1,79 1 99,1 21,6 О 13,2
10 1,31 2 119,6 12,1 20 15,0
20 1,01 3 132,9 8,8 40 16,9
30 0,81 4 142,9 7,0 60 18,9
40 0,66 5 151,1 5,9 80 20,9
50 0,56 10 179,0 3,1 100 23
60 0,48 20 211,4 1,7 200 36
70 0,42 30 232,8 1,2 400 64
80 0,37 40 249,2 0,92 600 99
90 0,33 50 262,7 0,74 800 137
100 0,29 100 309,5 0,39 1000 181
. .10'
,;,,;
0,4
О,'
0.1
..(j(J 40
.20
40
60"1:
<о
20
Рис. 2.3.1-2. КвнематическlUI BJI3КOCTh у различных
ЖНДICВX xлaдarelПOв И воды
2.3.2. Закоиы движеиия жидкостей
и rазов
2.3.2.1. Определения, параметры
потока
Отметим пре>це всеro, что следует разли
чarь течеRЮI ЖlЩl«)стей, IIDТOpыe orносятся к
ДИII3МВJ(e несжимаемых сред, н течеRЮI raзОв
и паров.
Больш3Jl" часть потоков сред, с I<DТOрыми
встречается ХОЛОДИЛЬщик, orносиrСЯ к течени
ям ЖIIДICDCТeЙ, сл(Щовareльно, нас будет вите-
pecoвarь rлзвным образом динамика нес:жима
емых сред. мы оrpаничнмСя, впрочем, JIНIПЬ
..10'
.rtc
20 а
10
2
cu
./1) U)
.0
20
40 "с 60
-20
Рис. 2.3.1-3. КвнематичесlC3Jl BJI3J(1)CTh у различных Ha
сыщеНIIЫX паров хладаrеlПOВ и воздуха
течением под давлением в трубах случаем,
.кorдa трубы полностью заполнены ЖИДКОСТЬЮ,
в orличие or течений в orкpьпых каналах.
для изучения течения рассмorpнм элемент
трубки тока, т. е. элемент, образованный со-
вокупностью линий тока. Под линией тока по
нимается кривая, касательная в каждой точке
которой совпадает с направлением вeкropa ско-
рости в этой точке.
Сущеcтвyюr различные ТШIЫ течений: cтa
ционарные, стационарные только в среднем,
стационарные однородные, стационарные нео-
днородные и Т.д. для тoro 1fI'Oбы леrче разлн-
чarь возможные типы течений, используют спе-
циальный коэффициент, IIDТOрый называется
числом Рейнольдса. С помощью Hero можно
442
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
выделить два основных класса течений: лами-
нарные и 1У]>булентные.
В ламинарнь1Х течениях элементарные ча-
стицы ЖИДI\OСТИ движутся по траекroриям, па-
раллельным линиям 1Оц а их скорость умень-
шается or оси течения, кoropoe предполaraется
симметричиым, к периферии, rдe скорость рав-
на нуто вследствие прилипания молекул к стен-
ке. этот тип течения довольно редко встреча-
ется, за исключением капиллярных труБОК
В т}рбулентнь1Х течениях, напрorив, час-
тицы среды совершают беспорядочиыIe двюке-
ния во всех направлениях, причем этн двюке-
ния накладываются на основное течение. Ела-
roдаря переносу энерrин or одной 1ОЧКИ тече-
ния к дpyroй, профилъ скорости становится в
значительной степени плоским, практически
перпенднкулярным к оси пoroка (рис. 2.3.2-1).
ламинарный
ентнЫil
Рис. 2.3.2-1. Профили скорости, характериые для ламп-
нариоro и турбулеlfI1l0ro режимов
как мы уже roворили, число Рейнольдса Re
позволяет разrpаничить типы течений. Выра-
жение для числа Рейнольдса имеет вид
w.d
Re = (безразмерная величина),
v
rдe
w средняя скорость течения, м/с;
d диаметр трубы, в кoroрой происходит
течение, м;
v кинематическая вязкость среды, м 2 /с.
МноroЧИС.Тlенные эксперименты показали,
чro течение может рассматриваться как лами-
нарное, если Re меньше 2320, и как турбулен-
тное, если Re выше 2320.
Если Re равно 2320, 10 roворят о критичес-
ком числе Рейнольдса (Re cr ), кoropoмy COOfВeт-
ствует критическая скорость w cr' т. е. СI<Oрость,
при кoroрой для данноro днаметра d трубы н
для кинематической вязкости v среды, пpore-
10
5
"l
i
(1,0
Э
() 0,5
1000
Рис. 2.3.2-2. КрИ11lческая CкopoCTh различных сред в
зависимости от диаМе1ра трубы и температуры или давле-
ния
кающей в эroй трубе, происходит переход or
ламинарноro режима к 1У]>булеитному и обрar-
но. Orсюда получаем
Re cr м/
w cr = .v, с.
на рис. 2.3.2-2 представлена критическая
скорость для различиых сред в зависимости or
диаметра трубы и темперarypы или давления.
При расчете потерь напора важно знать, с
каким типом течения имеем дело, пoroму чro
для ламинарноro течения потеря напора nро-
nорциональна е20 средней скорости, 10rдa как
для 1)'р6улентноro течения потеря напора nро-
nорциональна квадрату средней скорости.
Среди дpyrнx харaкrepистик пoroка особен-
но важной является полное давление Ptot' рав-
ное сумме стarическоro давления P st ' динами-
ческоro давления Р din И давления, обусловлен-
HOro силой тяжести P pes '
Мы вернемся к эroму ниже, при обсужде-
нии теоремы БернуJUlИ.
2.3.2.2. Уравнения движения
эти уравнения не 1Олько очень мноroобраз-
ныI (так как, кроме типов течения, о кoropыx мы
уже roворили, нужно различать еще и одномер-
ные и двумерныIe течения, а также одномерные
изоэитроnические или неИЗОЭlПponические те-
чения и т.д.), но чаcro н очень сложны. Bor по-
чему мы сформулируем 1Олько самые основные
законыI, сделав предварительно несколько уп-
2.3.2. ЗАКОНЫ ДВИЖЕНИЯ ЖИДКОСТЕЙ И rАЗОВ
443
рощающих оложеюЩ и будем рассмarpи
вать только идеальные (или паскалевские) cpe
ды, т. е. среды, вязкость которых предполara
ется нулевой. Это предположение, очевидно,
никоrда не вьmолняется, Щ) является допусти
мым для мноrих сред, вязкость которых очень
мала.
2.3.2.2.1. Объемный н массовый расходы
Объемным расходом qy называют величи
ну объема среды V, проходящей через Heкoтo
рую поверхность за едmпщy времени t. Torдa
получаем
V 3
q,. , м/с.
t
Массовым расходом q т называюr массу cpe
ДЫ, проходящей через некоторую поверхность
за единицу времени t:
т
q т =:: , кт/с.
t
Кроме тoro,
т
V=::m.v=:: ,
р
rдe v удельный объем, м 3 /кт,
р плотность, кт/м 3 .
За время t начальное сечение перемещает
ся, например, на расстояние / в иаправлении
течеНия; сooтвerствующий образующийся объем
равен
V=A./.
Отсюда объемный расход составляет
/
qy =:: А . =:: А . w .
t
Но так как одновременио
q =:: qm
у ,
р
получаем для массовО20 расхода
qm =:: p.A.w.
2.3.2.2.2. Уравненне неразрывностн
это уравнение непосредственно следует из
закона сохранения массы и выражает тот факт.
что в течение какоro либо промежутка BpeMe
ни возрастание массы среды, находящейся в
данном объеме, должно бьпъ равно массе cpe
ды, поступающей в этот объем, уменьшенной
на массу среды, вьпекающей из объема. Так как
мы рассматриваем только стационарные тече
ния и, кроме тoro, предполarаем, что не проис
ходит ни возникновения, ни исчезновения cpe
ды во время ее движения (консервативное Te
чение), то меЖдУ двумя сечениями 1 и 2 (рис.
2.3.2 3) имеем
А] .w] .р] = А 2 ,w 2 'Р2' кт/с,
rдeA 1 площадь сечения 1, м 2 ;
w] средняя скорость в сечении 1, м/с;
РI плотность среды в сечении 1, кт/м 3 ;
А 2 площадь сечения 2, м 2 ;
w 2 средняя скорость в сечении 2. м/с;
Р2 плотность среды в сечении 2, кт/м 3 .
о;;-- =- .! '. .,
..
РИс. 2.3.2 3. Принципиальная схема 1}Jубки тока для
вывода уравнения неразрывности
Как мы подчеркивали, рассматриваемая
скорость является средней скоростью, так как
вдоль стенок скорость равна нулю (поrpанич
ныIй слой), затем она возрастает и достиrает
максимальноro значения вдоль линни тока, co
впадающей с осью симметрии потока.
Следует отличать случай сжимаемых сред
от случая несжимаемых сред.
для с:ж:uмаемых сред, например rазов или
паров в процессе сжатия или расширения (Ta
ков, в частности, случай, кorдa пары хладareн
та проходят через реryлиpyющий вентиль), пре
дыдущая формула показывает, что объемный
расход не является неизменным при переходе
от одноro сечения к дpyroмy, поскольку
, . Р2 3
А] .)1,] A2 ,w 2 . , м/с,
р]
rдe плотности р] и Р2 известны, так как извест
ныI удельныIe объемы v 1 и v 2 из диаrpаммы па
ров рассматриваемой жидкости в зависимости
444
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
от состояния паров (темперarypы, давления) в
набтодаемом сечении.
для неcж:uмаемых сред в стационарном тe
ченнн имеем, по предположеННЮ'..Р]=Р2' Сле
довательно, предыдущее уравнение упрощаer
си, и мы получаем
А] . W j = А 2 о W 2 ,
что означаer обратно пропорционалъную зави
симость CI<Opocтн от площади сечения.
Пример
Пусть имeerся труба, подобная изображен
ной на рис. 2.3.2 3; в :кoroрой пporeкает несжи
маемая ЖИДI<Oсть. Если диаметр сечения 1 pa
вен d j =30 мм и CI<Opocть w]=2 м!с, а диаметр
сечения 2 равен d 2 =15 мм, то CI<Opocть
А 7t o d 2 / 4 ( d J 2
w 2 =w]O A: =w] 7tod /4 =W] d: ==
( 30 ) 2
=215 =8 м/с.
как несжимаемые можно рассматривать не
только все жидкие среды, которые обычно
вcтpeчaюrся в холодильных установках (Mac
ло, вода и т.д.), но также и rазообразные cpe
ды (raзы, пары), если толы<о они не находятся
в процессе сжатия или расширения. Даже в вeH
тнляционных установках И I<Oнднционерах воз
ДУХ обычно может рассматриваться как несжн
маемый. С дpyroй стороны, I<Orдa CI<OpoCТL raза
(в том числе и воздуха) превыmаer приблизн
тельно 100 м/с, необходимо учитывать сжима
емость.
2.3.2.2.3. Уравнение сохранения энерrии,
или уравнение Бернулли
Эro уравнение непосредственно BЫтeкaer из
3aI<Oна сохранения энерrнн, :кoroрый утвержда
er, что полная механическая энерrия цдеалъной
несжимаемой среды в стационарном течении
сохраняerся постоянной. Полная механическая
энерrия Е массы т ЖИДI<OСТН, содержащейся в
He:кoropoM сечении, равна сумме (рис. 2.3.2-4):
потенциШlЪНОЙ энерzuи, обусловленной
положением: на высоте z эта энерrия равна
Z,
Рис. 2.3.2-4. СхеМa11Iческое представлеиие1рубки тока
для вывода уравненИJI Бернулли
E ps =m.g'Z;
потенциШlЫЮЙ энерzuи, обусловленной
давлением и определяемой в cooтвercтвин с ос-
новным 3aI<OHOM rидpoстатики (см. п.l.3.5.2.4).
Эroт заI<Oн утверждаer, что давление в He:кoro
рой точке ЖИДI<OСТН равно
р = p.g.z
или
z=L.
p.g
Вводя э1У величину в уравнение, дающее
потенциальную энерппо положения, получим
потенциальную энерппо давления:
Е =mogoL=mo P ;
рр р' g р
кинетической энерzuи:
1
Е = mow2
с 2
Полная механическая энерzuя в сечении 1
равна
E тt1 = E pS1 +Ерр! +Е С1 =mog;z] +
Р] 1 2
+m + mOW ]
р 2 '
в сечении 2
Р2 1 2
E тt2 =m o g o z2 +m p +2" moW 2'
rдe т масса, кr;
2.3.2. ЗАКОНЫ ДВИЖЕНИЯ ЖИДКОСТЕЙ И rАЗОВ
445
g ускорение силы тяжести, м!с 2 ;
Z высorа, м;
р давление, Н/м 2 ;
р плOfИОСТЬ, кr/M 3 ;
W ср<щняя: скорость, м!с.
Тоща полная механическая энерrия выража-
ется в джоулях (Дж). Однако можно также вы-
рaжarь полезную механическую энерппо на
единицу массы (Дж/кr), на единицу объема
(Дж/м 3 ) или на единицу веса (Дж/Н).
Поскольку между сечениями 1 и 2 полиая
механическая энерrия не изменяется, то урав-
нение Бернулли (швейцарский математик,
170 1782) запишется в виде
р\ 1 2
m.g.z\ +m + m.w\ =
р 2
Р2 1 2
=m'g,z 2 +m + m'W2 =const,
р 2
или
р\ W[ Р2 wi
g.z\ + + =g,z2 + + .
р 2 Р 2
Если линии тока между сечениями 1 и 2 ro-
ризоlПальиы, получим
g'zJ =g'Z2,
и, сл(Щовareльно, уравнение Бернулли примет
вид
Рl w[. Р2 wi
+ = + .
р 2 Р 2
даже если линии тока не JlВЛЯЮТся roризон-
тальиыми, для raзов их часто считaюr таковы-
ми, поскольку изменение энерrии из-за изме-
нения BЫcorы обычно пренебрежимо мало по
сравнеmпo с изменением энерrии из-за изме-
нения скорости.
Соотношение Бернулли для единицы объе-
ма можно записarь следующим образом:
w 2
p.g.z+ Р+Рт= const,
каждый член в этом уравнении выражается в
единицах давления (Н(м2:Па).
В этом уравнении член Р называется ста-
тическим давлением, а член
w 2
p
2
динамическим давлением, их сумма
w 2
Р+РТ
образует rюлное давление в рассматриваемой
точке. Оставшнйся член
p.g.z
часто называют zuдростатическим давление.'-1
(давлением за счет силы тяжести).
Полное давление измеряется с помощью
трубки Прандтля; мы вернемся к этому в п.
2.6.3.8.
Далее мы рассмorpим пример использова-
ния уравнения Бернулли.
Приведениое выше выражение уравнения
Бернулли касается, как мы это orмечали, иде-
альных сред, т. е. невязких. Напротив, для ре-
альных СР(Щ необходимо учитьmать вязкость,
которая приводит к днсснnации энерrии меж-
ду сечением 1 и сечением 2, что означает, сле-
довательно, уменьшение полиой энерrни в на-
правлении течения.
это уменьшенне энерrии обусловлено со-
прorивленнем течеmпo, 0ка.1ываемым norpa-
ннчным слоем, расположенным вблизи стенки
трубы. Сопporивление проявляется через поте-
рю энерrпи на (ЩИНИЦУ объема (Дж/м 3 , эта еди-
ница имеет ту же размерность, что и давление,
выраженное в Н/м 2 ). Такую пorерю энерrии
называют потерей напора ДР, величина ее за-
висlП, кроме прочеro, or степени шероховатос-
ти стенки. Швейцарский физик Прандтль впер-
вые разработал в 1904 r. теорию поrpаничноro
слоя и порождаемых ero наличием потерь на-
пора.
ПримеИlПeЛЬНО к сечениям 1 и 2 уравнение
Бернулли записывается в виде
W[ wi
p.g.z\ +Р\ +p = P'g'Z2 + Р2 +p +дp.
2 2
2.3.2.2.4. Уравнение сохранении
количества движения, или уравнение
Эйлера
это уравнение, полученное швейцарским
матемarиюм Эйлером (l707 1783), вьпекает из
закона сохранення количества двюкення, со-
rласно которому изменение количества движе-
446
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
ния материальной системы (в нашем случае
массы среды, рассматриваемой при тех же
предположениях, что и выше) равно полному
импульсу.
Напомним, что количество движения Mac
cы т, движущейся со скоростью W, равно про
изведению этой массы на ее скорость, Т.е.
т . W , кr.м!c.
Импульс же равен произведению силы F,
приложенной к массе т, на промежyroк BpeMe
ни Ы, в течение кoтoporo действует эта сила:
F.Ы, Н'с (=кr'м!c).
Сила равна пронзв€Щению массы на ycкope
ние. отсюда получаем
Aw
F=m.
Ы'
или
F.Ы=т.Аw.
В случае трубки тока, для которой средняя
скорость равна W j в сечении 1 и w 2 В сечении
2, изменение количества движения за время Ы
составляет
m'W 2 m'WJ'
откуда следует уравнение сохранения количе
ства движения:
/;.At = m'W 2 m'w].
Пример
Требуется рассчитать потери напора в pe
зультате течения среды (очевидно, реальной,
иначе потеря напора бьта бы, по предположе
нию, нулевой) в трубе, имеющей внезапное pac
ширение (рис. 2.3.2 5).
Решение
мы виделн выше, что уравнение Бернуллн,
примененное к реальной среде и выраженное
Вихрь
А, Р, А 2 P
W, w 2
Рис. 2.З.2 5. Схематическое представление I!иезапиоrо
расширеиия, для кoтoporo 1ребуется рассчиТ<rIЪ потерю Ha
пора
через энерrию на единицу объема (Дж/м 3 ), что
эквивалеитно давлению (Н/м 2 ), записывается
следующим образом:
W[ Wi
p.g'ZJ + р] +p = P.g'Z2 + Р2 +p +Ap.
2 2
Еслн мы предположим, что труба roризон
тальна (Z]=Z2)' и запишем в качестве дополни
тельноro упражнения уравнение Бернуллн че
рез энерrию на единицу веса (О) удельный вес
рассмarpиваемой среды), то получим
Р w2 Р w 2
......l+......L = +......l.+Ар.
(j) 2g (j) 2g
Отсюда искомая потеря напора равна
2 2
Ар = Рl Р2 + W j W 2
(j) 2g
Сл€Щовательно, нам нужно найти Р 1 Р2 И
для этоro применитъ уравнение сохранения кo
личества движения:
F.At = m'W 2 m.w],
которое можно запнсать
т т
F = Ы ' W2 Ы . W] .
Поскольку
m=V.p,
получаем также
V V
F= .p'w 'P'Wj.
Ы 2 Ы
Так как
V
Ы
есть не что иное, как объемный расход, равный
A 2 'W 2 в сечении 2 и Aj'W] В сечении 1 (закон
неразрьшности), то можно запнсать, что
F =А2 'W2 'P'W2 A] 'W j 'p,w j =
= р.А2 'W p.A] .w]2.
Применительио к сечению 2 сила F равна
(Р] Р2).А 2 ,
и, следовательно,
(Р! Р2) . А 2 = Р . А 2 . wi р . А] . W[ ,
или
2.3.3. ДИАФРArМЫ И СОIША
447
А w
Рl Р2 = p.wi p........Lwr = p.wi p......lwr =
А 2 w\
(так юu<А\'w\=А 2 'w 2 )
= р' Wi р' W 2 . w\ .
Orсюда искомая потеря напора составляет
/),р = P'W 2 (W 2 w\) + wf wi
о) 2g
= W 2 (W 2 w\) + W\2 wi
g 2g
= (w\ W2)2
2g
Эта потеря напора выражается в высоте
столба cpeды (Дж/Н=м), а в eди:ниIJiiX давления,
т. е. в Н/м 2 (Па), принимает вид
L\p = (w\ w 2 )2 .
Эro уравнение называют формулой Be/aпger
или Borda Carпo! (Борда Карно).
2.3.3. Диафраrмы и сопла
В тобой холодильной установке происходит
циркуляция различных сред и часто необходи-
мо знать массовые или объемные расходы, для
тoro чтобы юнrpoлиpoвать различные парамет-
ры рабоrы, особенно на приемных испъпанн-
ях и при определении производительности раз-
личных устройств.
мы видели в п. 2.3.2.2.1, 'ПОмассовыйрас
ход выражается соотношением
qт=p.A.w,
в кoropoM известны леI1<O определяемые плот-
ность р и площадь А. Напротив, скорость w из-
мерить непросто, часто приходится прибеraть
к искусственному приему, кoroрый заключает-
ся в установке в трубопровод устройства,
уменьшающе20 площадь сечения. Оно позво
ляет преобразовать часть потенциальной энер-
rии давления в кинетическую энерппо. эти ус-
тройства приводят также к потере напора, ко-
торая измеряется с помощью дифференциаль-
HOro манометра; таким образом, измерение cкo
рости заменяется на измерение давления.
Основными применяемыми сужающими
устройствами являются диафраrмы, СОШIa и
трубки Венrypи. Днафрarма(рис. 2.3.3-1) имеет
очень проC1)'IO форму, ее изroтoвление также
несложно. Блaroдаря своим небольшим разме
рам она леrко устанавливается в месте соеди-
нения труб.
у сопла (рис. 2.3.3-2) кромки, находяшие
ся в потоке, зaкpyrленыI, 'ПО позволяет YMeнь
шить влияние шероховатости стенок и вязкос
ти среды. Ero коэффнциент сжатия выше, чем
у днафрarмы.
Изменение давления
ВДОПЬ стенки трубы
Рис. 2.3.3-1. Диафраrма
Рис. 2.3.3-2. Сопло
Рис. 2.3.3-3. Трубка ВеН1УРИ (сходящаяся!расходя-
щаяся)
Трубка Веmypи (рис. 2.3.3.-3) вносит наи
меньшие возмущения в поток Ее используют,
если требуется, 'ПОбы создаваемая потеря на-
пора была по возможности наименьшей.
448
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
Измерения, производимыe с помощью сужа
ющих устройств, стандартизованы! .
Исходя из уравнения, дающеro разность
между поJПIЫМ давлением и cтarическим дaв
лением 2 (п.2.3.2.2.3):
А.. = fw2
u.y 2 2,
получим, положив w 2 =w,
W= 2'; ,м/с.
Теоретический массовый расход тo rдa равен
qm=P'A, 2': =A. .J 2.Ap.p,кr/c.
И для объеМНО20 расхода имеем
q 2'Ap
qv= ; =А. р,м 3 /с,
лнннн тока, особенно в случае диафparмы,
не проходят в точности у кромок сужающеro
устройства, кроме тoro, ПОЯ8ЛJlIOI'ся пorepи за
счет трения. Эro приводит к тому, что измерен-
ный расход не соответствует реальному значе-
нию, что учитывается введением I<Oэффициен
та сжатия а. Этот коэффициент приведен в
табл. 2.3.3-1 в зависимости от отношения пло-
щадей отверстий т, rде
1 NF Х 10-102 (ISO 5167) «Измеренне расхода сред с
помощью диафрarм, сопел н трубок ВеJПypн. установлен-
ных в трубопроводах крyrлоro сеченИJI, работающих под
давлениеw);
NF Х 10-104 «Измеренне расхода сред с помощью дн-
афрarм, сопел и трубок ВеJПypН; ПРaкJ1lчecme pymBOДC'IВO»;
NF Х 10-105 (ISO TR 3313) «Измеренне расхода пуль-
сирующеro потока сред в трубопроводе с помощью днаф-
parM, сопел и трубок ВеJПypн».
2 Здесь допущеиа иеточиость. На самом деле. если есть
возможность измерить дннамнческое давленне, то не тре-
буется ннкаких дополнительных УстроЙC11l11lПа днафрarм,
сопел н Т.д. для нахождеиия расхода. Эrн устроЙC11lа прн-
меняют, только если доступио измеренне ЛИШЬ C11П1IЧеских
давлеинй. Torдa /I,p PI P2' rдe Рl н Р2 cтa11Iческие давле-
ния до и после, иапример, диафраrмы. (См.: ХаНСУl1ар08
кл., Цейтлuн В.Т Техннка измерения давления, расхода,
количеC11lа и уровия жидкости, rаза н пара. М.: Ищ-во стан-
дартов, 1989). Примеч. пер.
Таблица 2.3.3-1
кoэt+нциeнт CD1'ИII а NUI e)'*8IOЩIП устройств
в завиеимоети ОТ ОПlошеlDlJllIJJощ-деil: т
Сухаю- Onюmение mю.....цeli rrP(d/D)'
щее
ycтpollcr. 0,05 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,10
80
Диаф.. 0,598 0,602 0,615 0,634 0,660 0,695 0,140 0,802
parмa
Сопло 0,981 0,989 0,999 1,011 1,043 0,081 1,142
ТрубlCа 0,968 0,989 1,001 1,020 1,048 1,092 1.155
ВеlП"VDИ
т=( ) 2 ,
диаметры d и D обозначены на рис. с 2.3.3-1
по 2.3.3-3.
Уравнение, полученное таким способом,
справедливо толы<о для постоянной плотнос-
ти. Эro предполaraer, что разность давлений
после сужающеro устройства и перед ним не-
велика. Если же это не так, нужно yчитывarъ
I<Oэффициент расширения &, зависящий от от-
ношения
Ap = P1 P2
Р1 Р!
а таюке показателъ адиабаты 'У. для несжимае-
мьц жидкостей &= 1.
Коэффициент расширения & приведен в
табл. 2.3.3 2 и на рис. 2.3.34.
ОI<OнчareJlЪно, с учетом I<Oэффициента сжа-
тия а и I<Oэффициента расширения &, получа-
ем:
для массовО20 расхода
qm = a-&-А .J 2 l1p-р , кr/c,
для объемНО20 расхода
qv::: a_&_A 2 ' м 3 /с
Таблица 2.3.3-2
кoэt+нцнент paeшнpeIIIIJI s nrJ8 или пара в
завиеимоети ОТ OПIОШeIDIJI (Рl YPl
Предпoлarается, что показателъ адиабаTh1 равен 1,4
н отношенне площадей заключено в пределах от 0,4 до 0,8.
0,30
0,88
0,14
2.3.3. ДИАФРArМЫ И СОПЛА
449
Рис. 2.3.34. Коэффициент расширения Е для
сужающих устройств
Добавим для холодилъщИlФВ, сталкиваю
щихся с тепловыми про6лемами, что при из
мереиии расходов сред, имеющих температуру
выше 200 ос, необходимо еще yчиrывaтъ теп
ловое расширение caмoro сужающеro устрой
ства. Ero диаметр d ch для roрячеro состояния
связан с диаметром dfr для холодиоro состоя
ния следующим образом:
d;h = k . dl ;
значение поправочноzо множителя k дано в
табл. 2.3.3 3.
Предыдущие уравнения для MaccoBoro н
06ьемиоro расходов спрaвeдтmы, если только
orнoшение давлений выше и ниже по пoroку от
сужающеro УСТРОЙства будет меньше неI<OТOроЙ
величины, которая называется критической.
Korдa отношение давлений доcтиraет криrичес-
кoro значения, скорость среды (rаза или пара)
становится равиой скорости звука:
W cr = .Jyp.v , м/с,
и
р ( 2 ) Y 1
=
Р У +1
Таблица 2.З.З З
Поправочный МИ08llТeJIЬ k В завнсlIМОСТИ
ОТ температуры рассматриваемой среды
Мwrepиал, из xoтoporo
изroтоanеиа диафparма или 200 500
сопло
Сталь, хромистая сталь, 1,005 1,007 1,010 1,012
серый чyryн
Сталь 18/8, 1,007 1,010 1,014 1,018
1,0
'>:
1'"
...... .:::::: ::::-- Днафраrмы
'\' ........ -.:::: d/
::::::--
:::3::t-.. ....... r..:::: ..;::-. ......... .........
,. " ........ :::::::
Сопла
. " d/O ......... '-
'\. ,.
"
, "
.,
'"
"
:r
..
Q.
'3
"
495
'<
11
от
"
-е-
i
/19
О
/I O
Отношение р, р.
р,.у
0,'5
Если скорость rаза доткна превышатъ кри-
тическую скоростъ, прнведеииую выше, то не-
обходимо примеиятъ сопло, расширяющееся
после caмoro узкоro сечения. Такое устройство
иазывается соплом Лаваля.
Прu.мер
Пусть имеется холодильная установка, в ко-
торой требуется измерить расход воды для ox
лаждения конденсатора. Для этоro в соответ-
ствующем трубопроводе диаметром 149 мм ус-
танавливают стандаprную диафрarмy диамет
ром 125 мм. С помощью трубки Прандтля 1
находят, что динамическое давление (т. е.
I:1P=P2 Рl) равно 380 мбар. Torдa массовый
расход воды составляет
qm = а-в .A .J21:1p.p ,
rде а=0,802, это значение дано в табл. 2.3.3 1
для m (dlDj2 (125/149)2=0,70;
в=l, поскольку речь идет о несжимаемой
среде;
А 1tD2/4==3,14xO,1252/4==O.01226 м 2 ;
I:1p 380x 100=38 000 Н/м 2 ;
p 1000 и/м 3 .
Получим
qm = 85,72 Kr/c
ИЛИ, для omeMHoro расхода,
1 См. подстрочное ПРИМечание 2 на с. 448. В этом при-
мере необходимо измерКIЪ разноCTh cтaпrческ:их давлений
до и после диафраrмы. Примеч. пер.
450
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
q = qm = 85,72 =008572 мЗ!с=
у р 1000' .J..
= 308592 л/ч.
Очевидно, можно было бы найти тот же
объемный расход из уравнения
qy = а-Б 'A 2ДP
р .
2.3.4. Потери Hanopa l
В конце п. 2.3.2.2.3, обсуждая уравнение
Еернуми, мы отмечали, что в случае реальной
среды необходимо yчmъmaть пorepю напора др
между точками вверх и вниз по потоку. Эта по-
теря напора обусловлена трением rлавным об-
разом в поrpаничном слое вдоль стенок. Поте-
ря давления имеет место как на nрямолинейных
участках трубопровода, так и на учаCТЮlX, co
держащих различные конструктивные элемен-
ты и местные nресрады.
К этой потере напора, которая назьmaется
потерей на трение или распределенной, добав-
ляется вторая составляющая, обусловленная
всеми коиструктивными элементами и препят-
ствиями в котуре. К ним относят все эле мен-
ThI рассматриваемоro контура, которые не яв-
ляются однородными прямолинейными (пово-
poтыI канала, сужения и расширения канала,
ответвления, вентили, клапаны и т.д.). Потери
здесь возни:кают из-за тoro, что, коrда поток
проходит через эти участки, происходит ero за-
вихрение, отделение струек среды и Т.д., что ВЫ-
зьmaет дополнительные потери напора мест-
ные.
2.3.4.1. Потери напора на трение
для кpyrлой трубы эти потери рассчитыва-
ются по формуле .
1 р
t1pr = Л'Т"2. w2 , Па.
1 Книrа "Расчет потерь напора" (Calcul d es pertes de
сЬзrgе, ABoussicaucl, Ed. Parisiennes) ПОJUlоС1ЪЮ посвящена
этой теме.
rде л коэффициент потерь на трение; речь
идет о безразмерном коэффициенте, который
мы обсудим ниже;
1 длина рассматриваемоro трубопровода,
вюпочая препятствия, измеряемая IЩОЛЬ осп, м;
d диаметр трубы, м; для некpyrлых тру-
бопроводов мы обсудим ero величину ниже;
р плотность рассматриваемой среды, кr/
м з ;
w скорость среды, м!с.
Величина л ощх:щеляется следующим обра-
зом.
. В ламинарном потоке
л = 64
Re'
rде Re число Рейнольдса, о котором шла речь
в п. 2.3.2.1. Поскольку
w-d
Re=
v '
то потеря напора на трение в ламинарном по-
токе записьmaется как
v 1 р 1
др =64. . . =32 .v.p'w Па'
r w.d d 2 d 2 "
это сoorноmение назъmaется уравнением Хасе-
на Пуазейля. как мы уже отмечали вьпце, та-
кое течение встречается редко, однако, прежде
чем автоматически считать поток 1)'рбулеит-
ным, слtЩyет проверитъ, не является ли он все
же ламинариым (в этом случае Re<2320, см. п.
2.3.2.1). Добавим, что в случае ламинарноro
течения коэффициент л не зависит от шерохо-
ватости.
. В турбулентном потоке необходимо рас-
сматривать два случая в зависимости от тoro,
rладкая труба или нет:
в случае rладкой трубы и при числе Рей-
нольдса меньше чем 2-104 получаем
л =О,31б4/ .
Распределенная потеря напора в 1)'р6уленrном
потоке в rnадкой трубе записьmaется в виде
л,., = 0,3164 .i_ _ Па'
"-'Уу w-d /v d 2 w, ,
это соотношение назьmaется уравнением Ела-
зuуса;
2.3.4. ПОТЕРИ НАПОРА
451
Таблица 2.3.4-1
Тип 'IJIубопровода
Абсолютная шероховатость & различных трубопроводов
Е,
Трубопроводы из алюминия, стекла, меди, ла'I)'НИ
Трубопроводы стальные
Трубы
чyryнные
из стальных листов
rибкие
из ПВХ
резиновые под давлением
из рабицы
асбоцемеIЛ1Iые
деревянные
камеиные
бетонные
в случае шероховатой трубы коэффици
ет л. зависит от относительной шероховато
сти стеИI<И. выраженной как отношенне абсо
morной шероховa:roсти 1> (в мм) стенки к диа
метру d (в мм) трубы. Orносительная шерохо
вa:rocть, следовательно, определяется как &/d.
Табл. 2.3.4 1 дает абсотorнyю шероховa:roсть
1> для различных трубопроводов.
. Выводы
Чтобы избежать расчетов, специалисты по
механике жидкостей и rазов, такие, как
Прандтль, Карман, Никурадзе. Colebrook и
особенно Moody, разработали диarpамму (рис.
2.3.4 1), позволяющую леrко определить коэф
фициеm л. в зависимости от тoro, является ли
режим течения ламинарным или 1)'р6улеlПНЫМ,
а трубы rладкими или шероховатыми. Эrа ди
arpaмMa рассчитана по следующим уравнени
ям:
в случае течения в 2!/адких трубах:
.!. == 21g(Re"n:) 0,8
л.
(л. зависит, следовательно, только от числа Рей
нольдса);
Способ изrотовления / состояние
поверхности
тянуrые
катаные
оцинкованные
ржавые
мм
<0,0015
0,01...0,05
0,10...0,16
0,15...0,40
битуминнрованные
оцинкованные
0,10...0,13
0,15
0,20...3,0
0,001...0,01
0,0016
1,5...2,0
<0,15
0,03...0,10
3,0...5,0
1...3
0,30...0,80
1...2
2...3
0,7
0,02...0,25
rладкие
rладкие
rладкие
ие обработанные после опалубки
ошryка'I)'pенные rладкие
средией шероховатости
повышениой шероховатости
обожженные
в случае течения в шероховатых трубах:
1
5 == 1,14 21g&/d
(л. зависит толы<о от относительной шерохова
тости);
в переходных течениях:
== 21 ( &/ d + 2,51 )
5 g 3,71 ReJi
(л. зависит от числа Рейнольдса и от относитель
ной шероховатости &/d).
rраница между rладкими трубами и шеро
ховатыми определяется по соотношению
(Re"n:) (&/d) == 200 .
Теперь, коrда мы разобрались с коэффици
ентом л., обсудим значение диаметра d в фор
муле
1 р
6. .Р == л.. . .w2
r d 2 .
для труб КрУ2!/О20 сечения речь идет о диа
метре (внутреннем) трубы в обычном смысле.
В случае неКРУ2!/О20 сечения (рис. 2.3.4-2) He
452
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
8 8
00 о о о
f-----..........b
.-
us
f-----f.----- n
f-----..........
f--------b
...
us
N
j/
/
.1
,.
s! 8
00 о
в 8
о о
:g
о
g" о
. с!. о о
...... о о о
о
8
о
1------- b b b bf--.'b
-w-: .... .... .м.:
:25 С!. us W": 10
...
Q.
:ii
.,
8.f----
ф
3f-----
,. .
f----- .-r
,.
:а
[
'Ь'ььь
.... .,.. ...
а;":.оа;
,
aI''tJ
9
N
I
.".
.-
....
/
/
!/
11
/
,.
J
/
I
J
I
/
.
aI
,
/'
.
а:
..,
""
"
'"
I
ш
с!.
о
есоCD" N
О .
о о о о
"( edoueH иdвl.OU !!OHHвUeItedU:Jed .1Нвиhиффво)f
о
а
о
о о о
N
1&1 о.....::
..!.1
..: " ..
I S!
со
11
10
I
11
I
'f--. I-
8 ф
a.
'" ф
""
I II I
.
о о о о о
.:...
..
'"
I / '/
J. fI/
I IJI/l а:
J I " ....
J rл' ...
I 1 1:'11 I
'A
I 111
II/h'/
I I '"
,. I N" I '. /h I -'
'lM / ,, ,' !
iii l I J IV ! -' е.""
"""1 I I' ! ..,...,.,. ц. .
,.....
..,.
! "il
... .......?" .::
......
1 I I I I 11 I 11 I 1 1 I '1 I 1 1 I
N
"::10
=
10
.. 'ы
>
.
ф
о::
N
: ;
а
,.
(о ';
Q.
10 О
5
,.
;т
=
..
N
c....
..... со
10
=
..
t:1
-= N'
N
...
s!
CD
10
>о::
"
:<:
:::е
"
..
:<:
..
..
i':!
;
:::е
.. ..
:<: &
"'! $
;.
:<:
... <>
g
\о ''''
.f
:::е.
.
;:; -d
&
g]
>о:: " :::е
ii! "
:<: iJ :.:
.
"'! "'-' >
t]
1!
-:=
:: 1: ==
:<: ::S t
т; t
=
6"
,
:i
.
)ё
;,
:::е.!:::е:<:
.. .. "'!
i;--' :<:
,...; i':! :.:
.!: ё.
::J !:J
. ... "'!
о: I IU
:<:
i':! ><
..
t
..
&
а
.g
..
I
со
2.3.4. ПОТЕРИ НАПОРА
453
о
ь
ч ill
Рис. 2.3.4--2. rидравлический диаметр труб различных
сечений
оБХОДИМО примеюrrь так называемый Э1<вива
лентный, или zuдравличеС1<ий, диаметр d h , ве-
личина кoтoporo равна
4А
d h :::;:
р'
rде А площадь рассматриваемоro сечеИЮl,
р ero периметр.
Величина d h представлена на рис. 2.3.4-3 в
зависимости or вида соответствующеro сече-
НШI.
В частном случае труб прJIМoyroльноro се-
чеНШI (это orносиrся в первую очередь к уста-
Рис. 2.3.4--3. Диarpaмма ДШI непосредствен-
HOro опреДСЛСIIЮI rидpuJDlЧеСlDro диаметра тру-
бопроводов прямoyroпьноro сечения
новкам кондиционирования воздуха, однако
встречaюrся такие трубы и в холодильных ус-
тановЮlX) диarpамма 2.3.4-3 позволяет непос
редственно определить rидpавлический диа
метр.
Прu.мер расчета потери напора на трение
Пусть имеется холодильная установка, I\OH-
денсaroр xoroрой охлаждается водой, а эта вода
охлаждается в котуре охлаждеНИJl. Расcчиrатъ
пorерю напора на треЮlе в трубопроводе, по
которому вода возвращается из I\Omypa в КOH
денсaroр, если известно, что:
трубопровод изroroвлен из стали и ero
внутренний диаметр равен 82,5 мм;
ero полная длина, измеряемая вдоль оси,
вкmoчaя: 5 поворотов, равна 18,7 м;
объемный расход воды равен 19,2 дмз/ с
при темперarype 26 ос.
(Пorеря напора за счет преrurrствий в виде
поворотов, так же как полная пorеря напора,
бтет рассчитана ЮIжe.)
Решение
ПОСlCольку известен объемный расход q v
водЫ (0,0192 м 3 /с), а таюке диаметр d трубо-
провода, площадь сечения кoтoporo, следова-
тельно, равна
А = 1t .d 2 :::;: 3,14 х (0,0825)2 О 00534 м2
4 4 ' ,
то можно рассчитать сюростъ воды:
,5 10 зо ltJ 50 10 юо J5I7 100 3DO IIID 500
Дnинная сторона
,000
454
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
W:: qv = 0,0192 = 3 6 м/с
А 0,00534 '
Кшt:емarическая вязкость v воды при +26 ос
может быть рассчнтана путем интерполяцни
данных табл. 2.3.1 2. Находим
v = 0,89' ю... 6 м 2 \с,
отсюда число Рейнольдса равно
Re = 1v.d = 3,6 х 0,0825 = 33.105
V 0,89 .10 б '
(что означает турбулентный режим течения).
Абсолютная шероховатость дана в табл.
2.3.4 1. Предположим, что труба тянутая, и
возьмем 8=0,02. Torдa относительная шероXlr
ватость равна
= 0,02 = 2 4 .1O 4
d 82,5 '
Зная число Рейнольдса и относительН)1О
шероховатость, из рнс. 2.3.4 1 получаем
л = 0,0145.
Orсюда потеря напора на трение на длине
18,37 м трубопровода (прямoyroльные участки
+ изmбы) с учетом тoro, что плотность воды
при 26 ос близка к 1000 кr/M 3 , составляет
! р 2 18,7 1000
Ц2 = f"7;i""2'w = 0.0145x 0,0825 Х2""""Х
х3,6 2 == 21 298Н/м 2 (Па)::::; 0,213 бар.
2.3.4.2. Местные потерн напора
Эrа величина дается соотношением
р
I:1ps = 'i'W2, па,
rдe коэффициент местной потери напора для
рассматриваемоro элемента (поворот, развет
вление, вентиль и т.д.); ero величина дана
в табл. 2.3.4 2 и 2.3.4 3 для трубопрово
дов,
В табл. 2.3.4-4 для во:щvxоводов 1 ;
р и W те же величины, что и в формуле,
дающей распределенную потерю opa.
1 «Воздуховодом» называется се1Ъ для транспoptИpOв-
ки н распределения во:щуха.
Прu.мер расчета местных потерь напора
В п. 2.3.4.1 мы рассчитали только потерю
напора за счет трения. Рассчитаем теперь по
терю напора из за образования вихрей в 5 по
воротах, I<OТOpыe будем пpeдnолarnrъ oдинaI<O
выми И для I<OТOpыx отношение радиуса кри
визны r к диаметру равно приблизительно 3.
Решение
Табл. 2.3.4 2 нам дает, что для поворота на
900 и rld=3 коэффициент потери напора равен
==0,15.
Так как мы знаем (предыдущий пример),
что
р = 1000 кr/M 3 ,
W = 3,6 м/с,
то можио отсюда получить, что потеря напора
в повороте на 900 равна
А" :: О 15 х 1000 х 3 62 == 972 па
B' 2 '
или, для 5 поворотов на 900,
Ца == 5 х 972 == 4860 Па.
Очевидно, можно сначала рассчитarъ cyм
му mэффициеиroв местных потерь напора, paв
ную
L = 5 х 0,15 = 0,75 .
Orсюда
1000
/:1ра == 0,75 х 2 х 3,62 = 4860 Па (::::; 0,049 бар).
2.3.4.3. Полные потерн напора
Эrа величина равна сумме потерь на тpe
ние I:1p r н местных потерь напора I:1p а' Следо-
вательно, получаем
! р р
1:1 .P = 1:1 .P + Л" = Л . . .w2 +t" ' 'W2
t r B d 2 .." 2 .
Если существует MHOro препятствий, коэф
фициенты местных потерь напора складывают:
А" = л.i.р".w2 + " .P..'W2 ==
t d 2 2
Р 2 ( л.! " )
==i' w a+ .
2.3.4. ПОТЕРИ НАПОРА
455
Таблица 2.3.4-2
КоэффlЩИеlПЫ меC'ПIЬП потерь напора
Элемент Обозначение Коэффицент потерь Мес-тые потери напор&,
напора С; Н1м 2 (Па)
Поворот 7
900 й rладкий
r/d 0,5 :r . 1,0 p 2
1,0 0,35 др = w
t w 2
2,0 0,20
3,0 0,15
900 w {j 1,3
Поворот 600 0,8 Ар = .е.. w 2
450 0,4 2
Расширение канала
плавное 100 "'" ::::::J!=: 0,20
А др = .e..WI2
=O5 200 0,45
А ' 2
2
300 0,60
400 0,75
.....s А: (1 : )2
внезапное А, Ар = .e..w]2
(Borda amot) "", ....., 2
Выход в 01Хрыrый канал др = .e.. wj 2
"S-............. 1,0
.., 2
Сужение канала
плавное зоо Wa 0,02 Ар = .e..W12
450 0,04
600 0,07 2
I (1/а. 1)2 (1 А] / А 2 ) р 2
внезапное w,.... ...... Wz Ар = W2
2
кромки
острые a. 0,63
L.... (1/а. lУ зазубренные a. o, 75
Внезапный вход Wa закрyrленные a. 0,90
I в виде сопла a. 0,99
Диафрarма · А .... ( o lУ
кромки ос-трые A Ар = .e..W2
w . о
2
JA.. А! ... ( ::0 1)2 Ар = .e..w
2
Ответвленне 900 600 450
кромки ос-трые Wf ...
W1"'Wl 0,5 ,,1]iJ 4,5 3,1 2,0 др = .e..w
1,0 wz 1,5 0,77 0,43 2
2,0 0,74 0,47 0,45
3,0 0,62 0,58 0,54
ПреШПC'I1lИЯ . ao с> {ъ I О с>
aIb O, 1 ..... 0,7 0,2 0,07 Ар = .e..W2
w
0,25 1,4 0,55 0,23
0,5 4,0 2,0 0,9 2
1в..-..-1369
456
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
Можно поступить по друroму. Вычислим
длину трубопровода, эквивалеlПН)'lO препят
ствиям, полaraя, что
d
Zeq =С;;'):.
в этом случае для иескольких препятствий,
сумма КОЭффlЩИенroв местных потерь напора
которых составляет L , эквиваленrиая длина
трубопровода равиа
Z '\'r
.q л .
Полная потеря напора станет равиой
Ап ==л (Z+Z.q) ..е.. w 2.
rt d 2
для препятствий, образованиых запорио
реryлирующей армmypoй или элеменrами xo
лодильиоro котура (фильтр, смorpoвое окно,
теплообменник), эквиваленrиая длина трубо
провода приведеиа в табл. 2.3.5 3, 2.3.54 и
2.3.5 5.
Пример
Если мы вериемся к примеру пп. 2.3.4.1 и
2.3.4.2,10 иайдем полную потерю напора:
t:.p; = 21 298 + 4860 == 26 158 Па.
Если расcчиrать Z eq для 5 поворотов, 10 по
лучим
Z ==rl.;. d ==(5хО15) 0,0825 ==427м
eq Л ' 0,0145 ' ,
orсюда полная пмеря напора равна
А,., ==0 0145 (18,7+4,27) х 1000 хз62 ==
UJ-'t, О 0825 2 '
,
== 26160Па.
Пример пОЛНО20 расчета
Пусть имеется холодильная установка. pa
бorающая на R22, темпеpatypa испарения зо
ос, темперюура коццеисации +30 ос и холодо
производнreльиость Q=4,65 кВт. Определить
полную потерю напора в трубопроводе всасы-
ваиия, если известио, чro ои изrofoвлеи из
меди, ero внутренний диаметр 22 мм, ero дли
па, измеренная lЩоль оси, 25,5 м, ои содержит
8 повоporoв на 900, причем отношение радиу
са кривизны к диаметру равио 2.
Таблица 2.3.4-3
КоэффlЩИенты потерь напора l;; ДJIИ конструюивньп
ЭJJeмеитов на тpyбorqн.юдu
Элемент Обозначение Значение для d
50 !fJO 100 3fJ()MM
ВеНТИЛЬ
с клаПаном
4.0 4.5
прямой 4.5 5.0 3,5 3.0
d 2.0 2.0 1.5 1,5
с наk110ННЫМ
ШТОКОМ 2.5
3,0 2.5 2.5
0.8 0.7 D.8 0.5
с наклонным
WТO""..
......
1,0 0,9 1,0 1,0
с разворотом
ПОД прямым 3.5 4.0 5,0 6,0
yrлом
ЗадаиЖJ<М Ж
без направnя- ОД.. ......... ..... 0,J1
IOщей трубы ........
......
с направляlO- 0,08... ......... .......... _ 0.12
щей трубой
.
ОБРlIТIiые rD
клапаны
с OnИДЫ8а1O- 1.5 1.2 1.0
ЩИМСЯ клапа.
ном ......
С направnяю. 6 8 5
щей для кла-
пана
Конический 1,0
веНТИЛЬ .......
Лирообразный
компенсатор Q
расширения
mадкий . 0,75 0,75 475 0,75
'1\
roфрирован- .il ,. . 1.5 1,5 1,5 1,5
ный
Отделители
воды
вход перпен- 3.0 3.0 3,0 3.0
дикynярный
ВХОД по каса- 5...8 5...8 5...8 5...8
тельной
Компенсатор N\J\.
расширения
силЬфонный 1JW 2.0 2.0 2.0 2.0
2.3.4. ПОТЕРИ НАПОРА
457
Таблица 2.3.44
Коэф+ициеlПЫ потерь напора 1; ДJUI конструктивньп ЭJIемеmов на Вo:щyIоводах
Предпoлarается, что на схеме 16,значения 1; со011le1'C11lуют случаю, кorдa длина 1 после внезапноro расшнрения равна по
крайней мере 1 О (.р: .,JF;).
3
0.1
9
у
оо с 1,4
15
16
c 1.0
Сжа1llе ffi:m 21
.......
С2 0.1
....
If RID 0.5
.If
,
С8ОБОАНОе ......... % 10 20 30 .со 50 60 70 80
t p,n" v = 0.5 м!с 110 30 12 6 3,6 2.3 1.8 1."
1.0 120 3з 13 6.8 ".1 2;1 2.1 1.6
(... CmtOCOIТC!I 1.5 128 36 1.4,5 7." 4.6 3,0 2,3 1,8 Ал" ""ceo.n"".....
. noJIНOмy 2.0 134 39 15,5 7.8 4.9 3.2 2.5 1.9 решетсж t ре&но
",,",Мерою ПOJI......
сеч.....,) 2.5 1.со 40 16.5 8,3 5.2 3.4 2.6 2.0
3.0 146 41 17,5 8.6 5.5 37 2.8 2.1
458
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
Окончание табл. 2.3.4-4
I / I 1. I I 2 Ю 3
({ I О I 15 I 30 '45 160 I 75 a ' О 115 I за 145 160 175 aO 1 О 115 I за 145 , 60 I 75
С 10,41 0.61 3,51171951600 1; 10,25 0,712,216.5 1 20 160 1; 10,3511,1Iз.3 10 I 30 I 90
'1:1 4 4щ1 5 a 6
00 00
l/d I 1 2 3 4 lId I О 0,5 1 2 т/а I 2 4 6 8
1; 13,5 1,7 1,6 1,7 1; I О 1,6 1,9 2.1 1; I 0.6 ОА 0,2 0,1
tJ 7 O l h 8 о 3 l:'
о .
r .
. r
.d' d .. 1,5 l.. О 1;.. 0.3 .!:. ..1.5
d
1; ..о,( 1.. d 1;.. 0,2 1; .. 0.3
9f? 10 11 9P 12
t112 t112
tII2/tIIl .. O' I ' I ' I ' I:,5 lD2/tIIJ .. 0,4 0,6 0,8 1,0 1,5 1D2/111J .. Q,4 0,6 0,8 1,0 1,5
tot "" 7,03,42,0 1,5 0,9 tot .. 5,0 2,2 1,2 0,9 0,5 2 tot .. 4,7 1,9 0,9 0,6 О,..
'2.. 1,5 1:2.. .. О 0,3 0;1 0,9 1,0 1;21' .. О О 0,3 0,/\ 0,9
З
'; Плоские повороты
Ь
h
hlb ,с 0,25 0.50 0,75...3,0
Rlb 015 1,0 1.5 2,0 015 1,0 1,5 2.0 0,75 1,0 1,5 2.0.. .3,0
1; ... 0,55 0,45 0.3 0,2 0,45 0.3 0,2 0,15 '0,4 0,2 0,15 0,10
Й O O >= 14
Камера
наrнетания
1;... 0,7 + 0,6 ..1.3 1; "" 0,4 + 0,2 0.6
.. . .. 15
w, F 0:/ ....... F О / .......... FO>
, t Т
f/F I 0.1 10,2 10.3 10.4 10,5, 0,1 I 0.2 I 0.3 10,4 I 0,5 0.1 1 0.2 I 0,3 I 0,4 I 0,5
С 10.7 1,0 11,8 12,914.0 0.2 I 0,4 I 0,75 11.3 1 2,0 0,07 I 0,15 I 0,35 1 0,6 t 0,9
2.3.5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ЗАПорно..РЕrYЛИРУЮЩЕЙ АРМАТУРЫ
459
Решение
Соrnaсно табл. 1.3.6-6 объемная холодопро
изводительность R22 при темперarype or 30
до +30 °Cpaвнaq q =1l47,6 кДж/м 3 . Orсюдапо
лучаем объемный расход xлaдareнта при вca
сывании:
qy = sl = 4,65 = 0,00405 м3/с.
qq 1147,6
Площадь сечения трубопровода составляет
A= 1t.d 2 = з,14х(0,022)2 000038M2
4 4 ' ,
а СI<Oрость xлaдareнта
w = qy = 0,00405 1065 м/с.
А 0,00038 '
Кинемarическая: ВЯ3I<OСТЬ R22 в состоянии
иасыщенияравна (рис. 2.3.1 3)
v = 1,6'1O M2/C,
число Рейнольдса при этом
Re= w.d = 10,65 х 0,022 =145.105
v 116.10 6 '
('ПО означает 1)'рбулентный режим течения).
АбсоЛIOТНaJ[ шероховaroсть меди s=O,OO 15
мм (табл. 2.3.4 1), orсюда orносительная ше
poxoвarocть составляет
= 0,0015 = 6 8.10 5
d 22 '
для этоro значения и для найденноro числа
Рейнольдса по диаrpамме, изображенной на
рис. 2.3.4 1, определяеМI<Oэффициент пorepи
напора на тренне:
1..=0,017.
Плorность xлaдareнта в состоянии иасыще
НИJI при темпeparype 30 ос бьша приведена в
табл. 1.3.6 2. Получаем
Р = 7,363 кr/M3.
Рассчитаем теперь эквивалентную длину
трубопровода с учетом повоporoв.
из табл. 2.3.4 2 находим, 'по
=0,2
для поворота на 900 и orноmeния r/d, paвHoro
2,0. Torдa для 8 повоporoв
L1; =8хО,2 = 1,6.
Следовательно, 8 повоporoв эквивалентны
трубопроводу длиной
1 =L , =16x O,022 =21M.
cq л' 0,017 '
Orсюда полная пoreрJl напора во вcacывa
ющем трубопроводе составляет
Лn =1.. +leq) .E..w2 =0017х (25,5+2,I) х
'-'Yt d 2 ' 0,022
х 7,363 х 10,652 = 8906 па 0,089 бар.
2
Что ЮlCаетСJl ВJIИJIНИЯ: ТaI<Oй пoreри напора
на холодильный ЦИIЩ то этот вопрос обсужда
етСJl в п. 1.3.6.2.4.4.3а.
2.3.5. Определение характеристик
запорно реryлирующей арматуры
на основе их коэффициентов k у
Объемный расход среды, I<OТOрая: пporeкает
через вентиль, зависJП не толы<о or площади
свободиоro прохода между СедЛОМ и клапаном.
он зависит также и or плorности paCCMaтpнвa
емой среды, пoreри напора в вентиле и разно
сти давлений между входом и выходом из BeH
ТНЛJI. для ЖИДI<Oro хладаreнта (формула для
паров xлaдareнта имеет дpyroй вид, см. табл.
2.3.5 1) получаем
q ff = k . J !!.р . Ро
у. у Лn
'-'Уо Р ff '
rдe qv,ff объемный расход рассматриваемой
среды, в нашем случае жидкоro хладаreнта,
м 3 /ч;
ky I<Oэффициент вентиля (задвижки), I<O-
торый будет обсуждаТЬСJl ниже, м 3 /ч;
.Ар разность давленнй (пoreрJl напора)
между входом и выходом, бар;
!!.ро разность давлений (пoreрJl напора)
между входом и выходом для эталонной жид-
I<OСТИ (воды), бар;
РО плorность эталонной ЖИДКОСТИ (воды),
кr/M 3 ;
Pff плorность paccMaтpнвaeMoro хлaдareн-
та, кr/M 3 .
460
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
I
N ..
nI ..
15",
.. ...
:а
!:\
:;
...
i
= I
а :;
... ...
!:\ :=
i
s! =
... ;
t
i
!i s!
111 ...
= ...
t
=
!i
t
!
i 1
= а:
t
= =-
:
"
i
f
...'"""
... ..
!2
.. "
11
:S:
s
:.=
.. ..
.. =-
!i
=- ...
а: ...
i
,,-=
- =
..
111 ..
... ...
о
, 6
.. .
:1:
...
'" . С;;
:1: IC;;
:= "
,:= . ...t
:= - М. >
!3' >:s: ;& ..т ::: fO'I:! t2 t2
s2 _ м' ::11
:= м 11 м' 11
.. - "' 11 ...t м
.. "' - 11
" u .><""
..
.. ш ш:
::о l:!
:1:
"'
о: :z:
:= '"
t::! ft С;;
@
" i3 "" =>'
u 0.';;-- I
><: ::11 '" 2 t2 .»! t2
'" '" м .><>
::о " I :! '"
:1: !!! 11 :! м
u '" .><> '" 11
,:= 11
u " 11
.><> ""
t:: >.
2 ..
'"
'" lt lt
::о ><:
.. ..
"
gj :=
.... t::! ti:
" '"
.. I .»!
" I :! 2 2 .»! t2
g. ..т
r:; '" .,;'"
м '" '"
11 11 м
11
.><' :.: 11
.»! ""
.,;'
>. щ:
:= NI! Ii
):S: ....
:= ::о ...
.. !3' :z: ar
" s2 5 .. 1'" =>' '" '"
:1: 1: 1..0 --...... I 3 3
..... ::11 2 t2 t2
::о Ш t:: .., . .., ..,
.g .., 11 11
'" 11 11
Е .><>
.»!
... :=
.
"'", Lt
'" >e:
..е:
:= "'<> '2 c> t2
" ..
:=
<> '" ш
<> 11 11
><:'""" .><> !:
t:: ""
2
"
..
.. := Lo.l! L I '"
::о .. '"
&.':
:= r:; 2 > .;;--
t:: " !3' .>< ::11
11 11
f-< .><> r:;
l:! g. G ёe e ёG
t:: 5 IC>
& . g f1' <> f1'!#!!
'" s.. ..p'gl:>., 'gs.. ..p'gl:>.,
u u
i ><: ..
t; 2 := :д
..
j =>' .. ><: "
><:
::11 '"
I 2
as as
.. t::! е-
! ,,
2.R';
'р:: := .
(j 2
t:: "
i
ii :3 ..
[;j I g
о. '"
R .. ::11
"':1:
t2 :=
i
«,) u
[;j I
2 -
'" о: ... е-.
.I!! ><: . .'
oar
I t2
><;1 2
"'1e-.:'
g. >е: := :=
\о ;:s 1\,) N
I:i 2 t::
5 '" ..
.. I " &.
:>: (j t::
,;..::.>:: 2
g.u &. '"
; '.I!!
:: . >. о
о.:!..>е:
е- 2
g 5
I :=
,"",,:I: 1
.. 8. :..
fi' ,""""
\о (od !! t:
2' g 5
'" 2 [;j :.
е-.
:= о: :=
:= ><: со:
::! := :о:
:1: (j '"
1;! " t::
5
:3 t::
t::! 1 2
1 IS '"
о! .....I!!
..2 2 о
g."'t::!>:S:
1C>. 1i
s. ""'
ш
:с В I
-;:..М
I;t
!>!. .:= U
[i!3'
'" ... .
$;"'g.
'" 5:
t....
&;
I ..
со: R '" i: .
;
"' e-5
"':1: t:: ..
::r >:s: 2 ..
;:! ::о (j '"
; ii! :=
"';fS2"
.I!! iiI :=
......... = ::s:
2.3.5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ЗАПОРНО-РЕrYЛИРУЮЩЕЙ АРМАТУРЫ
461
Если в этой формуле ИСХОДИТЬ из разности
давлений для эталОIПlОЙ жидкости (воды)
Аро = 1 бар ,
то, выражая плorности в кr/дм3 (для воды ро=1
кr/дм3), получим
qY.ff =ky Ар , м 3 /ч.
Pff
Если теперь рассматривarъ не xлaдareнr, а
ВОДУ, то для пoreри напора 1 бар предыдущая
формула дает
qy.вoдa = ky , м З /ч.
Следовательио, коэффициент расхода
6ентиля ky характеризует элемент запорио
реryлирующей арммуры и соответствует про
;:то объемному расходу воды в мЗ/ч (взятой при
reмперarype от +5 до +30 ОС), :которая прохо
.:щr через этот венrилъ при перепаде давления
на нем 1 бар.
Коэффициенr ky, соответствующий макси
\{алъному открьпшо клапана (100 %), позволя-
леrкo характеризовать всю серию венrилей
.:xaннoro типа. Обычно ои ие должен отклонятъ
:я более чем на :НО % от значения, ужаза.иноro
изroroвителем.
В своих кarалоrax изroтoвнтели запорно
;>еryлирующей холодильной армcnypы указыва-
:ОТ, как правило, либо номlПIaлънyIO произво
.штельиость рассмarpиваемоro устройства, т. е.
:-акую, юлорая СВllЗЗ.Нa С холодопроизвQЦИТeЛЪ
ностъю, получаемой для кoнкpeтнoro xлaдareн
,а с помощью конкретных трубопроводов (ЖJЩ-
IФстноro, всасывающеro или нarнетareльноro,
:- е. для roрJIЧИX raзoв), либо коэффициенr pac
\.ода венrиля ky, либо, чаще вcero, оба парамет
Ja.
В табл. 2.3.5-1 собраны все формулы, по
: воляющие расcчнrатъ коэффициенты расхода
.:. венrилей, а также объемный и массовый рас-
...оды xлaдareнrа.
Задача состонт или в расчете пoreри напо
:а на элеменrе армcnypы, выбрaIПIОro предва
::ительно для задаlПlОro объемноro расхода,
;ои, наоборот, в выборе венrиля для зaдaIПIо
() объемноro расхода, если известна допусти
,{ая потеря напора.
как только становнтся известен объемный
расход xлaдareнrа в зависимости от коэффици
eнra расхода венrиля, а имеlПlО (опуская в пре-
дыдущих формулах индексыjJ для обозначения
хладareнrа):
qy =ky , м 3 /ч,
или
k y lk
qy = 3600 Vp = 3600 YVp , м 3 /с,
можно рассчитать массовый расход xлaд.areнrа:
qт = qy .1000р =
(поскольку плorность выражается в кr/дм3)
=.!Q.k . Р =.!Q.k .J An. Р кr/c.
36 у Vp 36 у ,
Холодопроизводительность тorдa задается
соorношением (см. п.l.3.6.3.1.7)
Qo =qoт 'qт, кВт,
rдe qOт удельная холодопроизводнrельность,
кr.
Окончательно получаем
10
Qo = 36 'qoт .kyvAp.p,
rде Qo выражается в кВт,
qOт В кr,
ky в мЗ/ч,
р в кr/дмЗ.
Прu.мер
Пусть требуется определить коэффициенr ky
элекrpoклапана, установленноro на ЖJЩI<Oстном
трубопроводе холодильной установки, работа
ющей на R22, при следующих условиях:
холодопроизводнrельность Qo=24 кВт,
темперa-r)lра парообразования t o = 30 ОС,
темпера1)'Ра КОНденсации t c =+40 ОС,
темперcnypа на входе в реryлиpyющий BeH
тилъ +30 ОС,
потеря напора, допустимая для нашеro элек-
троклапана, Ар=0,2 бар.
Решение
Удельная холодопроизводнтелъностъ qOт для
R22 мещцу состояниями 1 ( 30 ОС) и 3 (+30 ОС),
462
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
представленвыми на рис. 2.3.5-1, дана в табл.
1.3.6 2:
qoт ==h} hз ==393,07 236,75==156,32кДж/кr.
Та же табmща дает нам nлorностъ ЖИДК'Оro
xлaдareнта при +30 ос:
р::::l,173 кr/дм3,
теперь можно определить ky, I<OТOрый должен
иметь наш элекrpoЮIапан:
ky ==3,6 1,14 м 3 /ч.
qOт 6.р.р
Если мы теперь обратимся к вьmиске из ка-
талоra, приведенноro в табл. 2.3.5-2, то обна
ружим, что ky нamero элекrpoюumaнa находит
ся между kv для моде.'IИ ЕVRб и ky для модели
EVRI0. В первом приближеюm вентиль EVR6
дает потерю напора больше предусмотренной,
а вентиль EVRI0 меньше.
для модели EVR6 найдем переохлаждение,
соответствующее потере напора на :)том клапа-
не. СВЯЗЬ между ky элекrpoЮIапана и потерей
напора имеет вид
!l== 6.p2
k Y2 !!.р}'
Получаем прн известных !!.р , k." И ky :
} I 2
Ар, = Ар{ ::)' = 0,2 ( : )' = 0,4 бар.
Если мы обратнмся к табл. 1.3.6 2, то об-
наружим, что давление, coorвeтствующее тем-
пературе жидкоro хладаreнта +40 ос, равно
Р
:l
r:.:
РО
h , ..д.I"r
Рис 2.3.5-1. Термодииамический цикл в нашем прнме-
ре установICИ с злеk1pOклапаном на ЖИД1«>C11Iом 1рубопро-
воде
15,34 бар, тorдa как для 35 ос оно равно лишь
13,55 бар. Эro означает, что давление падает
на 1,79 бар при разности темперaryp 5 К. Or-
сюда уменьшение темпepatypы, соответствую-
щее уменьшению давлеНJIЯ 0,4 бар, составляет
!!Т:::: 5хО,4 :::: 112 К.
1,79 '
В результате темпеpmypа переоXJIa)fЩения
хлaдareнта станет равна
40 1,12 == 38,88 ос,
отсюда следует, что ЮIaПaН EVR6 является под-
ходящим, тах как переоx.JIa)JЩение равно 10 К.
Выполняя такой же расчет для элекrpoкла-
папа EVRI0, мы обнаружили бы, что возника-
ющее переоx.JIa)JЩение еще меньше и эта мо-
дель также подходит. Однако модель EVR6 на-
MHOro дешевле, поэтому ее и следует выбрать.
Во всех случаях необходимо, чтобы сумма
потерь за счет трения, разности пьезометричес-
ких уровней (трубопроводы, идущие вверх),
потерь иа фильтре, на элекrpoЮIапане и Т.д. не
ВЬПDfCЮlIIЗ ЮlТ8Лоrа Danf03S, О'l1lОСJIЩIIJIСJl к :JJIектроКJIaПIUIIIМ типа от ЕVПl ДО EVR2S
Таблица 2.3.5--2
НОМИИaJIL- Разность давлений ДJIJI О11Сры-
ный расход 11iЯ с помощью стандартной МакСИМaJIL- Максимальное
ка'IYШkИ Температура ное рабочее Значение k.,
Тип ЖидКОС11lЫЙ мак(;ИМaJILНая ИСlIыraтелъное
среды, м 3 /ч
1рубопроВОД (МОРD) (ЖИДlCOCTh) +ОС давление давление
минн- Ро, бар Ре, бар
мальиая . перемеи- IIОСТОЯН-
R22 НЫЙ тс)к ный ток
EVR6 16,2 0,05 21 O 0,8
EVRlO 38,S 18 +105 35 46 1,9
2.3.5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ЗАПОРНО РEI'УЛИРУЮЩЕЙ АРМАТУРЫ
463
м З /ч л/мин
11
"
м..1
./ :
v
/ !
/
J
1/
j
i
J '
1/ 1",
7
J I , I ./
J I ! У
';' .
. J 1/
7 /i
..
1....-
J / М..I
rт; l ,..,. ....... i I
I
1
rт ..... , i I I i
.. , . 1 .
Высота подъема, мм 6
I . 1...
"""0
Число оборотов wтoкa начиная с эакрытоrо состояния
0.' 10
o.s
Q,4
IU I
2
..1
Рис. 2.з.5 2. Пример кривых, дающих коэффициеН1Ы
расхода k. вентиля для ручиых задвижек (задвижки 6F,
Dangloss)
. .
.
Таблица 2.З.5 З
КооффJЩИенты расхода k., м 3 /ч, 8e1lТНJ1ll н ЭlCВивалеКПIIUI ДJDDIa 4., м, трубопровода ДJIJI зanорно
реryJПfрующей арматуры ХOJIОДИJlЬных кoнrypoв, нзrОТОВJIеlUlЬП нз меди
Размеры ЗадВижка ЗадВижка обра"Iный обра"Iный ФИЛЪ1р СМО1ровое ТеIШообмен
1рубы, мм прямая повороmая клапан прямой клапан пово окно ННК
РО11IЫЙ
k. 1.. k. I k. l.л k. 1м k. 1м k. 1м k. 1м
6хl 0,3 0,6 0,5 0,2 0,56 0,2 0,33 0,5
10хl 0,84 2,5 1,1 1,4 1,4 0,9 1,87 0,5
12хl 1,65 2,0 1,9 1,5 1,9 1,5 2,7 0,7 3,26 0,5
16хl 2,6 4,2 3,1 3,0 3,3 2,6 2,7 3,9 4,0 1,8 6,4 0,7
22хl 4,6 8,1 6,9 3,6 7,5 3,0 7,6 3,0 6,5 4,0 12,5 1,1 13,8 0,9
28хl,5 9,5 5,8 11,7 3,8 13 3,1 14,3 2,5 13,9 2,7 25,5 0,8 16,8 1,8
35хl,5 28,5 2,2 34,5 1,5 20 4,5 22 3,7 35 1,5 47,3 0,8 34 1,5
42х 1,5 35 3,9 42 2,7 32 4,7 24 8,3 44 2,5 73,1 0,9 34 4,2
54х2 44 8,6 53 5,9 44 8,6 38 11,5 69 3,5 117,8 1,2 53 5,9
76х3 62 23,3 74 16,4 65 21,2 65 21,2 120 6,2 253 1,4 93 10,4
89х3 91 25,4 110 17,4 80 32,8 95 23,3 324 2
108х4 133 30,1 160 20,8 125 34,1 150 23,7
464
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
Таблица 2.З. 4
КоэффlЩИенты расхода k., м'tч. ВеllТИJIJl н эквивanентнаи NDDIа I... м, трубопровода ДJIJI зanорно..
реryлирующей арматуры холодилыIыx контуро8, нзrотовлеlDlЬП нз CТ8.IIII
HOMHHaJIЪ- Задвижка Задвижка по.. Обра11lЫЙ Обра11lЫЙ CMO'IpOBoe Теплообмен-
ный дна- прямая ВОрO'IНая клапан пря- клапав пово- Филь'Ip ОКНО ннк
Me'Ip, ММ МОЙ РО11lЫЙ
k. 1", k. 1", k. 1", k. 1", k. 1", k. 1", k. .
15 4 3,9 4,3 3,4 3 6,9 4,1 3,7 6,4 1,5
20 7 4,5 7,5 3,9 5,3 7,8 6,6 5,1 6,5 5,2 12,5 1,4 13,8 1,2
25 12 5,2 12,5 4,8 7,5 13,4 9,5 8,3 13,2 4,3 25,5 1,2 16,8 2,7
32 19 7,9 20 7,1 14 14,5 17,5 9,3 35 2,3 47,3 1,3 34 2,5
40 29 7,1 32 5,8 20 14,9 24 10,3 44 3,1 73,1 1,1 34 5,1
50 47 8,7 50 7,7 31 20 38 13,3 69 4,0 117,8 1,4 53 6,8
65 78 11,3 85 9,5 55 22,7 65 16,2 120 4,8 253 1,1 93 7,9
80 118 11 125 9,8 80 23,9 95 16,9 324 1,5
100 187 16,1 200 14,1 125 36,1 150 25,0
125 295 18,2 310 16,5 195 41,7 235 28,7
150 425 22,7 450 21,6 284 50,8
200 755 26,3 800 23,5 504 59,1
250 1100 39,6 1170 35 738 87,9
300 1700 39,4 1800 35,2 1134 88,6
Таблица 2.З. 5
КоэффlЩИенты расхода k., м3tч. ВеllТИJIJl н эквивanентнаи NDDIа i.q, М, трубопровода зanорно..реryлирующей
арматуры ДJIJI воды
Всасываю-
Номиналъ- Задвижка Задвижка по- Обра11lЫЙ Обра11lЫЙ ВеИ11lЛЬ Задвижка щийфиль'Ip
ный дна- прямая ВорO'IНая веН11lЛЬ клапав наклонный в виде сетки
Me'Ip, мм с веlП1lЛeМ
k. 1м k. 1.. k. .z.. k. z.. k. 1.. k. z.... k.
25 15 3,35 17,9 2,35 14,2 3,75 21,7 1,6 23,2 1,4 50,1 0,3 18,9 2,1
32 24,7 4,65 29,4 3,3 23,2 5,3 39,8 1,8 42,2 1,6 84,4 0,4 31,9 2,8
40 30,6 6,35 35,2 4,8 27,8 7,7 52 2,2 58,3 1,75 109 0,5 40,6 3,6
50 47,6 8,5 54 6,6 41,2 11,35 85,2 2,65 100,6 1,9 165,7 0,7 65 4,55
65 75,5 12,05 85 9,5 63,7 16,9 138,1 3,6 172,8 2,3 276,2 0,9 105,6 6,15
80 99 15,6 109,7 12,7 79,8 24,0 190,7 4,2 242,4 2,6 364,5 1,15 140 7,8
100 167,8 20,0 191,3 15,4 133,3 31,7 335,6 5,0 448,5 2,8 634,3 1,4 248,8 9,1
125 256,6 24,05 299,6 17,65 202,8 38,5 544,1 5,35 703,5 3,2 938 1,8 358,8 12,3
150 392,3 26,65 483,4 17,55 324,3 39,0 794,3 6,5 1025,4 3,9 1397,4 2,1 523,7 14,95
200 684,9 32,0 918,3 17,8 612,6 40,0 1454 7,1 1652 5,5 2357,8 2,7 875,1 19,6
превосходила разность Рз Рз', пoroму что в
пporивном случае RaC1)'IlИТ преждевременное
образование пара хладаreнrа в жидкостном
трубопроводе, что почти вcerдa нарушает нop
малъную рабо1у реryлирующеro вентиля.
для ручных задвижек определенне xapaкre-
ристнк требует знания завнсимости ky or уров-
ня подъема, пoroму что в orличие or эле1crpO
клапанов, которые либо 0yкpытъI, либо закры
ты, онн должRы позволять реryлиро:вarъ расход
xлaдareнта опrималъным образом, сл(Щовareлъ
но, в пределах, как можно более широких (рис.
2.3 .5 2).
Табл. 2.3.5 3, 2.3.54 и 2.3.5 5 дают cpe
ние коэффициенты ky различных видов apмa
1)'ры холоднлъиъfx коmypoв.
2.4. Системы реryлировзния 1
как и во всех дpyrиx областях техники, в
холодильной промышлеиности используются
различные процессы и различные машины, pa
бory которых требуется контролировать, что
обычно осуществляется с помощью одиоro или
иескольких параметров, таких, как темпера1У
ра, давление, расход, скорость врашения и т.д.
Чтобы управлять этими параметрами, очевид
но, иеобходимо вмешиваться в заданный MO
мент времени на некотором уровие в рабory yc
тановки.
это может быть либо вмешательство чело
века, либо автоматическое вмешательство.
Само собой разумеется, что вмешательство че
ловека имеет множество недостатков: преж
де вcero, оно требует физическоro присутствия
(что не вcerдa возможно, например ночью), что
бы закрыть единственный кран. Кроме тoro,
оно стоит дороro, не roворя уже о том, что мозr
человеI<a не всеща способен определить точный
момент для вмешательства. Так, на фабрике по
изroтoвлению ледяных блоков выемка отливок
из формы дoлroе время осуществлялась "на rла
зок", в результате простоro набтодения за po
стом массы отливок
Вот почему, с тех пор как электричество cтa
ло распространенным повсюду, чаше Bcero об
ращаются к автоматическим средствам нa
бтодения, контроля, которые не только значн
тельно уменъшают вмешательство человека, но
н, кроме тoro, позволяют обеспечить высокую
точность выполнения возложенных на них фун
КЦНЙ, называемых функциями реzулированuя.
Эrи функции обеспечиваются реzуля.торами,
множество моделей которых от простых отклю
чающих устройств до самых сложных aвтoMa
1 См. таlOlCе "Учебник по системам реryJПIроваиия и
управления энерrией" (Manuel de la regulation et de lа gestion
de l'energie, R.Cyssau, РУС Ed.).
тов, способных обеспечить централизованное
техническое управление мноroчнсленными xo
лодильными линиями, позволяют осуществить
реryлиpованне работы холодильных установок
После тoro как будут даныI основныIe опре
деления, необходимые для лучшеro поннмания
тoro, что такое система реryлнрования, мы пе
рейдем к обзору основных компонентов обору
дования для реryлирования и зarем к eOBpeMeH
ным системам реryлнрования.
2.4.1. Определения!
Словом реzyлирование обозначают процесс,
в ходе кoтoporo одиа ве:rnчина, называемая KO
нечной реzyлируе:иой ве.7ичиной, например TeM
пера1)'ра или давленне, должна поддерживать
ея постоянной (или на некотором уровне, зада
ваемом оператором), несмотря на внешние воз
мущения. Чтобы реryлнрованне бьто возмож
но, конечная величина (реryлируемая) должна
непрерьmно измеряться н постоянно cpaвHH
ватъся с опорной, или номинальной, величиной.
Реryлятор начинает действовать в завнсимости
от измеренноro отклонения.
Представим себе холодильную камеру, в кo
торой находится нспаритель (рнс. 2.4.1 1). Если
термореryлирующий вентиль установлен пра
вильно, то темперЗ1)'ра в камере доcтиrнет HO
минальноro значения. Но из за влияния извне,
например после MHoroKpaTHoro открывания
дверей, темпера1)'ра окружающеro воздуха нз
менится и восстановить ее можно будет только
с помощью термореryлирующеro вентиля. Мнo
roчнсленныe внешние (и внутреюmе) возмуще
ния, такие, как oткpьmaннe дверей, ПОCIyIIЛе
нне товаров с темпераrypoй более высокой, чем
на складе, увеличенне прнтока свежеro ВОЗДУ
1 См. стаlЩарт NFC Оl З51 "Электротехнический сло-
варь: автомэ:rическое управление и реrУJПIрование".
466
2. ДОПОЛНИТЕЛьньmСВЕДЕНИЯ из ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
возмущающие воздействия
. z .
.. _ лятор
х' i
"t /W у
да"Т'lИК
Рис. 2.4.1-1. Принципиальиая схема реryлирования хо-
лодильной камеры:
х IФиечная реryлнpуемая величииа (темпeparypа); у
IФиечная величина, характеризующая состояние реryлиpу-
Ющеrо орrаиа (откры'Iйй или закры'Iйй реrулирующнй
BeН11lJJЬ); Z возмущающее вщдействие (иапример, откры-
вание дверей); w опориое значеиие (заданиое опорное
значение)
ха и Т.Д., приводят К изменению заданной тем-
перarypы и поэтому назывaюrся возмущающи
.ми величинами.
Опнсание мeroдов реryлнровання требует
применения специальиой терминолоrин. Мы
cчиrаем необходимым уточнить :щесь наиболее
часто используемые и наиболее важные поня-
тия.
Абсолютная поzрешностъ для aвroмarи-
ческой системы реryлировання это разность
между задающей (опорной) величиной и реуУ-
лируемой величиной в даиный момент време-
ин.
Временной отклик изменеине выходной
величины системы во времеин, вызванное из-
менеинем одной из входных величин.
Время задержки интервал времени меж-
ду MOMeнroм, кorдa начинается изменение вход-
HOro сиrнала, и моментом, кorдa начинается
соответствующее изменение выходной величи-
ны.
Входной параметр подводимый к систе-
ме параметр, который не зависит от дpyrиx.
Выходной параметр параметр, выдавае-
мый системой.
Датчик часть измерительноro преобразо-
вателя, которая преобразует входной сиrнaл в
измеряемый.
Двухступенчатое реzyлирование режим
cryпеичатоro реryлнровання, при котором вы-
ходная величина принимает одно из двух задан-
ных значений.
ДифференциШlъное реzулирование (D xa
рактеристика) режим плавноro реryлнрова-
ния, при котором выходная величина пропор-
циональна скорости изменения (производной по
времени) входной величины.
Задающая (опорная) величина постоянная
или зависящая от времени величина, входная
для разомкнутой системы управления или для
системы реryлнpoвання, поддерживающей по-
стоянный или соответствующий внешним усло-
виям уровень, значение кoтoporo требуется вoc
произвестн.
Интеzральное реzyлированuе (1 xapaктepи
стика) режим плавноro реryлнровання (Ре-
ryлнровання с плавающим уровнем), при кoтo
ром скорость измеиения выходной величиныI
(производная по времени) пропорциональна
отклонению входной величины от номинально-
ro значения (Т. е. в случае реryлятора пропор-
циональна абсоЛlOТНОЙ поrpeшностн).
Исполнительный .механизм конечный ре-
ryлиpyющий opraн механическоro типа.
Каскадное реzyлирование совокупность
систем реryлнpoвання, кorдa опорная величи-
на для одноro реryлятoра ПОC1yIIает из дpyroй
системы реryлнровання.
Комбинированное реzyлирование состав-
ное реryлнрование, образованное разлнчными
режимами плавноro реryлирования (PI, PD,
РID, PIDD).
Конечный реzyлирующий opzaH элемент
исполнительиой цепочки, который непосред-
ственно воздействует на реryлируемую величи-
ну.
Контроль набmoдение за системой илн
частью системы в целях обеспечения ее нор-
мальной работы и обнаружения случаев ее не-
нормальной работы, что осуществляется путем
измерения одноro или нескольких параметров
системы и сравнения результатов этих измере-
ний с заданными значениями.
Коэффициент дифференциШlЬНОZО реzyли
рованuя для элемента, работающеro в режи-
ме идеальноro днфференциальноro реryлнрова-
ния, это частное от деления выходной велнчи-
ныI на скорость изменения входной величины.
2.4.1.0ПРЕДЕЛЕНИЯ
467
Коэффициент инте<?рально<?о реryлирова
ния для: элемента, работающеrо в режиме
инrerpальноro реryлнрования, это частное от
деления скоростн нзменения выходноro cнrнa-
ла на отклонение входной величины от номи-
нальноro значения.
Коэффициент nреобразованuя для линей-
ной системы с синусоидальным сиrнaлом это
отношение амплиryды выходноro сиrиала к
aмплmyде coorвerствующеro входноro сиrнaлa.
Мно<?оступенчатое реryлирование cryпен-
чатое реryлнрованне, использующее более двух
ступеней.
Параметр величина, значение rroroрой
может либо изменяться само по себе, либо бъпь
измененным.
Плавающий уровень реryлированuя режим
плавноro реryлнровання, при котором скорость
изменения выходной величины является функ-
цией входной величины.
Плавное реryлирование режим реryлиро-
ваиия, при котором возможно изменять выход-
ную величину непрерьmным образом в некото-
ром оrpаннчениом инreрвале.
Помnаж периодические колебания, как
правило нежелareлъные, ВОЗНИI<3IOщие в систе-
ме реryлнрования.
Постоянная времени дифференциальная
для: элеменrа, рабorающеro в режиме идеаль-
HOro диффереициальноro реryлнроваиия, это
величина, равная I<Oэффициеmy днффереици-
альноro реryлнрования, если входная и выход-
ная величины имеют Одина1<Овую размерность.
Постоянная времени инте<?ральная для:
элеменrа, рабorающеro в режиме инrerpaльно-
ro реryлнрования, величина, обратная коэффи-
циенту интеrpальноrо реryлироваиия, если
входная и выходная величины имеют ОДИНaI<O-
вую размерность.
Преобразователь измерительный прибор,
кoroрый по;ryчaет информацию в виде некото-
рой физичесI<OЙ величииы (ero входная вели-
чина) н преобразует ее по определенным пра-
вилам в информацию тoro же или дpyroro типа.
Различают преобразовareли для Измерения рас-
хода, давления, темперюуры и Т.д.
Преобразователь си<?нала прибор, кото-
рый преобразует стаидаprный сиrна.'I, при этом
ТИП ВЫХОДНОЙ величины является тем же, что
и ТИП ВХОДНОЙ величины.
Проnорциональное реryлuрование (P xapaK
теристика) режим плавноro реryлнроваиия,
при I<OТOpOM изменение выходной величины
пропорционально отклоненmo ВХОДНОЙ величи-
иыI от номинальноro значения.
Ре<?улирование типа "высокий уровень
низкий уровень" двухступеичarый режим ре-
ryлнровання, при I<OТOpoM обе C'I)'пени имеют
один знак.
Реryлирование типа "да нет" ДВYXC'I)'-
пеичarъ1Й режим реryлнрования, при котором
одна из двух ступеней имеет нулевое значение.
Реryлирование типа "плюс минус" двyx-
ступенчатое реryлнровaimе, при I<OТOpoM ступе-
ни имеют противоположные знаки.
Реryлятор элеменr системы реryлирова-
ния, въmолняющий несI<oлы<о функций в этой
системе, ОДНОЙ из I<OТOpыx является сравнение
сиrиaлa реакции системы с опориым сиrналом;
дpyrими функциями MOryт быть усиление, I<Oр-
рекция и Т.д.
Сдви<? фаз для: линейной системы с сину-
соидальиым сиrнaлом это разиость фаз соот-
ветствующих выходноro и входноro сиrнaлов.
Си2Нал измеримая величина, одна или не-
СI<OЛЪКО характеристик которой иесут информа-
цmo, относяmyюся 1< одной или иесI<OЛЬКИМ дру-
rим величинам, представлеииым этим cнrнa-
лом.
СО2Jlасующее устройство измернrельиый
преобразователь, выходной сиrнал Koтoporo
является стаидаprиым сиrнaлом.
Статическое отклонение значение аб-
солютной поrpemиостн в стационарном режи-
ме, I<Orдa все входиыIe величины поддержива-
ются постоянными.
Ступенчатое реryлирование режим pery-
лирования, при котором выходная величина
может принимarъ лишь I<Oнечиое число значе-
НИЙ, называемых ступенями.
Ступенчатый отклик времеиной отклик
системы, вызваииый скaчI<oобразиым измене-
нием (в случае позициониоro изменения) ОДНОЙ
468
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
ИЗ входных величии, ОСТaIOщейся иа иовом
уровие.
Управление действие, совершаемое иад
системой или в системе для достижения опре
деленных целей.
Управление автоматическое управление,
которое не требует IIИКaКOro, npямоro или кос-
вениоro, воздействия человека на конечный pe
ryлирующий орraи.
Управление ручное управление, кoroрое
требует прямоrо или кocвeRПoro воздействия
человеI<a на конечный реryлирующий opraн.
Управляющее устройство система, содер.-
жащая все элементы ДЛЯ обеспечения управле
ния (реryлирования) управляемой (реryлируе-
мой) системой.
Управляющий (реzyлирующий) параметр
ВЫХОДНОЙ параметр для управляющеro (реryли-
рующеro) устройства и одновременно входной
параметр управляемой (реryлируемой) систе-
МЫ.
УCW/итель прибор, примеияемый для уве-
личения уровня сиrнaлa путем ПОдВедения не-
оБХОДИМОЙ эиерrнн or дополнитеJIЪноro источ-
ННI<a.
Характеристическая кривая кривая, да-
ющая в стационарном режиме значения выход-
ной величины в зависимости or значения вход-
ной величины, при эroм дpyrие входные вели-
ЧIПfЫ являются ПОCIOянными И равиыми неко-
торым заданным значениям.
Эксплуатация совокупность операций уп-
равления и контроля системы и, при необходи-
мости, операций по обеспеченшо надежноCТlf
работы и безопасности оборудования и персо-
вала.
Техническая докуменrация, предоставляе-
мая поставЩИI<aМи, так же как техничесI<aЯ ли-
тeparypa, посвященная реryлированшо, содер-
жит ряд дpyrnx понятий, которые читатель ма-
жет найти в стандарте AFNOR NFC 01-351,
упоминавшемся выше.
2.4.2. Установка с реryлирующим
устройством
Рассмотрим снова наш пример холодильной
I<aМepы с испарителем, оснащенным терморе-
ryлируюIЦИМ веlПИЛем. Необходимо различать
две основные части, которыми являются:
. установка, в которой предусматривается
реzyлирование, или реryлируемая система, кo
ropая содерЖIП:
холоДИJIЪнyIO l\:aМepy,
испаритель,
термореryлирующий веНТIШЬ;
. реzyлирующее устройство, которое содер-
ЖIП:
измерительный датчик,
реryляroр,
исполнительный механизм.
Объединение этих двух систем называется
контуром управления, речь идет о совокупнос-
ти элементов, включая элеменr, сравнивающий
сиrнaлъl (компаратор), а также сoorветствую-
щие цепн действия и отклика. Такой кошур
представляют на функциональной схеме или
блок-схеме (рис. 2.4.2-1).
Характеристики реryлиpyющеro устройства
выбирают в зависимости or поведения установ-
ки, для которой проИЗВОДlПся реryлирование. В
связи с этим ее поведение необходимо опреде-
лить предварительно, и оно может бытъ двух
типов: статическое и динамическое.
Статическое поведение реryлируемой ус-
тановки определяется характеристическими
кривыми для ее различных элементов, в нашем
случае для испарителя и термореryлирующеro
Рис. 2.4.2-1. Функциональная схема Jroнтypa управле-
иия для холодильиой камеры:
х коиечиая реryЛllруемая ВeJIИЧllиа (температура хо-
лодильиой камеры); у JroиеЧllое реryлиpующее деЙC11lие
(открывает или закрывает реryJ1Нрующнй BeWl1lJlЬ); Z ВОЗ-
мущающие величины (lIanример, открывание дверей); w
оцориая велиЧИllа
2.4.2. УСТАНОВКА С РЕrYJIИРУЮЩИМ УСТРОЙСТВОМ
469
.1 71 7t
'
, , ,
а
б
в
Рис. 2.4.2-2. СтупенчlrJЫЙ ОТКЛИК perymrropa, использующеro пропорциоиальное реryлирование: измеиеиие конечной
реryтtруемой величины во времеии (а); измеиение реryлирующей величины во времени для идеальноro perymrropa (6) н
для peryтrropa с поcroянной времеии Т (11)
0...20 мА
конта"",,
о
а
преобра:юеатепь
0...10мВ
преобраэователь
f колебательный
контур
конденсатор
конденсатор
oaтyw...
спираль
б
в
Рис. 2.4.2-3. ДIП'IНКII влажноC"IИ разных 11IПОВ:
а ВОЛОСЯНОЙ; б со спиралью из СИ!lТe11lческоro материала; 11 С элеК1рическим коидеиCltI"OpOМ
веlПИЛJl. а также ее коэффициентом преобра
зования, или коэффициентом усиления К. Эror
mэффициекr определяется как отношение из-
менения выходной величниы к изменению
ВХОДНОЙ величины.
Динамическое поведение, в свою очередь,
хаpaкrepизуется временным ступенчатым oт
кликом (определения этих понятнй были даны
ранее), а нахождение coorвeтствующих значе-
ний, как правило, производится эксперимен-
тальным путем. на рис. 2.4.2-2 дан пример C"Jy-
пеичaroro orкликa для реryлятора, использую-
щеro пропорциоиальное реryлиpoванне.
Рехулирующее устройство COCIOкr, как уже
roворилось, из датчика, реryлятора и управля-
ющеro opraнa.
ДетеICЮр, или датчик, это устройство для
измерения. Любой дarчик обьеднняет в одном
mрпусе усилитель, преобразовareль и соrласу-
ющее устройство. Существуют специализиро-
ванные дarчики для всех измеряемых величин:
темперmypы, влажносщ сюростн во:щуха, рас-
хода, давления и Т.д.; И для каждой из этих ве-
личии существуют различные модели.
Например, есть дarчики темперmypы, OCHO
ванные на расширении твердоro тела или жид-
mсщ на сопротивлении металлов, на термо-
с.опротнвлении и т.д. для тoro чтобы хорошо
выполнять свою функцию, moбoй дarчик дол-
жен облaдarь рядом качеств, из I(()Т()pыx самы-
ми важными JIВЛJПOТСЯ: чувствкreльность, ли
нейность, точность, ДОCIOверность и надеж
ность. В качестве примера на рис. 2.4.2-3 при-
веден прницип рабоrы различных типов датчн-
шв влажности.
После усиления и преобразования в Hel(()Т()
рый сиrнaл полученные датчш<Ом данные пе
peдaюrся в реryлятор.
Реryляroр представляет собой rлaвную часть
всей системы реryлиpoвания. как видно из рнс.
2.4.2-4, он вcerдa coCIOкr из трех частей: вход-
HOro блока, rде обрабarывaются сиrнaлы, по-
сланные даТЧНl(()м; собственно блока реryлиро-
вания, выполияющеro различные функции, на
основании I(()Т()pыX осуществляется ввод опор-
ной величины и задается зamн coorветствня;
выходноro блока, orкуда посьтaюrся команды
в управляющий opraн.
470
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
1 ВХОД 17 ВЫХОД
- ., '- I
' I a i
I в I 13 I
Iб
I I I б I
I мА I .
I В ==1 . I
,
! tJ Yj !
I ' i 1
I ,1 .
!АВ i i! I
L_ L. _ _ . - - -j L_ _J
Рис. 2.4.2-4. Блок-схема 31IеК1рическоro реryЛJm)ра.
Входиой блок: 1 ВХОД; а термопара; б постоянное иапряжеиие 0...10 В; В постоянный ток 0...20 мА; f тepM<r
метр СОlIp011lвления; Д Дистанционное соrласующее уcrpoЙC11l0.
Блок реryлнроваиия: 2 преобразовlПeJIЬ конечной реryлнруемой величины; 3 индиlGПOp MfHoBeHHoro значения; 4
BНYJpeHHee УСТРОЙC11l0 для задания опорноro зиачения; 5 преобразовlПeJIЬ виеmиеro опориоro зиачения w; 6 компара-
тор; 7 предуснлнтель aбcoтO'mой поrpеmноC11l Х..; 8 блок питания; 9 диффереициалъный злемент; 1 О интеrpалъный
злемент; 11 оrpаничителъ помех интеrpaлъиоro злемеита; 12 прерывlПeJIЬ интеrpaлъиоro злемеита; 13 уcrpoЙC11l0 для
модификации структуры (изменеиие закоиадейC11lИЯ); 14 УСТРОЙC11l0 для задания интервала пропорциоиалъиоC11l; 15
усилитель конечиой реryлнрующей величнныу; 16 инднкarop выходноro СИfИала.
Выходной блок: 17 ВЫХОД; а 1рехточечный ВЫХОД; б двухточечный ВЫХОД; В ВЫХОД поcro.чнноro тока; f ВЫХОД
постоянноro напряжения
Существуer очень большое число типов ре-
ryлятoров. их можно классифицировarь по раз-
личным кате1'Ориям. Различают:
. в зависимости or конечной реzyлируе.мой ве-
личины:
реryляторы темперarypы,
реryляторы влажности,
реryляторы давления,
реryляторы расхода
ит.д.;
· в зависимости or источника питания:
реryляторы, не использующие источиик
пиrания,
реryляторы элекrpические,
реryляторы элекrpolПlЫе,
реryлятoры IПfевматические,
реryляторы элекrpoIПfевмarические;
· в заВисимости or поведения процесса реуУ-
лирования во времени:
реzyляторы дискретН020 действия, в 10М
числе:
ДВУХCIyПенчarые реryляторы типа "сиr-
вал orсутствие сиrнала",
МНО1'ОCIyПеичатые реryляторы;
реzyляторы плавН020 действия l , в том
числе:
реryляторы nлавающе1'О типа,
реryляторы пропорциоиалЬНО1'о дей
ствия (Р),
реryлятoры ннтеrpaльИО1'о действия (1),
реryляторы дифференциалъно1'О дей.
ствия (D),
реryляторы ДВОЙНО1'о дифференциалъ-
H01'O действия (DD),
реryляторы комбинированно1'О дей-
ствия (pI, PD, РЮ, РЮD).
1 См. также "ПЛавное реryлнpoвание ХОЛОДИJlЬных ус-
тановок. Измеиення, происходящие В кoнrype" (La regulation
progressive des installations ftigorifiques. Variations pOUT uп
circuit, А Hegglin, Revue Pratique du Froid, 1998, 1'(2 674, р.
10 112).
2.4.3. РЕ[)"JIЯТОРЫ РА1ЛИЧНЫХ ТИПОВ
471
2.4.3. Реryляторы различных типов
2.4.3.1. Двухсryпенчатые реryляторы
тнпа "сиrнал отсутствие сиrнала"
или "высокий уровень низкий
уровень" сиrнала и мноrосryпенчатые
реryляторы
Можно поясниrь идею реryлятора типа "сиr
HaJI отсутствие сиrнала", рассматривая xopo
шо всем знакомое устройство элекrpичесIOlЙ
обоrpевателъ. Если задать опорную темпера1)'
ру, например 20 ос, то управляющий opraн даст
возможность подавать напряжение на ycтaнOB
I\.y до тех пор, пока даТ'ШК темпераrypы окру-
жающей среды не зареrистрирует темперarypy
20 ос. как только датчик, который может быть
биметаллическим термометром или стеклянной
колбой с капилляром, заполненным ЖНДI<OСТЪЮ
или raзом, зареrистрирует темпера1)'ру, равную
опорной, он воздействует на управляющий
opraн (кoнтaкrop или реле) для ОТКJIЮчения по
дачи напряжения.
Только лишь кorдa темперarypа окружающе
ro воздуха упадет ниже, например, 18 ос, кон-
Taкrop вновь подаст напряжение на прибор.
Конечная реryлируемая величнна Х, т. е. тeM
пераrypа, колеблется между 18 и 20 ос, этor
интервал температур образует статический
диапазон X d (рис. 2.4.3 1) реryлятора, равный
в нашем случае 2 К.
Однако следует замerнть, чТо, кorдa опор
ная темпераrypа 20 ос доcтиrнyта, отдача теп
ла не прекращается мrновенно, несмотря на
отключение напряжения в обоrpевателе. На са-
\юм деле он продолжает излучать некоторое
биметаллический
термометр
I
КОНТЭ1(fОР
I
. u-t эпектромаrнит
т .
.С
реле
устройство дпя эздания
onopHoro значения
управляющему
орrзну
количество тепла до тех пор, пока не б\".1ет .10
cтиrнyтo равновесие между температчюй ero
поверхности и темпераrypой окружаюmей сре-
ды, которая, преДIlОЛОЖНМ, подняласьдо 21 ос
Точно так же, кorдa темперarypа ушиет .10
18 ос и ВЫКJIЮчатель подаст напряжение на
обоrpевателъ, подача тепла не начнется Mrнo-
венно, так что некоторое время температура
окружающей среды будет падать, например до
17 ос, прежце чем начнет действительно под-
ниматься. Разность между 17 и 21 ос, равная
4 К, называется динамическим диапазоном и
представлена на рис. 2.4.3 1 величннойХ h .
В нашем примере обоrpeвателя две пози
ции: позиция "сиrнал", кorдa на прибор пода
но напряжение, и позиция "отсутствие сиrна-
ла", кorдa подача напряжения на прибор отклю-
чена. Существует также вариант "высокий ypo
вень низкий уровень", который тоже относнт-
ся к дискретному типу.
Предположнм теперь, что наш обоrpеватель
имеет два уровня мощности, каждый из кото-
рых управляется реryлятором "высокий уро-
вень низкий уровень". Все вместе образует pe
ryлятор, имеющий четыре позиции, и в этом
случае roворят о мноroпозициониом реryлято
ре. Такой реryлятор может управлять, напри
мер, rpyпnой холодильных установок, имеющей
MHOro C1)'IIеней.
Мы рассмотрели пример электрическоro
обоrpeвателя потому, что это устройство нам
зиакомо и оно показалось нам наиболее подхо
дящим для лyчmеro понимания системы, дей
ствующей по типу "сиrнал отсутствие сиrна-
ла". Однако в любой ХОЛОДИJIЪНОЙ установке ча-
х
х
Рис. 2.4.3-1. Схема реryлятора типа "сиrнал отсутствие сиrнала" на примере реrулятора температуры с бимeтaJU!И
ческим датчиком:
Xd cтamческий диапазои; X h дииамический диапазон; То период включеиия; Т, время задержки; T . постоянная
временн
472
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
cro вcтpeчaюrся реryляторы этоro типа, ТaI<Ие,
как реryлятoр поcroянноro давления: или двyx
ПОЗИЦИОlПIЫе венrнли с мaлmтным управленн
ем: ПОJПlOе orкpъrrие или ПОJПlOе закръrrие.
из предыдущих раccpIЩений леrкo можно
сдeлarь вывод, что реryлнroр "сиrнaл тcyт
ствне сиrнaла" (ТaIOI<e называемый ДВУХCIyПен
чarым) не позволяет пoлyчиrь очень точное pe
ryлиpoвание юнечной реryлируемой величины'
которая не JlВЛЯ:ется поcroянной, потому что не-
прерывно юлеблется оюло опорноro значения:.
Однаю это устройство очень проcroе и Heдo
poroe Н, как правило, удовлетворяет пorpeбно
стям в реryлиpoвании, юrда можно допустить
вышеУI<aзаниые юлебаиия н их последствия,
что имеет меcro в случае некоторых холодилъ
ных rpyпп.
2.4.3.2. Реryляторы плавающеrо типа
Речь идет о реryлнroрах, в которых Нспол
нительиый механизм (как правило, элекrpичес-
кий двиrnreль) может занять любое про межу-
точное положение между полностью закры
тым н ПОЛНОСТЬЮ открытым. Реryлнroр должен
бьпь оснашен реверсивным юнraкroм, юлорый
позволял бы двиrnremo вращаться в пporивo-
положиом направлении н вернyrьcя прн необ
ХОДИМОСТИ к закрыroму положению, даже если
он вращался в croроиу открытня, но не доcтиr
ero (рнс. 2.4.3-2).
В действительности можно roвориrъ о трех-
позиционном реzyляторе, рабorа кoтoporo счи
тается удовлетворительной, 1Олью еслн сю
pocrь врamення двиrareля не СЛНIIlI<Dм высокая
Н не СJППJIJ({)м низкая, потому что в случае, нa
А\Н
ПOnOJUние 1
. -c:::r,
CJ-
nonoженИ81
I 2 I
L 61
Рис. 2.4.3-2. Приициnиальная схема peryтrropa плава-
ющеro 11ша с реверсивным реле и неihpальной зоной
пример, холодильной камеры было бы невоз
можно поддерживать заданную темпераrypу
прн слишком быстром измененин тепловых
нarpyзок (частыIe операции ПОС1)'ПЛения: и т-
пуска 1Оваров в течение одноro ДНЯ, например).
для преодоления: этоro HeдOCТarкa существуют
снстемы плавающеro типа, имеющие перемен-
кую скорость, }(()1Орая уменьшается по мере
приближения: к пОЛОжению равновесия.
2.4.3.3. Реryляторы
пропорциоиальиоrо действия (Р)
как мы уже видели, роль moбoro реryлнro-
ра захлючается в приведении юнечиой реryли
руемой величины к заданному значению. rлав
ной характернстиюй реzулятора nроnорцио-
1ЮЛЫЮ20 действия является 10, что положение
исполнительноro механизма npoпорционально
тклонению юнечиой реryлируемой величнныI
т задаииоro значения:.
Рассмorpим дpyroй знаюмый нам пример,
а именно обоrpeватель, оснащенный тepMOpe
ryлирующим венrнлем. Если опорная темпера
rypa равна 20 ос, подъем IП1OI<a будет, допус
тим, равен 50 % т максимальноro значения:.
для 21 ос этот подъем равен нуmo, 10rдa как
для 19 ос он будет равен 100 %. ВеличинаХ,
р
равная здесь 2l 19==2 1<, называется интерва-
лам nроnорциональности, н ее можно выразиrъ
в npoцентах т юнечиой реryлнруемой величи-
ныI, как показано на рнс. 2.4.3 3.
Из этоro рнсунка видно, что изменение ин
тервала npoпорциональности (здесь Х ==20 %)
р
х,
,.
100
..
"
:r
\1
>,
Q.
,. 50
8-
25
:1:
ii
:1:
"
Конечная реrynируемая """ичина
Рис. 2.4.3-3. Пример КРИ80Й измеиения конечной pery
лирующей величины perylUl'I'Opa lIJIавиоro действия в зави-
симоС11! от конечной реryJПIруемой величины
2.4.3. РЕrYЛЯТОРЫ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ
473
УСТ]>ОЙCТ1IO для задания
опорноМ величины
датчИк.
серВОД8Иnпenь
Рис. 2.4.3-4. Принципиальиая схема электрическоro
peryтrropa пропорционалъноro действия:
Rl дlП"ЧИК (темпер<nypы); R 2 peocnrr слеження; R3 и
R4 постоянные СОпp<YI1lвлеиия; S потеициометр для за-
дания опорной величины
приводит к измененmo наклона coorвerствую
щей прямой. Интервал пропорциональноcm не
может, однаЮJ, СЛИlIПlOм уменьшаться, нначе
peryтrrop превратится в реryлятoр типа "сиr
вал отсутствне сиrнaлa" и появиrcя опасность
ЮJлебаний темпершуры.
Реryляторы пропорциональноro действия
MOryт бьпь элекrpичесЮJro (элекrpонноro) или
пневматичесЮJro типа.
В электрическOJIf реzyляторе пропорцио
нальноro действия имeerся четыре сопротивле-
ния, образующих моcrик Уиrcroна (Rt R4 на
рис. 2.4.34). Сопротивление Rt нтрает роль
дarчm<a темпершуры (если измеряется эror па-
раметр). Изменение сопротивлеНИJI Rt приво-
к появленmo разности ПOfelЩИалов между
точками А и В, а это вызывает coorвerствую
щую реакцию серводвимreля в нужном направ-
лении.
)'CТ]>OЙcreo для задания
OnopHoro значet1ия
клапан
Рис. 2.4.3-5. Приицнпиалъная схема пнеВМlmlческоro
peryтrropa пропорциоиалъноro действия
в пнев.матическOJIf реzyля.торе (рис. 2.4.3-
5) имеется устройство, рабorающее на сжатом
воздухе и соcroящее в основиом из трубы И пла
СТИИЮl, ЮJТOрая вследствие изменеНИJI paccтo
ЯНИJI между трубой и плаCТИНЮJЙ, вызванноro
изменением ЮJнечной реryлируемой величнныI'
обеспечивает изменение давлеНИJI сжатоro воз-
духа, примеияемоro для управлеНИJI в нсполни-
тельном механизме.
Во избежание неуcroйчивоro поведения этой
системы реryлироваиия необходимо предусмт-
риватъ демпфер, назначением ЮJТOроro являет-
ся восстановление пропорциональноcm между
ЮJнечной реryлируемой и ЮJнечной реryлирую
щей величинами.
2.4.3.4. Реryляторы интеrральноrо
действия (1)
Если в системе реryлироваНИJI пропорцио-
налъноro действия положение исполииreльно
ro механизма пропорционалъно orклоненmo ю-
нечной реryлируемой величины от опорноrо
значеНИJl, ТО в системе реryлирования интеr-
ралъноro действия уже скорость реакции иc
полнитеЛЬНО20 механизма пропорциональна
указанному выше отЮlонению. Дpyrими сло
вами, чем больше orклоияется ЮJнечная pery
лируемая величина от опорноro значеНИJl, тем
быстрее произойдет коррекция, ПОСЮJльку ис
полииreльный механизм будет реarиpoвать уже
с высокой скоростью исполнеНИJl. Наоборот,
если измеренное orклонение "опорное значе-
ние ЮJнечная реryлируемая величина" неве-
ЛИЮJ, то исполииreльный механизм работает
медленно.
PeryтrropbI интеrpалъноro действия, прнн-
ципиалъная схема ЮJТOрых прнведена на рис.
Рис. 2.4.3-6. Принципиалъиая схема элеК1рнческоro
peryтrropa интеrpалъноro действия
474
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОдИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
2.4.3 , хорошо приспособлены для реryлнруе
мых систем с иебольшим временем задержки
(например, в случае реryлнрования давления
или расхода), но значиreльно хуже подходят для
установок с высоким значением постоянной
времени.
2.4.3.5. Реryляторы дополнительноrо
дифференцирующеrо действия
В эroм случае действие ре2)lлятора пpoпop
ционШlЫЮ скорости изменения абсолютной
" b=t ,
ступенчатый oткnик
' ,
r
У
"'Ур
r
I
' I I '
6.}'D
"'Ур
r
Реryлятор ПрОПОрЩIО-
НалъНОro действия: измене
нне конечной реryлиpующей
величины у пропорциональ-
НО изменеюп() конечной pe
ryлиpyемой величины х
Реryлятор инте'1'8ЛЬНО-
ro действия: конечная pery-
лируемая велиЧина нзменя
стся со скоростью, пропорци-
ональной абсолютной по
rpешностн х
Реryпятор пропорцио-
налЬНоrо и интеrpальноrо
действия: конечная реryлиpу-
ющая величина у изменяется
частично пропор[(иональ
ным. частично ИНтеrра.'1Ь
ныM способом
Реryлятор пропорцио-
HaJIЬHOro. интеrральноrо и
дифференцирующerо дей-
СТВИЯ дополнительное к
rrpoпорциональному Ii ИНтеr
ральиому деЙСТВИе реrynято-
ра пропорцнонально скорос-
ТИ изменения абсолютной
поrpешности. а не значению
этой поrpemНQС'ТН
Рис. 2.4.з 7. Сводка характеристик реryляторов про
порциональноro (Р), интеrpальноrо (1), пропорционально
ro н иитеrpальноro (PI), а также пропорциональноro, ИН
теrpальноro и диффереициальноro (PID) дейС11!ИЯ
поzрешности, а не величине самой поrpemно
сти. Если изменение отклонения постоянное
или нулевое, то и дифференцирующее действие
тоже нулевое. Дифференцирующее действие не
возникает, если отклонения не изменяются во
времени, поэroму такой способ действия при
меияется только в сочетании с пропорционалъ
ныIM или интеrpалъным действием. Следова
тельно, не существует реryлятора только на oc
нове дифференцирующеro действия.
2.4.3.6. Реryляторы комбинированноrо
действия
Речь идет в основном о реryляторах пропор
ционалъноro и инrеrpалъноro (PI) действия и о
реryляторах пропорционалъноro, интеrpалъно
ro и дифференцирующеro (РШ) действия, фун
кции которых по казаны на рис. 2.4.3-7.
2.4.4. Современное реryлирование:
проrраммируемые автоматы
и централизованное техническое
управление
2.4.4.1. От обычноrо оборудования
реryлирующих систем
к ииформационным электронным
системам
Различие между оБычнъм оборудованием
реryлнрующих систем и элекrpoнным реryли
рующим оборудованием можно леrко почув
ствоватъ, рассматривая основной opraн тобой
холодильной ycтaнoBlm реryлнрующий вeH
ТИЛЪ.
Если применяется простой терморе2)lлиру
ющиЙ вентиль, то ero задачей является обес
печение требуемоro переrpeва паров хлaдareн
та. выходящих из испарителя. Однако этor пе
perpCB снижает теплообмен из за уменъшения
площади кoнraкra жидкоro xлaдareнrа со cтeH
ками испарпrеля. Кроме тoro, поскольку термо-
реryлнрующий венrнлъ принадлежит к кaтero
рни реryляторов пропорционалъноro действия,
положение испoлнпreлънщо механизма зависит
только от мrновенноro значения переrpeва и не
учитывает ero изменение во времени, отсюда
возникает расхождение с опорным значением.
В противоположность эroму, блaroдаря при
мененню электронноzo ре2)lлирующеzo вeHти
475
2.4.4. СОВРЕМЕННОЕ РЕrYЛИРОВАНИЕ: ПРОrPАММИРУЕМЫЕ АВТОМАТЫ
ЛЯ, можно проинтеrpировать переменную по
времени (такой тип реryлирующе1'о вентиля
принадлежит к катеroрни реryляторов пропор
ционалъноro и иитеrpальноro действия) и, сле
довательно, работать с минимальным переrpе
вом, равным тепловой нarpyзке, отводимой ис
парителем.
Такой результат возможен 1Олько пoroму, что
электронный реryлирующий вентиль включает
вычислительное устройство, кmopoe постояи
но измеряет разность температур, зареmстри
рованных двумя датчиками, расположенными
на входе и выходе из испарителя. Эrа разность
используется для оптимизации расхода посту
пающеro xлaдareнта.
Кроме 1Oro, такое реryлирование является
1Очиым, потому 'ПО электронный реryлирую
щий веmилъ блaroдаря применениюмикропро
цессоров может управлять системой, кmoрую
он обслуживает (в нашем случае испарителем),
значительно более рациональным образом. Эro
означает, что ввиду высокой 1Очиости И cкopo
сти он способен не 1Олько повысить надежность
и рентабельность холодильной установки, но и,
кроме тoro, автоматизировать операции по
эксплуатации, облеrчить обнаружение непола
.'::юк и, наконец, управлять ее работой на pac
стоянии. Дистанциониое управление позволя
ет централизовать всю информацию, поступа
ющую с обслуживаемых участков, и с помощью
нее оптимизировать их работу.
2.4.4.2. Проrраммируемые aвToMaТbl 1
Мы сейчас перечислили преимущества
электронноro реryлирующеro вентиля, они дол
1 См. также: "Проrpаммируемый автомат" (L'automate
programmable. L.Jarry, Chauffage, Ventilation, Cooditionnement,
1988,Х2 1,2, р. 15 18);
"Требования и примеиение в промышлеиностн про
rpaммнpyeMЫX CHCfeM для дистаlЩионноro управления и aв
rоматическоrо контроля" (Exigences et applications des
systemes programmables pour la telegestion et autocontrole dans
J'industrie, В. Bourgeois, Ph. Davy de Virville, P.Kostka,
Chauffage. Ventil1ation, Conditionnement, 1988,Х2 1, 2, р. 19
20);
"НадежноС1Ъ и эксплуатация автоматов" (Fiabilite et
maintenance des automates. J. de Raphelis, Chauffage,
\"entil1ation, Conditionnement, 1988. Х2 1, 2, р. 35 38);
жныI быть еще дополнены возможностью Ha
cтpaивarъ параметры реryлятора так, чтобы ero
иитеrpальное действие зависело не ТО.1ЫФ от
типа рассматриваемой установки, но также от
режнма ее использования и накладываемых
оrpаиичений.
Все эти возможности реализуются, только
если реryлирующий вентиль объединен с про
rpаммируемым aвroм(ПОм, кmoрый, по опреде
лению 1 , есть "электронное устройство, coдep
жащее aвroмarическую (не информационную)
память, проrpаммируемую пользователем с по
мощью специальноro языка, для внутреннеro
хранения проrpамм, таких, например, как: ло
mческие операции, временная задержка, пре
образование аналоroвоro сиrиала в цифровой
и обратно, сравнение, арифметический расчет,
настройка, слежение, реryлирование и т.д."
Ита:к, задача проrpаммируемоrо автомата
заключается в обработке информации. посту
пающей от датчиков температ}'ры, ДаБ.'Iения и
т.Д. (эта информация образует входные данные),
и, в зависимости от введенных проrpаммы и
параметров, в выработке команд (выходные
сиmалы), кmopыe должныI вьmолняться раз
личными устройствами (реryлирующими BeH
тилями, кранами, контaкroрами, двиrателями
и т.д.). К эroму нужно добавить возможность
связи путем обмена информацией между aвro
матами и вычислительными машинами, а TaK
же дuалоz человек машина блaroдаря приме
нению мониторов и принтеров.
Структура проrраммируемоrо автомата
практически такая же, как у микроЭВМ. т е.
он состоит, как и компьютер. из центральноro
блока обработки данных памяти. интерфейса с
"Проrpаммирvемые аВТОМа1Ы и ВЫЧИСЛН're,'!Ьные маши.
ны" (Automates programmables et ordinateurs, M.Bourdillon,
Revue Pratique du Froid, 1988,Х2 662, р. 56 3);
"Проrраммируемые автоматы" (Les automates
programmabIes, PJacquard, S.Sandre, Revue Pratique du Froid,
1992,Х2 753, р. 18 21; 1992,Х2 754, р. 3 37);
"Промыmленные проrpаммируемые автоматы" (Les
automates programmabIes industriels, G.Michel, C.Laurgeau,
B.Espiau, Ed. Dunod Technique).
1 Стандарт NFC 63 850 "Промышленные приборы низ.
кoro напряження, проrpаммируемые автома'ты".
476
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
Датчики
Процессы
или машины
Входные
модули
Це>rrpальный
блок
Связь
с периферией
Устройство
ДЛЯ евода
] nporpaMM
периферийными устройствами, ВХОДИЫХ и вы-
ХОДНЫХ модулей и устройства для ввода про-
rpaMM (рис. 2.4.4-1) Количество ВХОДНЫХ и
выходных модулей, как правило, вeJIИJ((), оии
собраны в единый корпус или стойку (рис.
2.4.4-2)1.
Центральный блок это rлавная система
любоro проrpаммируемоro автомата, потому
что он содеpжиr мшqюпроцессор (или иескоJlЬ-
ко), ставляющий собой инrerpaJIЬные мик-
росхемы, объединенные в одном кристалле.
Микропроцессор является в не:котором смысле
дирижером и вьmолняет двойную задачу: с од-
НОЙ стороны, обеспечивает рабory систем авто-
мата и, с дрyroй стороны, реализует ииструк-
ции проrpаммы.
для этоro микропроцессор имеет память,
в :которой ои начинает искать проrpаммы по
о еленным адресам, располaraет их в сво-
их pemcтpax, затем анализирует получившую-
ся посл(ЩоватеJlЬность из О И 1, наконец вьmол-
няет требуемое и ставляет реЗУJlЬтат своей
работы, выдавая новую посл(ЩоватеJlЬНОСТЪ из
О И 1.
I "Проrpaммируемые aВТOMaThI" (Les automates prog
rammables, P.Jacquard, Serge Sandre, Rewe Pratique du Froid,
1992,Н2 753, р. 18 21).
Рис. 2.4.4--1. Общая схема
проrpаммируемоro автомата
Промежуroчные результаты расчета хранят-
ся в оперативной памяти, или RAМ (память
с произвоJlьным доcryпом), В :которой происхо-
дят все операции записи-чтения. Имеиио в этой
памяти записываются различные параметры
реryлируемой установки, такие, как опорные
значения. ПОCКOJlЬКУ эти данные должны сохра-
няться даже в случае аварии электропитания,
оперативная память должна иметь автономное
питание от батарей: она становится неисчеза-
ющей.
Постоянная память ROM (память ТOJlЬкo
для чтения) может ИСПОJlЬзоватъся ТOJIЬкo для
чтения, и ее содержимое не может бьпь ии из-
менено, ии у.цалено. В ней хранятся два типа
проrpамм: операционная система, или 08
(Operation System), :которая является основной
проrpаммой в проrpаммном обеспечении и об-
леrчает взаимодействие с периферийными ус-
тройствами, и прикладные проrpаммы ПОJlЬЗO-
вателя:. Существует постоя:нная память, юroрую
ПОJlЬзоватеJIЬ может изменять: она называется
PROM (проrpаммируемая память только для
чтения), однако проrpаммирование такой памя-
ти возможно сделать только один раз, сл(Щова-
тeJlЬHO, она является необратимой.
Существует память, :которую можно изме-
нять мноroкратно: это EPROM (стираемая про-
477
2.4.4. СОВРЕМЕННОЕ РЕrYJIИРОВАНИЕ: ПРОrPАММИРУЕМЫЕ АВТОМАТЫ
. Основная стойка
(стандартная, короткая или 19 ')
m mцn
. Блок питания
+
+
. Процессор автомата
+
. Интерфейсы ввода/вывода:
интерфейсы ввода/вывода,
аналоroвые вводы и выводы,
цифровые вводы и выводы
Е
спя
. Сопряжения информационные:
сопряжения с оборудованием,
сопряжения дпя обмена данными,
сетевые сопряжения
+
w
=>
о
/ ,
I \ !Цlii'
"
, '"
Рис. 2.4.4 2. Пример сборки проrpам
мируемоro автомата
rpаммируеман память 1Олы<о для чтения), или
постоянная память с возможностью проrpам
мирования и стирания. Такое стирание проис
ХОДИТ путем воздействИJI ультрафиолeroвоro
облучеиия (для э1ОЙ цели предусмотреио ие
большое кварцевое окошко), при э1ом среда
становиrСJl проводя::щей для элекrpических за
ря:дов и они исчезaюr.
Рабorа aвroMaTa происходит в двоичной
сиcreме исчисления (табл. 2.4.4 1), в которой
каждое СОС1Оя:иие представляетсJl О или 1 (co
orвerствующими размыI<3.нию или замЫЮlНИIO
элекrpической цепи) биrами (двоичными
цифрами). Все числа вырaжaюrся в двоичной
системе, т. е. предстаВJUlЮТСJl исюпочиreльно
I<Oмбннацня:ми цифр О и 1. В десятичной сис
теме саман правая цифра указывает число eдн
ниц (закточенное между О и 9), зareм цифра,
расположенная левее, обозначает число дecJIТ
I<OB, следующая сoreи и т.д., вес каждой циф-
ры возрастает по мере продвижения налево. В
двоичной системе основание равно 2, вес I<3Ж
дой позиции. занимаемой цифрой, будет увели
чиватьСJl как 2 в степени, равной номеру этой
позицни. При этом нумерация ПРОИЗВОдИТСJl
справа налево, начиная с нуЛJI.
С помощью слова, или rруппы из 4 биr,
можно записать числа до 15, т. е. обозначить
16 разЛИЧНЫХ I<Oманд. для чисел больших 15
представление в двоичной системе требует сло
478
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
Таблица 2.4.4-1
Примеры ((СЛОВ» из 4 бит, выражеlПlЫХ
в ДВОИЧНОЙ систеМе
Вес циdJP
2' 22 2' 20 Разложеиие Число
8 4 2 1 по основанию 10
Число по основанию 2
О О () О o о
о о о 1 1 1
О О 1 О 2+0 2
О О 1 1 2+1 3
О 1 О О 4+0+0 4
О 1 О 1 4+0+ 1 5
О 1 1 О 4+2 0 6
О 1 I 1 4+2+1 . 7
1 О О О 8+0+0+0 8
1 О О 1 8+0+0+1 9
1 1 1 1 8+4+2+1 15
ва в 8 бит, которое называется байт. Такие сло-
ва позволяюr представлятъ числа от О до 255,
или 256 команд.
Все слова хранятся в памяти, которая раз
бита на блоки, измеряемые в килобaйrах, или
кБ, одИН килобaйr соответствует 210 бaйr, или
1024 бaйr.
Сопря:жения, о КОТОРЫХ мы roворили вьпnе,
позволяюr обеспечивать связь с периферией:
приитером, клавиюурой, монпroром, пультом
управления и т.д., которыс MOryт находиться на
большом расстоянии, до 1500 м.
Интерфейсные платы являются соедини
тельными устройствами, позволяющими соеди-
нять датчики с входом автомата и выход aвтo
мата с исполнительными механизмами.
Устройства для ввода пpozpaмм чаще все-
ro состоят из фvнкциоиальных киопок, сим-
вольно цифровоit: клавшnypы, а также экрана
на ЖИДКИХ кристаллах. Оии имеют двойную
задачу: с одной стороны, дать возможность за
ПJ>':ьmать, изменять, стирать или передавать
проrpамму в память, а с дpyroй стороны, вы-
полнять тат за шaroм проrpамму реryлирова
ния, визуализировать или изменять данные.
для тoro чтобы все это обоР}Дование моrло
работать соrласоваино, проrpаммируемый aB
томат Bcerдa имеет часы для синхронизации,
сиrналыI от которых передаются по управляю-
щим шинам. Например, сиrиалыI часов задают
темп вьщачи даННЫХ или адресов, в то время
как дpyrие специфические сиrиалыI выдаются
при запросе информации, ответом может бьпъ
либо roroBHOCТЬ цеитралъноro блока, либо зап
рос на прерьmaиие.
сиrиaлыI, вырабатываемые часами синхро-
низации, имеют чаcro:ry от 1 до 25 мrц, отсю
да следует, что скорость обработки информации
очень высока (порядка IIИКOсекунды, или трил
лиоиной доли секунды), это позволяет обраба-
тъmaтъ за очень короткое время очень большое
число сиrиалов.
На рис. 2.4.4-3 приведен пример проrpам-
мируемоro автомата, который позволяет реали-
зовать функции управления и реryлироваиия
различиоro тсхиическоro оборудования, а Taк
же мноroчислеииыс функции управления энер-
rией. Ero основными элементами являюrся:
. компакrный базовый МО ЛЬ Д)IЯ неизме-
няемых установок (вверху справа) или несколь
ко модулей в том случае, кorдa предусматрива-
ется расширение (вверху слева), эти модули
обеспечивают функции автоматическоro pery-
лирования, слежения за управлением и опти
мизации;
. внешние интерфейсы (или внутрениие),
вьmолненные в виде стойки, и вставляемые
преобразователи (в центре слева), задача кoтo
рых заключается в обеспечении совместимос-
ти и передачи сиrиалов между модулями и пе-
риферийными устройствами (датчиками, ис-
полнительными орraнами и т.д.);
. терминал для чтения и задания парамет-
ров (внизу справа), который позволяет осуще-
ствлять интеракrивный диалоr с помощью дис
nлея и клавиатуры, задавать опорныIe парамет-
ры, проводить коррекцию времени и дaтыI, со-
здавать времеииыIe проrpаммы, осуществлять
ручное вмешательство в линии связи и подпроr-
раммы, задавать реалъныIe значения и опорныIe
значения, времеииыIe параметры и состояние
линий переключения и, иаконец, осуществлять
опрос и устранение неполадок
для своей работыI любой проrpaммируемый
автомат должен использовать проrpаммное
обеспечение, которое может бьпь следуюIЦИX
видов:
479
2.4.4. СОВРЕМЕННОЕ РЕП'ЛИРОВАНИЕ: проrРАММИРУЕМЫЕ АВТОМАТЫ
I
".,., " ,, if;>
:-р
'111
flШШ '
- -
..
..
.. :
"
"
11
!f.
..
..
...
'"
I
Рис. 2.4.4 З. Прнмер проrpаммнруемоI'О автомата (ASlOOO, Staefa Control System)
. операционная система, ШIИ основное про
rpaмMHoe обеспечение, I<OТOpoe располarается
в памяти и служит ДJlЯ обеспечения безотI<aЗ
ной рабоrы машины и ДJlЯ управления Bxoдa
ми и выходами;
. npozpUММHoe обеспечение, содержащееся
на обычных носпrелях (кассеты или дискеты);
. прикладное npozpUММHoe обеспечение.
для тoro чтобы общаться с автоматом, нуж
но использовать машинные языки. I<OТOpыe MO
ryr бьrrъ различных типов: I\Uдовый, булевский,
Grafcet и т.Д.
Существуют различные типы автоматов:
. автоматы, являющиеся комплектующи
ми элементами, они MOryT быть полностью
вмопrированы В устройство. I<OТOpЫM они уп
равляют;
. автаматическuе системы, у юлорых воз
можности обрабorки '3начпreльно более широ
кие, чем у автоматов комплектующих, они
включают в себя периферийные устройства,
такие. как приитеры ДJlЯ печатания схем aвтo
матизации, эксплуатационных журналов и co
общений о неполадках, кроме тoro, эти aВТOMa
480
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
ты часто имеют устройства для задаНия диа
rpaмM, параметров, проrpамм и Т.д. Они ocнa
щены интерфейсами для связи с дpyrими сис
темами через сеть передачи данных.
Добавим в зaкmoчение, чro проrpаммируе
мые aвroMaты MOryт облaдarь допoлниreльны
ми свойствами aвroреryлироваиия и aвroнacт
ройки. Автореzyлuрование может быть ощхще
лено I<aК функция, позвоJUПOЩЗЯ perymrropy для
юu<oro нибудь произвольноro процесса aвroMa
тически ощхщeJDIТЬ физические параметры Э1О
ro процесса. Автонастройка Э1О фyющиJI,
позвоJUПOЩЗЯ при известных в одной ТOЧIre фи
зических параметрах процесса обрабorarь их
для оптимизации реryлироваиия и преобразо
вать их в соответствни с moбыми физически
ми изменениями (температуры, давления и
т.д.), для тoro чroбы эти параметры оптимизи
ровали реryлирование.
Наконец, отметим, что проrpaммируемый
автомат позволяет обеспечить работу одноro
или нескольких исполнительных механизмов
без вмешareлъства человека и в сoorвeтcтвни
с точиыми ИНcтpyIЩIOlМи. Если на очень боль
ших установках имеются мноroчислениыe ло
кальныIe aвroMarыI, то можно собрать всю ин
формацию в одном месте и onyдa коитролиро
вать совокупность установок: речь идет о цeH
трализованном техническом управлении, coкpa
!Денно ЦТУ.
2.4.4.3. Системы цеитрализоваииоrо
техиическоrо управлеиия,
дистаициоииоrо иаблюдеиия
и дистаициоииоrо управлеиия 1
Принцнп работы системы централизованно
ro техническоro управления основан, I<aК yкa
зывает название, на централизации более или
менее значительной информации, посылаемой
1 См. также: "Основы централизованноro техничесkOro
управления" (Comprendre la GTC, J-Р.Denis, Revue Pratique
du Froid, 1987,.N' 638, р. 4 53);
"ОБЫЧное цен-rpалнзованное техннчесJroe управление"
(La GTC apprivoisee, J.-М.Gurrеt, Revue Pratique du Froid,
1987,.N' 638, р. 56 61);
"ЦТУ н холодильные установки" (GTC et instal1ations
fiigorifiques, P.Francis, Revue Pratique du Froid, 1987,.N' 638,
р. 63 67);
локальными aвroматами через сеть. OcHOBnI
ми функциями системы централизованноro тex
ническоro управления являются следующие:
. управление оборудованием в соответствни
с днeBным rpaфиком, аналоroвым или цифро
вым ДОCIyIlом И специальными проrpaммами;
. управление энерrией;
. защита имущества и персоиала с помо
щью специальноro оборудоваиия, контроль дo
C'I)'IIЗ;
. дналоr человек/машина на поюn:ном язы
ке С визуализацией и запросом, обеспечиваю
IЦИЙ вывод на принтер или монитор парамет
ров, значений, измеренных датчиками, сиrиa
лов о неполадках, времени работы, положения
исполиительных механизмов реryлирования
или управления, схем, значений превышения
щхщельных уровией;
. возможность во:щействия на испoлниreль
ные механизмы с помощью центральиоro пуль
та, а также разнообразных почасовых, специа
лизированных, aвroматических. мareматичес
ких или отвечаюIЦИX на реакцию проrpамм;
. хранение информации для обработки или
архива;
. обработка в информационном режнме
moбых значе8ИЙ, кoropыe MOryт быть ЩХЩстав
леныI в форме rpaфиков или дpyroй форме, а
также функций управлення, расчета примени
тельно к этим величинам.
Блaroдаря централизации тобой ннформа
ции обслуживающий технический персонал
немедленно ставится в известность о малейшей
аномалии в работе, точиое ощхщеление меcro
нахождения которой позволяет быстро принять
меры. Кроме тoro, aвroMaты, рабorающие в pe
жиме aвroреryлироваиия и aвroнастройки, по
зволяюr в сочетании с рациональным цeнтpa
лизованным управлением установки в значи
"Дистанцнонный сервер MataI" (UN serveur telematique
chez Mata M.Pot1ier, Р.Ресошt, Revue Pratique liI Froid, 1987,
.N' 642, р. 101 105);
"Цнфровое реrулирование н ЦТУ" (Regulation пи-
merique et GTC, С.Ваllоу, Revue Pratique du Froid, 1987, .N'
642, р. 10 1l4);
"01' реryлирования к ЦТУ" (Ое 'а regulation а la GTC,
С.Рemеllе, Revue Pratique du Froid, 1987,.N' 654, р. 4+-48).
481
2.4.4. СОВРЕМЕННОЕ РЕrY.ЛИРОВАНИЕ: ПРОrPАММИРУЕМЫЕ АВТОМАТЫ
тельной степени экономить энерzuю в резуль-
тате повышения эффективности н ОIПНМизации
времени работы. Отсюда, в нтощ следует бо-
лее длиreльный срок эксплуатации оборудова-
ния н более быстрая окупаемость установок
Предыдущие рассуждения позволяют пред-
сказать важность двух основных функций то-
бой снстемы централизованноro техническоro
управления: дистанционноro набтодения н ди-
станцнонноro управления, первая нз которых
интересует техническую службу, а вторая
службу управления.
Действительно, технические службы нyж,.z:щ-
юrся в оперативной ннформации о состоянии,
в котором находятся порученные им установ-
ки: неполадки в оборудовании, переход темпе-
ра1УРЫ за предельные значения, разреryлиро-
вание, остановки для обслуживання, время ра-
боты разлнчноro оборудования, контроль ре-
зультатов (rлавным образом коэффнциентов
rroлезноro действия) н Т.д. Отсюда следует не-
обходимость дUcтaHциOHHOco наблюдения, ко-
торое можно определить как средство, позво-
.1ЯЮщее передать техникам необходимую ин-
формацию о состоянии оборудования, npeвыше-
инн предельных значений н показания счетчи-
!ФВ. Отметим, что дистанционное набтодение
.:щет информацию в реальном масштабе време-
ни н позволяет орraннзoвать рабооу в наилуч-
ших условнях, для тoro чтобы поддерживать все
aвroмarнзнроВ3.IПIЫе устройства в оптимальном
состоявии, следовательно, обеспечить все их эк-
сплуатационные качества.
Со своей стороны, служба управления же-
:тет иметь информацию о количестве потреб-
:ureмой энерrни, об оборудовании, нуждающем-
ся в обслуживаннн, н, rлавным образом, о пред-
rrолaraeмой технической модернизации. Отсю-
.:щ следует необходимость дистанционносо yп
равленuя, которое можно определить как сред-
ство, предназначенное для управленцев н даю-
щее им возможность располaraть результатамн
потребления энерrнн н всей информацией, по-
звоЛяющей составлять план работы. Оконча-
тельно дистанционное управление дает инфор-
мацию о полезном времени,позволяет опреде-
лить юэффнцненты полезноro действия, соот-
Таблица 244-2
РаспределеlOlе IOIформации о холодильной установке
н ее экеплуатации между теПOlЧеCICIIМИ службами
и службами управлeюur
Тип информации
Техническая Служба
вления
Набтодение за оборудовани-
ем
Неполадки, ав ии
НевозможноС1Ъ ДОC"I)'Ilа для
обс вания
Разреryлнрование производст-
BeHHoro обо дования
Рабо1ъl по обслуживанию,
од
КоН'lpOЛЬ результатов (темпе-
ыо ющей ДЫ
В eМJI 1 обо доваиия
Счетчик используемой эиер-
rии эле ичecI'во, rаз и Т.д.
Счетчик пo-rpeбления ресурсов
вода для охлаждения
Средние кооффициеИ1Ы по-
лезноrо действия
Дополнительные сведения,
касающиеся экс атации
.
.
.
.
Q
D
.
.
.
.
.
.
.
.
ношения н Т.д. н дает возможность по нтoraм
работыI контролировать ее качество l .
Табл. 2.4.4-2 представляет в качестве прн-
мера распределение информации ме)fЩY техни-
ческой службой и управлением.
Технолоrин, примеияемые для обеспечения
этих функций дистанцнонноro набтодения и
дистанционноro управления, требуют различ-
ных типов структуры системы, которые мож-
но разбить на две большие катеroрни: снстемы
централизованные н системы неценrpaлизован-
ные, т. е. смешанные централизоваШlые/децен-
трализовашIыIe н децентрализованные.
В централизованной системе (рнс. 2.4.4-4)
все лоrическне функции и расчетыI выплняюr--
ся в центре прнема н обработки, оснащенном
оборудованием для расчета и хранения в памя-
тн. Эroт центр получает or каждоro участка ин-
формацию, выдаваемую различными датчика
ми состояния н измернтель'нынH датчнкамн
1 См. также: "Управление потреблением энерrии ХОЛО-
дилънымн установками супермаркетов" (Geзtiоn energetique
des instaJlations ftigorifiques des hypermarches, W. Gautherin,
Rewe Pratique du Froid, 1989, К2 686, р. 88 97).
482
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ из ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
РЭС4еты
Цекrpальный
вычиcnИТельный
блок
Участок
No4
Сеть
Работа д........ Потр.бля. Вр.мя
Смrнaл о всасывания ем!" МОЩ работы
неполадках наrнeтв.tt4Я насть
Остановка
Компрессор Np 1
No2
Темпер..
тур. Пop8f1'е&
иcneрe.-tR
РаСХОД
во!Дух8
Ра3Мора.
)Ю4В8tt4е
NoЗ
Испаритель NR 1
NR2
NRЗ
Рис. 2.4.44. Cтpvкrypa центра.lНзованной системы, в которой вся информация собирается в цеiПpе, вырабаThIвающем
команды и контролирующеч НХ НU'Jежащее исполнеиие
(температур, ;rаБ.1ений. расходов и т.д.). Про
rpаммное обеспечение централъноro вычисли
тельноro б."Юка .:IO:IЖНО быrь в состоянии про
вести обраC5oтJ\'у Шiформации, выработку опор-
ных значенюl и.;ш команд, которые зависят or
храняшихся в памяти параметров для каждоro
из обслуживаемых участков.
Для нецентрализованных систем можно
предусмотреть множество решений в зависимо
сти or желаемой степени децентрализации. Мы
приведем два примера.
В смешанной централизованной/децентра-
лизованной сuсте.че (рис. 2.4.4 5) вся лоrичес-
кая часть систе tЫ сосредоточена в техническом
помещении, предназначениом для наблюдения.
Вычислительная мanшна, снабженная необхо-
димыми проrpамма.\ш, может обеспечить все
функции автоматики, реryлирование, проrpам
мирование, реrистрацшо, а также вьmолнить
расчеты требуемых сoorношений и коэффици
ентов полезноro действия.
Системы дистанциониоro набтодения и ди
станциониоro управления оrpаничены переда
чей ииформации, вырабorанной на местах.
Центр приема имеer оrpаниченную фyшщmo
визуализации, печати и архивации собыrий.
В полностью децентрализованной систе-
ме (рис. 2.4.4--6) все фymщии управления вы-
полняются на рабочих участках с помощью
обычноro оборудования и системы дистанцион
HOro наблюдения и дистанциоиноro управления
передают лишь информацию о состоянии и чис-
ловые значения нескольких величин. В центре
сбора и 06рабorки информации проводятся раз-
личные простые расчеты, используемые для
управления. Следовательно, этor центр должен
ие только вьmолнять функции визуализации,
печати и архивации, но и располaraть возмож-
ностью проводить простыIe расчerы.
483
2.4.4. СОВРЕМЕННОЕ РЕrYЛИРОВАНИЕ: ПРОrPАММИРУЕМЫЕ АВТОМАТЫ
КОММУНИК8ЦИ0Ж8Я сеть
Расче1Ъl
Рис. 2.4.4-5. C1pYК'I)'IJa цеН1рализованнойlдецеН1рализованной системы, в которой вся ннформация обрабaJыаетсяя
на месте вычислительным н машинами, пм же выраба1ыIаю'I'сяя команды н КОН1ролируется их ВЫПOJшенне; в цен1р посту-
пают только данные об аномалиях и резуль'Ia1ыI раБо1ыI
2.4.4.4. Выбор системы
централизованноrо техническ:оrо
управления
В npmщипе, каждая из вышеуказанных си
M В соcroянии ВЬШОJПIЯТь oдml И те же фун
кции, и выбор наиболее подходящей cтpyкry
ры будer зависеть от используемых критериев
и важности каждоro из них.
Не претендуя иа полнOIy и не давая какой
.lИбо оценки значимости этих систем, мы MO
жем oтмenrrь:
. критерии, относящиеся к характеристикам
::исте.мы:
возможность передачи параметров cocro
юшя и предельных значений,
возможность передачи показаннй счerчи
ков,
возможность передачи результатов изме
рений,
возможность вьшолнения расчетов,
возможность обеспечения выполнения ло
rических функций;
. критерии, относящиеся к эксплуатации cиc
темы:
способность работы снеполной нarpyзкой,
тип используемых телеrpафных связей,
возможность дистанционных реryлиров
ки и управления,
npиспособлеииость оборудования к рабо
те в условиях производственных помещений,
возможность npиспособления MeCТHoro
персонала к работе с новым оборудованием:
. критерии, относящиеся к стоимости виeдpe
1lия (см. дальше) и ЭКСП.;Iуатации.
В табл. 2.4.4 3 npиведена сводка критериев
выбора различиых возможных струюур! .
Что касаerся цены, читатель может обра
титься к статье "Выбор элекrpоииой системы",
1 См. 'Iaкже: "Выбор элеК'IpОННОЙ системы" (Choix d'un
systeme electronique, B.Pasquier, Revue Pratique du Froid,
1988, N2 662, р. 6.цi9);
"Как выбра1Ь микроэлеК'Ipонное оборудование" (Сот-
тent choisir son equipment micro-informatique, La Commission
Informatique de l'AlCVF, Chauffage, Ventilation, Condition-
nement, 1990, N2 4, р. 42..44).
484
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕдЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
KOIlIlyНМКВЦМoннa" сеть
Передоющее
уоотроАство
на УЧ8С11<е NR 1
РeryЛМр0&8нме
испарителя NR 2
Компрессор N111
Компрессор NII 2
Рeryлированме
Иcr18plfШl. N111
Дввление
всасыванияlн8lrмe-
та....
Перerpев
Эл
ЧecnlO
(ro.)
ВОД.
Рис. 2.4.4-6. CтpYJC!YPa децеiПpaJ1Изованной системы llша 2, в которой Все лоrические функции выплняютсяя с помо--
щью обычноro оборудования (реryляторов, оптимиз:rroров, автоматов), аиомалии и ПОkaЗaНия счетчиков собираются в
цеiПpе для обработки
указанной в подстрочном примечании на с. 483,
в которой дан числовой пример для частноro
случая пrицефермы.
2.4.4.5. При меры централизоваииоrо
техиическоrо управлеиия!
2.4.4.5.1. Островные прилавки на основе
витрин холодильников
Все супермаркеты имеют витрины холо-
дильники и холодильные камеры, экономичная
работа которых может бъпъ обеспечена только
с помощью системы техническоro управления.
как мы уже видели, существуют различные
виды этих систем. Среди них можно остано-
1 См. также: "За кулисами rорода Науки и Промыщлен
ности: чудо ЦТУ" (Оans les coulisses de la Сае' des Sciences
et de I 'Industrie de la Villette: la diva des GTC, Revue Pratique
du Froid, 1989,.N" 688, р. 29 31);
"Дистаиционные наблюдеиия и дистанционная связь в
супермаркете" (Telesurveillance et telecomrnunication en
ЬурennмсЬе, M. G.Philip, Revue Pratique du Froid, 1991, .N"
731, р. 4 8).
виться на децентрализованной системе, обра-
зованной элекrpoШIЫМИ платами (рис. 2.4.4-7).
ПЛата А является мозroм каждоro ряда или ХО--
лодильной камеры, на ней расположены хвар-
цевые часы высокой точности, и она содержиr
все параметры реryлироваиия ряда или холо-
дильной камеры. Плата А управляет реryлиро-
ваннем холодопроизводительности. сиrиалами
К размораживашпо и сиrнaлaми о неполадках.
Она может бъпъ запроrpаммирована после под-
соединения к внешнему устройству ввода про-
rpaмM и последующеro Шlтeрaкrивноro диало-
ra. Она может бъпъ также присо ена к шине
данных, общей для всех плат А мaraзина для
обеспечеШIЯ ДИСТЗJЩИоиноro набтодеШlЯ, ко-
торое осуществляется с помощью отдельной
платы. При такой конфиrypации совокупность
плат А может бьпъ запроrpаммирована с помо-
щью компьютера.
Одна или несколько плат В (максимум 4)
связаны с помощью шнны данных С платой А.
Эrи платы получают информацшо от одноro
или нескольких температурных датчиков из
2.4.4. СОВРЕМЕННОЕ РЕrYЛИРОВАНИЕ: ПРОПАММИРУЕМЫЕ АВТОМАТЫ
485
Таблица 24.4--3
Критерии выбора системы теDlИЧескоrо управлении холодильной установкой
Централизованная
Децентрализованная
Обычная
Пренм щества
. надежность
. нечувC'l1lИтельность к . нечувствительность к . нечувC'l1lительн ость к
небольшим неполадкам небольшнм неполадКаМ небольшим неполадкам
централизованный KOH . централизованный KOH . наличие специалиcroв по
троль троль установке
. на6тодение . набтодение
. диаrНОCПIка неполадок . диаrНОCПIка неполадок
дешевый уход . дешевый уход
. энерre'IПческая оптими . энерre'IПческая ОlПИми . энерre'IПческая оптими
зация подсистем реryли зация подсистем реryли зация подсистем реrули
роваиия рования рования
энерre'IПческая оптимн . энерrетическая оптими
зация всей установки зация всей установки
. стратеrия rибкоrо KOH . стратеrия rибкоrо KOH
троля (упрощает измеНе троля (упрощает измене
иие даниых об ycтaHOB ние данных об ycтaHOB
ке) ке)
Недостатки
. ЧУВC'l1lительность к Ma
лейшим неполадкам
. значительныlзатратьlнаa . значительныle затратыl
внедрение
. специально обученныlй . специально обученныIй
персонал персонал
. отсутствие энерre'IПче-- . отсутствие энерre'IПче
ской оптимизации всей ской оптимизации всей
установки установки
. отсутствие энерre'IПче
ской оптимизации Под
систем
. очень оrpаниченные . невозможность контроля
возможноCПI контроля С С помощью компьютера
помощью компьютера
. О'IНосительно высокая . O'IНосительно высокая
croимость ухода croимость ухода
380V+N+T
Витрина 1
Витрина 2
Вlnpина 3
Витрина 4
I
L1Мнa A8tН:JIX
ПуЛЬТ I
li@lJ
l
Рис. 2.4.4--7. Прилавки ocтpoBHOro типа на основе внтрин холодильников (или холодильныIx камер) как пример цеlП
рализированноro техническоro управления (Воnлеt Remgeration)
486
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОдИЛЬНОЙ ТЕхники
каждой витрины и передают сведения к плате
А. Плаrы В упраВJIЯIOr также заданием темпе
рюуры и сообщениями о неполадках, I<OI'Oрые
с ней связаны. эти платы упр3.ВЛJIЮТ реле раз-
мораживания, I<OТOpыe, в свою очередь, управ
ляюr rpyппой э:тектромеханнческих устройств
(рубильник + контактор» находящейся в I<ёL'f(-
дой витрине для обеспечения электрическоro
размораживания.
Для ВитрИН с естественным разморажива-
нием все ll.1аты В. ИСКЛIffiая те, I<OТOpыe соеди
нены шиной с ll.1аТОйА, MOryт бьпъ заменены
автономными термометрами.
Допотnrreльными функциями снстемы яв-
ляюrся: реryлирование cyroчноro тепловоro ре-
жима с помощью ночных. mroрок ИJПI заслонок;
электронное реryлирование с помощью ленroч-
ных нarpeвателей; диаmостичесmе фymщии,
вьmолняемые с помощью электронных IШar и
пульта; специальные ВИДЫ сообщений о непо-
ладках (засорение водяных трубопроводов и
т.д.); электронное соrласование работы реryли-
рующеro веlПИЛЯ и реryляroра скорости.
Реле на IШarах А, сиmaлизирующие о ие-
поладках (охваrывающие 10 видов иеполадок
на холоднльном участке), как и реле, сиmaли-
зирующие о неполадках в машинном зале, об-
рабаrываемых автоматическ.и, связаны с дис-
петчерским пунктом Transnet.
Эror пункт, находящийся В помещении, мо-
жет бьпъ обеспечен проrpаммами и справоч-
ной базой; пeчarающее устройство может пе-
чararъ сообщения о неполадках, адресованные
конкретному специалисту. При обнаружении
неполaдkИ (I<OI'Oрая может бъпь обработана в
наиболее удобное время, зареmстрирова.на и
т.д.) aвroмarичeское устройство посылает сооб-
щение холодильщику (возможно хранение 5 те-
лефонных номеров), обеспечивающему уход и
обслуживание оборудования мarазииа; 310 осу-
ществляется через мини-ценrpaлизо.занную ли-
нию техническоro обслyживaншr (рис. 2.4.4-8).
Эrа централизованная линия может полу-
чarъ телефонные звоНkИ из MHOmx мaraзинов:
она обрабатывает возникающие сообщения о
неполaдI<aX, запоминает адреса для связи и зво-
нит специалистам в соответствни с определеи-
ными приоритетными классами собьпнй. Спе-
циалиcты на расстоянии MOryт оценить, исхо-
дя из базы дaшIЫX, возможности пункта и вы-
работarъ команды дистанционноro управления.
фующни дистанционноro слежения за не-
поладками и дистанционных консультаций под
держиваются с помощью простой uпlныI В виде
кабеля Зх2,5, связывающей rpyппy IШar А (до
50) с интерфейсной плaroй. НеполaдkИ в ма-
шинном зале обрабarъmaются aвтoMaroM, так-
же соединениым с 31Ой плaroй. Интерфейсная
плата может бьпь продублирована в дpyroM
помещении мaraзииа, она позволяет co6parъ В
одиом месте все сведения о темперarypах и не-
поладках на холодильных постах и В машин-
ном зале. К ней MOryт бьпъ присоедниены пе-
чarающее устройство и модем.
Набор отказов по четырем rpyппам холо-
дильных постов (оборудование с положитель-
ной темперюурой, морозильное оборудование,
ХОЛодИЛЬные камеры с положпreльными тем-
перmypамн, холодильные камеры с отрицаreль
ными reмперmypамн), так же как и неполадки
в машинном зале, передается на удаленныIй
пункт к холодилыциу (рис. 2.4.4-8). Кроме
тoro, с помощью простоro доступа через ком-
пьютеры типа РС управляющий может полу-
чarъ на расстоянии все опорныIe значения па-
раметров постов "холода" (reмперюуры, раз-
мораживание, переченъ неполадок, параметры
реryлирования и т.д.) И при необходимости из-
менять их с помощью проrpаммы доступа.
Конфиrypация дистанционноro управления
определяется на основе cOBpeMeННbIX aвтoMa
тов, при 310м информация, касающаяся холо-
ди..'Iъных ПОСТОВ И машинноro зала, собирается
(через инreрфейс RS485/R.S232) и обрабarъхва-
ется компьютером, обеспечивающим цеитралн-
зованиое reхническое управление rpyппой си-
стем. Используя библиorelo/ цвeтных rpафичес-
ких представлений Д1IЯ каждоro мaraзииа, эroт
компъюreр заменяет ими обычные сводные cxe
мы, I<OТOpыe не способны нarлядно показатъ
изменение параметров ВО времени. Компьютер
позволяет показатъ информацию, изменяющу-
юся В зависимости or результaroв дистанцион-
HOro наблюдения, дистанционноro управления,
487
2.4.4. СОВРЕМЕННОЕ РЕrYJIИРОВАНИЕ: ПРОПАММИРУЕМЫЕ АВТОМАТЫ
мм АЗИН
ToproBbIe залы
1 : :: le
I
I I ...,.
I
.i1I[]
Центральный
блок компрессоров
Автометы
Холодиль-
ные KaMe
ры
e , Q
,
..........................
= пеРсон ьный
WI
,
Управляющий
g Прием отхвэов
у""..л..... ИНФОРМ:ЦИ./ s
I Вызов специалИСТО/- / а
! \: /:.
[ -т J
Q
Персональный
компьютер
Рис. 2.4.4--8. Opr1 низация дистаиционноro на6JП<Jдения На примере системы цеlflJ'злизованноrо техническоrо управ-
lеНИЯ ДJUtсупермаркета (Вonnet Refiigeration)
60pa измереlпlых параметров (ДИСТaIЩИоиио
[О измерения) и опорных значений параметров.
ОМПЬЮIер управляет также таблицей непола
10К в системе водоснабжения.
В этой сложной системе стремятся макси
\!злъно децентрализовать техничесюе управле
ние с помощью плат реryлнроваиия и проrpам
\!Ируемых автоматов. Компьютеры при этом
.7 1З69
используются толью в качестве средств связи.
они обеспечивают техничесюе набтодение и не
зависят от самой системы.
2.4.4.5.2. Холодильные станции
На рис. 2.4.4 9 представлен примср струк-
1)'ры системы, способной обеспечить упраБ.1е-
иие централизоваииым холодильным снабже
иием на различных уровнях.
488
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
Рис. 2.4.4--9. C1pyкrypa системы. работающе на ЧeThlрех уровнях (с возможным расширеннем) от управления одним
компрессором до управления всей XJЗ..-ю;uuп,ной ".становкой (Stalectronic 600, Stal Intecno)
1t ...
."f....r--тtto.c ...
;;:1
.tAtЕСJ'JtOiIШ; ...
"" .!
. ",ji
.......
.'"';;;.;...............
-.:
.
...
.1
I .
"
. . . ;O..,
..;;,
. . . .
..
i.""'''''''- ,
. . J..!- !./;.
"' .,,-
. *:P' [: ..
",..,..-"
.
:;!- ..
. !I &
F.
.'r:1
:.
.
Рис. 2.4.4--10. Пульт, обеспечивающий чтение информации и задаНИе параМе'qюв для СИстемы управления и системы
частичноro кон1роля (слева) или полноro кон1роля (справа) холодильной установки (Stalectronic 600, Stal Intecnо)
489
2.4.4. СОВРЕМЕННОЕ РЕrYЛИPOВАНИЕ: ПРОrPАММИРУЕМЫЕ АВТОМАТЫ
. Уровень 1: управлеlПlе лишь одним комп
рессором, при эroм обеспечиваются функции
управления, коиrpoля за безопасностью, pery
лироваиия холодопроизводительноС1И И вмеша
тельства в случае отказа.
. Уровень 2: управлеlПlе двумя компрессо
рамп, при эroм К предыдущим функциям дo
бавляется управлеlПlе совмеС1ИОЙ работой КOM
прессоров.
. Уровень 3: управлеlПlе мamииным залом.
К функциям уровня 2 добавляются YnPaвлеlПlе
и иабтодеlПlе за paбoroй насосов для xлaдareн
та, реryлироваиие сепараторов жидкости и
теплообмеНlПlI<OВ.
. Уровень 4: управлеlПlе всей холодильной
установкой, вюпочая коюуры охлаждения, 'ПО
добавляет мноroчнсленные дополнительные
функцни, такие, как размораживание испари
телей, коиrpoль за темперarypoй, давлеlПlем и
Т.д., а также все вмешательства в случае непо
ладок.
Управление всеми этими функциями осуще
ствляется с помощью пульта, позволяющеro
считывать ниформацию и задавать параметры
(рис. 2.4.4 lO, слева для уровней 1 и 2, справа
для уровней 3 и 4).
2.5. Элементы акустики
2.5.1. Общие понятия и определения
в состав всех хо.lоди..Thных установок BXO
дит такое оборудование, как компрессоры, Ha
сосы, венти.lЯТОрЫ. Работа их двиrателей BЫ
зывает нежелательное явление, а именио воз
ШfКНовенис шумов в результате движения Me
ханичеСЮfХ деталей. Эти шумы частично pac
пространЯJOТСЯ непосредственно по воздуху
(или в лобой дрyroй СПЛОшной среде), а час
тично перед3IOТСЯ на расстояние косвенным
образом через различныIe трубопроводы и воз
духоводы. Независимо от способа распростра
нения шумов необходимо иметь устройства,
спосоБныIe максимально снижать вредные зву
КИ. В качестве таЮfX устройств MOryт исполь
зоваться защитныIe звукопоrлощающие оболоч
КИ. или звукоуловители для шумов, передаю
щихся по В01ДУХУ. И-lН про ставки из звукоизо
ляциониоro материала. или поrлотители вибра
ций.
Однако какими бы ни были частныIc Mepo
приятия по звукоизоляции, не следует упускать
из ВИДУ, что пракrически Bcerдa MorYT бьпь pe
ализованыI общие подходы к оrpатrчению Bpeд
HbIX шумов, осуществление КOТOpbIX требует
принятия в дальнейшем менее жестких частных
мер. Так, например, если теXШfЧеские помеще
ния с обору.цованием для кондициотrpования
воздуха, обслуживающим здание, расположить
как можно дальше от рабочих комнат или жи
лых помсщеШfЙ, то шумы, издаваемые комп
рессорами, будут значительно меньше беспоко
итъ персонал или жильцов, чем при дpyroM pac
положеШfИ обору.цования. Точно так же можно
выбрать такое наружное размещение rpадирии,
при котором работа ее веитиляторов не будет
доставлять никакоro беспокойства окружаю
щим.
Таким образом, на основе приведенных
выше рассуждеШfЙ можно сделать вывод, что
еще на стадии эскизноrо проекrа установки
необходимо вместе с rенеральным заказчиком
определить наиболее предпочтительное pacno
ложение техничесЮfX помещений, в КOТOpbIX
бу.цет установлено обору.цование, reнерирующее
шумы.
Термины и определения]
rлавньfМ из терминов является поняrие зву
ка, который можно определить как механичес
кие колебания матернальных частиц упрyrой
твердой, ЖИДКОЙ или rазообразной среды в He
котором иитервале частот, воспринимаемом
ухом. Хотя, по определению, колебтощиеся
материальные частицы MOryT принадлежать
тобой среде, человеческое ухо ВОСпрИШfМает,
как правило, только те колебания, которые ne
реД3IOТСЯ по воздуху2. Интервал частот, в кo
тором ухо человека ВОСпрИШfМает звук, pacno
ложен в диапазоне примерно от 16 колебаний
в секунду (нижний предел чувствительности,
следовareлъно, около 16 rц) до 20 000 колеба
ШfЙ в секунду (т.е. верхний предел чувствителъ
ности около 20 000 rц). Звуки с частотой тrже
16 rц называются инфразвуком (они издают
1 Термины, не определенные ниже, можно найm в сле-
дующих докумептах:
NF 830-101 "Акуетка. Общие термины и определе-
ния"; NF 830-103 "Акуетческая аппаратура. Термины и
определения"; NF 830-105 "Акуетка, термины и опреде-
леиия. Физиолоrия и психолоrия акустических воздей-
ствий"; NF 830-106 "Акуетка, термины и определения.
Строительная акуетка".
2 В принципе, это не совсем верно. Подводные плов-
цы, например, воспринимают звуковые ВОJПIЫ, распростра-
пяющиеся в воде. Кроме тоуо, механизм восприятия чело-
веком звуковых воЛII завнсит не только от уха как таковоуо,
но и от нервных окончаний, связанных с ухом. Примеч.
пер.
2.5.1. ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
91
период
т - 1/1
р
простой звук
Рис. 2.5.1-1. Типовые колебания чаСlllЦ вщцуха для простоro звука.. сложноrо звука и шума.
PL атмосферное давление; РА максимальное аКУC11lческое давление; Р эффективное аКУC11lческое давление, paB
ное 0,71 Р А ; [ частота (обозначается также черезN)
ся, например, земной корой во время землетря
сепий), тоща как звуки с чаcтoroй свыше 20 000
[ц называются ультразвуком. Инфразвуковые
и ультразвуковые колебания недоступны для
человеческоro уха, одиако MOryт улавливаться
орrанами слуха некоторых животных.
Если колебания среды носят синусоидаль
ный характер, звук называют простым или чи
стым (рис. 2.5.1 1). Несколько простых звуков,
СJIЫШИМЫХ одиовременно, образуют совокуп
ность, называемую сложным звуком, в котором
отношения частот элементарных звуков между
собой MOryт бьпь выражены целыми числами
lraрмоникз.ми). ЧИСТЫЙ звук с наименьшей ча
стотой называют ocHoBным тоном, осталъныIe
обертонами. Если колебания среды носят про
извольный характер, такой звук называют шу
\fOм. В некоторых случаях шум вызывает pac
стройства человеческоro орraнизма.
;Jpyzиe определения
Акустика раздел физики, изучающий зву
ковые явления, Т.е. процессы возникновения,
распространения, воспрнятня и воздействия
\iеханических колебаний материалъных частиц
в yпpyrиx средах.
Акустические колебания (или акустическая
вибрация) движение частиц упpyroй среды
JТноснтельно cpeднero (paвHoвeCHOro) положе-
ния.
Периодическая величина перемеиная вe
.шчина, принимающая одинаковые значения
ч:ерез равныIe интервалыI друroй перемениой
величины, от которой она зависнт (время, про
:транство и т.д.).
Период минимальная разность мещцу двy
\{я значениями независимой переменной, при
которой величиныI, характеризующие периоди-
ческие явления, принимают одинаковые значе
ния.
Цикл совокупность состояний или значе-
ний, через которые проходит периодическая
функция или явление, прежде чем возвратить-
ся в исходиое состояние или принять исходиое
значение.
Основная частота для периодической
величиныI синусоидальная компонента. имею-
щая 1)' же чаСТО1)'. что и с3..ча периодическая
величина.
Тармоника для периодической величиныI
синусоидальная компонента, частота которой
равна произведению целоro числа больше еди
ницы на основную чаcтory.
Спектр акустический набор raрмоничес-
ких синусоидз.лъныIx звуковых волн (чистыIx
тонов), совокупность которых образует данный
сложный звук. На прaкrике измерения прово-
дят в полосах частот конечной шириныI. Разли-
чают спекrpы в полосе октавы, одиой трети OK
тавы или в полосах ширИНОЙ 1 [ц.
Волна изменение физическоro состояния
среды, вызванное Mecтным возмущением cpe
ды и распространяющееся в ней.
Волна продольная волна, в которой Ha
правление КО.:Iе6аний материальных частиц или
любых точек среды совпадает с направлением
распространения волныI.
Волна поперечная волна, в КОТОРОЙ на.
правление колебаний материалъных частиц или
любых точек среды перпендикулярно направ-
лению распространения волныI.
Длина волны минимальное расстояние в
направлении распространения периодической
492
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОдИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
воJпIыI ме)lЩy двумя точками, I<Oлебания :кoтo
рых совпадают по фазе.
Поле акустическое зона пространства, в
:которой существуют акустические I<Oлебания.
Давление статическое давление в любой
точке неподвижной сплошной gxщыI, существу
ющее в отсутствне акустических I<Oлебаний.
Давление акустическое MzнoвeHHoe раз
ность ме)lЩy давлением в тобой точке непод
вижной среды В данный MOMeнr времени и cтa
тическим даВJIением в этой точке.
Удлинение перемещение частицы в упру-
roй среде, представленное вeкropoM, I<Oнец I<O
тoporo соответствует положению частицы в дан-
ный момент времени, а начало положению,
:которое занимала бы частица в тот же MOMeнr
времени в отсутствие акустических I<Oлебаний.
2.5.2. Физические характеристики
звука
2.5.2.1. Длнна волны
как мы уже уточнили выше, звук представ
Мет собой механические I<OЛебания частиц cpe
ДЫ и при распространении подчиняется OCHOB
ному СОО1Ношению любоro I<OЛебательиоro дви-
жения, а именио:
л=с-Т=с/f,
r.цe л длина воJпIыI, м;
с скорость распространения колебаний в
среде, м!с;
Т период колебаний, с;
f= 1/Т частота колебаний, c 1 или rц.
Определения понятий длниы воJпIыI И перн-
ода уточнены в п. 2.5.1.
2.5.2.2. Скорость распространення
колебаннй
Скорость распространения I<Oлебаний, или
CI<Opocть звука, о :которой мы только что roвo-
рили, может определяться как скорость распро-
странения (перемещения) изменений физичес-
кoro состояния gxщыI, сопроВ())IЩЗЮЩИХ коле-
бания. Она является, следовательно, скоростью
фазы. Чтобы перемещение изменения физичес-
кoro состояния имело Место, необходимо нали-
чие среды распространителя колебаннй, I<O-
торая может бытъ твердой, жидкой или raзооб-
разной. для raзовой среды CI<Opocть распрост-
ранения колебаний (возмущений) определяет-
ся по формуле
с = Jy .: ,м!с,
r.цe у =с /с" показатель адиабаты (встречав-
v р
шннся в п. 1.3.1.4.4);
Р давление в рассматриваемом raзe, Н/м 2
(Па);
р плотность данноro raзa, кr/м З .
Однако В п. 1.3.4.7 мы видели, что для raзa
массой т, занимающеro объем V. справедливо
соотношение
М т Р ТО
т=а . .V. .
о 29 Т '
РО
Т.е.
т Р ТО
=p=ao .d.V. . ,
V Ро Т
поскольку MJ29=d относительная плотность
raзa по отношению к во:щуху.
Следовательно,
р,р .Т
с= у' о = ,
ao.d,p'To ao.d'To
r.цe а о плотность во:щуха при ООС и давлении
101 325 Па, Т.е. 1,293 кr/M 3 ;
ро нормальное arмосферное давление, Т.е.
101 325 Па;
d плотность raзa по отношению к возду-
ху, равнаяМJ29 (М т ero молекулярная мас-
са), кr/кмоль;
ТО абсолютная нормальная темперmypа,
Т.е. 273,15 К.
Приведенная формула называется формулой
Лапласа, по имени француЗСI<Oro физика, име-
ющеro мноroчисленные труды в области элек-
тричества, акустики, rидpoмеханики.
Таким образом, в этих условиях имеем
Лt 'Т
с=91,2 , м!с.
М т
2.5.2. ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЗВУКА
493
в случае воздуха, например, при темпера
туре ООС, Т.е. 273,15 К, cчиrая M
ным raзoм, ДЛЯlCOТOроro у= 1,4 и молекулярная
массаМ т =29 кr/кмоль, получаем
= 9 L 2 1,4 х 273,15 = 1 17 м/
С 29 33 , с.
Orметим два обстоятельства:
с одной стороны, сшрость звука в тазе ие
зависит от давления в ием;
с дpyroй стороны, сшрость звука в тазе
пропорционалъна mрlПO I(вадрапlOМУ из абсо
;потной темперcnypы raзa, Т.е. для одиоro и тoro
же raзa, взпоro при абco.люrныx темпeparypax
т и Т', сmрости С и С' будут относиться, как
= [т
С VY'
в табл. 2.5.2-1 даны значения CIФрости зву
ка в во:щухе при разл:ичных темпеpcnypах. He
больmaн разница в значении для ООС по cpaв
иенmo с рассчитанным въппе значением объяс-
няется тем, что мы окруrлили молекулярную
\lассу во:щуха до 29 кr/кмоль.
Сшрость звука в во:щухе в зависимости от
ero температуры t, ос, можно быстро рассчи
тать по формуле
С = 332+0,6 t, м/с.
Сшрость звука в ЖИДI<Oстях выражается
формулой
С = J 1 М/С
к.р' ,
V
[.:хе К = сжимаемость жидкости, мЦН
v.p.
i величина, Обратная модулю объемной yпpyro
:тв);
р плотность ЖИДКОСТИ, кr/M 3 .
Таблица 2.5.2 1
Изменение скорости звука в ВО:щyIе
в зависимости от Температуры
т емпера1)'Ра, С, Темпера1)'Ра, с,
ос м!с ос М!С
10 325,6 20 343,8
О 331,8 30 349,5
10 337,8 40 355,3
Таблица 2.5.2 2
ИзменеlOlе скорости зВука
в ДНCТНJJJJНPOВ8IOIОЙ воде в З8ВНсим:оети
ОТ Tel\DIepaтypbl
т емпера1)'Ра, С, Т емпера1)'Ра, с,
ос м!с ОС м!с
О 1407 20 1484
10 1449 30 1510
в табл. 2.5.2-2 приведеныI значения сшрос-
тв звука в дистиллированной воде. Заметим,
что в пресной воде прн +8 0 С сшрость звука
составляет примерно 1435 м/с, тоща как в мор-
сmй воде при + 15°С она близка 1( 1500 м/с.
В твердых телах нужно рассмэ:rpнвa:rь рас-
пространение двух типов ЗвyJroвых волн: про
дольных н поперечных; каждый тип волн име
ет свою CI<Oрость распространения. Продольной
называют волну, в ICOТOрой направление пере-
мещения mлеблющнхся частиц совпадает с на-
правлением распространения волны, тоща как
в случае поперечной волныI направление пере-
мещения mлеблющнхся частиц перпендикуляр-
но направлеНlПO распространения волныI. Сш-
рость распространения продольных волн опре-
деляется формулой
Е
С 1 = , м!с,
1 2f..l21(l f..l)
ще Е модуль yпpyrости рассматриваемоrо
твердоro тела при растяжении или СЖа11Щ НI
м 2 ;
f..l mэффнциеит П)'ассона твердоro тела
(безразмерный), равный отноmенlПO относн-
тельной IЮперечной деформации 1( относитель-
ной продольной при простом продольном pac
тяжении;
р плотность твердоro тела, кr/M 3 .
для поперечных волн имеем
1 Е
c t = . м/с
р 2(1+f..l)' .
Скорость звука в твердых телах roраздо
въппе, чем в raзax или жидкостях. Ее значения
для разл:ичных материалов прнведеныI в табл.
2.5.2 3.
494
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
Таблица 2.5.2 З
CIropocть ПрОДОЛЬНЬП звуковьп ВOJDI
В различньп материалах при окружающей
температуре +20.С
Материал с, Материал С,
М/С М!С
Стекло 5200 Дерево, СОСНа 3300
Алюмнннй 5100 Дерево, пнхта 4200
С'IaЛЬ 5000 Кирпичная кладка 3500
Бетон 4000 Пробка 500
Дерево, дvб 3850 Резнна 50
2.5.2.3. Акустическая скорость
АкуcrичесI<OЙ СI<Oростъю (СI<Oростью I<Oлеба
пий или СI<Oростью чаСТlщы) назъmaюr отноше
нне reометричесI<Oro отклонения частицы от
paвHoвecHoro положения: к временн, за I<OТOpoe
Э1О orклонение пронсхоДIП.
Абсоmoтнaя величина акустичесI<OЙ СI<Oро
сти определяется как
и == la'col,
rдe а aмплmyдa I<OЛебательноro движения:, м;
21[
(о == 21[f= Т кpyroвая чаcrorа пулъсаций,
рад! с.
2.5.2.4. Акустическое давление
и уровень акустическоrо давлення
Источник звуковых волн порождает aкyc
тичеСI<Oе давление Р, завнсяшее от времени н
выражаемое уравнением
Р == PAcos(cot+q»,
rде Р А макснмальная аМПЛН1Уда давления
(см. рнс. 2.5.1 1);
q> yroл сдвиra по фазе.
Величина эффекrивноro акустичесI<Oro дaв
ления: связана с максимальным давлением co
отношением
1
Р == J2 'РА== 0,71 РА'
Эффекrивное акустичеСI<Oе давление соот-
ветствует среднеmrrerpальному значению мrнo
венноro акустичеCI<Oro давления: за данный вре-
менной ншервал, обычно за один пернод, в
зоне пространства, в I<OТOРОЙ сущеcтвyюr aкy
стические I<Oлебания: (н I<OТOРУЮ мы назвали
акустическим полем); эффекrивное давленне
чаше Bcero меняется прн переходе от ОДНОЙ точ
ки к дpyroй. Чем сильнее частнцы I<Oлебтотся
относиreльно их cpeднero paвHoвecHoro поло
жения:, тем инreНСИ8нее звук, больше размах
(ампmnyдa) I<OЛебаннй а н знaчиreлънее расши
рение н сжатие воздуха. АкустичеСI<Oе давле
нне нзмеряется в Н/м 2 , Па или мнкробарах
(мкбар);
1 Н/м 2 ==1 па ==10 мкбар.
АкустичеСI<Oе давление н акустическая СI<O
ростъ связаны отношением
Р == И'Р'С,
rдe р ПЛОТНОСТЬ воздуха, кr/M 3 ;
С СI<Oрость звука, м!с.
Предыдущее выражение представляет собой
акустический зaI<oн Ома.
Можно запнсarъ
Р
u==z==P'c.
КОЭффlЩИеш z называюr характернстичес
ким импедансом рассматриваемой среды. ОН
имеет размерность кr/(M 2 .c).
В табл. 2.5.2-4 пр ены характернстичес
кие импедансы для различных сред. Можно за-
мeтIПЪ, что самый низкий импеданс у воздуха.
Таблица 2.5.24
Характеристический имnеданс :; различиьп сред
Среда р, С, z p'e.
кrlM 3 М!С кrl(M 2 .c)
СThЛЬ 7900 5000 3950.10'
[раннт 2800 6400 1800.10'
Бетон 2000 4000 800.1 о'
Кирпич 1500 4300 650.10'
Дерево (пер-
пеfЩНКУЛЯРНО ",500 5000 250.1 о'
волокнам)
Вода 1000 1450 145.10'
Пробка 200 500 10.10'
Резина '" 1000...2000 от 60 до 150 от 6 до
30.1 о'
Вoздvx 1,2 344 413
2.5.2. ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЗВУКА
495
Таблица 2.5.2-5
ХарaкrернCТИIOI разлнчньп акустнчесIOlX полей в завнснмоCJ'Н 01' звyкuвоrо давлении в воздухе
АкуC'I1lческая АкуC'I1lческая Уровень
АкуC'I1lческое давление Скорость колебаний аМIIЛИ1)'да а при аКУC'I1lческоrо
р, 0,1 Н/м 2 интенсивность и, см/с частоте 1000 rц, давления,
[, мквт/см 2 10.6 см дБ(А)
1 0,0025 0.025 4 74
10 0,25 0,25 40 94
100 25 2,5 400 114
1000 2500 25 4000 134
Акуcmческое давление обычноro разroвора
находится в пределах от 0,1 до 1,0 НlM 2 на pac
стоянии 1 м от roворящеro. Наиболее слабое
aI<ycrnческое давление, воспрннимаемое челове
ческим ухом (пороr слышимocrи), равно 2'10.5
Н/м 2 , тorдa как болевой пороr доcтиraется при
давлении 20 НlM 2 . В табл. 2.5.2 6 даны звуко
вые давления, порождаемые различными ис
roчниками звука.
Акустическое давление, которое восприни
\fается человеческим ухом в нормальных усло
внях, может, следовательно, меняться в диапа
зоне отношений 20/(2'10.5)=106, Т.е. от едини
цы до миллиона. Поскольку в таком диапазоне
цифр трудно ориентироваться, УСЛОВИJIИсь оп-
ределятъ уровень акустическоro давления как
.:rвaдцaтикpaтный десятичнъrn лоraрифм I отно-
шения текущеro значения акустическоro давле-
ния к опорному значению, в качестве кoтoporo
принят пороr слышмости,, Т.е. 2'10.5 НlM 2 .
этот уровень акустическоro давления выража
ется в децибелах 2 , Один децибел (ДЕ) равен 11
1 О бела, безразмерной единицы, используемой
павным образом для выражения отношения
.:rвyx значений мощностей. Один бел равен де-
сятичному лоraрифму этоro отношения. Име-
ем
I См.: "Лоrарифмы и акустика" (Logarithmes et
acoustique, B.Lelievre, Rewe Pratique du Froid, 1990, NQ714,
р. 98 107).
2 Определение децибела приведено в стандзpre NF Х02-
202 "Периодические явлеиия и связанные с иими величи-
ы". Едниица "бел" иазвана в честь Александра rрейама
Белла (1847 1922), американскоro физика, I<OТqрый изrото-
вил в 1876 [: первые микрофон и телефон и изобрел в 1886 [.
:-раммофои.
Lp =20Ig L , дЕ,
Ро
rдe РО опорное значение акустическоro дав-
ления, соответствующеro пороry слышимсти,,
т-е, 2'10-5 НlM 2 .
Таким образом, уровень акустическоro дав-
ления пороra сJIышимстии равен
Р 210 '
L ==201g =201g =O дЕ.
р Pn 2.10')
Уровень акустическоro дав.:JeЮfЯ, соответ-
ствующий болевому пороry, c:Iедовательно, ра-
вен
L =201gL=201g =201g106 =
Р Ро 2.10.5
= 120дБ.
В табл. 2.5.2-5 приведены различные харак-
теристики звуковоro поля. Можно сразу заме-
тить преимущества использования лоrарифмов
для выражения уровия акуcmческоro давления,
поскольку он меияется только от 74 до 134 де-
цибел, в то время как давление меияется в от-
ношении от 1 до 1000.
В табл. 2.5.2-6 дано несколько примеров
акустических давлений и уровней акустичесЮLХ
давлений, соответствующих источникам звуков
и заКJПOЧеннъlX между пороroм слышимстии и
болевым пороroм.
Уровни акустическоro давления уравнове-
шиваются с помощью уравновешиваюЩIIX ко-
эффнциенroв А, о КOТOpblX мы будем roворить
вразд. 2.5.4, поэтому они выражаются в ;:(сци-
белах акустических (А).
496
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
Таблица 2.5.2--6
Акус:тичееКОС! давлеlDlе р8ЗJlllЧНЬП ИСТОЧlllllCOВ :JВYICII И уровень соответетвующеro акус:тическоrо давлeиtUI
(уравновешивающий коэффициент А)
Акустическое давление,
НlM 2
Источннк звука
2 100
1,125 95
0,632 90
0,2 80
0,1125 75
0,0632 70
0,0356 65
002 60 а
0,00632 50
0,002 40
0,000632 30
0,0002 20 лнc!1lы, шепот на янин 1,2 м
0,0000632 10
0,00002 О
2.5.2.5. Акустическая мощиость
и уровеиь акустической мощиости
В свободном поле, т. е. либо на открьпом
пространстве, rде orpажающим элементом яв-
ляется толы<о почва, либо В безэховой камере,
мrиовенная акустическая мощность W, прихо-
дящзяся на элемент данной поверхности, рас-
положенной перпенднкулярно направленИ}О
распространения звyI<OВОЙ волны, выражается
orноюеннем
р2
W =A ,BT,
р.с
rдe А площадь рассматриваемой поверхнос-
ТИ, м 2 ;
Р акустичеСI<Oе давление, Н/м 2 ;
р плorность среды, ю::/м З ;
С СI<OроСТЬ звуха, м/с.
как мы уже видели,
р = и'р'с,
следовательно, можно также записать
W=A'u 2 .p'c, Вт.
В частиом случае для вo импеданс р'с
равен 413 ю::/(м 2 .с), откуда имеем
W= 413 А'';, Вт.
ПОСI<OЛЬку акустические мощности, IC3К пра-
вило, очень малы, их выражают в большинстве
случаев микровапах (мкВт).
В табл. 2.5.2-7 приведены примеры акусти-
ческих мощностей.
В днффузном поле, Т.е. в TaI<OM акустичес-
I<Oм поле, в кoropoM средняя объемная энерrия
имеет одну и 1)' же величину в каждой точке
пространства, а плorность акустичесI<Oro шло-
ка ОдинaI<Oва по всем направлеНЮIМ (roMoreH-
ноеизorpomlOе поле), акустическая мощность
определяется по формуле
2.5.2. ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЗВУКА
497
с.А.Е
W= ,BT,
rдe с CI<OpoCТЪ звука, м/с;
А площадь рассматриваемой поверхнос
щм 2 ;
Е средняя объемная энерrия, M3.
Заметим, Ч'IO втабл. 2.5.2 7 приведеночень
широкий диапазон изменения мощностей ис
ТОЧНИI<Oв звука. Отношение максимальной
мощности к мниимальной для помещеиных в
таблице примеров составляет
4.107 == 4.1019
1O 12
Именио поэтому акустические мощности
условилисъ преобразовывать в уровни акусти
ческих мощностеЙ с помощью лоraрифмов or
ношений таким образом, Ч'IOбы оперировать
толы<о простыми числами.
Уровень акустичеCI<OЙ мощности Lw опреде
ляется как удесятеренный десятичныIй лоrа
рифм отношения даннОЙ акустичесI<OЙ мощно
сти к базовой акустичесI<OЙ мощности, в каче
стве I<OТOрой принята акустическая мощность
пороra слыIIимости,, Т.е. 10-12 Вт. ПОСI<Oльку
речь идет о лоraрифме отношения двух вели
ЧИН, получеиный результат выражается в деци
белах (дЕ), так же как и для уровня акустичес
I<Oro давления.
как показывают данные табл. 2.5.2-7, вы-
ражение мощностей через их уровни позволя
ет значительно оrpаничитъ и упростить значе-
ния, с I<OТOрыми приходится иметь дело. Полу
чаем
W
Lw ==10Igj,f.'"' дЕ,
о
rдe WO=10 12 Вт.
вышe мы уточнили, Ч'IO
Таблица 2.5.2-7
Акустические мощности различных звуковых источников и соответствующне уровни акустических
мощностей
АкуC11fческая мощность, Уровень акуC11fЧеской мощнOC11f, Источник звука
Вт дБ
(40000000) (196) (Ракета « Ca'I'/t!H » на взлете)
(100000) (170) (Прямоточный воздymно-реактнвный
дви.ате.ль )
(10000) (160) еактнвный двн.ате.ль)
(l 000) (50) I (ЧетырехмOТODНЫЙ самолет)
(00) (40) I (Резкнй автомобильный rvдок)
(0) (130) I (Большой OPKeC'I1l)
1 120 Болевой поро.
0,1 110 Радно, ВJCЛЮченное на пn""",,", """мкосп,
0,01 100 Автомобиль на автостраде
0,001 90 ШVМ в Me'IpO
0,0001 80 rромкнй раз.овоо
0,00001 70 НООМальный nаз.ОВоо
0,000001 60 Контора
0,0000001 50 ТНХИЙ раз.овор
0,00000001 40 Шепот
0,000000001 30 ШVМ ЛНC'!llЫ
0,000000000001 О Поро. cлынмoc11f
498
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ из ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
2
w=AL,
р.с
следовательно,
2
ТУ О = Ао Ро .
р.с
Подставляя эти велнчины в уравнение для
уровня акустнчесI<OЙ мощности, получаем
Lr.f- =101g А.//(р'с) =
А6' p /(p'c)
= 10 19 r( L у...:2..: = 10 [ 1/.E.. ) 2 +lg ] =
РО' ..10 \Ро Ао
L
2 1 Р А А
= О g +10Ig = Lp+l01g .
Ро Ао Ао
Следовательно. еС:IИА=А о , то Lw=L .
Представим себе точечный исто звука,
создающий сфернчеСI<Oе ЗВУROвое поле, для I<O
тoporoA o =1 м 2 . на расстоянии r имеем
А = 4т-'.
Следовательно.
4пr:
L w =L p +l0 19 =Lp+l0(lg 4п+2 19 r)=
=L p +l0 (l,1+21g r)=L p +11+20 19 r,
orкyдa
Lp=Lw 20 19r 11.
Таким образом, на основании данной фор
мулы можно сделать вывод о том, ЧТО, удваи
вая удаление or нстоЧНИJ(3 звука, мы снижаем
уровень акустнчесI<Oro давления на 20 19 2=6
дЕ. на самом деле в безэховой камере (в orкры
том поле) эта величина равна 1олы<о 5 ДЕ вслед
ствие orpажения звуха or почвы. Если нсточ
ник звуха не точечный (например, вентитrroр
на крыше), предыдущее выражение становиr
ся справедливЫМ толы<о на расстоянии несI<OЛЬ
I<НX метров or истоЧНИJ(3.
OднaI<O на прaкrикe звук редко распростра
няется по всем направлениям равномерно. Cy
ществуют направлення пренмущественноro
распространения, I<OТOpыe учитывaюrся I<Oэф-
фициентом направленности Q, таким, что
47t1'2
L =L+lOl g
W р Q'
rдe Q равен отноmению плотности акустичес
I<Oro потока, излучаемоro в даннОМ направле
нии, к плотности сфернчесI<Oro акустнчесI<Oro
потока, излучаемоro НCТOЧННI<DМ звуха ТОЙ же
мощности. Величина Q завнсиr or даниоro тe
лесноro yrла, в КОТОроМ излучается звуковая
энерrня. В соответствии с ЭТОЙ завнсимостью
имеем
величнна телесноrо yrла
значение Q
411
1
1t/2
8
211
2
11
4
2.5.2.6. Интенсивность акустической
волны и уровень интенсивности
Интенсивность акустичесI<OЙ волны (сила
звуха), называемая также поверхностной aкyc
тнчесI<OЙ мощностью, равна частному or деле
ния мrновенной акустнчесI<OЙ мощностн, про
ходящей через элемеиr поверхности, на пло
щадъ этоro элемента. для поверхности площа
дъю А акустическая интенсивность определяет-
ся выражением
I= W = Ар2/(р.с) = р2 вт/м 2
А А р.с' ,
а посI<OЛЬКУ
р=и'р'с,
имеем также
1=р'и, Вт/м 2 ,
или
1=и 2 .р,с, Вт/м 2 .
В частном случае для воцуха, у I<OТOporo
р'С = 413. имеем
2
1= 3 =413u2, Вт/м 2 .
В табл. 2.5.2 5 можно найти значения нн
тенснвностей звуховых воли, соответствующне
разЛИЧНЫМ значениям акустических давлений.
Если теперь вернyrьcя к формуле
W
1=:4'
рассматривая интенсивность излучения через
сферу радиуса rl' получим
2.5.3. психоФизиолоrИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЗВУКА
499
И/
I
.
4п 1j
Рассматривая сферу радиуса r 2 , имеем
y
1
4п r 2 .
2
Пренебреraя потерями энерmн при распро
;:траненнн звука в среде, можно, следователь
но, записать
=( ;J 2
Т.е. интенсивность звymвой волны обрarно про
порциональна расстоянmo от истоЧllНЮl звука.
Далее мы УВИДИМ, что пороr слышнм:сти co
ответствует акустической интенсивности lO 12
Вт/м 2 , В то время как болевой пороr дocтнraeт
ся при интенсивности 1 вт/м 2 . Следовательно,
в данном случае акустическая интенсивность
\[еняется в отношеннн 1/1O 12=1012. Поэтому
.J.ЛЯ акустической интенсивности, так же как д.:IЯ
акустическоro давления и акустической мощно
сти, условнлись, С целью упрошения чисел, с
которыми прнходнrся работать, ввести понятие
уровня акустической интенсивности L 1 , paвHO
ro удесятеренному десятичному лоraрифму oт
ношения данной интенсивности ЗвyI<a к ее опор
ному (базовому) значению. Поскольку речь идет
о лоraрифме отношения двух величин, резуль
тат выражается в децибелах (дЕ). Имеем
1
L 1 = 10 19 i , дЕ,
о
rде опорное (базовое) значение интенсивности
звука 10 равно 10 12 вт/м 2 .
На рис. 2.5.3-1 показаны уровни интенсив-
ности звука для четырех значений акустичес-
кой интенсивности.
2.5.2.7. llлОтность звуковой энерrнн
ПЛотностью звymвой энерmн называют кo
личество акустической энерmн в виде как ки-
нетической, так и потенциальной энерmн oд
новременно, содержащейся в еднннце объема
звymвоro поля. Так как энерrня. которая пере-
секает еднннцу поверхности за одну секуНдУ,
содержится в цилиндре длиной с, взяв лу по-
верхность за основание цнлиндра, можно за-
писать
Е'с=1
либо
Е = !... ,lJ)к!м 3 ,
С
rде 1 выражено в Вт/м 2 и С В wc.
В случае днффузноro поля мы видели, что
с.А.Е
w= ,
откуда плотность звymвой энерrии равна
4W
Е = Д)К/м 3 ,
с.А' ,
А представляет собой в данном случае эквива-
лентную поверхность поrлошення рассматри-
вaeMoro участка.
2.5.3. Психофизиолоrические
характеристики звука
Выше мы уже yroчнялн разницу между шу-
мом и звymм. Сейчас мы можем добавить и
дpyroe различие: звуки, производимые источ
ником периодических колебаний, носят харак-
тер музыкальных (тональных), в то время как
шумы обладают сплошным спектром, Т.е. час-
тoтыI содержащнхся в них сннусоидальных волн
обрaзyюr иепрерывный ряд значений, целиком
заполняющих некоторый ннтервал. Понятно,
что вследствие чистоты звук может бьпь леrкo
охарактеризован, чеro нельзя сделать в случае
шума.
музыкальный звук характеризуется высо-
той, силой звука (интеНСIШНОСТЬЮ) И тембром.
Эrн характеристики называют пснхофизиоло-
rнческнми, так как они носят преимуществен-
но субъектнвныIй характер, Т.е. MOryт заметно
отличаться в зависимости не только от физио-
лоrnи человеческоro уха, которое прнннмает
данный звук, НО и от оценки, получаемой этим
звymм в той зоне roловноro мозrа, куда поС1У-
пают импульсы, передаваемые слуховым нер-
вом.
500
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
2.5.3.1. Высота звук:а
Высота звука (ero тон) может бьпь опреде
лена ЮlК характеристика, позволяющая отли
чатъ низкий звук от BblCOl(()ro. При равном aкy
стичеСI(()М давл:ении более высоким будет звук
с большей частотой, следовательно, отличить
два звука можно по их частотам. Сравнение
частот производится по отношеmпo самой вep
хней частоты!. к самой нижней частоте 1;, I(()
'Юрое называется инrepвалом i высоты двух зву
I(()в С частотами!. иl;. Таким образом,
fs
i == f; .
Интервал частот двух ЗвyIФВ, В котором oт
ношение верхней часюrы к нижней равно 2, т.е.
fs == 2
f; ,
называют окrавой.
Вьпnе мы уже roворили, что ухо человека
слышит звуки с частотой от 16 до 20 000 [ц.
На npaкrике шумы, порождаемые различными
arperarами и механизмами, которые вcтpeчaюr
ся в холодильной технике, в большинстве сво-
ем имеют диапазон частот от 44 до 12 000 [ц.
ПО31ОМУ обычно, чroбы лучше оценивать шумы
в 310М диапазоне, ero подразделяют на восемь
oкraвныx полос, rpаничные часюrы которых
имеют отношение 2 н которые харaкreризyюr
ся средней частотой полосы f m , определяемой
ЮlК
f m = ..[2. fj .
Тотда относительная ширина каждой
окrавной полосы будет ПОСТОЯlПlой величин.ой,
npннимающей значение
B== fs ;; =
r fm ..[2.
Исходя из предыдущих рассуждений, полу
чаем следующие характериС'ТИКИ 8 oкraвHЫX
полос:
Номер октаВЫ Пределы частот Средняя частота
(f.. fi), [ц (..,rц
1 44...88 63
2 88... 176 125
3 176 ... 352 250
4 352 ... 704 500
5 704... 1408 1000
6 1408 ... 2816 2000
7 2816... 5600 4000
8 5600... 12000 8000
При желании более rлубоl(() проанализиро-
вать шумы можно также рассмотреть не 'Юль-
1(() oкraвy, но и треть oкraвы, или терцию, ДЛJI
которой отношение верхней часюrы к нижней
отвечает условию
fs =V2
;; ,
средняя частота определяется ЮlК
f m = 9.fi.;;,
а ширина полосы равна
в = fs ;; = ( 9/2 ) .
r fm ifi
2.5.3.2. ФИЗИOJlоrическ:ая
интенсивность звук:а
Физнолоrическую интенсивность, или силу
(rpoМI(()СТЬ), звука можно определить ЮlК свой-
ство, позволяющее отличать сильный (rpoмкий)
звук некоторой чаcrorы от слабоro (тихоro) зву-
ка 31ОЙ же часюrы. Сила звука завнсит от та-
ких фaкroров, ЮlК:
чисто физический, о котором мы уже 1'0-
ворили как об интенсивности ЗвyIФВОЙ волны
(силе звука) в п. 2.5.2.6 и который соответству-
ет мmовениой акуcrичеСI(()Й (ЗВyIФвой) МОЩНО-
сти, получаемой единицей поверхности ymио-
1'0 npиемника (барабанной перепоики);
чисто физиолоmческий, в качестве кото-
poro ВЫCJyПaет чувствительность уха и состоя-
ние слуховоro нерва.
2.5.3. психоФизиолоrичEСКИЕ ХАРАКТЕристики зВУКА
501
на прaкrиxe эта чувствительность ТaI<Oва,
что при равенстве ЗвyI<Oвой мощноC'rИ, улавли-
ваемой ухом, инreнсивность ЗвyI<Oвоro ощуще-
ния сильно меняется в завнсимости от частоты
рассматриваемоro звyI<a. Поэтому каждой слыI-
шимой частоте соответствует минимум улавли-
ваемой ЗвyI<OВОЙ мощности, ниже кoroрой чув-
ствительность отсутствует. Если все точки,
предСТaвляIOщне минимумы улавливаемых зву-
ковых мощностей на единицу поверхности в
зависимости от частот, соедиmпь непрерывной
линией, получим НИЖIПOю кривую на рис. 2.5.3-
1, характеризующую пороr слышимости при
различных частотах. Заметим, что максималь-
ная чувствительность уха наХОДИI'ся в пределах
частоты 1000 rц и соответствует силе ЗвyI<a по-
рядка 10 12 вт/м 2 .
Можно леrкo подсчитать, что соответству-
ющее этой силе эффекrивное ЗвyI<Oвое (акусти-
ческое) давление, входящее в формулу
2
L=lO.12,
р.с
.:щи воздуха, в котором р'с=413, будет равно
р 2'10. S ИIM 2 .
Таким образом, можно заключить, что ухо
является чрезвычайно чувствительным opra-
ном, способным обнаруживать случайные ко-
..ебания давлення порядка 10-миллиардных
.10лей атмосферы с амплmyдой колебаний воз-
N 2
;Е
...;
10 100 1000 10000
ЧаСТО1'В " rц
PHe.2.5.3.1. Изменение чyвcnwreльноC'l1f уха В завнен-
"OC'l1f от ЧIlCТO'Ibl зВука
духа около 10 9 см, Т.е. величиной, равной од-
ной десятой расстояния между ядром и элекr-
роном caмoro маленькоro из aroмов атома во-
дорода.
Болевой пороr также имеет максимальное
значение в окреcrности частоты 1000 rц, и сила
звука при этом доcтиrает 1 вт/м 2 , Т.е. эффек-
тивное давл:ение равно 20 Н/м 2 . Соединяя меж-
ду собой ТОЧКИ, соответствующне болевому
пороry при разных частотах, получим верхнюю
кривую на рис. 2.5.3-1, представляющую мак-
симумы ииreнсивн()стей звука, воспринимае-
мых ухом. Поскольку ухо чувствительно к час-
тоте, можно предположить, что прослушивание
двух звyI<oв абсолютно ОДИИaI<Oвой силыI, но С
разными частотами не проИЗВОДИI' одииaI<oво-
ro впечатления. Принимая в качестве базовоro
слуховое ощущение, испытанное человеком при
данном уровне ЗвyI<Oвоro давления на частоте
1000 rц, американские ученые F1etcher и Мun-
son провели мноroчисленные эксперименты с
большим количеством людей, чтобы выяснить,
при каком сочетании частоты и силыI звука ис-
пытываемое этими JПQДЬМИ слуховое ощущение
воспринимается как эквивалентное ощущению
ЗвyI<a с частотой 1000 rц при базовом уровне
ЗвyI<OВОro давления. Если, например, испьnyе-
мым давали прослymать звук с уровнем акус-
тическоro давления 40 ДЕ (А) при частоте 1000
rц, они получали Heкoropoe ЗвyI<Oвое впечатле-
ние, или психолоrическое (субъекrивное) вос-
приятие силыI ЗвyI<a. Далее частота и сила зву-
ка менялись, и после статистической обработ-
ки мнений испьnyeмых о !Ом, при каком соче-
тании частоты и силы ЗвyI<a достиraлось пер-
воначальное ощущение, бьmо установлено, что
звук силой 40 ДЕ (А) с частотой 1000 rц созда-
ет ТaI<Oе же субъекrивное впечатление, как:
75 ДЕ (А) при 31,5 rц,
57 ДЕ (А) при 63 rц,
45 ДЕ (А) при 125 rц,
40 ДЕ (А) при 250 rц,
37 ДЕ (А) при 500 rц,
37 ДЕ (А) при 2000 rц,
33 ДЕ (А) при 4000 rц,
48 ДЕ (А) при 8000 rц.
502
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
а.
са
:=:
Lй
<:[ 140
103 ci
130
:=:
fi: 120
102 ""
Q 110
s
100
3
10 90
1--
80
I:
70
:r:
'1 60
сао
<:[.....50
ох
Э C\I 40
" n
g1 зо
s
1--
20
са
'" 10
:r:
ф
о
а.
>-
.,-
s
:r:
Q)
а
10 '
Q)
"
g1 10 2
s
1--
"
<t 1 0 3
1 o .
110 болевой ЛОl'оr 130
100 Ы
90 I I
8 110
7 .. 100
60 90
50
40 во
30
20 70
10
60
50
140
30
20
10
ло or слышимости I
1 1 1 I OHЫ
I 1 1
20 31.5
63
125
250 500 1 000 2000 4 000 8000 16 000
Частота, rц
Соединяя перечислеlпlыIe ТОЧЮl, можно по
лучитъ кривую, называемую изофоноif, причем
фон l ОIIp(Щеляется ЮlК xapaкrep слуховоro ощу
щения, связанноro rлавныM образом с акусти-
ческим (звyI<oвым) давлением. Чтобы обозна
читъ каждую кривую, ей присванвают номер,
представляющий характер восприятия звука
данной интенсивности и частоты, выражаемый
в фонах, rдe фон соответствует ощущеmпo дан-
HOro ЗвyI<Oвоro давления в децибелах на часто
те 1000 r ц 2 .
в конкретном случае, который мы упомяну-
ли выше, изофонический уровень был равен 40
фонам, причем в качестве характеристики это-
ro уровия нами исполъзовалась безразмерная
единица фОН, определяющая изо фонический
уровень данноro звука. Стандарт NF S30-105
уточняет, что изофонический уровень звука или
шума равеи п фонам, кoIДa rpoмкость звука или
! Стандарт NF 830-105 "AкyC11lKa, термины и опреде-
лення. Физиолоrия и психолоrия акустических воздей-
ствий".
2 В отечествеиной литера1УРе фои определяется как
уровень звукавоrо давления, для кoтoporo уровеиь равио--
rpOMКOro с ннм звука стандарrnоro чистоro тона с частотой
1000 [ц равен 1 дБ. Иначе roворя, 1 фон это 1 дБ звука-
BOro давления тона частотой 1 кI'ц с поправкой на частот-
ную характериcrnку уха. Прuмеч. пер.
ФОНЫ
110
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
Рис. 2.5.3-2. Кривые рав-
Horo восприятия rромкости
звука, называемые изофона-
ми (реrламеН'I1lроваиы 180)
шума воспринимается средним нормальным
слушателем так же, как тромкость звучания
чистоro тона с частотой 1000 rц, которое рас-
простраияется по отношению к слушатеmo
плоскими волнами и уровень ЗвyI<Oвоro давле-
ния кoтoporo на п ДЕ превышает уровень базо
вoro ЗвyI<Oвоro давления, paвHoro 20 мкПа.
Кривые равной психолоrической интенсив
ности звука (paBHoro восприятия rpомкости),
Т.е. изофонические кривые, приведеныI на рис.
2.5.3 2.
2.5.3.3. Тембр
Тембр определяется стандaproм NF S30 105
как характер слуховоro ощущения, позволяю-
щеro различать звуки одинаковой rpoмкости с
одинаковой тональнрстью. Тональность опре
деляется как характер слуховоro ощущения,
связанноro rлавным образом с частотой звyI<oв.
Тембр определяется при одном и том же основ-
ном тоне количеством и составом отдельных
raрмоник (обертонов), смешивзющихся с ос-
HoBным тоном, их частотами, амIIJППyДЗМИ, а
также характером нарастания и спада амплн-
ту.д соответственно в начале и конце звучания.
Следовательно, тембр является характеристи
кой преимущественно сложных звуков. Так,
например, котда одна и та же музыкальная нота
503
2.5.4. ВЗВЕШЕННЫЕ ЗВУКОВЫЕ УРОВНИ И ПОКАЗАТЕЛИ ЗВУКОВОro ДИСКОМФОРТА
иrpается на двух различных инструментах,
наше ухо воспринимает ее по разному, пoroму
что она имеет различный тембр ввиду orличий
в raрмонихах, сопровождающих основной тон
(нOIy, чаcтm:y).
2.5.4. Взвешенные звуковые уровни
и показатели звуковоrо
дискомфорта
Мы видели, что шум состонт из набора чн
стых звуков различных чаcтor с разными ypoB
иямн звуковых давлений, це.JIИl(()М заполияю
щих некоторый непрерывный интервМ спекr
ра. Для оценки шума мы разделили весь днa
пазон слышимых чаcтor на 8 oкraвныx полос,
ЮlЖдaЯ из которых харaкrepизуется своей cpeд
ней чаcтoroй. Таким образом, rqxщставляя шум
уровнем ero звуковоro давления в завнсимости
or чаcтor, мы получаем спекrp уровней акусти
чесI<Oro давления в oкraвax. Разумеется, МОЖ
но разделить шум ПО терциям (рис. 2.5.4 1), что
повыснт точность ero представления. Уровни
звуковых давлений в oкraвax или в терциях дa
ются нам соorвeтствующими измерительнымн
приборамн, например шумомерамн (см. ра:щ.
2.5.6). OднaI<O чувствительность человечесI<O
ro уха для различных oкraв (терций) не одина
I<Oвa и возрастает прн переходе or низких час
тor к высоким. Поэтому результаты измерений
следует привести к некоторому общему ypoB
mo давления за счет взвешивания результатов,
полученных в разных oкraвax или терциях, пу
тем их умножения на некоторые весовые I<Oэф
фициенты, позволяющие учесть изменение чув
ствительности уха В зависимости or частorы.
Значения этих I<Oэффициентов, приведенные в
табл. 2. 5 .4 1, применимы к оrqxщелеюпо ypoB
ней шумов. Так, например, если полученный в
результате измерений уровень ЗвyI<Dвоro давле
ния на частоте 250 rц был равен 80 дЕ, то ре-
альный Взвешенный уровень составит:
. 80 8,6=71,4 ДЕ (А) для BecoBoro I<Oэффн
циеита А;
· 80 1,3=78,7 ДЕ (Б) для вecoBoro I<Oэффн
циента В,
. 80 =80 ДЕ (С) для вecoBOro I<Oэффициен-
та С;
Табmша 2.5.4-1
Весовые КОЭФФJЩИеm'ы А. В, С и D
примеиитeJIЬИО к иевзвешеlulым уровням lВУКОВОСО
Д8ВJ1еlDlИ
Частота, [ц А В С D
10 70,4 38,2 14,3
12,5 63,4 33,2 11,2
16 56,7 28,5 8,5
20 50,5 24,2 6.2
25 44,7 20,4 4,4
31,5 39,4 17,1 3,0
40 34,6 14,2 2,0 14
50 30,2 1l,6 1,3 12
63 26,2 9,3 0,8 ll
80 22,5 7,4 0,5 9
100 19,1 5,6 0,3 7
125 16,1 4,2 0,2 6
160 13,3 3,0 0,1 5
200 10,9 2,0 О 3
250 8,6 1,3 О 2
315 6,6 0,8 О 1
400 4,8 0,5 О О
500 3.2 0.3 О О
630 1.9 O.l О О
800 0,8 О О О
1000 О О О О
1250 ... 0,6 О О 2
1600 + 1,0 О 0,1 6
2000 + 1,2 0,1 0,2 8
2500 + 1,3 0,2 0,3 10
3150 + 1,2 0,4 0,5 11
4000 + 1,0 0,7 0,8 II
5000 +0,5 . 1,2 1,3 10
6300 0,1 1,9 2,0 9
8000 1,1 2,9 3,0 6
10000 2,5 4,3 4,4 3
12 500 4,3 6,1 6,2 О
16 000 6,6 8,5 8,5
20 000 9,3 1l,2 11,2
· 80 2=78 ДЕ (D) для BecoBoro I<Oэффици-
еита D.
Весовой I<Oэффициент А обычно нспользу
ется, I<Orдa общий невзвешенный уровень ниже
55 дЕ, I<Oэффициеит В для уровня or 55 до 85
дЕ, I<Oэффициент С для уровня вьппе 85 дЕ.
Весовой I<Oэффициент D используется, чтобы
I<OЛИЧественно оценить ДИСI<OМфоpr, вызванный
очень сильнымн шумами (наиример, создавае-
мыми реакrивным самолетом).
На пракrике все прнборы для измерения
уровней акустическоro давления обору.дованыI
504
80
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
/"""0-0
/
"'
,
I I I I I I I I I I
Т I I I I
I I I I I
k I I I I JsJю JoeЬo 12 ' I
8010D 180 2(1) Z50D 3D)
83 l2S 110 !Jo 1000 2000 '000
50
,О
g
1.0
<:[
ri
:s:
::t: 10
ф
[ii
'"
<:[
о
6
51
20
'"
...
::t:
Ф
51
8.
>. 10
э1,5
Частота, rц
встроенными схемами взвешивания! , в резуль
тате чеro они сразу показываюr взвешенное
значение уровня звуковоro давления в данной
октаве или терции. Кроме тoro, они позволяют
узнmъ общий взвешеlПlЫЙ уровень звуковоro
давления, Т.е. суммнpyюr взвешенныIe уровни,
чтобы дать единый результат.
В примере акустичеСI<Dro спектра шума, из
дaвaeMoro тепловым насосом, приведениом на
рис. 2.5.4 1, измерительный прибор просум и-
ровал следующие уровни звуковоro давления:
40 ДБ (А) при 31,5 rц;
43 ДБ (А) при 40 rц;
43,5 ДБ (А) при 50 rц;
47,5 ДБ (А) при 63 rц;
50 ДБ (А) при 80 rц и т.Д.
В результате получаем полный уровень зву-
кoвoro давления, выраженный в ДБ (А). Далее
1 См. С1'а!Щар1" NF С97 o 1 О "ФИЛЪ1рЫ октавных, полу
октавных И 1pe1ЪoктaBНLIX полос, предназначеННLIе для
анализа шумов и вибраций".
шум
Простой
звук
Сложный
звук
Терции
Октавы
Рис. 2.5.4--1. Пример спект
ра уровня звуковоro давления
по 1ре1'ЯМ октав для тепловоro
насоса в техническом Помеще
нии. ПриведеНLI взвеmеННLIе
значения (весовой козффици
ент А)
мы узнаем, как просуммнровать лоrарифмичес
ки уровни ЗВУКОВЫХ давлений. Весовые кривые
фильтров (схем) для взвешивания уровней зву
ковых давлений, реrистрируемыx измеритель-
нымн при60рами, приведеныI на рис. 2.5.4 2.
Указание полноro уровня акустическоro дав-
ления очень удобно, так как это позволяет с по-
мощью одноro числа потребовать, например,
чтобы шум, испытываемый в данном помеще
НИН, не превосходил определениоro уровня. для
техническоro помещения, в котором находится
наш тепловой насос (рнс. 2.5.4 1), можно по
требовать, например, чтобы полный уровень
шума не превышал 45 ДБ (А). Поскольку пол
ный уровень шума этоro тепловоro насоса pa
вен 52,7 ДЕ (А) (он будет рассчитан вразд.
2.5.5), можно )тверждать, что следует предпрн
нять специалъныIe меры по отношению к нсточ
нику шума (например, установить кожух, см.
рис. 2.5.7-7).
Тем не менее существуют др}тие возможно
стн устанавливать пороroвые значения шума,
2.5.5. СЛОЖЕНИЕ ДВУХ ШУМОВ
505
D
.J'
/
,
.......... f--C ...-::
.J' I ,.
D
/
iI l' 1/
,
,
f------- I
,
1/
,
I А,
+10
О
LO
<:r
.: 10
:1:
ф
S
;[
S
-&
-& 20
..
о
..
''''
О
..
О
(J
Ф зо
ID
.O
20 30.0 50
100
200 300 soo
sooo
А
I/С
1000 2000
Частота, ru
10000
Рис. 2.5.4--2. Кривые весовых коэффициентов А, В, С и D приборов Д;lЯ измерения уровней аПС"11!чесtюrо давления
кoropыe не ДОЛЖНЫ npeвыmаться, они заклю
чаются в использовании показателей шумово
ro дискомфоprа. Основным из них является
показатель 180, или показатель NRl (Noise
Rating класс шума), соответствующий уров-
ням акустическоro ЩlВЛения прн .1000 rц семей
ства кривых уровня постоянноro дискомфорта
(рис. 2.5.4 3). Уровни кривых для дpyrиx час
тот приведены в табл. 2.5.4 2. Если мы вновь
обратимся к нашему примеру с тепловым Ha
сосом, можно было бы пorpебоватъ, скажем,
чroбы показатель дискомфорта 180 имел зна-
чение не выше 50. Эro означает, чro если мы
обратимся х спектру на рис. 2.5.4 1, то на ди-
атрамме рис. 2.5.4 3 весь этот спектр должен
быть расположен ниже крИВОЙ ISO 50. Впро
чем, можно заметить, что ои находится ниже
кривой ISO 40. В целом, как правило, показа
тель ISO на 5....(j ДЕ ниже полиоro уровня дав-
1 См. стандарт NF SЗО О10 "Кривые NR ДJlЯ оцеики
шума".
ления, выражениоro в ДЕ (А). Кроме 180, cy
щеcтвyюr и дpyrие показareли. Упомянем толь-
ко два из них, наиболее важные: PNdB
(perceived Noice Decibel), используемый для
количествениой оценки дискомфорта, вызыва-
eMoro шумом взлетающих самолетов, и SIL
(Speech Interference Level), используемый для
оценки шума в тех случаях, коrда он ухудшает
сльппимостъ.
2.5.5. Сложение двух шумов
Выше мы установили, что источник шума
характеризуется давлением, мощностью и ин
теНСИВНОСТЪЮ звука, а также уточнили смысл
преобразования этих величии в такие показа-
тели, как уровень давления, уровень МОЩНОС
ти И уровень интеисивности соответственно.
Однако только интенсивности MOryт склады
ватъся, В то время как сложение давлещ мощ-
ностей или различных уровней вьmолиитъ не-
возможно. Поэтому используем следующие
формулыI или диаrpаммы.
506
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
'" 110
с
"1
N
..о
:!:
Ф
'"
о
а.
>-
':5:
:;;
:!:
а.
о
Е:
З.
:;;
'"
о
Ф
"
о
с:;
о
Е:
: 70
:5:
:!:
Ф
:а
'"
q
..о
:!:
Ф
'"
о
Q.
>-
Показатель
NR
95
90
85
80
75
70
65
60
55
50
45
40
35
30
25
20
10
31;5
63
125
250
500
1000
15
10
8000
4000
Средние частоты полос октавы, rц
Рис. 2.5.4-3. Кривые уровией 110СТОтIиоrо дискомфорта NR
2.5.5. СЛОЖЕНИЕ ДВУХ ШУМОВ
507
Таблица 2.5.4-2
УрОВIПI акустнчесюп Д8ВJ1ений при рllЗJJИЧllЬП частотах ДJIJI кривьп уровней ПОСТОЯlПlо о показателя
дискомфорта NR
Показатель NR Частота f, [ц
31,5 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000
О 55,4 35,5 22,0 12,0 4,8 О 3,5 ,1 8,0
5 58,8 39,4 26,3 16,6 9,7 5 +1,6 1,0 2,8
10 62,2 43,4 30,7 21,3 14,5 10 6,6 +4,2 +2,3
15 65,6 47,3 35,0 25,9 19,4 15 11,7 9,3 7,4
20 69,0 51,3 39,4 30,6 24,3 20 16,8 14,4 12,6
25 72,4 55,2 43,7 35,2 29,2 25 21,9 19,5 17,7
30 75,8 59,2 48,1 39,9 34,0 30 26,9 24,7 22,9
35 79,2 63,1 52А 44,5 38,9 35 32,0 29,8 28,0
I 40 82,6 67,1 56,8 49,2 43,8 40 37,1 34,9 33,2
45 86,0 71.0 61,1 53,8 48,6 45 42,2 40,0 38,3
50 89,4 75,0 65.5 58,5 53,5 50 47,2 45,2 43,5
55 92,9 78,9 69,8 63,1 58,4 55 52,3 50,3 48,6
60 96,3 82,9 74,2 67,8 63,2 60 57,4 55,4 53,6
65 99,7 86,8 78,5 72,4 68,1 65 62,5 60,5 58,9
70 103,1 90.8 82,9 77,1 73,0 70 67,5 65,7 64,1
75 106,5 94.7 87,2 81,7 77,9 75 72.6 70,8 69,2
80 109,9 98.7 91,6 86,4 82,7 80 77.7 75,9 74,4
85 113,3 102.6 95,9 91,0 87,6 85 82,8 81,0 79,5
90 116,7 106.6 100,3 95,7 92,5 90 87,8 86,2 84,7
95 120,1 110,5 1046 100,3 97,3 95 92,9 91,3 89,8
100 123,5 114,5 109,0 105,0 102,2 100 98,0 96,4 95,0
, 105 126,9 118,4 113,3 109,6 107,1 105 103,1 101,5 100,1
, 110 130,3 122,4 1I7,7 114,3 111,9 110 108,1 106,7 105,3
115 133,7 126,3 122,0 118,9 116,8 115 113,2 111,8 110,4
120 137,1 130,3 126,4 123,6 121,7 120 118,3 116,9 115,6
125 140,5 134,2 130,7 128,2 126,6 125 123,4 122,0 120,7
130 143,9 138,2 135,1 132,9 131,4 130 128,4 127,2 125,9
2.5.5.1. Случай п источников звука
с одинаковым акустическим уровнем
для этоro случая повышение уровня опре-
деляется как
М = 10 19 п.
это повышение напрямую определяется нз
рнс. 2.5.5-1.
Прu.мер
Допустим, что в техническом помещении
находится 3 одинаковых компрессора с одним
и тем же уровнем акустическоro давления. Оп-
ределиrъ повышение уровня давления при од-
новременной работе всех компрессоров.
Решение
Соrласно въnnепрнведенной формуле име-
ем
М=lО 19 3 = 10хО,47::::: 4,7 дБ.
Эrа величнна прнведеиа также на rpафике
рнс.2.5.5-1.
508
15
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
LO
с{
.j
<\
10
..
&.
>-
ф
:s:
i 5
3
:Ji
..
о
С
о
о
5 10 15
Число источников звука п
20
Рис. 2.5.5 1. rрафикДIIЯ определеиия повышеиия aкyc
11Iческоro уровия в результате дейC11lИЯ нескольких одина
ковых нсточников звука
2.5.5.2. Случай источников звука
с разными акустическими уровнями
В этом случае повышение Звymвоro уровня
в результате сложения шумов от двух источни
I<OB звука С акустическими уровнями LI и L 2
определяется как
( Lz I, ]
bl, = 1 О 19 1 + 1 О 10 .
Повьппение уровня может бьпъ непосред
ственно определено нз rpафика на рнс. 2.5.5 2
в зависимости от разностей уровней двух рас-
смarpиваемых ИСТОЧНИI<OВ.
Пример
Вернемся к примеру тепловоro насоса, aкy
стический спектр кoroporo прнведен на рнс.
2.5.4 1. Зная, чro распределение уровней акус-
тичесI<Oro давления по oкraвaм имеет вид
ЧастОТ3, rц 31,5
Уровень, ДЕ (А) 40
125 250 500 1000 2000 4000
49 42 42 36 34 28
63
48
определить поJlllый уровень ero акустичесI<Oro
давления.
Решение
Сложение рассмarpиваемых уровней может
пронзводнться в любом порядке. Мы будем
придержнвarъcя СЛедУЮщей пос едовательно
сти. Разность уровией между первымн двумя
окrавами (40 и 48 дЕ) составляет 8 дЕ. По rpa
LO
с{
...j
<\
! 2
&.
>-
ф
:s:
:r
Ф
3
:Ji
..
о
С
5 10 15
Разность уровней, АБ
20
Рис. 2.5.5-2. rрафнк определеиия повышения cyMMap
иоro акуcmческоro уровня от двух источников звука с раз
личнымн уровнямн
фику рнс. 2.5.5-2 определяем, чro общий ypo
вень при сложении этих двух шумов повыснт
ся на 0,6 ДЕ по отношению к более ВЫСОI<Oму
уровlПO, Т.е. 48+0,6"'48,6 ДЕ (А).
Сложим этот уровень с уровнем 3 й oкraвы
(125 rц), Т.е. 49 дЕ. их разность 0,4 дБ, и тот
же rpафик дает нам повышение полноro уров-
ня на 2,8 дЕ. Orсюда имеем новое промежyroч
ное значение уровня 49+2,8"'51,8 ДЕ (А).
Добавим к этому уровlПO уровень 4 й oкra-
вы (250 rц), Т.е. 42 дЕ. Разность равна 9,8 дЕ,
прнбавка, соrласно rpафику, составляет 0,4 дЕ.
Новое промежуточное значение уровня
51,8+0,4"'52,2 ДЕ (А).
Складывая полученное значение с уровнем
5-й oкraвы (500 rц), Т.е. 42 дЕ, вначале опять
находим разницу (10,2 дЕ), затем по rpафику
определяем прибавку (0,4 дЕ), в нтоте получа-
ем 52,2+0,4=52,6 ДЕ (А).
То же сю.юе делаем для 6-й oкraBЫ. Раз-
ность равна 16,6 дЕ, добавка 0,1 дЕ. В резуль-
тате имеем 52,6+0,1=52,7 ДЕ (А).
Прибавляя уровень 7 й oкraвы, видим, чro
прн разности 18,7 ДЕ добавка пракrически рав-
на нулю, Т.е. 52,7+0"'52,7 ДЕ (А).
То же самое получаем н при сложении это
ro значения с уровнем 8-й oкraвы, а именио при
разности 24,7 ДБ добавка также нулевая,
Таким образом, для значения полноro ypoB
ня акустичесI<Oro давлеиия нашеro тепловоro
насоса получаем величину
2.5.6. ИЗМЕРЕНИЕ ШУМОВ И ВИБРАЦИЙ
509
Lp,g==52,7 ДЕ (А).
Разумеется, вместо rpафика можно было бы
воспользоваться приведенной выше расчетной
формулой. Например, соrласно эroй формуле
повьппение уровня шума в результате сложеlПlЯ
уровней давления в первых двух oкraвax L 2 ==40
ДЕ и L]==48 ДЕ составляет
Ы, = 10 Ig(1 +10 4 8 ):::: 10 Ig(1 + 10 0,8)::::
:::: 1 О Ig( 1 + 1010,8 )-
Рассчитаем величину 10°,8, пользуясъ табли
цами лоraрифмов, лоrарифмической линейкой
или калькулятором. Получим 10°,8==6,31.
Следовательно,
ы'==10 Ig ( 1 + ) == 10 19 1,15==10хО,06 ==
6,31
== 0,6 дЕ,
Т.е. получаем величину, которая сразу указана
на rpафике рис. 2.5.5 2.
2.5.6. Измерение шумов
и вибраций 1
Измерение шума производится с помощью
приемника звуховоro давлеиия, так как этот
параметр леrче Bcero зареmстрировать. Среди
всех приборов для измерения звуковоro давле
ния наиболее удобным и простым является мик
рофон, поскольку он работает как преобразо
ватель, который выдает на выходе элекrричес
кий сиrнaл с напряжением, пропорционалъным
3а.\fеряемому акустическому давлению. OCHOB
ными харaкreристиками микрофона являются
1 См. следующие стаlщар1ыI: NF C97 320 "Методы из
ч:ерения характериC11lК микрофонов. Общие 1ребования";
F 830..{){)2 "Нормальные час1'O'IЫ для аICyC11lческих изме
рений"; NF 830-006 "Определение аICyC11lческой мощнос-
ПI, излучаемой различными источниками шума. Часть о:
Руководство по применению осиовиыIx нормa:rивно техни
ческнх дoкyмelfТOB и составлению перечня 11IПОВ нсnьпа-
ний"; NF 830..007 "AкyC11lKa. нормативиыIй иоль, исполь-
зуемый в качестве опориой базы при тарировке тональиыIx
аУ.ЦИОМе1РОВ в вщцушной среде"; NF 830..008 "J'yIroBOДCТllo
по составлению иормативиыIx дoкyмelfТOB для измерения
шумов в воздухе и их во:щействия на человека"; с NF 831-
001 по NF 831-990: различные стаlЩарlЫ по методам изме-
рений, звукоизмерительиыIM приборам н Т.д.
ero чувствительность и направленность, oднa
ко он должен обладать и дpyrими качествами,
такими, как отсутствие влияния на показания:
температуры, влажности, высоты, ветр.ОВЫХ
нarpyзок, мarнитных полей, вибраций конст-
рукции и присутствия оператора. Наиболее
широкое применение находят элекrродинами
ческие ка'l)'шечные микрофоны, емкостные
микрофоны и пьезоэлекrpические микрофоны,
При необходимости получать значения пол
HOro уровня акустическоro давления измери-
тельный прнбор должен быть более сложным,
способным не только анализировать шумы в
пределах oкraвы или терции, но и суммировать
соответствующие уровни. Для этой цели ис-
пользуют прнборы, называемые сонометрами
(шумомерами), которые включают в основном
микрофон, усилители, частотные фильтры, или
схему весовых коэффнциенroв А, В, С либо D,
показывающее устройство и все чаще и чаще
печатающее устройство нли устройство для за-
писи резу;п,тaroв измерений на бумажный HO
ситель. Ана:IИЗ шумов может вьmоJПIЯТЬСЯ по
разному: либо в пределах ширины нескольких
ПОСТОЯIПlЫХ частотных полос, Т.е. oкraB или тep
ций, как было показано вразд. 2.5.3, либо в
пределах ширины постоянной полосы, причем
последний способ rлавным образом использу
ется при поисках источника шума.
На рис. 2.5.6-1 представлен пример COHO
метра, блок ема кoтoporo прнведена на рис,
2.5.6-2.
Среди дpyrнx приборов для измереlПlЯ шума
можно назвать дозиметры l (рис. 2.5.6-3), IIp(Щ
ставляющие собой небольшие карманные при-
боры для персонала, подверrающеroся шумо
вому воздействию, или коробочки, закрепляе
мые на рабочих местах. В конце рабочеro дня
они показывают ннтеrpалъное значение уров-
ня звуковоro воздействня в ДЕ (А) на данном
рабочем месте или на дaннoro работника.
1 В отечеCI1lенной литера1YJ>e ПОJVI1Ие "дозиме1р", как
правило, связывается только с измерением ионизирующе
ro излучения. В данном случае названный прибор не имеет
иикакоrо отношения к ионизнрующим излучениям и рабо-
тает совсем на дPyroM принципе. Прuмеч. пер.
510
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОдИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
ПОРТВТМIIНЫ"
Высококачественны rрефическое
модульный. печатующее
сонометр l i устройство компьютер
2231 ' 2316 . '
; . : 1
" , ti F -,
у' I ! I .
l..
Z,8\O\
.',,/
'-'
.
1. Перед началом работы 2. Вставить МОДУЛЬНУЮ
укрепить табличку на ли- схему
цевой стороне
- ;- j'
'1 I
## l '
.: ..
..
.
. ;
.' ./..
$ .. ,t
З. Ввести nporpaMMY
4. Извлечь МОДУЛЬНУЮ
схему
'',j>' ..- D
I
..
I ..
[
..
.. . "
'. ...
Рис. 2.5.6-1. Модульный высокоточный сономе1р (модель 2231, Bruel & Kjaer)
Сущеcrвуют также различные приборы для
измерения вибраций, называемые датчиками
вибраций (ускорений) или акселерометрами
(рис. 2.5.6 4).
Обычно они крепятся на механизме. вибра
ции кoтoporo нужно измерить. Прmщип их дей
crвия основан на формировании элекrpичесI<OIU
сиrнала с напряжением, пропорциональным
скороcrи, ускореюпо либо перемещению чув
crвительноro элемеита, в качестве кoтoporo ис
пользуется, как правило, инерционная масса
(rpузик).
Сущеcrвyюr мноroчисленные способы изме
рения шума, в том числе в лабораториях, в oт
крьпом поле (безэховых камерах), в отражаю
щих камерах, на рабочих местах и Т.д. Тем не
менее все эти способы crандаprизованы во из
бежание разбросов результатов измерений дaн
HOro шума, которые MOryт иметь место вслед
crвие разЛИЧНЫХ у ловий использования коик
ретной измерительной аппараryры.
2.5.7. ЗВУКОИЗОЛЯЦИЯ ШУМОВ
В ВОЗДУШНОЙ среде
2.5.7.1. Общие положения
При проектировании ХОЛОДИЛЬНЫХ ycтaHO
вок, обслуживающих, например, холодильный
склад, необходимо иметь в ви.цу, что щум, из
даваемый компрессорами, двиrателями н дpy
rими аrpеrатами, расположенными в техничес
ком помещении (маппппюм зале), как прави
ло, не оказывает особенно вредноro акуcrичес
кoro воздейcrвия, поскольку обслуживающий
персонал находится в техническом помещении
не постоянно и вcerдa может предохранить себя,
надевая соответствующие звукоизолирующие
каски или наушники.
Однако в некоторых случаях рабочие КOM
наты сотрудников MOryT находиться рядом с
машинным залом или примьшатъ к нему. Ko
нечно, такое решение далеко не самое лучшее,
но ниоrда оно оказывается неизбежным Torдa
2.5.7. ЗВУКОИЗОЛЯЦИЯ ШУМОВ В ВОЗДУШНОЙ СРЕДЕ
511
Частотные фильтры: фильтры А, С и линей
ный (от 1 О lЦ до 20 КIЦ или от 1 lЦ до 70 юц). Об
резанный ЛИнейный фильтр предназначен для из
мерений в слышимом диапазоне спектра, тоrда как
фильтры с расширенной зоной чувствительности в
области высоких и низких частот необходимы для
измерений инфра и ультразвука.
Табло (экран). Экран на
жидких кристаллах позволяет
высвечивать четыре буквенно
цифровых знака, квазианалоro
вую шкалу, имеет индикаторы переrpузки и разряд
ки батарей электропитания. Каждый знак может
набираться из 14 элементов, позвотnoщих BЫCBe
тить точную и ясную информацию (например, pe
зультат: 0,1 дБ) Размеры и разрешающая СПособ
ность квазианалоroвой шкaJIЫ, скорость смены по
казаний, высвечиваемых на экране, определяются
специальным модулем. Модуль BZ 711 О позволяет
обеспечить индикацию результатов в внде отноше
ния к основной величине.
-
Экран
11
Мнкрофон. Переключатель полярности напряжения (О, 28, 20()
В) позволяет использовать почти все микрофоны серии В & К По
ставляемый в комплекте прибора стандартный микрофон типа 415')
с предварительно установленной полярностыо может использовать
ся в подавтnoщем большинстве случаев Однако иноrда возникает
необходнмость ero заменить. В этих случаях можно ВОСПО.'IЬзоваться
сонометром 2231 I01асса О с микрофоном 112" типа 4133 и удлини
тельным кабелем АО 0027. для измерения высокой частоты лучше
Bcero подходят микрофоны 1/4" типа 4135 и 4136 или 118" типа 4138
Разъем
ДЛЯ подкпючения
филыра
«
:I:
:s:
'3
о;
«
:I:
q
:I:
«
::!i
о
Чувствительный элемент (демодуля
тор). Восприятие пиковоro и среднеинтеrpаль
HOro (действующеro) значения сИ!'нала проис
ходит параллельно на двух частях демодулятора.
Поэтому сонометр может показывать как пико
вые, так и действующие значения одноro и TOro
же сиrнала. Это свойство особенно ценно при
анализе переходных процессов и импульсных
сиrналов. Каждая часть демодулятора имеет ди
намический диапазон до 70 дБ.
Преобразовате.'1Ь A/N (аналоrо цифро
вой) Принимает данные, поступающие от дeMO
ду;urrора со скоростью, опреде,'lЯемой введенной
проrpаммой
Преобразователь
NN (аналоrо
цифровой)
Цифровое сопряrающее устрой
ство (интерфейс). Модуль интерфейса
ZI 9109 позволяет связать сонометр с
печатающим rpафическим устройством
(принтером) типа 2318, с компьютером
или любым электронным прибором,
снабженным интерфейсом RS232C
Максимальная скорость передачи ин
формации 9600 бод'. Сонометр 2231
имеет свою собственную проrpамму co
единений и может сопряrаться с компь
ютером независимо от используемоro
модуля.
9<>2374. Микропроцессор Мозr COHOMeт
ра, который контролирует работу всех остальных частей. Здесь происходит aHa
ЛИЗ и обработка поступающих сиrналов в соответствии с введенной проrpаммой
Заменяя проrрамму, можно максимально использовать возможности микропро
цессора в зависимости от областей использования, обеспечивая этим самые BЫCO
кие характеристики в каждом конкретном случае.
· Бод единица скорости передачи информации. 1 бод равен скорости, при которой за 1 с по каналам связи передается один импульс
тока (элементарный кодовый или вспомоrательный символ). По международным нормам длительность такта, позвотnoщеro надежно пере
давать один символ, составляет 20 мс, что соответствует скорости в 50 бод. Назван по имени французскоro изобретателя Ж М Э Бодо
(J.M.E.Baиdot, 1845 1903). В настоящее время следует применять единицу СИ: секунда в минус первой степени (С'!). Прu.меч. пер
Рис. 2.5.6 2. Блок схема ВЫСОКОТОЧНоro модульноrо сонометра, изо6раженноrо на рис. 2.5.6 1
512
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХQЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
Рис. 2.5.6-3. Пример шумовоrо дозиметра (модель
4436, ВПiе! & Kjaer)
необходимо принять специальные меры, чтобы
шум, существующий в техническом помеще
НIOI, не превосходил Heкoroporo пороroвоro зна
чения в рабочих комнатах в результате переда
чи через общую стенку.
Похожая сmyация имеет место, если обору
дование по кондиционированmo воздуха обслу
живает рабочие или жилые помещения. В этом
случае техническое помещение, в котором pac
положены холодильные машины, почти всеrда
примыкает к комнатам, rдe находятся JllOДН.
В обоих приведенных случаях необходимо
обеспечить такой уровень акустическоro воздей
ствия, производимоro техническим оборудова
нием, который ни в коем случае не может по
служить причиной днскомфоprа в примыкаю
щих помещениях, и, если это условие не BЫ
полняется, следует принимать специалъныIe Me
ры.
Однако источником шума может быть не
только и не вcerдa техническое помещение: rpa
дирни или простой вентилятор также MOryr oкa
заться причиной Bpeд1IOro воздействия на OK
ружающих, если не принять соответствующие
предохранительныIe меры.
Кроме тoro, следует уточнить, что существу
ют понятия "звукоизолнрование", означающее
комплекс мероприятий, осуществляемых для
создания определенных звукоизолирующих yc
тройств, И "звукоизоляция", означающее кoнк
ретные устройства и приспособления, снижа
ющие интенсивность звука между двумя дaH
ными точками, одна из которых расположе
Рис. 2.5.6-4. Пьезозлектрический акселерометр (модель 8318, ВПiе! & Kjaer):
М ииерциониая масса чувствительиоro злемента (rpуз); Р пьезозлемеит; В основание; R обод предварительиой
а1ЯЖКИ
2.5.7. ЗВУКОИЗОЛЯЦИЯ ШУМОВ В ВОЩУШНОЙ СРЕДЕ
513
на снаружи, а друrая внутри какоro-либо кo
жуха 1 .
Вначале, следовательно, мы раCQIОТРИМ oc
новные шумы типовоro холодилъноro оборудо
вания, а затем продемонстрируем различные
средства, предохраняющие or них.
2.5.7.2. Шумы, про изводимые
различным оборудованием
Знание звуковых уровней, будь то уровни
давлений или уровни мощности различноro
оборудования, Taкoro, как компрессоры, двиra
тели, насосы н Т.п., разумеется, необходимо,
чтобы проекrиpoвщик Mor судить о том, следу
ет или не следует предусматривать специаль-
ные звукоизолирующие устройства.
К сожалению, звуковые уровни не Bcerдa
)'I<ЗЗывaюrcя в кarалоrax изroroвителей. Поэто-
му приходиrся запрашивать заводы, которые
должны бьnъ в состоянии поставлять точные
сведения. Кроме тoro, эти сведения должны со-
провождаться необходимымн уточнениями or-
носительно условий измерения звуковых уров-
ней, поскольку стаидаprизована методика изме
рения звуковых уровней только orдельных шу-
мов (например, для вентиляторов в кожухе).
Чтобы сравнение уточненных акустических xa
рaкreристик одноro и тoro же оборудования раз
ных изroтoвителей при различных условиях
измерений было правомерным, проекrиров
щик. очевидно, должен бьnъ в состоянии сам
привести все эти харaкreристики к одинаковым
условиям.
Если на стадии техническоro проекrиpoва
ния ему необходимо располaraть точными ха-
рaкreристиками, то при эскизном проекrиpoва-
нии достaroчно пользоваться приближеннымн
значениями звуковых уровней, подсчитанных
на основе более или менее точных эмпиричес-
ких формул, некоторые примеры которых мы
даем ниже. Однако следует подчеркнуть, что
при наличии двух одинаковых arperaroB при-
веденные в кarалоre производителя акустичес-
кие хаpaкreристики одноro из них нельзя cpaв
нивать с харакreристихами дpyroro зrpеnпа,
1 Определения даны в стандарте NF 830-106.
если они рассчитаны по эмпирической форму-
ле, поскольку условия вывода формул часто
очень сильно orличaюrся or условий измерения
акустических хаpaкreристик заводом-изroroви-
телем.
В результате Taкoro Heкoppeкrнoro сравне-
ния можно получить ошибочный вывод, нане-
ся тем самым вред изroтoвитето, заслyra ко-
тoporo заключается в уточнении дополнитель-
ных сведений, представленных в ero кarалоre,
и оборудование кoтoporo в реальности может
бьпь менее шумящим, чем то, с которым оно
сравнивалось.
2.5.7.2.1. Шум, производимый
компрессором!
На стадии эскизноro проекrиpoвания уро-
вень ПОJПlOro звуковоro давления на расстоянии
1 м or компрессора, установленноro в закры-
том техническом помещении, может бьпь рас-
считан по следующему эмпирическому coorнo-
шению:
Lp = 68+8 19 Qo' ДБ (А),
rде Qo холодопроизводительность рассматри-
вaeMoro компрессора, кВт.
Нельзя упускarь из виду, что даже такую
формулу следует использовать с осторожнос-
ТЬЮ, поскольку уровень cpeднero звуковоro дав-
ления может бьnъ различным не только у раз-
ных типов компрессоров (например, у поршне-
вoro и спиралъноro компрессоров), но и у ком-
прессоров одноro и тoro же типа (например, у
reрметичноro cвapHoro и разъемноro reрметич-
HOro).
2.5.7.2.2. Шум, производимый
электродвиrат ем
Элекrродвиrатели, предназначеltные для
привода компрессора, насоса или вентилятора,
всеща ЯВJJJIIOI"Cя источником шумов, вызванных
В большинстве случаев трением в шарикопод-
шнпниках и явлением индукции. Разумеется,
1 См. стандарт NF 831-123 "Шум, издаваемый ХОЛ<r
дильным оборудованием, снабженным rерметичными и
разъемными rерметичными I«>Мпрессорами. Правила нспы-
таний для нзмерения акустичеСI«>Й мощности".
514
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
двиraтели, оснащенные поДIIППIНИКaМИ сколь
жения вместо шарикопоДШШIНИКOВ, также слу
жат ИСТОЧНИКОМ шумов, но roраздо более сла
бых. Двиraтели, называемые двиraтелями с
обдуваемым корпусом или обдуваемыми реб
рами жесткости, оборудованы специальным
охлаждающим вентилятором, ПРОИЗВОДЯЩИМ
собственный шум, который также нужно учи-
тывть.
2.5. 7.2.3. Ш 'М, производимый насосом
При определении уровня акустическоro дaв
ления насосов для хладаreнта на расстоянии
одиоrо метра можно исходить из значений,
приведенных в табл. 2.5.7 1.
Таблица 2.5.7 1
Уровень акустическоrо ДВВJIeIDlll насосов NIJI
хлaдarента (IIJIН охлажденной воды) на расстоJIНИИ 1 м
(оценочные величины NIJI эсюtЗноrо проектировaIDIII)
Мощность двиrа- 0,5 1 2 4 10 20 40
теля, кВт
Уровень акусти- 61 66 70 74 80 84 88
ческоrо давлеиия,
дБ (А)
2.5.7.2.4. Шум, производимый
вентилятором 1
Шум, про изводимый вентилятором, всеща
складывается из аэродинамическоro и механи
ческоro шумов. Механический шум MOryт вы-
зывать различные причины: плохая ypaBHOвe
шенность ротора, стуки в шарикопоДI.IIИIIНИI<aX
или поДШИIIНИКaX скольжеиия, резонанс корпу
са, наличие передaroчноro механизма и Т.д. Что
касается причнн аэродннамическоro шума, то
в качестве таковых выcryпaют движенне воз
духа ПО различным участкам во:щymноro тракта
вентилятора, межлопаточным зазорам перед
I В качестве дополнительной лнтераrypы рекомеlЩYЮТ-
ся парижские и:щания "Практическоro руководства по веи-
тиляторам" (Pratique des ventilateurs, J.Lexis), одиа из час-
тей кaroporo посвящена ПРИК.JJaДиой акустике веlПllЛЯТOpОВ,
а дрyrая акустическому расчe'I)' вентиляторов. Рекомен-
дуется, кроме тoro, "Обработка шумов веНТИЛJlЦИОННЫХ У()ОО
таиовок" (Le traitement du bruit dans les iпstallаtiопs de
ventilation), также парижские и:щания.
местными сопротивлениями, закрутка и завих
ренне воздуха, rлавным образом в оrpаничен-
ных слоях на поверхности лопаток (лопастей),
и особенно вблизи передних и задних кромок,
rдe возннкает orpьш струй во:щушноro потока.
Основная частота аэродинамических шу-
мов, порождаемых венrилятoром, зависнт от
частоты ero вращения п (мнн'!) и числа лопа-
ток z и выражается отношеннем
п.z
1;== 60 ' rц.
Сравненне звуковых хаpaкreристик различ
ных вентиляторов производится на основе
уровня их акустической мощности. Табл. 2.5.7
2 позволяет сравннтъ 5 вентиляторов с oдннa
кoBым объемным расходом и одннаковым при
ростом давления.
из данных таблицы видно, 'fI"O центробеж-
ные венrилятoры с лопатками, наклоненными
вперед, называемые также беличьей клеткой,
нанболее бесшумные, однако потребляемая ими
мощность самая высокая. Центробежные BeH
тиляторы с лопarками, изоrнутыми назад, бо-
лее шумные, а самыми шумными являются ло
пастные (осевые) вентиляторы.
В большннстве случаев, кorдa вентилятор
работает в ТOЧI<e максимальноro значения КПД
ero уровень акустической мощности Mнннмa
лен, за исюпоченнем венrилятoра с лопатками,
изоrнyтыми вперед, для кoтoporo уровень aкy
стической мощности продолжает падать, если
ero рабочая точка перемещается от точки Maк
сималъноro кпд в левую часть характеристи-
ческой кривой.
Полный уровень акустической мощности
Lwg для вентиляторов тобоro типа может быть
рассчитан на основе следующеro эмпирическо
ro соотношения, называемоro формулой Мadi
son Graham или Веrапеk:
Lwg ==10 19 V+20 19 др, (с точностью:t4 дЕ),
rдe r' объемный расход, м З /ч;
др, полнъlЙ прирост давления, Па.
Результаты расчета по вышеприведенной
формуле MOryт быть непосредственно получе
ны из rpафика на рис. 2.5.7 1.
2.5.7. ЗВУКОИЗОЛЯЦИЯ ШУМОВ В ВОзд;УШНОЙ СРЕДЕ
515
Таблица 2.5.7 2
СравиеlПlе акустических характеристик различных веиrилиторов, установлеЮIЫХ на свободное HarнeTaннe,
с одинаковыми расходами (V 10 400 м 3 /ч) и ОДИllllКовым npиростом давления (l>pF377 Па)
Лопacm:ой вен"I1I.ШrfOD Пен 1>обежный веlfIИJlЯТOР
Ах 12/560 yAНI71 О TLEl71 О VRN/800 YRКl800
ХарактерИC'IПка NH Х22 Х21 Х22 Х23
с лопаткамн, с лопатками, с лопатками,
изоrНУIЫМИ ИЗОПIУIЫМИ изоrнYIЫМИ
вперед назад назад
Число лопаток z 12 12 42 8 8
Частота вращения, мин'! 1480 1380 460 710 730
Окружная CKOpOCIЪ, м/с 43,5 51 17 35 36
Осиовная частота, [ц 296 276 322 95 98
Уровень аКУC'IПческой мощно-
C'IП
невзвешенный, ДБ 93 95 86 8 84
взвешенный (А), дБ (А) 90 90 78 82 79
Потребляемая мощнOCIЪ, кВт 1,92 1,50 2,06 1,38 1,50
I,...--J...-
L(fJ .... lOiii'"
,
..... " 1,...--'
.........-:: ....... ..... ,.. ...... ....... ..... -
L....- ..... 1,....--- ......
............... L....-
":;?' с::;:;; LWg= 1.0 Ig V+20 Ig t:l:4дБ
VB мЗ/ч, t в Па
Поскольку полный уровень акустической
ЧОЩНОСТИ не вcerдa является достаточным для
проведеШIЯ точноro анали..1а шума на различ
ных частотах, иноrда приходится прибеraть к
анализу oкraвmIX уровней мощностей. Уровень
акустичесI<OЙ мощности соorветствующей oкra
вы Lw,oct имеет величину
LW,oct==LWg+Lw,re" дЕ,
[де LWg полный уровень акустичесI<OЙ мощ
НОСТИ, о I<OI'OpoM мы уже roворили, и
Lw,re' относительныйровень акустической
\lОЩНОСТИ в данной oкraвe, дЕ, величина I<OI'O
poro приведена на рис. 2.5.7 2 И в табл. 2.5.7 3
lЯ вентиляторов различных типов.
120
...J
110
о
.: '"
;; '5
'";
,'" 100
о
s ..
=
90
'"
80
70
5 10 50
. 3 3
Объемный расход V'10, м /ч
Пример
Дан центробежный вентилятор с лопатками,
изоrнутыми вперед, расход KOToporo равен
16,66 м 3 /с И по:rnъlЙ прирост давления 1000 Па.
О елить ero взвешенный уровень акустичес
кой мощности (фильтр А) по октавам.
Решение
Уровень акустической мощности по октавам
дается соотношением
LW,oct==Lwg +Lw,rcl' дЕ.
как только мы рассчитаем LW,oct для каждой
из средних частот по октавам, нам останстся
толы<о взвесить полученныIe результаты.
1500
1000
500
400
250
..
<=,
<>:
<1
100
о;
s
:r
"
с:
..
..
'"
[
,.
Q.
с:
,,.
Рнс. 2.5.7-1. Днаrpамма эмпирическоro
определення полноrо уровня акустической
МОЩНОC'IП LWg вентиляторов любоrо типа
516
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
LO О
JJ<!
" -
IJ
. IO
JJ.",
е
20
с'"
b
'"
РЯс. 2.5.7-2. ОПlOсите;тьиый уро-
веиь аКУC11lческой мощноC"I1f различ-
ных 11ШОВ веНТИiurroров с распреде-
лением по октавам
зо
Величина L Wg >,южет бьпъ получена нз co
отношения
["E 1() 19 V +20 19 Ар"
Т.е.
LWg 10 Ig(l6.66.<3600)+20 19 1000
::::10 19 (6'IOJ) 20 Ig 103=107,7 дБ.
Учитывая. что ПО:Iученный результат имеет
точность :104 ДЕ. '{О'АСНО cчкra:rъ, что фaкrичес
J(()e значенне Lwg распо.lожено.между верхним
пределом 107. 7 111.'" .:IБ и нижним преде
лом 107.7----4 103.7 .:IБ
rрафих на рис. 2.5.i I.Ia;I нам величину 112
дБ, Т.е. значенне. очень 6.ТIOJ(()e к полученному
выше верхнему пре.1е:Iу IY1ы примем средюою
величину
L wg =107.7.:IБ.
Поскольку самые точные ве;тичииы L W 1
,re
прнведены в табл. 2.5.7 3. МОЖНО расcчкra:rъ
значенне Lw,oct. Результаты этих расчетов CBe
6з 125 250 500 1(ХХ) 2Q)() 4000 8000
СреДНЯЯ частота oкraBЫ, rц
дены в табл. 2.5.7-4. Чтобы получить результа
ты в ДБ (А), Т.е. взвешенные значения, нам oc
тается ТОЛЬJ(() нспользовать значения вecoBoro
J(()эффнцнеша А, прнведенные в табл. 2.5.4-1.
ОJ(()нчательные результаты расчета сведены
в табл. 2.5. 7 5.
Кorдa CJ(()poCТЬ вращения венrnлятoра ме-
няется от п 1 до п 2 , ero уровень акустической
мощности переходит от LWJ к LW2 следующим
образом:
п 2
LW2=LWJ+50 Ig .
п 1
Прн нзменении диаметра J(()леса веlПИЛЯТO
ра от DJ до D 2 уровень акустической мощнос
ти также меняется от LWI до LW2 по формуле
L =L +lOlg D2 .
w2 WJ Dl
Таблица 2.5.7 З
Orноеит ный уровень акуcnlЧеской МОЩНОСТИ рllЗJDlЧllЬП ТИПОВ веИJ'НJUIТОроВ с распредеJJением
по октавам
Средняя частота октавы f,., rц
ЛопаСI1lые
веllТИJIJlТOpЫ
63
125
250
500
1000
2000
4000
8000
2
7
12
17
22
27
32
37
9
8
7
12
17
22
27
32
9
8
7
7
8
10
14
18
2.5.7. ЗВУКОИЗОЛЯЦИЯ ШУМОВ В ВОЗДУШНОЙ СРЕДЕ
517
Таблица 2.5.7 4
Расчет ОКПIВНЫI уровней акустнчet:кой мощности Lw,..t на прнмере веНТИЛJlТOра
1"'0<;1, rц 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000
Lw., дБ 107,7 107,7 107,7 107,7 107,7 107,7 107,7 107,7
LWJd, ДЕ 2 7 12 17 22 27 32 37
Lw.", дБ 105,7 100,7 95,7 90,7 85,7 80,7 75,7 70,7
Таблица 2.5.7 5
Расчет взвешеlПlЬП ОКПIВных уровней акустической мощности LwA.кt (фильтр А) на прнмере веlП'НЛllТора
I.......,rц 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000
Lw....,дБ 105,7 100,7 95,7 90,7 85,7 80,7 75,7 70,7
Весовой коэффициент 26,2 16,1 8,6 3,2 О + 1,2 + 1,0 1,!
А,дБ
LwA.od> дБ (А) 79,5 84,6 87,1 87,5 85,7 81,9 76,7 69,6
2.5.7.2.5. Шум, ПРОИЗВОДИМЫЙ rрадирней
Известио, что большинство rpадирен, КOH
денсaroров с воздушным охлаждением и КOH
.J:енсaroров испарителей оборудованы вентиля
торами, которые, как мы только что видели, яв
:IЯJorся причиной шума. Но к этим шумам нуж
но добавить шумы, вызванные струящейся BO
.J:ой, которые обычно становятся заметными
только во время остановки вентиляторов. для
тoro чтобы иметь возможность обсуждать меры
по от шума rpадирен, необходимо знать
ero уровень. Поэтому целесообразныI запросы
производителям rpадирен в целях уточнения
уровней их акустических мощностей в различ
ных направлениях. Вместе с тем на стадии эс
кизноro проектирования можно исходить из
уровней акустической мощности, определяемых
следующими эмпирическими формулами:
· для rpадирни, обоР}Дованной центробеж-
ными вентиляторами,
Lw=88+ 10 19 Р а' дБ;
· для rpадирни, оборудованной лопастными
(осевым)) вентиляторами,
Lw=96+ 10 19 Ра' дБ,
[де Ра мощность, потребляемая электродви-
raтелями вентиляторов, кВт.
2.5.7.3. Снижение шума,
распространяющеrося в свободном
пространстве
2.5.7.3.1. Уровень ЗВУКОВОro давления
в открытом пространстве
В разделе 2.5.2 мы уже уточняли, касаясь
уровней звуковоro давления, что для точечноro
источника звука уровень звуковоro давления на
расстоянии r в сферическом звуковом поле оп
ределяется как
L = L 20 1 9 r 11 дБ
р w ' .
Если источник звука может излучarь aкyc
тическую энерrию только в полусфере (напри
мер, в случае вентилятора, установлениоro на
плоской крыше), соотношение между уровнем
звуковоro давления и уровнем акустической
мощности прннимает вид
Lp = Lw 20 19 r 8, дБ.
Однако предыдущне соотношения не учнты
вают поrлощения звука воздухом, которое Me
няется в зависимости не только от частоты, но
и от темперarypы воздуха и степени ero влаж
ности. Данные по затуханию акустических кo
лебаний в результате поrJ10щения воздухом aкy
стической энерrии в зависимости от перечнс
ленных параметров приведены в табл. 2.5.7 6.
Эrи данные должны, слtЩовarелъно, учитъmaть-
ся при расчете параметров звуковоro поля в
518
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
Таблица 2.5.7 6
ОсламеJПIе уровни звуковоrо давлеllllR. дБ, в результате поrлощеlDlll акустической энерCJПI воздухом
Значения поrлощенных уровней даны на расстоянии 100 м от источника звука.
Ornосительная влажиоС1Ъ в ,%
f, 30 50 I 70 I 90
[ц ТемпераrvD8, ос
10 О 15 30 ]O О 15 30 .10 О 15 30 10 О 15 30
63 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0
125 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,0 0,1 0,1 0,0 0,0 0,1 0,1 0,0 0,0 0,1 0,1
250 0,3 0,2 0,1 0,2 0,2 О,] 0,1 0,2 0,1 0,1 0,1 0,2 0,1 0,1 0,1 0,2
500 0,7 0,5 0,3 0,3 0,5 0,3 0,2 0,3 0,4 0,2 0,2 0,3 0,3 0,2 0,2 0,3
1000 1,3 ],4 0,7 0,6 1,4 0,9 0,5 0,6 1,1 0,6 0,5 0,6 0,9 0,5 0,5 0,6
2000 1,9 3,6 2,0 1,3 2,8 2,4 1,2 1,3 2,9 1,8 1,0 1,3 2,4 1,4 1,0 1,3
4000 2,7 6,8 5.8 3,3 4,6 6,6 3,4 2,7 5,7 5,1 2,5 2,7 6,0 4,0 2,2 2,7
8000 3,8 10,0 13,6 7,9 6,3 13,1 8,6 5,4 8,8 11,6 6,1 5,2 10,3 9,6 4,9 5,2
свободном пространстве путем уменьшения
значений уровней ЗвyI<Oвоro давления, получен-
НbIX по въппеприведенным формулам, на соот-
ветствующие велнчнныI из табл, 2,5.7 .
В HeI<OТOpыx случаях нужно также учиты-
вать направленность Q источника звука (см.
конец п. 2.5.2.5).
2.5.7.3.2. Устройства для снижения шума
Наиболее простой мерой, как мы уже roвo-
рили, является оснащение установок бесшум-
ным или малошумящим оборудованием. Поэто-
му, если выбранное оборудование не обеспечи-
вает требований по непреВЪШIению заданноro
Bepxнero предела уровня ЗвyI<Oвоro давления на
HeI<OТOpOM расстоянии, следует попъпarъся най-
ти дpyroe, менее шумное оборудование. Но при
таком подходе надо вначале рассмотреть раз-
ницу между уровнем шума на даниом расстоя-
нии при работе выбранноro обору.цования и тре-
буемым уровнем и решить, насколько она ве-
лика. Действительно, если эта разница не очень
велика, замена оборудования менее шумным,
позволяющим поддерживать уровни шума ниже
заданиоro Bepxнero предела, вcerдa окажется
более рентабельной, даже если при этом зат-
parыI на нее окажутся HeMHoro выше, чем при
сохранении первоначалъно выбраииоro обору-
дования и прниятии специалъных мер по сни-
жению шума.
с дpyroй CТOPOНbI, если после выбора Me
нее шумноro оборудования той же катеroрии
окажется, что даже при этих условиях невоз-
можно собтости предписанные требовання по
непревыению уровня ЗвyI<Oвоro давления на
HeI<OТOpoM расстоянии, иноща бывает выroднее
сохранить более шумное и часто лучше рабо-
тающее первоначалъно выбранное оборудова
ние и принять дополнительныIe меры по сни-
жению шума, поскольку принимать их нужно
будет в тобом из этих двух случаев. Вместе с
тем во всех случаях наилучшим решением ос-
тается, разумеется, такое, при I<OТOpoM выбор
малошумящеro оборудовaЮIЯ и устройства сни-
жения шума обеспечивают действующее значе-
ние уровня шума в рассматриваемой точке 1'0-
раздо ниже преДlIИсанноro уровня. Тем самым
вы будете избавленыI от необходимости сразу же
предпринимать дополнительные меры по сни-
жению шума в случае каких-либо непредвиден-
НbIX событий, например износа отдельных ша-
рикоподшипников, что всеща повышает произ
ВОДИМЫЙ оборудованием шум, поскольку быс-
тро снизить ero обычно довольно сложно,
Korдa оборудование находится снаружи, ос-
новной способ сниження шума в какой-либо
точке окружающеro ero пространства закточа-
ется в установке одноro или нескольких экра-
нов между источником звука S и данной точ-
кой пространства Р (рис. 2.5.7-3). Действен-
ность Taкoro способа зависит от частоты звука
2.5.7. звукоизоляция шумов в вщдУШной СРЕДЕ
519
s
р
р
s
Рис. 2.5.7 3. Расчет расстояния <Fo+b1: при определении звукоизоляции с помощью экрана (расстояние слева от экра
На берется с O"Ipицательным зиаком)
Таблица 2.5.7-7
Ос.Шlбл:еlOlе зВ)'lC8 в результате УCТIUIОВIOI экрана
в зависимоC'IИ ОТ paCCТORlOUl d, рассчнтаииоrо
в coOтвeтcтвlOl С риСо 2.5.7..з
j.M с): едияя чacroтa oкraвы, rц
63 125 250 500 1000 2000 4000
.0,7 О
0,5 1 О
0,3 2 1 О
0,2 2 1 О О
0,1 4 2 1 О О
0,05 4 4 2 ] 1 О О
О 5 5 5 5 5 5 5
0,05 6 6 7 8 10 11 13
0,1 6 7 8 10 11 14 17
0,2 7 8 10 1] 14 17 19
'J,3 8 9 10 13 16 19 21
0,4 8 10 11 14 17 20 22
0.5 9 10 12 15 18 21 23
0,8 10 11 13 17 19 23 26
1,0 10 12 15 18 21 24 27
1,5 11 14 17 20 23 25 28
2 12 15 18 21 24 27 29
3 14 17 20 22 26 28 31
.. 15 18 21 23 27 31 33
5 16 19 22 25 28 32
8 18 21 23 27 30 33
:0 19 2] 25 28 31
5 20 23 26 29 32
:а 21 25 28 31
') 23 26 29 32
40 25 28 31
'О 26 28 32
O 28 31
н расположения экрана. Материал экрана и ero
часса иrpают только вroростепеиную, очеиь
зезначительную роль. Данные по ослаблению
звука в результате установки экрана приведе-
зы в табл. 2.5.7 7. Они зависят от частоты и
.8------1369
расстояния d, paвHoro а+Ь.....с (рис. 2.5.7 3), кo
торое берется со знаком "минус", если тоЧI<a Р
видна из источника звука\ .
Дрyroй способ решения проблемы шумов
заюпочается в примененни специальных кpы
шек, коробов или кожухов для покрьПIOl ими
myмящеro оборудования. Однако в случае ис
пользования вентиляторов, которые являются
одними из наиболее шумных зrperaтoв, необ-
ходимо предусматривать в этих кожухах соот-
ветствующие ПРОХО.::Iы достаточноrо размера
ДJlЯ наrнетания и всасывания, что порождает
новые проблемы, не считая требования стой-
кости материaJIa кожухов к поroдным воздей-
СТВИЯМ. Поэтому такое решение обычно исполь
зуется для оборудования, которое установлено
в помещениях ШIИ пQД навесом (см. рис. 2.5. 7 7).
Наконец, еще одним решением является yc
тановка звукоуловителей или rлymнтeлей. Ta
кое решение часто используется на воздухово-
дах у входа воздуха и нarнетательных воздухо-
водах rpадирен. rлуmитeли и звукоуловители
рассматриваются в п. 2.5.7.6.
2.5.7.4. Снижение уровня шума,
распространяющеrося внутри
помещения по воздуху
В закрьпом помещенни, rде звук частично
поrлощается, а частично отражается от стен,
пола и потоm<a, уровень звуковоro давления Lp
на расстоянии r от источника звука определя
ется формулой
1 СМ.: "Акустика" (Acoustique, F.Clain, SЕDП Ed.). Cy
ществует также в-ropая книrа З1'Оrо автора: "Шум обору-
дования" (и bruit des equipements).
520
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕдЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
d . i----'Oao.
," '......
с
7 ",'>- ....
.#" ......... ..........
'J ь>С:: ...... r---.
/ / / / /' ......"- пормстые
е материanы
V / l/" i"r--, материалы,
способные
t'... "- виБРИРО8.....
.. , ' "
а
I
L =Lw +lOlg ( + ) дБ
р 411: r 2 А' ,
rдe Lw уровень акустичесI<OЙ мощиоcrи иcroч
иика, дБ;
Q коэффициенr направлениости (см. ни
же);
А эквивалентная поrлощающая поверх-
ность помещения, м 2 (см. ниже).
Коэффициенr направленности прниимает
следующие значения:
Q= 1 ДJIЯ иcroчиика, находящеroся в цeнrpe
помещения (например, в reометрическом цeH
тре параллелепипеда нли куба, IIp<Щставляюще
ro собой внyrренний объем):
Q=2, если иcroчиик расположен по цeнrpy
одной из стен;
Q=4, если иcroчиик расположен в середине
пересечения двух поверхностей (например, сте-
ны и пола, стены и пorom<a, двух стен);
Q=8, если иcroчник размещен в 1'Очке пере-
сечения трех поверхностей, образующих тpex
rpaнный ПРJIМой yroл (например, в yrлу, rдe cxo
дятся две стены и пол нли две стены и пoro
лок).
Ч1'О касается эквиваленrной поrлощающей
поверхности, 1'0 она рассчнrывается по форму-
ле
A=LA/<Xj'
rдe А; площадь поверхности помещеНИJl, м 2 ,
с I<Oэффициенroм поrлощения по Sabine <Xj'
1:
о:
1.5
..
о
OJ
"
i0,2
tOJ
Коэффициенr поrлощения материала Bнyr
реииих поверхностей помещения IIp<Щставляет
собой часть акустической мощиоcrи, падающей
на них, кoroрая поrлощается этим мareриалом.
Он равеи, следовательно, orношеиию поrло
щенной энерrии к падающей. для болыпlпlтва
материалов коэффициенr поrлощения резко
возрастает при повышении частorы звука. При
низких чаcтorах ero значение будет тем боль
ше, чем больше 1'Олщнна поrлощающеro по
кръrrия. В табл. 2.5.7-8 читareль сможет найти
значения коэффициенroв поrлощенwi по Sabine
ДJIЯ различных стенных покрытий. На рис.
2.5.7-4 также приведены значения коэффици-
eнroB поrлощения различных мareриалов, но в
roраздо более широком диапазоне чаcтor.
Добавим, что размещение зВ)'КОизоляцион-
mIX панелей, предусматривающее мC)IЩy пане-
лью и стеной воздушную прослоЙI<y незначи-
тельной 1'Олщниы (фанера, rипсолиroвый кар-
1'Он и т.п.), кoroрая позволяет панелям вибри-
ровать в унисон с акустическими колебаниями,
обеспечивает очень хорошее поrлощение звука
на низких чаcтorах.
Такая конструкция особенио эффекrивна в
окрестиостях чаcтorы
C
f= rц,
211: е.т'
rдe с скорость звука в воздухе, м!с;
р плотность воздуха, кr/M 3 ;
1110 125 150 2l1li !50 3CXI sm 61111011 8111 ..
Чacтora, rц
1S0II _
3IDI .,
Рис. 2.5.7-4. Коэффициент поrлощеИИJI а ПО Sabine иеI«Yl'OpЫХ мarepиалов для средних чacroтразличных октав:
а rЛ8ДЮIJIlIП)'IGП)'pICa; Ь леrICИе панели из древеСИО-ВОЛОICИИСIЫХ ПЛНТТOJПЦИНОЙ 2,5 см; с 1"0 же самое с ВЩЦУШ
НОЙ проСЛОЙI«>Й 5 см; d ммы из creКЛОВalЫ внавалку толщииой 3 см; е клееНЧ&raJI ткань (брезент) с ВЩЦУШИОЙ про-
слойm# ТОЛЩИНОЙ 5 см, заполненной creКJlOватой внавалку; f фанера мноroслойная клееная ТОЛЩИНОЙ 3 мм с ВЩЦУШ-
ной прослойmй 5 мм, ничем не заполненной; g COBoкynHOCIЬ пориcIых мarepиалОВ, способных к резонансу
2.5.7. звукоизоляция шумов в воwшной СРЕДЕ
521
Таблица 2.5.7 8
3начеШUI коэффициентов ПOl'лощеШUI а по Sahine ДJIJI различньп мaтepнaJJoB при средних ]начеJIИJП частот
в двух октавах
Материал Частота, rц
250 1000
Известковая Шl)'Ка1УРКА 0,03 0,04
rладкая ппука1УРка иа камеииой КЛадКе 0,02 0,03
Мрамор, листовое железо, оrиеупорный кирпич 0,01 0,02
Дерево 0,03 0,04
Бетон,рабица 0,10 0,05
ПОJфьrrие из стекловолокна толщииой 1 см 0,15
Древесио--волокнистая плита
толщиной 2,5 см 0,25 0,50
толщиной 5,0 см 0,35 0,75
толщииой 2,5 см на расстоянии 3,0 см от стеикн 0,30 0,75
толщиной 2,5 см с tItЮ<mlaIlC"I1JОМ ДО степы 3 см, заполненным mлaковатой 0,80 0,80
плита дРевесио--волокнистая звукоизоляциоииая с O'I1IepcтиllМИ или прорезями
толщииой 1,3 см 0,20 0,40
толщииой 1,3 см на расстоянии 5 см от стенки 0,30 0,40
плита прессоваииая, из минеральноrо волокна
толщииой 1 см 0,15 0.50
толщиной 2 см 0,20 0,70
толщиной 3 см 0,40 0,80
толщииой 5 см 0,60 0,90
I Плита прессоваииая, из мииеральиоrо волокна
на расстоянии 2,5 см от стенки 0,40 0,80
иа расстоянии 5,0 см от стенки 0,65 0,95
i плита прессоваииая, из минеральных волокои толщиной 2,0 см с воздушной прослойкой
толщиной 3 см, покрытая перфорированпыми плacmиами
Процент O'I1Iерстий 1 О 0,40 0,80
про цент O'I1Iepcmй 20 0,50 0,90
ДереВJlННая паиель толщиной 5 см, впл вжатая К стенке 0,07 0,05
! Фанера миоroc.лойная клееиая толщиной 8 мм иа oovcкax 5 см 0,22 0,09
Мяrкая обивочиая ткань толщииой 1 см, иаклеениая иа бетои 0,08 0,26
Пopn.epы (шторы) плотиые иа расстоянии 9 см от стенки 0,01 0,63
I Оконное стекло 0,30 0,17
е толщина во:щymной npoслоЙI<И, м;
т поверхностная плorность панели, кr/M 2 ,
для воздуха при температуре 20 0 С
60
f= ,rц,
"е. т
rрафик на рис, 2.5,7 5 позвоЛJIет сразу оп
X.J:елить величину эквивалентной поrлощаю
::::::Iей поверхности в зависимости or объема по-
мещения исходя из cpeднero значения I<Oэффи
циенrа а. для I<Oмплекrа стен помещения.
Уравиение
Lp =Lw +101g ( + )
4-п: r А
можно переписarь в виде
L Lw =lOlg ( + )
р 4-п: r 2 А'
522
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
.
з:
11
"
..
о
r=
3"
2
.,
3"
о
Е
о
t:
100 soo 1000 5000 10.
Объем помещения, м 3
Рис. 2.5.7-5. Трафик для определения площади Зl<Вива-
леН'I1l0Й поrлощающей поверхности помещения в завнсн-
MOC'l1{ от ero объема н среднеro значеиия I<Oзффицнента по-
rлощения Sabine а.. Зaryшеванная зона соответствует наи-
более расПроС'Траненным значениям а
rдe величина Lp Lw определяется непосред
ственио из rpафИЮl на рис. 2.5.7-6. Зная Lw и
L L"" можно леI1<O найти значение L .
р ff Р
+S
o
5
ag lO
...J
I
0..
...J
15
8
з:
'"
'"
а.
20
25
30 q2 0,3
0,5
Существует и дpyraя возможность для оп
ределения эквивалешной поrnощающей повер
хности помещения А. Она состопr в измерении
времени ревербера.ции t r помещеющ связанно
ro с площадью эквивалентной поrлощающей
поверхности следующей формулой, именуемой
формулой SаЫпе:
t r = 0,16( : ), с,
rде V объем помещения, м 3 ;
А площадь эквивалентной поrлощающей
поверхности.
Бремя ревербера.ции t r coorвeтcтвyeт проме
жутку времени, в конце кoтoporo, начиная с
момента прекращения действия источни:ка зву
ка, звуковое давление уменьшится до 1/ loooe
первоначал:ъной величиныI, Т.е. уровень звуко
вoro давления упадет 'на 60 дЕ. Зная время pe
верберации, эквивалентную поrлощающую по
верхностъ определяют по формуле
2
345710
20
А:5
":Е
<{
"
.......
t:: .........
.....
)ткрытое
n остР.анство
A ...! .........
........
........
'\i ........ .......
......
........... t"---..
"- ---
"'"'-
'\ ...............
....
Удаленность источника звука, м
10
'"
8
:>:
х
а.
Q)
..
о
с:
о:
'"
3'
Q
'"
3'
о
Е
о
с:
о:
'"
:r
х
.,
ti
..
s
..
20
50
100
200
500
1000
2000
30
Рис. 2.5.7-6. rрафик для определения разноC'l1{ L LwB закрьrroм помещении в зависимоC'l1{ отудалениоC11l нсточника
" - р
звука н Зl<Вивален1ПОИ поrлощающеи поверхноC'l1{ помещения
2.5.7. ЗВУКОИЗОЛЯЦИЯ IIIYМOB В ВОЗДУШНОЙ СРЕДЕ
523
Оборуд"""""о
Ба авукоиlотlЦИИ
I
ЭвyI<oooоопи щмА
:м<р8Н
АнтивибраЦИОННЫО
nOДСТ8ВtcМ
r;1
ЖocncиА кожух
r=1
ЖосткмА кожух
с внутренним авyкonornо-
Щ8IOЩММ 1"IOICpЫТМ8M
Уровень 38YkOВOrO Д8ВJ1енмя
на раССТ<»1НИИ 1 м, дБ
r
75 300 1200 4800
. ЧаC'ТOТ1l.rц
БаЗОВЫА акycnoч......А спектр
УР08et1:1o a&yК080r0 Д8ВJ1et4Мя
на расСТ<»1НИИ 1 м, дБ
Ур08et1:1o авУК08О1"О Д.мени"
на расстоянии 1 м, дБ
Уровень 38YkOВOrO давления
на расCТQJ1НИИ 1 к, дБ
.../
JБ1
ЖecncиА кожух +
8ктмвибр8ци()tН,llе noдСТ8ВtcМ
JВ.
ЖосткмА кожух с ВNYY1>.....M овуко-
nor'nОЩ81ОЩИМ noкpытмeM +
антивибрационные ПОД ставки
lSl "0<:J>:
<:I:II=
ee
ЖecncмА кожух с 8eИnUlЯЦИ()tН,lМ
отверстием +
антмвмбр8ЦИ(Н1:а1е nOДCТ8вtCМ
ЖВC1lOtА кожух с 8etmU1ЯЦИОЖЫМ
тверстмвм. оснащенным rлywителем I +
8нтмвмбраЦИОЖЫ8 nOДСТ8ВКИ
Уровень aвyкoвoro давления
на Р.СС НИМ 1 м, дБ
.../
2400 иоо
50Q 1200
ЧаCТO'Т1l, rц
Уровень aвyкoвoro д.мени"
на расстоянии 1 м, дБ
Уровень _yкoвoro Д.ВJ1ени"
на расстоянии 1 м, дБ
tOO
ЧаC'ТOТ1l, rц
Уровень _yкoвoro давления
на раССТОfllНИИ 1 М, дБ
100
Уровень aвyкoвoro давления
на расстоянии 1 м I дБ
воАноА жеC'nCИА кожух с eннмM
_ .nощающимnoкpытмем+
8tt'n4вмбраЦИOЖblе nOДCТ8ВtIМ
Частота, rц
РИС. 2.5.7 7. 8озможиоC'l1l уменьшенИJ\ шума, производимоro оборудованием, в зависимоC'l1l от характера специаль
ных мер, принимаемых С ЭТОЙ целью: экраны, короба и кожухи, звукопоrлощающие покрытиJl, антивибрациоииые под
ставки (из "Техиичесmй эициклопедии" (Епсусlореdiе des Sсiепсеs IndustrieIles, Librairie Aristide QuiIlet), приложение
"ЭлеК1роника и мехаиика")
ее 100 2400 иоо
300 tZOO 4800
ЧаC'ТOТ1l, rц
Уровень 3В')"К08OI'O давления
на рвССТОЯI44М 1 М, дБ
524
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
А = 0,16( ). м2.
на прaкrике окружающий шум, действую
щий в техническом помещении или распрост-
раняющийся: в смежных с ним комнтах, мож-
но снизиrь за счет воздействия на orpаженный
or стен звук. для З1Оro ищут способы yмeнь
шення: времени реверберации, делая помеще
ние максимально "rлухим", 'По может бьпь
дocтнrнyтo путем облицовки стен помещення:
поrлощающим материалом площадью А' с кo
зффициенroм поrлощення: по Sabine а.
Если до акустической обрабorки помещення:
ero зквивалеиrнaя: поrлощающая поверхность
былаА,1О после установки поrлощающих ма-
териалов она становиrся:А+А'а, откуда умень-
шенне уровня: orpажениоro звука н, следова-
тельно, общеro уровня шума будет равно
101 А+А'.а
g А ' дБ.
Кorдa мы имеем дело с рабочими кoмнara
ми для персоиала, примыхающими к мamии
ному залу, можно действовarь таким же обра
зом, чro позволяет снизиrь окружающий шум,
одна из составляющих Koroporo обусловлена
шумом, исходящим из соседнеro техннческоro
помещення: и пронихающим в рабочне комна-
ты отчасти напрямую, а отчасти после orpаже
ння:.
Возвращаясь к техническому помещению,
заметим, чro перед тем, как предусмarpивать
поrлощающие покрьпня:, следует изучить воз
можность укрьпня: шумящих механизмов (КOM
прессоров, двиrareлей и т.п.) cooтвerствующи
ми кожухами. Как показывает рис. 2.5.7-7,
падающая
знерrия
наилучшее решение соcroиr в установке двой
HOro кожуха с антивибрационными подставка
ми. Однако полиостью закрьпь механизм уда-
ется не Bcerдa, так как в кожухе необходимо
предусмarpивarь различные orверстня: (венrи
ляционные, для кабелей, трубопроводов и т.п.),
кроме 1Oro, кожух должен леrкo снимarься.
Заметим, чro расчет и проекrиpованне зву
козащитных кожухов доста1ОЧНО сложныI, по-
скольку 1Олщина их стенок, материал, форма и
способы креплення: устанавлнваемоro оборудо-
вання: зависят or акустической мощиости меха-
низма и спектра ero шумов.
2.5.7.5. Снижение шума,
распространяющеrося от помещения
с источником шума в смежное
помещение через общую стенку
мы видели, чro, кorдa какое либо колнче
ство звуковой знерrии доходиr до стенки, часть
зroй знерrии orpaжaется: or стенки и возвраща-
ется: в 10 же помещение, rдe находиrся: иcroч
ник знерrии, а часть проннкает в стенку. Часть
проникmей в стену акустической знерrин поrло--
пraется: в ней, а часть проходит через стену и из
лучаетсяее задней поверхностью (рис. 2.5.7 8).
Установление З1Оro факта позволяет нам
определить степень звукоизоЛJЩИН D b между
двумя смежными помещениями как разность
между уровнем давлення: Lp] звука, orpаженио
ro в помещение с иcroчииком звука, И уровнем
давлення: LJ!2 звука, проннкmеro в соседнее по
мещение. Lледовательно, имеем
Db=Lp] Lp2' дБ.
Ранее мы уже уточнили, чro уровень звука
в помещении частично зависиr or уровня or-
раженноro шума. Однако вышеприведенная
..... знерrия, ПроШ8Дwaя через
..... creнy ИЛИ излучаемая за счет
волновых колебании стены
энеprмя, поmощенная стеном
/
знерrия. ВО38ращаlOщаяся
за счет отражения или
волно""'" 1<ОПебаний стены
знерrия, переданная стене
Рис. 2.5.7 8. РаСПРОС1раиеиие зву
ковой энерrии из помещения с источ
НИ1«>М звука в смежиое помещение
2.5.7. ЗВУКОИЗОЛЯЦИЯ ШУМОВ В ВО:ЩУШНОЙ СРЕДЕ
525
70
1'<"
3
2
60
'"
q
[1::"
so
:z:
Ф
.а
..
"
g 40
о
"
:r
30
..
I
I
. 1
t;:
20
s
-8-
-8-
..
10
100 200
400 800 1800 3200
Частота, rц
Рис. 2.5.7 9. Кривые изменения коэффициента акуC'IИ
'!ecкoro ослабления трех вариантов стенки:
1 стена из ПОрИCThIХ шлакоблоков толщиной 20 см
1 Ш1Уюnурки; 2 та же стена, ошryкarypeиная с одной
;тороны; 3 та же стена, ошryка1)'ренная с двух сторон
поверхноC11lая ПЛ0'l1l0CTh 360 кr/M
формула никоим образом этоro ие yчиrывает.
Чтобы охарактеризовать звужоизотщию неза
висимо от отражающих характеристик поме-
щения, К}Да проникает звух. вводят понятие сте-
пени нормированной! звужоизоляции D п по oт
ношению к базовому (cTaндaprнoмy, опорно
чу) помещению, опорное значение эквивален
тной поrлощающей поверхности Ао кoтoporo
принято равным 10 м 2 . Имеем
Ао Ао
Dп==Lp! Lp2+l0 19 А ==D b +l0 IgA' дЕ,
це А эквивалентная поrлощающая поверх-
ность помещения, К}Да проникает звук, м 2 .
для харaкrеристики ослабления звука в pe
зультате ero прохода через стенку введено по
нятие коэффициента акустическоro ослабления
8., выражаемоro в децибелах и paвHoro деся
тикратному значению дес.IIТИЧНОro лоraрифма
величииы, обратной коэффициету звужопере
.:ЩЧИ т:
1 См. стаидартNF 830-106 "АкуC'IИка. термины и оп-
ределения. С1рОИтелъиая аКУC'IИка".
1
R == 10 1 9 ДЕ
t' ,
rде коэффициент звужопередачи т равен OТHO
шению интенсивности звука 12' ПРОХОД.llщеro
через стену, к интенсивности звука 11' падаю
щеro на стену со стороны помещения, rде на-
ходится источник звука. Следовareльно,
1!
(== 12 .
В случае, кorдa звук только проходит через
степу, разделяющую два отражающих помеще
ния, коэффициент акустическоro ослабления
может быть рассчитан по формуле
S
R==Lp! Lp2 + 10 19 А ' дЕ,
rдe Lp! и L p2 уровни акустическоro давления
ДЛ.II помещения, rдe находится источник звука,
и помещения, куда прохoдиr звук, cooтвeтcтвeH
но,дЕ;
S поверхность стены, разделяющей поме-
щения, м 2 ;
А эквивалентная поrлощающая поверх
иость помещения, К}Да проходит звук, м 2 .
Если рассматриваемая стеика твердая, ее
можно уподобить простому осЦИЛЛ.llТOРУ с низ-
ким уровием зmyxaния. В этом случае коэффи-
циент акустическоro ослабления запишется как
т.О)
R==20Ig ,
2р.с
а поскольку О)=2л!. то
( т.! ) т.!
R == 20 19 1t == 1 0+ 20 19 2 ,дЕ,
2р.с р.с
rде т масса единицы поверхности степки, кr/
м 2 .
,
! рассматриваемая частота, rц;
р плотность материала степки в предпо-
ложении ее однородности, кr/M 3 ;
с скорость звука в материале степки, м!с.
Произведеиие т1показывает, что коэффи
циент звужоизоляции будет тем выше, чем боль
ше масса единицы поверхности степы и выше
чаcrora; это RВ.1Iеиие называют двойным пра-
вилом масса/частота.
526
акустические экраны
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
rпушитепи на выходе
смотровое окно
8.
.. t;
}
""'направление
движения
ВОЗАуха
rлушитепи На входе
Коэффициент акустичсскоro ослабления для
каждоro типа стен:ки можно измериrъ в лабо
раторных условиях.
На рис. 2.5.7 9 показаны результаты изме
рений коэффициента акустическоro ослабления
стены из порист IX шлакоблоков тоmциной 20
см без штyI<a1УРки и ОштyI<a1УРеIШЫХ.
Совокупность получеIшых в различных OK
тавах значений представляет собой так назы
ваемую кривую коэффициента акустическоro
ослабления. Задав желаемый уровень звуково
ro давления, передаваемый через стену, мож-
но, таким образом, леrxo предпринять необхо
димые меры по подбору TaI<Oro значения т1.
которое обеспечит соблюдение требований по
непревышению уровня звуковоro давлення в
данном помещении.
2.5.7.6. Снижение шума,
распростраияющеrося из помещения
С источииком шума в смежные
или отдалеиные помещения
через воздуховоды
ПО вщдуховодам, как правило, шум распро
страняется в различные помещения в случае
установок для кондиционирования, что не име
ет прямоro отношения к холодильной технике.
НО при необходимости можно обратиться по
этому вопросу к специальной литера1)'рСI. Сле
дует, oднaI<O, отмeтиrъ, что в таких установка.х
1 См., иапример, "ПраК"I1fческое pyкoBoдcrвo в oблaC'm:
индустрии искусствеиноro климэ:ra" (Manuel Pratique du
Genie Climatique, РУС Ed.), в котором rл. ЗЗ7 ПОЛНОCThю
посвящена проблемам сиижения шума в УС1аИовках по IiDH
дициоиированию во:щуха.
Рис. 2.5.7 lO. Пример rлymителей, ycтa
иовлеиных на всасывающих и наrнeтэ:reльных
воздуховодах rpадирни
очень часто используют специальныIe устрой-
ства для снижения уровня шума, которые Ha
зываются звукоуловителями или rлушителями
и которые мы сейчас кратко опишем, имея в
виду ТО обстоятельство, что подоБныIe устрой
ства холодильщик в случае необходимости CMO
Жет примеиить, например, на всасывающих
или наrнетательных воздуховодах rpадиреи
(рис. 2.5.7-10).
rлушители, используемые для rpадирен, яв
ляются звукопоrлощающими. Они представля
ют собой короб, изroтoвлеIшый из сталъноro
листа, внутри кoтoporo установлены акустичес
кие экраны, Т.е. каркас из листовых паралле
лепипедов, заполненный пористыIM материа
лом, таким, иапример, как стехловата или ми
нералъныIe волохна, снижающим акустическую
эиерrию за счет ее поrлощения. Толщина d эк
ранов и расстояние ме:щцу ними являются oc
новиыми характеристиками, которые подлежат
точному определению. Действительно, поrло-
щение звука возрастает с ростом частоты, при
этом свободное пространство Ь ме:щцу экрана-
ми должно быть меньше длIшыI поrлощаемой
звуковой волны, а тоmцина экранов d должна
составлять не более четверти Д,тIНЫ волныI, в
противном случае акустическая энерrня будет .
прохoдm'Ь через звукоуловнтелъ без ослабления.
Ахустическое ослабление D, обусловленное
наличием rлушителей на основе акустичесхих
экранов (рис. 2.5.7-11), определяется сoornоше
нием
р
D=1,5a.'A '/,
2.5.8. ЗВУКОИЗОЛЯЦИЯ ШУМОВ, РАСПРОСТРАНЯЮЩИХСЯ В ТВЕРДЫХ ТЕЛАХ
527
Рис. 2.5.7 1l. rлушителъ со звукопor:ло
;дающими акустическими экраиами
r.з:е а коэффициент поrлощеlПlЯ звукоизоля
IШоlПlOro материала (см. табл. 2.5.7 8);
P==2(b+h) длина периметра одиночной
ячейки для прохода воздуха;
A==b'h площадь одиночной ячейки для про
хода воздуха;
1 длина rлушителя;
Ь ширина пространства между экранами;
h высота rлушителя.
При определении размеров rлушителей сле
.:ryeт иметь в виду, что они будут создавать по
тери давлеlПlЯ воздymиоro потока, поэтому Be
.тичииа потерь давлеlПlЯ должиа бьnъ COBMec
тима с полным напором, который обеспечива
ется вентиляторами. Изroтoвители rnyпппелей,
как правило, приводят характеристики их обо
50
40
>
о
эо
20
10
>:
125 250 500 , 000 2000 4000 8000
Средняя частота о.,.авы, rц
Рис. 2.5.7 12. Кривые поrлощения звука rлушите:лями,
орудоваиными акустическими экранами, при измене
нии ИХ толщины d и расстояния между ними S На единицу
1ИНЫ
i
.с.
рудования в виде типовых кривых степени по
rлощеlПlЯ Звука, образец которых приведен на
рис. 2.5.7 12. С помощью таких кривЪLХ мож
но оценить в.;IИяние толщины звукопоrлощаю
щих экранов, расстояния между ними и их про
тяженности на степень звукоизоляции.
2.5.8. Звукоизоляция шумов,
распространяющихся в твердых
телах, с помощью
вибропоrлощающих устройств!
Общие сведения
Естественная вибрация имеющих вращаю
щиеся детали механизмов, таких, как компрес
соры, двиrатели, вентиляторы, насосы и т.п.,
передается фуидамею:у или основанию, на кo
тором они закрепленыI. Например, компрессор
б)дет передавать свою вибрацию на фундамент,
к которому он крепится, насос трубопроводу,
который к нему прнкреплен, а вентилятор не
только фундамеmy, но и воздуховоду, к кoтopo
му подсоединен.
Итак, в случае компрессора ero вибрации,
особенно передающиеся иа фундамент, будут
затем передаваться воздуху, порож,дая тем ca
Mым воздymиые шумы, слыIпиме,' если они
1 См. серию стандартов от NF E90 OOl до NF E90 601,
в I«Y!"Opых рассмюриваются ВОJIpосы вибраций И механичес
ких )71аров.
528
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
испускаются в инreрвале чаcтor, воспринимае-
мых ухом человеЮl. для венrилятoра проиою-
дит точно такое же явление: фундамент, как и
листовой воздуховод, воспринимая вибрации
венrилятoра. передает эти вибрации ВОЗДУХУ,
тем самым возбуждая акустичес:кие колебания.
В этих двух случаях шум, порождеlпlый виб-
рациями твердоro тещ Т.е. распространяющий-
ся в твердом теле. преобразуется зareм в воз-
душный шум. Чтобы максимально снизить
опасность возникновения подобных вщдушных
шумов, приходится принимarь меры по сниже-
нию вибрaцRЙ, передающихся от механизмов
с вращающимнся деталями к их крепежным
узлам. Некоторые из этих мер достаточно про-
cтыI, как, например. установЮl rибких рукавов
между венти:urroром и воздуховодом или виб-
ропоrлощаюших проставок в виде силъфонов
с металличесmй ОIL"Iеткой между компрессором
и всеми трубоПРОВО:IЭми, подходящими К нему
и отходящими от Hero. Дpyrие вибропоrлоща-
Юl1J;Ие устройства бо."Iее сложны. Особенно это
OO
. о
О ·
. о
о .
Рис. 2.5.8 1.Идеальная конструкция нижнеro OCHOBa
ния техническоro помещения на базе плавающей ПЛН1Ы,
изолированной от фундамента н стен :щания (из "Lelпbuсh
der Kaltetechnik",V.II, H.L. von Cube, Ed. C.F.Mul1er,
Кarlsruhe ):
1 плнmyС; 2 напольное покрыmе; 3 IJЛaIIaIOщая
плита; 4 полимер; 5 звукоНЗOJDЩИЯ; 6 бетонная плита;
7 боковая звукоизоляция
Юlсается специальных проставок между осно-
ванием механизма и ero фундаментом. это мо-
ryт быть либо маты из упpyroro материала,
либо виброизоляторы. Именно такие два типа
устройств мы в дальнейшем рассмотрим более
подробно. Вместе с тем следует отметить, что,
ЮlI<ИМ бы lfИ бьто выбрaIfИое решеlfИе, насто-
ятельно рекомендуется выполнять помост, на
КО'Юром бу.цет установлен массивный механизм
с вращающнмися деталями, так, как показано
на рис. 2.5.8-1, Т.е. на плавающей плите, изо-
лированиой от фундамента и стен здания.
В случае небольшнх механизмов, кorдa по-
мост не содержит плавающей плиты, можно
предусматривarь разобщающую проставку из
специальноro вибропоrлощающеro материала.
Тем не менее такое решение не освобождает
проектировЩНЮl от необходимости предусмar-
ривать вropoй вибронзолирующий Mar или виб-
роизоляторы между механизмом и помостом
для ero крепления.
2.5.8.1. Виброизолирующие маты
Виброизолирующие мarы проклады:ваются
между мехаиизмом и ero основанием и/или
между основанием и помостом и предназначе-
ны для тol'O, чroбы:
воспринимarь и сrлaживarь действие не-
уравновешенных движущнхся масс;
закреплять механизм, предотвращая ero
боковое скольжение;
равномерно распределять силу веса и си-
ловые воздействия со стороны механизма на
максимально возможную площадь опорной по-
верхности и, исходя из этоro, снижать нanpя-
жеlfИе в ней.
Такие Marы изrorавливаются из различных
материалов: проб:ки, ВОЙЛОЮl, резины, но луч-
ше вcero подходкr для этой цели резиновые или
синтетичес:кие пластины, так как они MOryT
иметь рельефную наружную поверхность, cy
щественно повьПIIающую их эффекrивность
(рис. 2.5.8-2).
Определение размеров виброизолирующих
матов производится исходя из основных пара
метров монтируемоl'O на них механизма: мас-
сы, числа оборотов, частоты возбуждения виб
529
2.5.8. ЗВУКОИЗОЛЯЦИЯ ШУМОВ. РАСПРОСТРАНЯЮЩИХСЯ В ТВЕРДЫХ ТЕЛАХ
.":.'"
:.,.,....
....
... "
""'" ..... .... ....
..
Рис. 258 2. Внброизолирующие маlЬ' с рельефом ввнде продольных канавок (слева) и бобышек (справа)
раций и т.д. На основе этих параметров под
бирают наиболее подходящие характеристики
\faТOB, а именно: модуль упруroстн материала,
собственную чаСТО1)', результирующую чаСТО1)',
толщину и т.д. Обычно указания по подбору
харакreристик виброизолирующих матов при
водятся в каталоrах изroтoвителей.
2.5.8.2. Виброизоляторы 1
Виброизоляторы устройства. которые oд
иовременно обладают в различной степенн и
yпpyrими и поrлощающими (рассеивающими)
свойствами. Упpyroсть проявляется в способ
иости деформирования опоры с амплитудой,
почти пропорциональной наrpyзке, и возмож
"ОСТИ возвращения в исходное состояние пос
:le снятия наrpузки. Поrлощенне (рассеивание)
эиерrии является результатом затормаживания
.J.Вижения, в результате кoтoporo амплитуда 1<0.
:Iебаний уменьшается. Виброизоляторы в oc
новном подразделяются на два типа: пружнн
ные стальные амортизаторы и полимерные уп
рутие подвески. Пружинные амортизаторы (рис.
2.5.8 3) способны воспринимarь более выокиеe
нarpyзки, чем полимерныle подвески, и имеюr
более низкие собственныle частоты. С дрyroй
стороны, пружинныle амортизаторы не rасят
высокие частоты даже при очень низких зна
чениях собственнъlX частот, в результате чеro
выступают в известной мере как проводники
продольных акустических I<Oлебаний. Следова
1 эта ЧacJЬ В большиистве абзацев содержит указания,
приведеlПlые в работе "Упру/'ие подвески" (Suspensions
elastiques, societe РАШl>ТRA).
..,,;
*'
....
а) основной элемент б) крепежная пластина
(!1>УЖИ на )
....:
.-
r) пружина В стакане
В) реryлятор высоты и
крепежная пластина
Рис. 2.5.8 З. Примеры пружинных амортизаторов
тельно, их использование в большинстве слу
чаев требует принятия дополнителъных мер.
Принцип определения харaкrеристик вибро--
изоляторов оДlПl и тот же для пружиннъlX aMOp
тизаторов и для полимерных подвесок (опор).
По поводу последних изложим следующие со--
ображения.
Виброизоляторы, включающие yпpyrий по
лимерный элемент (природный или синтетичес
КИЙ), Bcerдa обладают как yпpyrими, так и дeM
пфирующими свойствами. Наименование "дeM
пфирующие опоры", которое обычно примеия
ется для них, следует считarь не вполне удач
mIM, ПОСl<Oлъку онн обладают одновременно
530
х
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
..
с:
с:
,.
<
д
т ::z ..!.. ==
n ш
2п
ш
д
Время
Рис. 2.5.8-4. Распространение вы)жденныыx колебаний от вращающнхся механизмов
Юl.К свойством ynpyroсти, так и возможностью
демпфироваиия (рассеивания) колебаний, Т.е.
существеmю различными характеристиками.
Упpyraя подвеска механизма располarается
в установке виброизоляторов меящу крепежны
ми узлами механизма и ero опорой (плитой,
фундаменroм, шасси и т.д.). Тип виброизоля
торов, их число, размещение, индивидуальные
харaкrеристики, способ установки зависят от
характеристик всей совокупности опор и caмo
ro механизма и выбираются таким образом,
чтобы обеспечпrъ требуемый результат.
2.5.8.2.1. Характеристики упруroй
подвески
2.5.8.2.1.1. Вибрации механизма
Механизм, установлеlпlый на yпpyrиx под
весках, иачинает вибрировать в тех случаях,
кorдa на Hero воздействуют периодические зна
копеременные нarpyзки, приводящие к более
или менее значительным колебаниям. Свобод
ными или собственными колебаниями называ-
ют колебания механизма, при которых возвра
щение в положение равновесия происходит
только под действием собствеlпlых BOCCТaнaв
ливающих сил. Бынужденными колебаниями
или колебаниями с подводом энерrии называ-
ют колебания, в которые механизм вовлекает
ся либо в результате ero собствениой работы
(при наличии неуравновешеlпlых масс), либо
под воздействием импульсов из окружающей
среды. Число степеней свободы механизма paв
ио числу иезависимых параметров, которые
определяют ero положение в даlпlый момент
времеии. Плоскопараллельиое перемещение
механизма в данном направлении или враще
ние BOкpyr какой-либо из осей представляет
собой движение в отиошении одной из степе
ней свободы.
Колебательное движение механизма являет-
ся периодической вибрацией синусоидалъноro
типа (рис. 2.5.84) со следующими харакrepи-
стиками:
частота п= 1/T=oo/21C, или ЧИСЛО полных
колебаний в единицу временн, rц;
период T=l/п, или продолжительность од-
иоro полноro колебания, с;
кpyroвая частота, оо=21Сп=21С/Т, рад/с;
максимальная ампmnyда А, или макси
мальиое отклонение от положения равновесия
при I<3ЖДом колебании (на установившемся ре-
жиме максимальная ампmnyдa вынужденных
колебаний остается постоянной);
максимальная скорость V тах =А '00;
максимальное ускорение У mAX = A '002;
мrновенная ампmnyдa х=А sin oot;
мmовенная скорость v;=A'oo cos oot;
мrновениое ускорение У;= A 'oo2sin oot.
531
2.5.8. ЗВУКОИЗОЛЯЦИЯ ШУМОВ, РАСПРОСТРАНЯЮЩИХСЯ В ТВЕРДЫХ ТЕЛАХ
/
Продольный
CAB r
. ..
Крен
Рис. 2.5.8-5. Лннейные жесткости н момеюы сопротивления крученню ynр)той подвески
Формула У тах A ,со 2 позволяет сделать BЫ
вод, что даже при иебольших амIIJППyДах BЫ
сокочаСТОrRые вибрации MOryr привести к ВОЗ
никиовеншо больших ускорений (большие зиа
чения со).
2.5.8.2.1.2. Ynpyzue характеристики zибкой
пООllески
Упpyrие характеристики подвесок определя
ют воз!\южности перемещения механизма по
orношению к фундамеmy. Эти перемещения,
как правило, представляются в прямoyroльиой
сиcreме коордии:п с осями Gx, Gy и Gz, центр
которой совпадает с центром тяжести G Mexa
низма в состоянии равиовесия, а оси параллель
ныI осям симметрии механизма (рис. 2.5.8 5).
Указаиным перемещеииям препятствуют:
линейныIe жеcrкoсти (yпpyroсти):
Кх цдоль оси Gx для продольных перемеще
ний,
Ку ВДОЛЬ оси y для поперечных перемеще
ний,
Kz ВДОЛЬ оси Gz для вертикальных переме
щений.
для каждой оси линейная жеcrкocrь подвес
ки равна сумме линейных жесткостей всех
опор;
коэффициенты сопротивления кручению, или
восстанавливающие моменты:
С х для вращения вoкpyr оси Gx (или кpe
на),
С для вращения вoкpyr оси Gy (нли Taнra
у
жа),
C z для вращения Boкpyr оси Gz (или pыcкa
ния).
Восстанавливающие моменты подвески за
висят от собственной жесткости опор, а также
от их расположения и ориентации по отноше
нию к центру тяжести механизма.
2.5.8.2.1.3. Демпфирующие характеристики
yпpyzou подвески
Демпфирующие характернстики полимер
НbIX подвесок представляют собой результат
действия сил, аналоrичных силам вязкоro тpe
ния, которые имеют величину
R'v:
532
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
rде R ЮJэффициеIП сопporивлеНИJI (демпфи-
рующий ЮJэффициеIП);
V ОТИОСIПельиая СЮJрость перхмещеиия
подвешенноro механизма в момеIП временн t.
ЕсJШ у иедемпфирующей подвески посте-
пенно повышать степень демпфироваНИJI (ве-
JШЧииу ЮJэффициеIПа R), оставляя при этом
друrие величины неизменными, амплmуды
своБодных колебаний, начиная с даиноro нa
чалъноro OТЮIонеНИJI C7I' положеНИJI равновесия,
будут становиться все меньше. Критическим
значением демпфирующеro ЮJэффициеIПа бу
дет ТaЮJе значение, при котором возврат меха-
низма в положение равновесия произойдет без
ЮJлебaНИJI по асимптотичесЮJЙ (апериодичес-
ЮJЙ) траекторни. При этом демпфирующий ЮJ-
эффициеIП обозначим через Rc' ОпредeJШМ сте-
пень демпфироБaНИJI & для ЮJэффициеIПа дем-
пфироБaНИJI R жак
&=R1Rc'
rде &= 1 COC7I'Beтcтвyeт критичесЮJМУ значенmo
степени демпфироБaНИJl.
Если рассматривать подвеску для демпфи-
роБaНИJI вьmyжденных ЮJЛе6аиий с переменной
кpyroвой чаCТC7I'OЙ 00, можно заметить, чro для
yпpyrиx демпферов естественноro типа произ
ведение &'00 остается почти постоянным, при-
чем данная особенность будет СпрaвeдJШва и
для условий резонанса, те.
&'00=&0'00 о сопst,
rде 000 резонансная круroвая чаCТC7I'а (см. п.
2.5.8.2.2.2, замечание 2), а &0 степень демп-
фироБaНИJl, харaкreризующая резонансную ча-
cro:ry. Доказано, ч"ю &0 является харaкrepисти-
чеCЮJЙ постоянной даиноro yпpyroro демпфера,
следовательно, степень демпфироваиия подвес-
ки &0 равна степени демпфироваНИJI каждоro
демпфера в C7I'дельности, если все они изroroв-
леныI из одиоro и тoro же материала.
2.5.8.2.2. Работа упрyroй подвески
2. S. 8. 2. 2.1. Статическое ШlZружение
В тех случаях, ЮJrда механизм установлен
на фундамеIП с помощью твepДbIX опор, прн-
крепленных к нему более чем в трех точках
(статически неопределимое крепление), опре-
делить нarpузки, действующие на каждую из
опор, невозможно. Вместе с тем, есJШ опоры
упpyrие, их жеCТЮJсть (yпpyroсть) известна, то
расчетным путем ИJШ даже непосредствеltпым
измерением деформаций каждой из опор мож-
но определить нarpyзку на них и прн необхо-
димости исправить неравномерность нarpyжe-
НИJI. КaЮJво бы ни было число крепежных де-
талей, при жеCТЮJМ крепленнн, например с по-
мощью болтов, во избежание чрезмерной ЮJн-
цеIПрации MecmLIX напряжений необходима
очень высокая равномерность расположеНИJI
крепежных C7I'Вeрстий (элементов креплеНИJl) н
СОC7I'ветствие между опорной поверхностью
механизма и опорной поверхностью фунда.\oIен-
та. BC7I' почему, чтобы избежать СJШШЮJм вы-
соких допуСЮJВ на НЗrC7I'Oвление, приходится
устанавливать прокладки, недостатки кoтopых
хорошо известныI: ослабление затяжки, смяrие,
износ, шум. И нaпporив, при yпpyrиx опорах
возмoжны за счет незнaчIпeльных усилий бо-
лее широкие допуски при изroтoвлении крепеж-
ных узлов.
Кроме тoro, ynpyraя подвеска обеспечивает
возможность незначительиых смещений без
ВОЗRИКИовения опасных напряжений. Такие
смещеНИJI MOryт быть вьIзвaны, например, тер-
мическим расширением maсси. ЮJрпусов, обо-
лочек и Т.п.
2. S. 8. 2. 2. 2. ДUНllМllческое нazружение
а) Случай колебаний системы с одной степе-
нью свободы
РаБC7I'а подвески достаточио сложна, и в це-
лях облеrчеНИJI поRИМaНИJI основных приици-
пов ее раБc7I'ыI мы схематически рассмC7I'pИМ
наиболее простой случай механизма массой М,
закрепленноro на фундаменте с помощью уп-
pyroй подвески S, жеCТЮJСТЬ которой в направ-
лении оси Gz равна К. Механизм имеет возмож-
ность перемещеНИJI ТОЛЪЮJ вдоль вертикальной
оси Gz (рис. 2.5.8-6).
. Свободные колебанuя (собственные)
В идеальном случае, ЮJrда (Лсутствует дем-
пфирование (рассеивание энерrнн), механизм,
выведенный из состоЯНИJI равновесия с C7I'кло-
533
2.5.8. ЗВУКОИЗОЛЯЦИЯ ШУМОВ, РАСПРОСТРАНЯЮЩИХСЯ В ТВЕРДЫХ ТЕЛАХ
I Механизм
[
I
G
tM
Упpyraя
подвеска
S
Рис. 2.5.8--6. Мехаиизм с вращающимися деталями и
ero упрyrая подвеска
нением А, будer колебаться по синусоидально
'dY ЗЗI<Oну в соответствни с уравнением
z A sin ю/,
rдe кpyroвая частота ю о собствениых колебаний
имеer величину
ю fК
о M'
В случае дисснnации энерrнн (демпфирова
ння) механизм будer колебаться omосительно
z
положения равновесия по синусоидальному за
кону (рнс. 2.5.8 7) соrласно уравнению
, ' t
Z А . е &O'OOo' . sin(O / ,
rде собственная круroвая частота колебаний
дисснпатнвной снстемыI равна
(O = (1 8 2) =(Oo 1 8 2 ,
а <- степень демпфировання для кpyroвой ча
cтorы (O . Величина 8 довольно близка к Be
личине 80' поэтому можно записать:
(00 r:::(Oo 1 802 .
В случае природиоro каучука 80 мало по
сравнеmпo с единицей (от 0,02 до 0,1), поэто
му (O очень близка к (00'
. Вынужденные колебания
В этом случае предполaraюr, что на Mexa
низм вдоль вертикальной осн действуer Heкo
торая возмущающая сила, изменяющаяся по
произвольному (в данном случае синусоидаль-
ному) ЗЗI<Oну с частотой (О:
F FMsin (0/.
2л- 2л-
А шо ШО
I "
\
\
\
\
\
\ ;r
\ 2шо
О t
"..-
/'
Рис. 2.5.8 7. Пример соБС1Венных щих колебаний
534
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
Korдa подвеска жесткая, возмущающее уси
лие передается полностью на фундаменr Mexa
иизма. Упруraя подвеска харaкreризуется соб-
ственной чаcroroй СО о и creпенью демпфирова
ния Ео, Возмущающая сила, действующая с ча-
стотой со, возбуждает собствеlпlыIe mлебаиия с
частотой со о' Под действием диссипативных
сил собствеlпlыe mлебаиия очень быстро зaIy
хают, и в результате сиcreма входИТ в режим
ВЫН)')IЩенных mлебаний с частотой со, кото-
рые сопровождаются передачей на фундаменr
усилия
F'-=F sin cot.
При этом передаточный коэффицнент А,
определяемый как отношенне максималъноro
усилия F , передающеroся на фундамент. к
максимальному возмущающему усилию F м'
принимает внд
1 + 4Е6
(1 :! J+4';
в табл. 2.5.8 1 приведеныI выражения для
возмущающеro и передающеroся на фундаменr
усилий, а также передаточныIe mэффициенrы
в зависимости от типа подвески. На рис. 2.5.8-
8 показаио, как меняются значения передаточ
HOro mэффициенrа (mэффициенrа усиления)
в зависимости от отношения co/co o для различ
ных значений Ео,
Ослабление (зaryxaние, демпфирование) Е,
выраженное в проценrах, дополняет до 100
mэффициенr усиления А. Посmльку мы pac
сматриваем yпpyrие опоры, член 4Е; из фор
р,'
А:: ......м....-=
FM
Основные параметры жесткой и упрyrой подвесок
мулыI для А пренебрежимо мал по сравнению с
единицей, в результаТе чеro можно записать
E::IOO (co/coo)2 2 =100 ( 1 1 J %
(co/coo)2 1 (co/cooY l'
для данной возмущающей частоты со ослаб
ленне зависнr от собственной частоты СО о под-
вески. для заданноro направления coorношения
между собственной частотой СО о ' проекцией ка-
сательной на ось деформаций к кривой "нarpyз-
ка деформация" для данной подвески и воз-
мущающей частотой со npиведеныI на рис. 2.5.8
9. Исходя из значения возбуждающей частоты
(например, 1500 мин l) определяют значенне
проекцин касательной для данной подвески,
обеспечивающее приемлемое ослабление (зaIy-
хание) а.."iIIJIиIy.цыI mлебаиий. В основном стре-
МЯТСЯ К тому, чтобы за-ryxaние бьто не ниже
50%. [рафик на рис. 2.5.8-9 позволяет для при
ведениоro примера определить, что при дЛИНе
проекцин касательной 2,6 мм зaryxaние cocтa
Bнr 80%.
Чтобы обеспечнrь у,довлетворительныIe xa
рaкreристики подвески, значенне co/co o стара-
ются принять как можно выше, что требует
ннзких значений СО о и, следовательно, А при
умереlпlых значениях Ео, Эro приводИТ К orpa
ничению усиления вне зоны резонанса и сла-
бому влиянию Ео на значенне А в зоне ослабле-
ния вибраций.
Замечание 1
На практике HepeдI<O прИХОдИТся иметь де-
ло с переменным значением СО, поскольку
режимы раБотыI механизма, а следовательно, и
значения со MOryт меняться. В этом случае
Таблица 2.5.8-1
Подвеска Возмущающее Передаваемое усилие Передаточный коэффициент
vсилие
Жесткая F FMSin oot F F MSin oot л' 1
УПРУТ3JI (000, &о) F' 1+4
F FMSin oot F' FMsin oot л, ......!!!.....
FM , [1 J2 +4&;
2.58. ЗВУКОИЗОЛЯЦИЯ ШУМОВ, РАСПРОСТРАНЯЮЩИХСЯ В ТВЕРДЫХ ТЕЛАХ
535
Передаточный
коэффициент
5
4
Во -о
Усиление
Поmощение вибраций
3
XI
(1)
. (1)0
:0 <V2,A>1
Зова ус........ axOpllЦJdi:
арх ....б..z &0
:0 > (2, А<1
== 1 А > 1 PesOIl&Jlc
(,)0 '
ИахOJlllaJlloIIaJI UllUlltlll7011&
бо.а.а., "811
не...... &0
Зова OCIJI&IS......... ...... 110"''''''''''''' lIII6paцxй
'1.... бо.а.а. ::0 ' ...... не....... А. втuaace &о сша6ое
Рис. 2.5.8 8. Изменение передаточноrо коэффициента (коэффициента уснления) в зависимости от отиошения
частот 00/000
536
I!
fl
"'
'8
'" -
ж s
111 Ф
U
2CIO
но
sOO
soo 10
80
80
150 .о
:10
200 10
U
300 SD
.
.
400
.
4
IlOO
а
800
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
\\'"
1
1'" 1" \.. '} 1 I
1 " lJ 1 1
\ 1\ l\ \1 \ I
\I I \1\ I [,'!"
\\1\.\1\11 l/
\1 1 1\ )\J \l 1
\1.... I l\ \
Запретная зона '1 'ь t. )r\ t\ j
I ... -
-:>;..."""" :'" \
'Tr ",' .
\.
800 t' I
I .
"
'000 I 1
0,' '\
О,' I I \j 1\
0,' 1 \. 1\ 1 1
1500 0,4 1 1 1\ \1
о,а
200D
о,а
0,"
3000 D,S
I I I I I I
но но IOD IOD 400. IOD 8DD 8DD SDDD UOD :IODD :IODD .000 8DDD 7DDD SDDDD
I а . 10 10 :00 10 100 110
Возмущающая частота, об/мин (rЦ)
Рис, 2,5.8 9, СОО1Ноmение между собственной и возмущающей частотами, Зltl)'X3нием и проекцией кacжreльной к кри-
вой "наrpузка деформация" для данной подвески в случае вынужденных колебаний
537
2.5.8. ЗВУКОИЗОЛЯЦИЯ ШУМОВ, РАСПРОСТРАНЯЮЩИХСЯ В ТВЕРДЫХ ТЕЛАХ
виброизоляция подбирается для режима с
наименьшим значением 00.
Замечание 2
Все механизмы обязательно должны запус
юrrься и останавливаться. При запуске чаcтorа
(j) меняется от О до установнвшеroся значения
(зоныI ослабления вибраций), неизбежио про
ХОДЯ при этом через резонансную зону 00==000'
В ЭТОм случае чрезвычайно важно, чтобы oт
резок времени, в течение кoтoporo механизм
находится в этой зоне, был возможно более ю
ротким, а подвеска обладала дост:noчно BЫCO
кнми демпфирующими свойствами, дабы Maк
сималъное усилие, развиваемое в этой зоне, не
оказалось опасным для системы.
Замечание 3
Обычно используемые для подвесок Maтe
рналыI облaдaюr степенью демпфирования 1':0
от 0,02 до 0,1. Некоторые синтетические Maтe
риалыI MOryт иметь значение 1':0 до 0,2. В зоне
поrлощения вибраций формула для пеpeд:noч
HOro I\Dэффнциеита может бьпъ упрощена, по
скольку, как мы уже уточняли ранее, член 41':
пренебрежимо мал по сравнению с единицей
и, следовательно,
л. == 1
oo2/oo 1
В зоне резонанса имеем
л. == 1121':0'
значит, для природных yпpyrиx материалов уси
ление в резонансной зоне может составлять от
5, Т.е. 1/(2хО, 1), до 25, Т.е. 1/(2хО,02).
б) Общий случай
описанный ВЬПlIе идеалъный случай носит
весьма упрощениый характер: движение с oд
ной степенью свободы (вертикальное) с един
ствениой возмущающей силой (также действу
ющей вeprикaлъно), вeкrop которой проходит
через центр тяжестн механизма и совпадает с
вeкropoM восстанавливающей силыI yпpyroсти
подвески. На практике все не так просто. Me
ханизм может двиraтъcя во всех направлениях,
указанных ранее. Теоретнчески он можer иметь
столько собствениых чаcтor, сколько у Hero cтe
пеней свободы, причем эти частоты не являют
ся независимыми и MOryт бьпъ взаимосвязаны.
Если одна из них возбуждается в направлении
своей степени свободы, она может порождать
вибрации той же частоты в направлении всех
дpyrнx степеней свободы. То же самое может
иметь место и с возмущающими чаcтorами,
которые MOryт меняться, действовать в неСI\DЛЬ-
кнх точках и в различных направлениях или
вoкpyr различных осей. Поэтому общий случай
мoжer ожaзarъcя чрезвычайно сложным. к сча
стью, симметрия системы и соответствующие
устройства, используемые при сборI\'e, допуска
ют значительные упрощения модели колебаний
механизма, которые обычно позволяют с дoc
таточной для практики точностью применятъ
полученные выше результаты. Тем не менее в
ряде случаев только )тлублениое изучение воп-
роса даст возможность найти эффективное pe
шение.
2.5.8.2.3. Раздичные типы упруrих
подвесок
2.5.8.2.3.1. Уnpyzuе подвески пРЯМОlО действия
Упруrимн подвескамн прямоrо действня
называют такие подвески. которые препятству
ют передаче вибраций от механизма к фунда-
мешу (шасси, каркасу). Виброизоляция не пре-
дотвращает вибраций caMoro механизма, но
ослабляет передачу вибраций. ПО отношению
к жесткому креплению, которое передает виб
рации на несущую конструкцию, амплитуды
вибраций caмoro механизма MOryт быть более
значнтельным.. Механизм при этом в извест-
ном смысле независим or узлов крепления. Так,
в частности, крепится "плавающий" двиraтeль
в автомобнлях, уСТанавливаемый на упрyroй
подвеске, которая за счет увеличения подвиж-
ности двиraтeля под капотом не передает виб
рации двиraтeля кузову и сидящим в нем пас
сажнрам. Если чрезмерныIe амплитуды I\Dлеба
ний механизма недопустимы, едниственныIM
средством их снижения без ухудшения дей
ствениости подвески является увеличение под
вешенной массы (балластировка). для данной
возмущающей силыI амПJШТУДЫ обратно про
538
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
порциональны колеблющейся массе. для неко-
'IOрых особенно неуравновешеlпlых или имею-
щих высокие значения дннамическоro дисба-
ланса механизмов (ОДИОЦИJ'ПЩДPOвые ЮfЗкооОО-
рorные компрессоры, высокообоporные ценrpи-
фyrи) такой прием проcro иеобходим. Подоб-
ные механизмы в этом случае жестко крепятся
на массивном шасси или плите, вместе с кoro-
рой онн устaнaвливaюrся на yпpyryю подвес-
ку. Увеличенне подвешенной массы позволяет
достичь хорошей внброизоляции и незначи-
тельных колебаний системы. Нанболее пред-
почтительно устанавливать на yпpyrиx подвес-
I<aX прямоro действия крупные arperaThI: ком-
прессорные, вентиляroрные, нacocmIe и Т.П.
2.5.8.2.3.2. Защuтн.,е ynpyzue подвески
3ащитными yпpyrнми подвесками назы:ва-
ют подвескн, предохраняющие механизм от
воздействия внешних вибраций. УстановЮl под-
весок, обеспечивающих виброизоляцию меха-
низма or влияния внешних вибраций, действу-
ющих в заранее определеlпlых направлениях,
Bcerдa оправданна. В самом деле, при доста-
'IOЧНО rибких подвесI<aX ускорения, сообщаемые
механизму, будут очень незнa<rnтeльными И, по-
скольку он не подвержен дpyrнм нarpyзкам, ero
положенне будет оставаться практически неиз-
MeHHым. Амплитуды колебаний фундамента
(основания, шасси) при этом почти полностью
будут поrлощаться yпpyrнми креплениями.
2.5.8.2.3.3. П есткuе подвески
Полужесткими называют подвески, Koro-
рые ие обеспечивают ослабления вибраций
для данной частоты ro возмущающей силыI, Т.е.
для кoropbIx
ro/ro о < .[2.
В соorветствии со сделаннымH выше вы-
кладками такие подвески не будут представлять
интереса в обьIчных случаях, поскольку их ис-
пользование приводит не к ослаблению, а к уси-
лению вибраций. Вместе с тем ОНИ MOryт дать
достaroчно прнемлемые результarы на пракпп<е
для следующих случаев.
а) Взаимовлияние частот
На прaкrике для проcroй подвески возмож-
ныI вибрации механизма по MHorнм направле-
ниям (до 6, I<aКyroчияется на рис. 2.5.8-5). Пра-
вильно спроектированная н собранная подвес-
ка должна учитывarь природу возмущающих
вибраций, получаемых механизмом в ОДИОМ нз
направлений, и обеспечивать ero неподвиж-
ность по всем дpyrим направлениям. Однако по
конcтpyкrивным соображениям не все крепеж-
ные узлыI MOryт быть размещеныI в наиболее
подходящих местах и механизм, испытывalo-
щий возмущающие воздействия в ОДИОМ из на-
правлений, вследствие этих воздействий может
колебаться и по дpyrнм направлениям, напри-
мер по двум. В Э'lOМ случае roворят о взаимо-
влиянии вибраций. собственныIe частоты по
разным направлениям неодинаковы. Взаимо-
влияние между вибрациями в двух направле-
ниях имеет следствием снижение более низкой
собственной частоты н повышение более высо-
кой. В результате резонансная кривая будет
иметь BMecro одиоro максимума два. При этом
по-прежнему недоnyстима работа ни в облас-
m одиоro резонанса, ни в област дpyroro. Из-
за 'IOro чro обеспечение высокой податливости
опор по всем направлениям невозможно, дале
ко не Bcerдa у.цается получить значения соб-
ственных частот по двум направлениям одио-
временно наcroлько низкими по omошению к
возмущающей чаcтorе, чroбы обе они были рас-
положеныI в зоне ослабления вибраций. И на-
оборот, располаrая собственныIe частоты по
одну и дpyryю стороны or возмущающей час-
roтыI, можно добиться незначительноro ослаб-
ления амптпуд и в '10м И В дpyroM направле-
нии.
б) Влияние более высоких zap.мOHUK возмуща-
ющей силы
Основная циклическая частота ro вынуж-
деlпlых колебаний редко бывает единственной.
Чаcro она содержит более высокие raрмоиики,
Т.е. частоты, кpaтныIe основной: 2ro, 3ro и т.д.
Если обеспечить виброизоляцию по omоше-
нию к основной частоте ro невозможно, '10, мо-
жет быть, с помощью полужесткой подвески
539
2.5.8. ЗВУКОИЗОЛЯЦИЯ ШУМОВ, РАСПРОСТРАНЯЮЩИХСЯ В ТВЕРДЫХ ТЕЛАХ
удастся ослабиrь вибрации с более высокими
частотами. Эro тем более инreресио, ЧТО, I<3.К
правило, низкие частоты являюrся несJIыши
...
мымн н сопровождaюrся, кроме lOro, доволь
но слабыми значениямн механических ускоре-
НИЙ, в то время как высокие частоrы reHepнpy
ют акустические колебания в слышимом диа
пазоне, которые MOryr бьпъ исюпочены coor
ветствующей виброизоляцией.
2.5.8.2.3.4. Влшише внешних I(ОММУНикаций
Во всех предыдущих случаях мы предпола
raлн, что из всех внешних устройств рассмат-
риваемый механизм связан только с yпpyroй
подвеской. на практике существуют и дpyrие
коммуннкацин, такие, I<3.К трубопроводы нarnе
тания н всасывання в случае холодильных КOM
прессоров, электрические кабели н т.п. Они
должны бьпъ вьmолиены таким образом, что-
бы по orношеmпo к ним механизм мот иметь
максимально возможную свободу перемеще-
ннй. Подобная предосторожность позволяет
избеraтъ разрушений, не yx.yдmaтъ виброизоля-
ЦIПO введением дополнительНБIX жесткостей и
не передавЮ'Ъ непосредственио через эти ком-
муникации вибрации, для уничтожения юroрых.
бьто приложено, между прочим, столько ycн
лий. Внброизоляция ослабляет передачу вибра-
ций, но не препятствует колебаниям механиз
ма, следовareльно, нужно предусмIO'pИВЮ'Ъ co
хранение во всех направлениях около механиз-
ма достЮ'ОЧНо свободноro пространства, чroбы
обеспечить возможность ero перемещений.
2.5.8.2.4. Расчет упруroй подвески
для тol"O чтобы рассчитarъ ynpyryю подвес-
ку, необходимо точно знать основные характе-
ристики механизма, который устанавливается
в подвеску, И, в частиости, иметь чертеж, ука-
зывающий расположение центра uoкecти и пре
дусмorpeнные крепежные точки. Такой чертеж
позволяет к тому же оценить некоторые допол
нительные пара метры, например момеиты
инерции.
Котда мы имеем дело со сложным атреrз
том, лучше Bcero обрarиrься к изroтoвителю.
С дpyroй стороны, в простых случаях, Т.е. кот-
да имеется только одна степень свободы или
движение в двух направлениях с незначнтелъ
ным смещением центра тяжести, можно будет
рассчитarъ подвеску в соответствии с нижепри
веденными указаниями на основе минималь-
ных сведений о механизме, таких, как:
. расположение центра тяжести, масса, чис-
ло и расположение крепежнъlX точек, что по
зволяет определиrь нarpyзку на каждую опору;
. возмущающая частота (или скорость Bpa
щения), что позволяет опредeлиrь деформацшо
КЮlЩой опоры в завнсимости от желаемоro oc
лаблення вибраций;
. основное направление действия возмуща
ющеro усилия, что позволяет определить пре-
обладающую yпpyroсть опоры в требуемом на-
правлении.
2.5.8.2.4.1. Определение центра тяжести
механизма
а) Обращеlluе к UЗ20товuтелю
Обычно изroтoвитель в состоянии указать
расположение центра тяжести и массу механиз
ма, устанавлнваемоro в подвеску. Если это He
возможно, следует опредeлиrь эти xapaктepHc
тики либо rpафнчески, либо эксперимеиталь
но.
б) rрафическое определеllие центра тяжести
Эror способ может использовarъcя, только
если для КЮlЩОI"O arperara, входящеro в состав
ПQДВeпmвaемоro мех.анизма, известны располо-
жение центра тяжести н масса. В этом случае,
если механизм состоит из двух элементов, дей-
ствуюттак, I<3.К указано на рис. 2.5,8 10.
Вначале из центров тяжести каждоro нз ат-
peraroB А и В, расположеннъlX на расстоянии L
друт от друта, откладывают в определенном
масштабе векторы весов РАИ Р в' Далее прово-
дят прямыеАР =ВРв и BP =APA' I<3.К показа
но на правом чертеже, и точки Р и Р соедн-
няют еще одной прямой. Центр тяжестн G бу-
дет нах.ОДRТЪCя на пересечении прямых АВ и
Р P . После этоro леrкo измериrь расстояния
аиЬ.
Если механизм состоит из трех элементов,
центр тяжести определяют так, I<3.К указано на
рнс. 2.5.8 11.
540
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
Р'.
А
А
В В
р8
РА
Р'А
Рис. 2.5.8 10. Определеиие центра тяжести механизма, состоящеro из двух злемепroв
Вначале из центров тяжести I<aЖДоro из эле
ментов А, В и С проводят В определеииом Mac
ппабе векторы весовР А , р в иР с, расположен
ные дpyr от дpyra на расстояниях L и L'. Чтобы
определить цеюр тяжести элеменroвА и В, дей
cтвyюr так же, I<aК в случае, показаннОм на рис.
2.5.8 lO. Затем вновь рассматривают цеюры
тяжести а' и С, к юлорым приложены cooтвeт
ствеиио веса (Р А +Р в) и Р с' После эroro полу
чaюr таким же образом центр тяжести G всей
совокупности элементов.
во всех случаях расстояния на чepreжах сле
дует откладывать с неукоснительным собтоде-
иием выбраииоro масппаба, а векторные пря
мые, обозначающие соответствующие веса,
проводить cтporo вертикально, с длиной, про
порциональной весу (например, 1 cM==l дaIН).
Если центры тяжести разных элементов не
лежат в одной :вeprикaл:ьной ПЛОСЮСТИ, распо-
А
Р'.
A"'
О"
\
с
в
РА
,
L
L'
ложеиие общеro цеюра тяжести определяюr по
двум проекциям: виду спереди и виду сбоку с
размерами, соответствующими каждой из про
екций.
в) Экспериментальное определение центра
тяжести
Экспериментальное определеиие центра тя
жести может производиться либо с помощью
ролика, либо путем подвешивания механизма.
В первом случае для данноro измерения
(длина, ширина и высота) центр тяжести рас-
положен в вeprnкaльной плосюсти, проходящей
через продольную ось ролика, на юлорый ук-
ладывается механизм, в момент ero ypaвHOвe
шивания на ролике. В результате центр тяжес
ти находим как точку пересечения трех плос
I<OCТeй (по длине, ширине и высоте механизма),
определяемых, как указано въппе.
с
Р'с
}
I '.
А .... I
....... : с
О' :--- ,
...... в. I
\. I
, I
....... в
...,..
, I
, I
\ I
"
\
Р'А
I
I
I
, I
, I
,1
..
ре
\
,
\
\
Рис. 2.5.8 11. Определение цеН1ра тяжести мехаиизма, состоящеro из 1рех злемепroв
2.5.8. ЗВУКОИЗОЛЯЦИЯ ШУМОВ, РАСПРОСТРАНЯЮЩИХСЯ В ТВЕРДЫХ ТЕЛАХ
541
I
{ +
t , 1
1. h I !
Рис. 2.5.8-12. Определеиие наrpузки на опоры меха-
низма для случая, коrда оrpаиичения на число и располо-
жение точек опоры <m:yТC'П1уют
Во вropoM случае механизм подвеIШШaЮr на
тросе и центр тяжести находят на продолжении
вертикали, исходящей из точки подвеса. для
точноro определения центра тяжести Э1У опе
paцmo повторяют дважды, каждый раз меняя
точку подвеса.
2.5.8.2.4.2. Определение lUlZру1ки на опору
а) Случай, КО2да число и расположение точек
опоры не заданы и 02раничения на их количе
ство и расположение отсутствуют
В этом случае чнсло и расположение точек
опоры определяют таким образом, чтобы нa
rpyзка на каждую опору во всех точках была
одна и та же. Представим себе, что механизм
имеет продольную ось симметрии с центром
тяжести в точке G и весом Р (рис. 2.5.8 12).
Если принять чнсло точек опоры равным 6,
нarpyзка на каждую опору должна составлять
P\==PI6.
Поскольку Р\'; + P\' ==PI'\' можно заклю
ЧНТЪ, что
'{+' ='l'
б) Случай, КО2да число и расположение точек
опоры заданы
При этом наrpyзки на каждую опору MOryт
бьпъ неодинаковы. В зависимости от степеии
равномерности нarpyжeния рассмотрим два вa
рнанта: с четырьмя точками опоры и с чнслом
точек опоры больmе четырех.
б1) Случай с четырьмя точками опоры
Обозначим через А, В, С и D четыре точки
опоры, через G центр тяжести, через Р полный
+А
I
I
:
,
+8
о+ -- ' {
f G : т, ь
-
11т
. с.+ --- ..
1,
1,
,
а
'
Рис. 2.5.8.13. Определение иаrрузок на опоры меха.
низма для случая чe'IыIехx точек опоры при их заданном
расположении
вес подвеmнвaемоro arpеппа и через Р А , Р В' Ре
И Р D нarpyзки В точках А, В, С и D COOТBeт
ствеиио (рис. 2.5.8 13).
Получим
т 2 '2
Р == . .p
А Ь а
т\ '2
Р = . .p
в Ь а
т] /]
р = . .p
с Ь а
т 2 /]
Р == . .p
D Ь а
Если Р А' Р в' Ре И Р D заметно отличаются
дpyr от дpyra, нужно будет подобрать четъ.rpe
различные опоры, теоретически дающие одну
и 1у же деформaцmo при названных различных
нarpyзках.
б2) Случай с числом точек опоры больше че-
тырех
Прн этом желательно, чтобы собтодалась
симметрия механизма относительно продоль
ной вертикальной плоскости (рис 2.5.8 14).
Слева от центра тяжести G находится два
одинаковых по orноmению к плоскости симмет
рии ряда из п опор, справа от Hero также Haxo
дится два одинаковых ряда из р опор, которые,
однако, MOryт отличаться от левых рядов опор.
Проблема заключается в том, чтобы подо
брать левые и правые опоры с разной yпpyroс
тью, обеспечивающей одинаковые деформа
ции при нarpyзке на все опоры 2п+ 2р. В этих
условиях все опоры, расположеlПlые слева от
542
:..
+
1.
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
titGtt
Q Q Q R R
Рис. 2.5.8 14. Определенне наrpузок на опоры Mexa
низма для случая, кorдa число точек опоры больше Че"IЫ
рех и их расположеиие задано
центра тяжести G, будут наrpyжeны ОДНИМ И
тем же усилием Q, а все опоры, расположен
ные справа, будут иarpyжeны ОДНИМ И тем же
усилием R. Получим
Q(/] +/2+'" +/n) = R(л'] +л'2 +... +л'р)
и
2nQ+2pR = Q.
Orсюда иarpyзка на п опор равна
л'1+л'2+"'+л'
Q= Р .р
2п сл,] +л'2 +... + л'р) + 2р (/1 +/2 +... +/n) ,
И нarpyзка на р опор
R= /]+/2+"'+i p .р
2п Сл,] + л'2 +... + л'р) + 2р (1] +/2 +... + /n) .
Если Q и R отличаются не СЛИПП<ОМ силъ-
но, можно будет выбрать опоры одинаковых
размеров, но с разной жеCТI<OСТЬЮ.
Прu.мер
Пусть механизм имеет одну веprикалъную
плоскость симметрии со смещеииым в этой
плоскости центром тяжести G и шесть точек
опоры, откуда п=2 ир=l. Имеем
л,
Q = 4л'+2(1] +/2) .р
и
R= /1+/2 .р.
4л'+2Ct] +/2)
Если сила веса механизма 500 даН, л'=0,4
м, /1=0,3 м, /2=0,9 м, то можно найти, что
Q=50 ДаН иR=150 даН.
Примечание
Если выбраны опоры одинаковоro размера,
но с различной жесткостью, увеличивается
опасность их неправилъной установки в резуль
тате перемены местами, что может привести к
снижению демпфирующей способности подвес-
ки. Следовательно, при сборке подвески надо
внимательно следить за правилъностью ycтa
новки опор.
Одиако всеrда проще собрать подвеску с
одинаковыми опорами. Если при заданном рас-
положении точек крепления на шасси не удает-
ся напрямую orцентрироватъ и собрать подвес-
ку, можно выйти из положения, закрепив на
основном шасси переходник (промежуточное
шасси) с максимально возможной жесткостью,
на котором затем укрепить одинаковые yпpyrие
опоры в желаемом количестве и с расположе-
нием по своему усмorpeнию. Если промежyroч-
ное шасси (переходник) вьmолиитъ в виде бе-
тонной плнты (т.е. дополнительной массы), то
тем самым можно увеличнтъ массу подвеmи-
вaeMoro механизма, что повыснт качество под-
вески.
2.5.8.2.4.3. Определение деформации yпpyzиx
опор
а) Деформация и проекция касательной к кри-
вой "наzрузка деформация" на ось деформа-
ции
Если рассматривать характеристическую
кривую "нarpyзка деформация" для данной
опоры, то деформация опоры и проекцня каса-
тельной к этой кривой иа ось деформации оп-
ределяются rрафически, как показаио на
рис. 2.5.8-15.
для данной величнны статической нarpyз-
ки деформация соответствует смятию (просе-
данию ) опоры под действием этой нarpузки,
однако yпpyroсть в положенни под иarpyзкой
определяется проекцией на ось деформации
касательной к кривой "нarpyзка деформация"
в точке, соответствующей величине статичес-
кой нarpyзки. Значение этой yпpyroсти исполь
зуется в качестве одной И3 основных величин
(в виде длины проекции) при определении соб-
ственной частотыI опоры.
543
Наrрузка
2.5.8. ЗВУКОИЗОЛЯЦИЯ ШУМОВ, РАСПРОСТРАНЯЮЩИХСЯ В ТВЕРДЫХ ТЕЛАХ
Статическая
наrрузка
Деформация
Фактическая
А ормация
Проекция касательной
Рис. 2.5.8 15. Характеристическая кривая "иаrpузка
.,еформация" упрyroй опоры
Харaкreристика "наrpузка деформация"
ДJIЯ мноrиx опор в зоне статических нarpyзок
является ЛШlейной, следовательно, величины
проекции касательной на ось деформации и
самой деформации совпадают (рис. 2.5.8 16).
В этом случае оптимальной рабочей точкой
является точка переrиба кривой "нarpyзка дe
формация", в окрестностях которой достиrает
ся максимально возможная длина проекции
касательной, а следовательно, наиболее низкая
из возможных собствениая частота опоры.
6) Рабочие зоны
Зона ом (рис. 2.5.8-16) является зоной, в
которой деформация почти прямо пропорцио-
нальна стarическим нarpyзкам. ОрДШIата точ
500
400
300
200
100
мм
15 20
Рис. 2.5.8 16. Ра:!JIнчные рабочие зоны упрyroй опоры
киМ называется номинальной статической Ha
rpyзкой. Зона МР является зоной ДШlамичес-
ких нarpyзок, соответствующих в оБЫЧНЬLХ слу-
чаях мноroкратным )'дарам, прн условии, что
их периодичность и полная деформация оста-
ются в обычных пределах. В зоне PZ, которая
соответствует случайным и выходящим из раз-
ряда обычных )дарам, кривая изrибается вверх.
Жесткость опоры повышают, для тoro чтобы
снизить амплн1УДУ колебаний. Вместе с тем
необходИМО отметить, что вследствие yпpyroй
амортизации это изменение зависит также и от
времени воздействия mapHoro импульса.
в) Ослабление колебаний и возмущающая час-
тота
для даиной возмymающей частоты (j) сте-
пень ослабления колебаний зависит от соб
ствеиной частоты (j)o подвески (следовательно,
от длины проекции касarельной). для большин-
ства механизмов с врашающимися деталями
ЦИК",ическая ВОЗJ\.tyIЩlЮщая частота, мин 1, мо-
жет быть принята равной числу оборотов де-
тали в Мнну1)'. Какбьшо показано на рис. 2.5.8-
9, в случае возмymающей частоты, определяе
мой сразу по числу оборотов, стремятся обес-
печить максимально возможное ослабление
амплитуды колебаний с учетом характера кри-
вой "наrpyзка деформация" опоры. Тем не
менее выбор леrко деформируемой опоры не
должен ухудшarь устойчивость подвески.
2.5.8.2.5. Пример выбора подвески
для компрессорноro arperaTa
Имеем компрессорный arperaT со следую-
щими харaкreристиками:
вес 6000 даН;
частота вращения 400 Mmrl;
положение центра тяжести известно;
число точек опоры 8;
наrpузка на каждую опору 6000/8=750
даН;
статическая деформация опоры см. табл.
2.5.8 3.
Выбор опоры производится в зависимости
от ее харaкreристнк yпpyroсти с учетом направ-
ления действия возмymений. Различают rлав
ным образом следующие типы опор:
544
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
Размеры IDIЗкочастотньп упрyrих опор EVIDGOM (paulstra), мм
1
Таблица 2.5.8. 2
.
\РТикvл EVIDGOM
ОА В Целико.. из Рисунок С узлами ДrUI Рисунок 0С 0С, ас, с, OW 0,Т Р
резины креплеиия
60 40 8]0780 2 MIO 25 25 40 М6 6
85 70 810006 1 810766 2 M16 20 30 30 60 М8 8
95 90 810008 1 810768 2 М16 20 30 30 60 М8 8
108 90 810009 1 810769 2 M16 20 30 34 70 М10 10
140 120 810013 1 810773 2 М16 40 35 35 70 М10 10
125 140 810014 1 810784 2 М16 25 30 25 70 М10 10
140 90 810019 1 810779 2 М16 28 12 28 70 М10 10
140 56' 810020 1 810770 2 М16 30 30 30 70 М10 10
155 150 810015 1 81 О 775 2 MI6 25 30 30 90 М14 14
188 180 810016 1 810776 2 М24 40 40 40 90 М14 14
250 230 810733 3 70 70 150 6хМ 24 40
350 290 810736 3 85 85 196 8хМ24 40
По поводу деталей, имеющихся на складе, обращаться к дейcrвyющему тарифу.
нижняя крепежная пластина
...
а
ь
Артикул Артикул Рису- D Е F G Н
EVillGOM монтажноroХОМnЛсlТa нок
810780 337566 а 9811 02 8,2 117 65 5
810766 337 567 а 1241128 10,2 158 110 5
810768 337 567 а 1241128 10,2 158 110 5
810769 337 568 а 178/] 82 10,2 214 150 6
810773 337568 а 1781182 10,2 214 150 6
810784 337 568 а 178/182 10,2 214 150 6
810119 337 568 а 178/182 10,2 214 150 6
810770 337568 а 1781182 10,2 214 150 6
810775 337 569 Ь 170 10.5 200 8
810776 337 569 Ь 170 ]05 200 8
2.5.8. ЗВУКоизоляция ШУМОВ, РАСПРОСТРАНЯЮЩИХСЯ В ТВЕРДЫХ ТЕЛАХ
545
Теmические харaкrернCТИЮf НJf3кочастотньп упрyrнx OIlОр EVIDGOM (pauJstra)
Таблица 2.5.8. З
Номинальная Деформация 0Апри Высота В, Артикул НОМЮfальная ДефорWЩНJl 0Апри Высота В, Артикул
стаТИЧеская 1:15%. номинальНОН мм статическая ,,15%, НОМИИ8JПМОЙ """ жecrкоcrи
иarpузка, даН """ иarpузке, мм лarpузка, даН мм лarpузке, """
60 10 80 40 810 780 800 10 166 56 810 770
100 15 105 70 81 О 766 ]300 30 115 150 810 775
150 18 124 90 810 768 2000 35 240 180 810 776
400 20 ]36 90 81 О 769 5000 50 345 230 8107331'>. 60
600 24 175 120 810 773 8000 50 345 230 8107331'>. 75
800 26 170 140 810 784 9000 60 500 290 8107361'>. 60
800 16 175 90 810 779 14000 60 500 290 8107361'>. 75
Кривые "наrрузка деформация" при осевом сжатии
даН
даН
200 1200
150
800
100
400
50
мм
10 20 3D
даН
даН
15000
10000
5000 3000
25 50 75
2000
даН
30 000
20 000 1000
10000
ММ
мм
О 25 50 75 100 О 20 40 60
546
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
равночастотные опоры, roризонтальная и
вертикальная yпpyroсти которых почти одина
:ковы;
опоры с ПРеобладающей осевой yпpyroс
тъю;
опоры с преобладающей радиальной уп-
pyroстъю;
низ:кочастотные опоры: длина проекции
касательной для них довольно ветп<а, что обес
печивает незначнтельную собственную часто
1)' (нес:коль:ко lЦ).
В нашем примере для возмущающей цик-
лической частотыI 400 мюr 1 минимальная де-
формация, обеспечивающая на.хождение под
вески в зоне ослабления амп.шпуды :колебаний,
составляет 12 мм (см. рис. 2.5.8 9).
Каталоr изroтoвителя, например :компании
PAULSТRA, yюtЗывает, что нужно выбрать низ
:кочастотные опоры ЕVШGOм, которые обес
печивают достаточно высокие деформации при
статичес:ком нarpyжeнии. Наиболее подходящей
моделью таких опор являются опоры артикула
810779 со следующими харa:кreристиками:
наружный диаметр в ненarpyжeнном со-
стоянииА=140 мм (табл. 2.5.8 2),
высота в ненarpyжeнном СОСТОЯНИИ В=90
мм (табл. 2.5.8 2),
деформация 16 мм при нarpyзке 800 даН
(табл. 2.5.8 3),
ослабление ампли1)'ды :колебаний 50%
(рис. 2.5.8-9).
В качестве примера размеры и технические
харa:кreристики опор ЕVШGOМ приведены в
табл. 2.5.8.-2 и 2.5.8.-3.
2.6. Средства измерений и измерительные приборы 1
2.6.1. Общие положения
Любая холодильная установка в процессе
эксплуarацнн требует поддержания на заданном
уровне значений различных параметров, будь
то темперcnypа холодильной камеры, давление
нarнетания компрессора или уровень масла.
как мы уже видели в разд. 2.4, существует раз
:IИчная реryлнрующая аппаршура, назначение
которой заключается в том, чтобы текущее зна
чение заданной реryлнруемой величины в кo
нечном иrore оставалось на уровне, максималь
но близком к заданному значеншо. Чтобы BЫ
полнить это условие, необходимо располarать
измерительной аппарarypой, которая будет фнк
ировать конечное значение реryлируемой Be
.lичиныI (темпера1УРУ, давление, уровень и т.п.),
измерять, оценивая ее значение по отношеншо
к принятой базовой шкале (масштабу), а затем
aвннвaTЬ получениое значение с заданным,
что позволит определить уровень и направле
ине воздействия на конечное значение реryли
руемой велнчнныI.
Указаниый тип измерительной аппараrypы
встраивается в KOнryp реryлнровання работы
установки и не может быть отделен от Hero.
Следовательно, такая аппараrypа постоянно ис
пользуется только для измерения конечноro зна
чення одной и той же реryлнруемой велнчнныI
I например, только темпершуры окружающей
peды в данной холодильной камере). Однако
ществуют дрyrие средства измерений и изме
рительные приборы, независимые, или aвтo
номные, Т.е. переносные, которые MOryт ис
пользоваться для измерения, конечно, одноro и
тoro же параметра, но в тобом месте. это MO
iКeт бьпь, например, переносной термометр для
I Средства измереиий в основном рассматриваются в
.тандартах от NF EIO OlO дО NF ElO-IО7.
измерения мrновенных значений темпераrypы
в различных холодильных камерах или aнeMO
метр, который размещaюr перед отверстием,
подающим охлажденнъrn воздух, чтобы опре
делить ero скорость в разлнчных тоЧЮlX сече
ния воздушной струи. измерительныIe прибо
ры MOryт бьпь классифицированыI по разным
признакам, например в зависимости от тoro,
являюrся ли они встроенными и объеднненныI
ми с системой или автономным,, переносныI
ми; оснащены обычной шкалой для визуалъно
ro снятия показаний или оборудованыI записы
БаЮЩИМ устройством. Однако лучше Bcero их
КJ:ШССИфИЦИРОвать в зависимости от измеряе
MbIX велнчнн: темпершуры, давления, уровня,
скорости и т.п.
2.6.2. Приборы для измерения
температуры.
2.6.2.1. Общие положения
в п. 1.3.1.1 мы уже yroчняли, что темпера
rypa это прежде Bcero субъективное понятие,
порожденное ощущениями тепла и холода, кo
торые, однако, не MOryт бьпь ни измерены, ни
проrpадуированыI . . Однако потребность в изме
рении темперcnypы или разработке темпераryp
ной шкалы возникла еще в древние времена.
Первая практическая попытка удовлетворить
Э1)' потребность восходит к 1590 r., кorдa про
фессор меднцины Падуанскоrо университета
Santorio изroтoвнл так называемьrn термоскоп
(впрочем, некоторые историки приписьmают
изroтовление термоскопа rалилею), который
открьт дороry всей современной термометрни.
Термоскоп представлял собой стеклянную труб
I Приборы для измерения температуры рассматривают
ся в стандартах от NF El8-0 1 О дО NF El8-0 15.
2 См. раБO'l)' "Измерение температур" (La mesure des
temperature, F. Millet, ру С Ed.).
548
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ из ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
ку, верхний конец которой сообщался с arмoc
ферой, а нижний с баллоном, содержащим
кaruпo окрamениоro спиprа, представляющеro
собой жидкий указатель, поднимающийся или
опус:кающийся в зависимости от изменений
темперюуры. Эroй проблемой mпeресовались
и друrие ученые, однако во всех случаях их ап
параты указывали только "уровень тепла и xo
лода". К началу XVIII в. положение измени
лось. Блaroдаря исследованиям французскоro
физИI<a Amonstons, неаполитанскоro профессо
ра Bartolo и двух известных физиков прус
cкoro, Фаренreйта, и французскоro, Реомюра.
появилась возможность определить базовые
темпера1)'рныIe ТОЧКИ, а именио таяния cHera
(или плавления льда) и кипения воды. Однако
первый термометр в 1740 r. изroтoвил IIIВeдC
кий ученый Цельсий. Ero термометр имел две
опорныIe точки: О для плавления льда и 100 для
кипения воды, которые породили шкалу Цель
сия. В 1794 r. Комиссия мер и весов, создан-
ная националъным Конвентом, приняла прин
цип pIyТнoro термометра с возрастающей сто-
rpадусной шкалой, постановив, в частиости,
что "термометричесЮIМ rpaдyCOM бу.цет одна
сотая часть расстояния между темпера1)'рОЙ
таяния льда и темперюурой кипения воды".
rрадуировка темперюуры по отношеmno к двум
фиксированным точкам, указанным вьппе, была
весьма полезной, поскольку перекрывала диа
пазон наиболее распространенных темпера1)'р,
однако не давала иикакоro представления О
сущности caMoro понятия "темпера1)'ра". В
1824 r. появились работы Карно, которые по-
ложили иачало термодинамm<e, н тоща же лорд
Кельвин, предполaraя, что тепло вызывается
энерrией движения молекул (см. п. 1.3.3.2.5.3),
предложил новую шкалу, рассматривая темпе
рюуры не только как rpадунруемые величины,
но и как измеряемые, хотя и очень сложными
приборами типа rазовых термометров. Так ро-
днлась шкала Кельвина, которую миоro раз из
меняли, с тем чтобы учесть изменения, обус
ловленные техннчесЮIМ проrpeссом и позволя-
ющие улучшить определение опорных точек
Соrласно последней шкале, называемой Меж
дународной прaкrической темпера1)'рНОЙ шка
лой 1968 r. МП11lI 8 (E1PТ 8), таких опор
НbIX точек четыре], а именио:
. 13,81 К, или 259,340C, соответствующая
равновесию между жидкой, твердой и rазооб
ра.зиой фазами водорода (тройная точка BOДO
рода);
.273,16 К, или +О,ОI°С, соответствующая
равиовесию между жидкой, твердой и паровой
фазами воды (тройная точка воды);
. 373,15 К, или 100°С, соответствующая
равновесию между ЖИДКОЙ и паровой фазами
воды (точка кипения воды);
.3695 К, или 3422 0 С, соответствующая paв
новесию между жидкой и твердой фазами воль
фрама (темперюура плавления вольфрама).
Кельвин, как единица термодинамической
темперюуры, и rpaдyc Цельсия определеныI в
п. 1.1.1.2, так же как и соотношение, которое
существует между этими двумя единицами.
Табл. 1.1.4 23 и 1.1.4-24 позволяюr леrкo пе
ревести ОДНИ единицы измерения темперюуры
в дpyrие.
Существует множество разновидностей тep
мометров, класснфнцнруемых в зависимости от
промежуточной измеряемой физической вели-
чины, изменения которой позволяюr опреде
лить изменение темперюуры. В основном раз-
личают:
термометры, работающие за счет тепло-
BOro расширения различных тел: жидких, твер-
ДbLX, кварца, raзов и измерения упpyroсти нa
сыщенных паров;
электрические или Marннтныe тepMOMeт
ры;
оmнческие термометры.
Наиболее употребительныIe типы термомет-
ров будут нами изученыI ниже, а их днапазоны
измерения дaныI в табл. 2.6.2 1.
Измерение темперюуры всеща является до-
вольно тонкой операцией, которая требует боль-
шой тщательности и аккуратности при своем
1 Так во французском ориrинал.:. На самом деле
МПТШ 68 основана на 11 реперных точках (см., иапример:
Физ. энцикл. словарь. М., 1983. С. 401). Примеч.пер.
2.6.2. ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРА1УРЫ
549
Таблица 2.6.2 1
Диапазоны ИСПОЛLЗования термометров различных типов
осуществлении во избежание поrpeшностей,
например, за счет подвода тепла излучением.
Расчет относиrельной ошибки измерения, еслн
необходимо ero вьmолнять, нужно пронзводнть
достaroчно cтporo, чтобы не повлиять на точ
ность измерения.
Эксперимешы показывают, кроме тoro, что
большая часть возможных ошибок измерения
очень часто является следствием плохо ynpав
ляемых эксперимешальных условий н субъек
тявной переоценки значимости некоторых фак-
торов, влияющих на результаты измерений.
Следовательно, перед тем как предпринять pac
чет, который будет внушать доверие, необходи-
мо полностью осознать общие условия измере
ния.
2.6.2.2. Термометры с тепловым
расширением вещества
2.6.2.2.1. Ртутные термометры
Среди р1утных термометров наиболее ши-
роко используются такие, которые имеют запол
ненный ртутью шарик с очень тонкой стенкой,
позволяющей быстро достичь тепловоro равно-
весия между температурой Р1УТИ в шарике и
замеряемой температурой среды. В стаидаpr-
ном исполнении они прнroдныI для измерения
темперахур дО 300 0 С, еслн их заполнить азо
том, область применения расширяется дО
500 0 С, а при вьmолнении шарика из кварцево-
Диапазои изм еиий, ос
100 ... +50
35 ... +300
35 ... +500
35 ... +800
до +300
до +600
25 ... +500
100 .., +150
200... +500
200 ... +500
200 ... +800
200 ... +1100
200 '" + 1600
+600 и выше без о аиичеиий
ro стекла вместо обычноro дО 800 0 С. Ниж-
ний предел их использования оrpаиичен тем-
перахурой 350C, поскольку температура зат-
вердевания р1уТи равна 390c.
для измерения еще более низких темпера-
тур нспользуют дpyrие жидкости, в частности
спиpr, толуол и пешаи.
Поскольку, как правило, столбик жидкости
термометра вcerдa выступает над средой, теМ-
перmypy которой хотят измерить, при точных
измерениях необходимо проводить корректи-
ровку результатов измерений, вводя так назы-
ваемую поправку на выступающий столбик. В
случае pIyТИ эта поправка расcчиrывается по
следУЮщей формуле:
t!J = n(t e1 t ce ) К
6300 ' ,
IДe п число rpaдyCOB термометра, coorвeтcтвy-
ющее высоте выступающеro столбика;
t еl эффективная темперахура, равная по-
казанию термометра, ОС;
{се средняя температура выступающеro
столбика, измерениая на половине ero высоты,
ОС.
Поправка на выступающий столбик добав-
ляется к показаииям термометра, еслн только
отсутствуют четко выраженные противополож-
ные рекомендации. На практике термометры
снабжаются защитной оболочкой, что еще боль-
ше снижает точиость измерений.
550
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
2.6.2.2.2. Пружинные термометры
с расширением жидкости
Такие термометры снабжены капсулой (тep
мобаллоном), которая тоже заполнена рас1IIИ
ряющейся жидкостью (ртуть нли нефть) и
вставлена в цилиндрическую оболочку дarчи
ка поrpyжноro типа (рис. 2.6.2-1).
Термобаллон с помощью rибкой капилляр
ной трубки связан со спиралеобразной трубкой
(пружиной), которая через передаточный Mexa
низм сообщается со стрелкой указателя (тepMO
метр с кpyrлым циферблатом). Расширение
жидкости в термобаллоне при ero нarpeвe при-
водит к повьппению давления в завнсимости or
температуры. В термометрах Taкoro типа ци-
ферблат не всетда находится в той точке, тде
производится измерение, а может бьrrъ ВЪПlе-
сен or нее на расстояние в несколько метров,
иноrда до 50 м. О.:щако в этом случае темпера
тура жидкостн, заполняющей капиллярную
трубку, может ОТ:1Ичаться or температуры жид
кости в термобаллоне. в результате чеro давле-
ние при больших расстояниях будет перемен-
ным. для устранения этой поrpе1IIИОСТИ ее не-
обхОдИМо скорректировать. Корректировка про
изводится за счет вк:почения в состав термо-
манометра второй каПИ;IЛЯРНОЙ трубки, точно
такой же, как первая, но без термобаллона. Tep
деформируемая
.полая пруж:ина
рычаr передаточноrо
механизма
передаточный
механизм
rибкая
капиnлярная
труб а
датчик
norpyx<нoro
типа
Рис. 2.6.2 1. Принципиальная схема термомаиоме1ра.,
Т.е. термоме1ра., преобраЗУJOщеro изменеН/lе температуры
В изменение давления
моманометр прибор весьма удобнъ1Й, однако
дороroстоящий. Время or времени неоБХОдИМо
ПРОИЗВОДИТЪ ero поверку с помощью обычноro
стеклянноro термометра. Точность измерений
находится в диапазоне :!::(1 3)%.
При измерениях температуры raзов, и в ча-
стности воздуха, такой термометр имеет очень
большое значение постоянной времени. для
автоматическоro контроля температуры TepMO
манометр можно объединить с реrистрирую-
щим устройством и самопишущим прибором
ленточноro или ролнковоro типа, привод КOf{)-
poro может осуществляться либо часовым ме-
ханизмом, либо двиraтeлем.
2.6.2.2.3. Термометры ё паровым
заполнением
Такие термометры полностью идентичны
термометрам с расширением жидкости (рис.
2.6.2 2).
Однако термобаллон у них заполнен леrко
испаряющейся жидкостью и связан через rиб-
кую трубку с манометрической полой пружи-
ной циферблarа. Жидкость, заполняющая rиб-
кую трубку, служит только для передачн изме-
нений давления и, следовательно, не требует
-\
:J"
Рис. 2.6.2-2. Прииципиальная схема терМОМе1ра с па
ровым заполнением
2.6.2. ПРИБОРЫ для ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ
551
наличия компенсатора. Работа этоro TepMOMeт
ра осцована на CтpOroM соответствин между
темпера1)'рОЙ и давлением насыщенных паров.
Поскольку при Harpeвaннн давление насыщен
ных паров жидкости повышается roраздо быс
трее, чем давление идеалъноro rаза, такой Tep
\юметр обеспечивает высокую точность, co
ставляющую ::I::(1 2)% от диапазона измерения.
В качестве наполнителя термобаллона обычно
используются эфир, хлористый этил, р1уТь.
2.6.2.2.4. Термометры, основанные
на реrистрации тепловоro расширения
твердых тел
ПРИIЩИП работы этих термометров основан
на разнице в коэффициентах расширения двух
твердых тел. В случае стержневых TepMOMeт
ров стержень из материала с НИЗКlL\f коэффи
uиентом тепловоro расширения, например ин
вара или фарфора, вставляется в трубку из Ma
териала с высоким коэффициентом тепловоro
расширения, например латуни. Такие TcpMOMeт
ры используются в основном в качестве peтy
LЯторов темперюуры. Они развивают значи
тельные усилия для привода реryлирующих
JpraнOB, а ИЗ!\lснение длины стержня составля
;;т не более 0,01 мм на rpaдyc.
Термометры с биметаллической пластиной
рис. 2.6.2 3) оборудованы двумя металличес
кими лентами из материалов с различными
llrnейными коэффициентами тепловоro расши
JСНИЯ, сваренных мещду собой. Изменения TeM
ilCpaтypbI вызывают более или менее значнтель
чые деформации ленты, движение которой пе
Jедается перу самопишущеro устройства. Их
\lOжно использовать В качестве самопишущих
термометров, или термоrpафоtl (рис. 2.6.2 4),
тибо в качестве реryляторов местной темпера
туры. Прибор, показаниый на рис. 2.6.2 ( по
зволяет реrистрировать температуру (в диапа
<оне от 15 дО +60 0 С, датчик на основе биме
таллической пластины) и относительную влаж
ность (от 20 до 100%, датчик на основе пучка
волос).
2.6.2.3. Термометры сопротивления
Такие приборы для дистанционных измере
'iliЙ темпера1)'рЫ основаны на свойстве метал
. """"1369
перо самописца
биметал
пическая
ппаcrи на
Рис. 2.6.2 З. Принципиалъиая схема термоме-тра с 6име
таллической пластиной
Рис. 2.6.2 4. Дисковый датчик-реrистратор 0 125 мм
(модель Minidisque, Ju1es Richard Instruments)
лической проволоки менять электрическое co
противление при возрастании температуры.
При низких темпера1)'рах в качестве чувстви
тельноro элемента используют никелевую про
волоку, при высоких (до 500 0 С) платиновую.
Сопротивление изroтавливается из тоикой про
волоки, намотанной или натянутой на стержень
из элекrроизоляциоиноro материала, и помеща
ется в защитную стеклянную оболочку. TepMO
метры сопротивления, как праВIL10. устанавли
ваются в сети постояиноro тока с выпрямите
лем. Напряжение их питания может меняться
от 6 до 24 В. Сопротивление вкmoчается в кa
честве одиоro из плеч моста Унтстона, а ток,
протекающий по этому мосту, измеряется с по
мощью rальванометра с подвижной рамкой.
Вместе с тем, можно предусмотреть схему, oc
новаиную на ПРИlЩИПе сравнения двух токов,
использующую rальванометр с перекрестными
рамками (лоroметр, см. рис. 2.6.2 5).
Сопротивление датчика, как правило, paB
но 100 Ом при ООС и меняется от 0,6 % / К для
никеля до 0,4 % / К для платины.
552
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ из ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
Рис. 2.6.2 5. Принцип из
мерения температуры с помо
щью термометра сопротивле
ния
Частным стучаем термометров сопротивле
ния являются термометры, в качестве чувстви
тельноro Э.темента которых используются полу
про водники (rерманий, кремний и т.п.) и спе
каемые оксиды переходных металлов. Наибо
лее часто они изrотавливaюrся в виде стерж
ней, дисков и..'Ш шариков. Такие датчики назы
вают терморе'шсторами (термисторами) с oт
РIЩате.1ЪНЫМ (CТN) wш положительным (СТР)
температурным КОЭффIЩиентом либо просто
термисторами i . Их сопротивление при повы
шенин ТС""ШСра1}'рЫ плавно уменьшается. Из
менение сопротивления почти в 10 раз больше,
чем дЛЯ ПРОВОЛОЧНЪLХ ре'шсторов, те. около 5o/tJ
К. Например, при колебаниях температуры в 1
К изменения сопротивления MOryT достиrать
1000 Ом, что резко повышает точность И1ме
рений (рис. 2б.2 б) Однако они обладают oд
ним недостатко,,"! НСЛfНсиностью зависимос
ти сопротивления от те,,"шера1УРЫ.
Термометры на основе тер,,"юрс-шсторов ис
пользуются для измерения мrновенных 1наче
ний температур, поскольку их постоянная Bpe
мени не превьппает нескольких Cel\ylU. TepMO
резистор, размещенныIй на кончике .Jатчика.
чаще Bcero включается в одно из плеч моста
Унтстона. Ero элекrропнтание обеспечивается
с помощью батареек (рис. 2.6.2 7). Кроме тoro,
в зависимости от среды, температура которой
измеряется, термометр на основе терморезис
торов комплектуется сменными зондами.
Во всех случаях натрев чувствительноro эле
мента, вызванный протекающим по нему тo
ком, приводит к очень небольщим ошибкам из
1 Термисторы рассматриваются в стандартах NF C93
271 и UТE C93 27lU.
реryлировоцные
сопротивления
ПрО8ода
[ .: :.I
приемник
датчики в точках общий
измерения прО80Д
эталонное
сопротивление
платина
о о 100 200 зоо
Температура, 'С
Рис. 2.6.2 6. Хара,,-теристические IqJивые термисторов
мерения. Измерения производятся с помощью
приборов, оборудованныIx подвижными к(1)'ш
ками С перекрестной обмоткой (лоroметрами)
или подвижной рамкой. Переключатель позво
ляет одновременно измерять температуру во
мноrnх точках. Результаты измеренlIЙ, как пра
вило, высвечиваются на табло в виде цифр.
Рис. 2.б.2 7. Термометр на основе тсрморези 'ТОров для
измерения MrHOBeHHbIX значений температуры (JuJes Rj.
chard Instruments)
2.6.2. ПРИБОРЫ для ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ
553
Рис. 2.6.2-8. Принципиалъная схема сачописца, печа-
rающеro данные в виде ряда последовательных точек, ](0-
торый может бьпъ объединен с термометром сопротивле-
ния
Такие термометры бывают разных видов:
J.;JЯ измерения точечных значений темперю)'р,
тсмпераryp воздymноro потока и Т.д. их мож
НО также подюnoчать к реryляторам с преры
вистой аналоroвой реmстрацией, например, с
ПО>,fощью реrистрaroра, обеспечивающеro за-
пись показаний в виде ряда последовательных
roчек., который имеет стрелку, закрепленную на
ПОДВИЖНОЙ рамке и отмечающую данные через
очень короткие расстояния на диаrpаммной бу
\!(lre с медленной подачей (рис. 2.6.2-8).
2.6.2.4. Термоэлектрические
Tt'{IMoMeTpbI, или термопары
Если подоrpевать точку контакта концов
..твух проводов из двух различных металлов или
сплавов (например, меди и константана), одио
временно поддерживая на дpyrиx концах этих
проводов более низкую темпераrypy, в них воз-
никает электродвижущая сила (термоэдс), Be
.1ичина которой зависит от разности темпера
тур roрячей и холодиой точек контакта (спаев)
и может быть измерена с помощью МИЛЛИВО:IЪт-
четра. Этот принцип измерения температур
носит название термоэлектрическоro или тер-
\10парноro.
На рис. 2.6.2-9 показаныI характеристики
наиболее распространенных термопар с диапа
зонами их применения.
Термоэлектрические термометры обладают
очень малой постоянной времени и высокой
точностью, особенио для измерения точечиых
значений темпераrypы. для повьпnения точно
сти измерений необходимо располаrать опор
ной точкой с постоянной темпераrypой, назы-
ваемой термостатируемой точкой, темпераrypа
которой поддерживается постоянной с помо
щью электронаrpeвателя. Дpyrим способом по-
вьпnения точности измерений является исполь-
зование температурной компенсации с помо
щью мостовой схемы, сопротивление одноro из
плеч которой зависит от темперarypы. этот тип
термометров используется для измерения BЫ
соких температур, таких, как темпераrypа про-
дуктов сroрания roрючих rазов. Примеры Схем
для измерения темперaryp с помощью TepMO
пар приведеныI на рис. 2.6.2-10.
2.6.2.5. Оптические пирометры
Начиная с температур примерно 1600°С тep
мометры, которые мы ТО.'1ько что рассмотрели,
применяться не MOryт. Для измерения высоких
значений темпераryp служат термометры дpy
roro типа, действие которых основано на изме
рении оптической яркости источника тепла,
сравниваемой затем с яркостью нити лампы
накаливания или дpyroro источника света с из
вестными харатcrеристиками. Существуют раз
личиыIe типы оптических пирометров: моно-
70
65
60
55
50
Н
+0
З5
g 30
(')Zj
20
15
10
5
О
Темперзrypа, ос
Рис. 2.6.2-9. Электродвижущая сила, возникающая в
различных термопарах
554
термопара
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
r ..., 'С
l'
элемент I
сравнения L
! l J TepMocraT
1....... сеть
Поrлощающие клинья
" e ;c
накаливания
Объектив
аЬб,
. ......... ..'
ii'
-C !
..
. r' f;
..;;.;.-..
'::"'".
;; ....
хроматичсские С исчезающей нитью накала,
среди которых наиболее известен пирометр
Ribaud (рис. 2.6.2 ll), бихроматический с ячей
кой (рис. 2.6.2 12) ЮIИ с объемньш излучени
ем.
2.6.2.6. Пирометры с оптико
мехаиическим скаиироваиием 1
Здесь речь идет о приборах, -более извест
ных под названием инфракрасных камер. Они
I См стандарт NF ХI0--О23 "ТеIШОИЗОЛЯЦИЯ. Инфра
красный метод КDJПlчеC'l1lенной оценки теnловых HeOДHopOД
ностей в наружной облицовке зданий", а также следующие
статьи: "Практическое применение термоrрафии"
(Applications pratiques de la thennographie, E.Hurbe, Chaud
Froid Plomberie., 1990. N2513, p.77 81); "Термоrpафия в хо--
лодильной технике" (La thermographie рош le froid aussi,
E.Hurbe, Revue Pratique du Froid, 18.07.91, p.65 6); "Инф
ракрасная термоrрафия" (La thermographie infrarouge,
G.Patierno, Revue Pratique du Froid, 1992, N2747, p.26 27);
"Иифракрасиая термоrpафия" (Thermographie inlrarouge.
M.Robin, Chauffage, Ventilation, 1992, N212, p.39 O).
Рис. 2.6.2 10. Примеры схем под
ключения термопар: слева с Уllравля
ющим термостатом, поддерживающим
постоянное значение опорной темпера
туры, справа с мостом Уитстона
Красное стекпо
Рис. 2.6.2 1l. Прин
ципиальная схема пиро
метра с исчезающей ни
ThЮ накала (за счет ПОk
стройки тока накала НИTh
становится неразличи
мой с источником света)
Диафраrма
..
. .. - ...
itdtiiiiii
.
Рис. 2.6.2-12. Бихрома
тический пирометр с элект
ронным блоком обработки
сиrнала (модель TR7380B
AOIP Mesures)
очень широко используются для измерения TeM
псра-ryp поверхностей на основе OrpOMHOro кo
личества точечныIx замеров, позволяющих по
лучать распределение темпера-rypных полей на
большой поверхности. Такой прибор может
быть очень полезен для визузлизаЦIШ состоя
ния наружной теплоизоляции холодильноro
склада или холодильной камеры. Кроме тoro.
он обладает высокой чувствиrельностью, позво
ляющей обнаруживать и помечать не-большие
тепловые мосты, обусловленные наличием раз
личных крепежных деталей, а следовательно.
и ПОВРС)IЩснныс стыки, изъяныI теплоизоляции.
ее поврещцения, которые очень четко проcry
пaюr на rpафических изображениях темпера
-rypныx полей. Такие изображения MOryт быть
как черно -бельши, так и цветньши. В первом
случае болсе теплыIe места, Т.е. тепловые MOC
ты, будут ВЫПIядеть более светлыми в отличие
от -более холодных мест. для цвeTHoro изобра
2.6.2. ПРИБОРЫ для ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ
555
жения температурных полей интерпретация
цветов возможна только при наличии COOТBeт
ствующей физической картины, помеченной
значениями изотерм.
На рис. 2.6.2 13 приведен образец инзкотем
перarурноro пирометра, у кoтoporo результаты
-
........ ....
'---..
_-
..
.
'"
Рис. 2.6.2 13. Низкотемпера'I)'pНЫЙ инфракрасный пи
pOMe'Ip (модель Thennopoint 80, AOIP Mesurs)
измерений высвечиваются на экране. Такой
пирометр предназначен для измерения темпе
ратур в очень широком диапазоне (от 300 до
1300 0 С), оборудован разъемом для подключе
ния аналоroвоro устройства, позволяющеro
предстaвляrъ результаты измерений в виде кap
тиныI распределения температурных полей.
Независимо от тoro, каI<OЙ вид термотрафни
ИСПОЛЬЗУЮТ черно лыIй или цветной, она
остается очень тонким инструментом кoнтpo
:IЯ, в совершенстве владеть которым может
только специалист, тем более, что при прове
дении измерений необходимо учитывать внеш
ине факторы, такие, например, как сила ветра,
поскольку даже небольшие ero порьшы MOryт
полностью "смазать" тепловую картину, или
солнечное нзлучение, сильно искажающее pe
зультаты измерений.
2.6.2.7. Прочие термометры
В качестве одноro из отличнтельных призна
ков термометров может ВЫC1)'IIать также диа
пазон измеряемых температур, т.е. TepMOMeт
ры MOryт быть низкотемпературные и BЫCOКO
температурные. для измерения высоких темпе
ратур можно использовать:
термочувствительные карандаши, которые
при вполне определеиной температуре необра
тимо меняют свою окраску. Moryт быть, oднa
ко, и такие карандаши, в КOТOpbIX в результате
физических превращений в их стержне изме
нение оттенка носит обратимый характер;
таблетки, которые при достижении опре
делеиной температуры внезапно расплавляют
ся, позволяя тем самым фиксировать значение
ЭТОЙ температуры;
плавкие конусы (конусы Зеreра), также
размяrчающиеся при фиксированной темпера
туре.
Для измерения низких температур MOryт
служить:
rазовый термометр, основаннъrn на изме
рении давления идеальноro rаза в замкнутом
постоянном объеме, которое cтporo пропорци
оналъно ero абсолютной темперarypе. Темпера
тура rаза определяется по величине ero давле
ния. В HeкoтopbIX случаях измерение темпера
туры производится на основе измерения cкopo
сти звука в rазообразном reлии (метод стоячих
волн Kundt). Эroт тип термометра использует
ся для измерения температур ВЬПIIе 2 к;
ПОЛУПРОВОДНИI<Oвьтй термометр, сопротив
ление кoтoporo растет при поиижении темпе
ртуры. Наиболее точными среди термометров
этоro типа являются термометры на основе rep
мания с добавками МЬПIIьяка или reлия. Ис
пользуются в диапазоне температур от О до при
мерно 1 К;
термометр сопротивления на основе спла
ва из меди или золота с небольmим содержа
нием железа, минимальное сопротивление кo
тoporo достиrается в диапазоне температур от
7 до 25 К;
термометр сопротивления на основе чис
тoro металла, например платиновоro сопporив
ления, укрепленноro в кремниевом зажиме и
556
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
установленноro в ампулу из Iq>емння, заполнен
ную reлием, который позволяет измеряrь TeM
пературы, достиrающие значения тройной точ
ки водорода, т.е. около 14 к;
термометр адиабатическоro разматничи
вания парамаrнитноro вещества, Taкoro, как же
лезоаммоннйныIe квасцы или цериево маrние
вый нитрат. При измерениях с помощью таких
термометров для получения истинноro значе
ния температуры неоБХОДИl\Ю соrласование
"маrнитной температуры" с термодинамичес
кой шкалой температур.
2.6.2.8. Измерительные при боры
мноrоцелевоrо назначения,
используемые прн измерении
температур
Отдельные производители предлarают ашш
раты, приroдные для измерения ие только TeM
пературы, но и дрyrих величин, наиболее час
то объединяемых с температурой, а именио
влажности и скорости воздyIIlНОro потока. На
рис. 2.6.2 14 представлен прибор, способный
одновременно измеряrь темперmypу, влажность
и скорость воздуха.
Харакrеристики различных датчиков, ис
пользуемых в комnлекrе с таким комбшrnpoван
ным прибором. приведены в табл. 2.6.2 2.
К прибору, изображенному на рис. 2.6.2 14,
можно также подключить либо печатающее yc
тройство, либо соrласующий переходник для
подключения к компьютеру. Печатающее ycт
ройство (рис. 2.6.2 15, а) имеет память на 2500
значений измеряемой величины, позволяющую
запомНIПЪ И/ИЛИ отпечатать эти значеlШЯ в фор
ме протокола, содержащеro, кроме тoro, дary
измерения, время суток и номер измерения.
Переходник для подключения к РС компьюте
ру (рис. 2.6.2 15, б) обеспечивает связь с ии
формационно вычислительной системой, по
зволяющей выдавать юмеренные значения на
принтер или MOннrop. Эro позволяет, например,
вьшолнив в теченне рабочеro дня необходимые
измерения, обработать их вечером на компью
тере, не нуждаясь в подключении COOТBeтcтвy
ющей ннформационно вычислительной систе
мы, что облеrчает проведение измерений пря
мо на монтажной площадке.
f)
11
Z 3
4
5
6
7
...
9
8
Рис. 2.6.2 14. Прибор для измерения темпера-rypы воз
душноrо ПOТQка, ero скорости и влажности (модель Testo
451, Тestоthелn).
1 разъем для подключения печаmющеrо УС1ройства
и компьютерной ПрИC'Пlвкн РС; 2 цифровое mбло для ok
новременной индикации значений двух измеряемых вели
чин: 3 rнщцо для размещения баmрейки ИЛИ aккyмyrurro-
ра: 4 кнопка индикации максимальноrо, минимальноrо и
среднеrо значеиия измеряемой величины; .5 клавиша
"пускiстоп"; 6 клавиша "пускiстопl средняя величина";
7 перевод измеряемой величины; 8 разъем для подклю-
чения датчика "влажнОС1Ъ темпера-rypа"; 9 разъем для
подключения анемометра и датчика темпера-rypы; 10
разъем для подключения сети; 11 аналоrовые выходы
2.6.3. Приборы для измерения
давлений.
2.6.3.1. Общие положения
В п. 1.3.5.1, к которому читатель при жела
нин может обратит ься, мы уже рассмотрели
I См. стандар'Jы NF B3.5 701, с NF Е15 О12 по NF
Е15 100 и с NF XI0 .521 по NF XI0 .525
2.6.3. ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДAR1IЕНИЙ 557
t
е f)
"о;
(!) e
о о
е \
....
1 о е
а б
9
Рис. 2.6.2-15. Печатающее yc-rpойC"IllО (а) для запоминания и воспроизведения результатов измерений н переходник
(6) для передачи данных по замерам в компьютер при выполнеиии измерений с помощью миоrОфуНКЦИОНалЬноrо прибо-
ра, изображенноrо на рис. 2.6.2-14.
а) I бумажный иоситель информации; 2 подача бумаrи; 3 включение печати; 4 память; 5 клавиша включения
ручною режима; 6 клавиша включения автоматическоrо режима; 7 разъем для подключения прибора или переходника;
8 клавиша очис11си памяти; 9 подключеиие блока питания
6) I клавиша переключения 1рех положеиий передачи данных; 2 разъем для подключения к печатающему уc-rpой-
C"IlIY; 3 разъем для подключения к прибору; 4 соединитеЛЬНЫЙ кабель (к КОМПI,ютсру)
понятие давления. Однако измерительные при
боры предназначены для измерения не просто
давления, а вполне кoнкpeтHoro ero значения,
поэтому вначале нам нужно уточнить, что по
нимается под терминами "избьпочное давле
ние", "абсотorное давление" и "вакуум".
Эксперименты с манометрической капсу
лой и мarдебурrскими полушариями (см. п.
1.3.5.3.1) позволили нам продемонстрировать
существование атмосферноro давления, вели
чина кoтoporo на уровне моря, называемая HOp
мальным атмосферным давлением, при ООС
близка к 1,013 бар. Т.е. 101300 Па.
Исходя из этой величины можно опреде
лить:
избыточное, или относительное, давление
как преВhIШaЮщее атмосферное давление и pac
счнтываемое на основе указанной величины
нормалъноro атмосферноro давления;
относительный вакуум, соответствующий
давленюо ниже атмосферноro и рассчитывае
мый также на основе величины нормалъноro
атмосферноro давления.
Если сложить избьпочное и arмосферное
давление, получится абсолютное давление.
Ноль абсолютноro давления соответствует пол
но!\{) отсутствию всякоrо даВ.lения. Т.е. абсо
лютному вакууы}. Разумеется, имея два значе
ния избьпочноro давления либо два значения
абсолютноro давления, всееда можно измерить
разность между ними, которую называют пере
падом давления.
Представители различных профессий. име
ющие дело с давлением, MOryт использовать в
разroворе выражения, принятые в ИХ отрасли.
Например, специалисты по центральному oтo '
пленюо, roворя о котлах с топками, называют
их наддуваемыми котлами или топками с Haд
дувом, а roворя о трубах, называют их вьпяж
ными трубами и трубами с разрежением.
для измерения р;авленнй существует множе
ство разнообразных приборов, которые можно
разделить на три большие катеroрии:
. приборы для измерения обычных давлений,
Т.е. от атмосферноro до давления порядка 50
МПа;
. приборы для измерения вакуума, Т.е. давле
пий цюке arмосферноro, которые, в свою оче
редъ, MOryт бьпъ сrpyппиpованы В четыре ин
тервала, а именно:
низкий (rpубый) вакуум, Т.е. 1 мбар<р <IОЗ
мбар,
558
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
Таблица 2.б.2 2
Характеристики датчиков температуры, влажности и скорости ВОЗдy1lJНоrо потока, ИСПОJIЬзуемьп R КОМШIекrе
с мноrоцелевым измерительным прибором (рис. 2.6.2 14)
Да'IЧИКИ температуры Описание Чувстви Диапазон измере
тельный пий
элемент
I . 150 .. Малоинерционная пластин NiCr Ni 200 ... +500 О С
чатая термопара, (o,99 3 с
010 постоянная времени)
150 -=. Термопара в виде таблетки на NiCr Ni 200 .,. +600 О с
t жеC'l1(ОМ стержне для измере
. 4 ния температуры плоских
поверхностей, (099 5 с
lt 150 ._-. Малоинерционная термопара NiCr Ni -200... +600 О с
для измерения температуры
01,5 жидких и сыпучих сред,
(099 1 с
14 Малоинерпионная проволоч NiCr Ni 200 ... +600 О с
150 .. ная термопара для нзмерения
. .. --- о
температуры жиl1ких и rазо
00,5 образных сред, [0,99 по возду
xy 9c
л
опастные термоанемометры
J4" 180 .. Термоанемометрический Осевая крыль 0,4... 40,0 М/С
....... . : .......... датчик, точность :tl % конеч чатка
'.а........ I
025 ной величины NiCr Ni -30... 140OC
-- 180 Термоанемометрический Осевая крыль 0,4... 60,0 М/С
.... I .1 . ;;;J
...о,. ,j.--- , да'IЧик, точность :tl % конеч чатка
016
ной величины (до 40 м/с) NiCr Ni 30... +140 ос
l' 160 Анемометрический Да'IЧИк, Осевая крыль 0,6 ...20,0 м/с
....-=:;........
t& . .............. точность :t2,5% конечной чатка
012
величины
560 Термоанемометрический
. ....., , датчик для повышенных ОсеВая крыль 0,4... 20,0 м/с
o 25 СТ8ЛЬНc»i наконе"ннк температур (до 350 О С), точ чатка
ностЬ :t2,5% конечной вели NiCr Ni O... +350 ос
чины
260 Анемометр болъшоrо диа Осевая крыль 0,2...15,0 М/С
". ,i:. метра (0 100 мм). Точность чатка
l :tO,3wc; диапазон от .20 До
o 100 Q1 +60 О с
Да'IЧИК влажности
r _ 245 Да'IЧИК для измерения темпе Емкостный, О... 100% оmоси
I " ратуры и влажности OKPY CТN тельной влажнос'IИ
t..J;" .,. r ti..A. .20 ... +70 О С
. жающей cpeдbI
021
2.6.3. ПРИБОРЫ для ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЙ
559
средний вакуум, Т.е. 10 3мбар<р<1 мбар,
ВЫСОКИЙ (rлубокий) вакуум, Т.е. 10 7 мбар
<р<10 3мбар,
сверхвысокий (сверxrлу60кий) вакуум, Т.е.
р<10 7мбар;
· приборы для измерения высоких давлений,
Т.е. выше 50 МПа.
Каждая из этих катеroрий содержит различ
ные приборы, диапазоны измерения которых в
большей или меньшей степени пересекаются.
В целом различают:
барометры, используемые для измерения
атмосферноro давления, отсчет показаиий кo
roрых начинается от аосолютноro нуля;
манометры, служащие обычно для изме
;)ения положительноro давления, отсчет пока
5аний которых начинается либо с абсототноro
нуля для абсототиоro давления. либо с aTMOC
:pepHOro давления для избыточных давлений;
вакуумметры, ИJIДИЮlторы вакуума, изме
;)иrели разрежения, микроманометры и Maнo
закуумметры, используемые для измерения дaв
.lений ниже атмосферноrо, отсчет показаний
i\OТOpыx начинается либо с атмосферноro дaB
lения, либо с абсолютноro нуля.
За искточением измериrельных приборов
идростатическоro типа, Т.е. таких, в которых
величина измеряемоro давления определяется
:то набтодаемой высоте уровня столба жидко
:ТН, все осталъныIe маиометры имеют усили
е:lЪНЬIЙ механизм, предназначенный для yвe
lИЧения перемещений, как правило очень He
значиreльных. чувствительно то opraнa и позво
.1ЯЮЩИЙ тем C1L\fbIМ повысить разрешающую
:пособность циферблата, проrpадуированноro
в выбранных единицах измерения давления. Во
время изучения диаrpаммы h. 19p (п. 1.3.6.2.4)
\!ы увидели, что существует точное соотноше
чие между температурой жидкости и давлени-
\f ее иасыеннъIx паров. Именно поэтому ма-
нометры, используемые в холодильной техни
;.:е, имеют двойную шкалу давление/температу-
ра. Одиако если шкала давлений может бьпъ
ifспользована ДiIЯ тобых хладareнтов, то TeM
llературная шкала будет давать правилъные по
казания только для данноrо хл:адаrеIirа. Так,
например, манометр. предназначенный Дj]:Я ис
пользования в холодильной установке. работа
ющей на R22, при абсототиом давJlении 11,92
бар будет показывать температуру зо о с, в то
время как, 6у.дучи смонтированным на установ-
ке, заправлениой R23, и показывая для тoro же
давления 11,92 бар те же зо о с, данный мано-
метр даст ложную Шlформацию, поскольку на
самом деле температура R23 при давлении
11,92 бар составит 250C.
Не следует, кроме тoro, ynyскarь из ВИДУ, что
тобой прибор для измерения давления являет
ся хрупким аппаратом и может сохранять пер
воначалъную точность в течение долrorо Bpe
мени только в том случае, если он не бьm под-
вержен ударам, температурным воздействиям
или вибрациям, на которые он не расcчиrан. В
современных холодильныIx установках измере-
ние больШШlства параметров и управление ими
осуществляются на расстоянии, особенно в ус-
тановках с цеиrрализованным дистаициониым
управлением (см. п. 2.4.4.3). В этом случае зна
чение измеренноro давления ДО;IЖНо бьпь пре-
образовано в сиrиа'L который можно передавать
на расстояние. для чеrо используют, как пра-
вило. пневматические. элекrрические или элек-
троиные преобразователи! . Можно также пре-
образовать оБычныIй манометр в самопишущий
прибор, заменяя указательную стрелку иа перо
С1L\fопнсца, вычерчивающее l\:РИВУЮ колебаний
давления на диarpамме, образованной враща-
ющимся диском или движущейся лентой.
Моиrаж манометра иа трубопроводе должен
производиться с собтодением определениых
правил: отверстие для отбора давления долж-
но бьпь просверлено в rладкой (.,'Теике вдали от
местных сопротивлений или изrибов и преДIlаз
начаться только для установки манометра.
БольшШlСТВО приборов для измерения давле
пий должпы рсryляpно подверraтъся проверкам,
которые проводятся с помоIЦЬЮ эталонных при-
боров путем сравнения показаний эталониоro
и проверяемото приборов.
1 См. cтallДapт UТE C46 302 U "Измерення н ynравле
ние в технолоrических процессах. Испытания и процедура
прнемки линий передачи абсолютноrо и избьпочноrо дaB
леннй и пер пада давлений".
560
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
2.6.3.2. Барометры
В основном различают металлические и
рJуrные барометры. ПрИНIJ.Ш1 работы металли
ческоrо барометра уже рассматривался в п.
1.3.5.3.1 (рис. 1.3.5 14) в связи с эксперимен
тальной схемой, позволяющей демонстрировать
существование атмосферноro давления. Orкач
ка воздуха из мембранной полости позволяет
исключmъ влияние изменений температуры на
деформацию мембраны, и ее проrиб остается
таким же, каким он бьш в МО\fент тарировки.
Поскольку нормальное ат:\юсфсрное давление
составляет примерно 10,13 RJC\f c . необходимо
укрепить мембранную I<Oроб1.'У ста.ThНОЙ пружи-
нящей пластиной, сила упруroсти которой дол-
жна в каждый момент времени :- равновеIIlИВ1П'ь
силу атмосферноro давления. препятствуя тем
самым смятию мембранной I<OjIOбки. Деформа-
ция мембранной коробки пере.Jaется: через шар-
нирное соединение с помошью рычarа. враща
ющеrося относительно непо.JВИЖНОЙ точки,
стрелке, др}той конец котороЙ перемещается по
соответствующей шка:lе. Канси .lКИ может
быть заменен пером. ПО1ВО.lЯЮШИ\! обеспeчmъ
rpафическую реmстрauию ю\!енений .Jaв.1:ения
в зависимости от времени.
Металлические баРО\fСТРЫ у.:юбные в ис
пользовании и очень точные приборы. o.JRa1.1J
с течением времени они теряют точность ВC.1:e:I,-
ствие потериyпpyroсти двух основных .1ета.1:ей:
мембраиной коробки и пружинящей ll.lастины.
Качества ртутных барометров в извеСТИО'.1
смысле противоположны метал.:т.ическим баро-
метрам. Так. в отличие от послCДRИХ ртутные
барометры очень хрупки, ПОСКОJIЬКУ содержат
стеклянную трубку высотой около 1 м, НИЖRИЙ
открытый конец которой поrpужен в кювету,
зanОJIRеиную pryrью. Будучи очень rpoМОЗДКИ-
ми И, как сл(Щствие, неудобными для транспор-
тировки, они использyюrся JIRбо в лаборатори-
ях, JIRбо в домашних условиях. Трубка Торри-
чеЛJIR, которую мы уже использовали в экспе-
риментальной схеме иа рис. 1.3.3-17, может
рассматриваться как предшественник pT)'THOro
барометра.
2.6.3.3. Манометры с U-образной
трубкой
U-образные манометры состоят из стеклян
ной трубки, изоrнyroй в виде буквы U, напОJI
нсиной водой, cnнproM ИJIR ртутью, и пред(;'rав
ляют собой простейшие приборы дая измере-
ния избыточноrо давления или разрежения
(рис. 2.6.3-1). В табл. 2.6.3-1 приведеныI пл:от
ности наиболее часто используемых для запол
нения U-образньrx манометров жидкостей. и-
образные манометры используются в обычном
диапазоне темперaryp для давлений от 0.1 мбар
до 2,5 бар при заполнении водой и от 1 мбар
до 2,5 бар при заполнении ртутью. Их точность
составляет около 1 %.
для измерения слабьrx давлений (ниже 2 3
мбар) с помощью U-образной трубки каждая ее
ветвь наполняется ЖRДI<Oстью с НИЗI<Oй плотно-
стью. плавающей поверх более плотной жнд
кости, например нефть поверх воды; на этом
принципе основана работа двухжндкостиоrо
манометра (рис. 2.6.3-2). Смысл такой конст-
рукции заключается в увеличении разности
уровней, которое достиrается с ее помощью (в
+
Рис. 2.6.3-1. Принципиалъная схема {)-обра.1ноrо ма-
Ho {eтpa с равными ве1llЯМИ
Таблица 2.6.3-1
ПЛотность основных жидкостей, нспош.зуемых
в манометрах с жидкостным наполнением
(rндpостатнчеcюtе манометры)
Жндкос1Ъ Вода
ПлО11l0С1Ъ, 1
r/cM 3
Жндкос1Ъ
ПлО11l0С1Ъ,
r/cM 3
Бензин
0,879
2.63. ПРИБОРЫ для ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЙ
561
р.
r
h
J.
р,
Лр h. g. Лр
Рис. 2.63 2. I1ринципиальная схема двухжидкостиоrо
\laHoMe'I}la.
Р\ и Р2 плотности двух жидкостей
н раза для пары анилин вода по отношению к
трубке, заполненной только одной водой).
В случае еще более слабых давлений, Т.е.
начиная с тысячных ДО;Iей миллибара, исполь
зуют микроманометры, средн которых наибо
. ee употребительные представляют собой Ha
клонное колено (рис. 2.6.3 3).
Наклон трубки увеличивает перемещение
уровия жидкости при одном и том же измене
нии давления по сравнению с вертикальной
трубкой, что повышает точность измерений.
Некоторые модели оборудованы специальным
шарнириым механизмом, позволяющим менять
уклон трубки от 1:25 до 1 :2. Наиболее coвep
шеlПlые образцы ..шкроманометров позвоЛЯЮI
J
Рис. 2.63.3. Пример микромаНО\(e'I}lа
с наклонным коленом (Moдe ь FLl.5,
A.irflow)
И1мерять абсолютные давления порядка 1 О б
мбар.
Все U образные манометры MOryT бьпь ис
пользованы для измерения разности давлений
(дифференциальные манометры). При этом из
меряемые давления соединяются с двумя BeT
вями трубки. Наконец, если одну из ветвей и
образноro манометра отвакуумировать как в
pryтHOM барометре, то ero можно использовать
для измерения абсолютноro давления.
2.6.3.4. Торовые маятннковые
манометры
Такие манометры представляют собой, в
сущности, полый тор, размещенный в верти
кальной плоскости с возможностью вращения
вoкpyr оси, перпендикулярной по отношению
к этой плоскости и смещенной относительно
центра тора (рис. 2.6.3 4).
Внутренняя полость тора разделена непро
ницаемой переroро;J.КОЙ и ЖИ;J.Костиой псремыч
кой на .з.ва объема. один из которых сообщает
ся с апlOСферой. а др)той с измеряемым дaв
;Iением. В равновесном ПОJ ожении (даВ:Iение
в обеих частях полости равно) }ровенъ жидко
сти, которая частично заполияет полость тора,
один и тот же с двух сторон. Однако, если на
одну из сторон жидкой перемычки начинает
действовать избыточное давление /),р, paвHOBe
.... "', t
'." ."
. 1-
...
> . .
"-щ
.....
о ,.
,
too
. "'J-: " :.;,;; - :-'-t"_jII't
'""":,........... е,о . ," '.....,
''' "':'1}.
о"',
" ... 'f.._ _I-.
"fJ,_"J'
.. ,,'о
' /, '" '. -, ,
..
>. '"
;.
"
'., ....1:;
....
562
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
р
Рис. 2.6.3-4. Прииципиальиая схема ТOpOBOro мaяrnи
КOBOro маНОМе1ра
сие нарушается и жидкость поднимается к дpy
roй стороне, порождая тем самым вращающий
момент, приложенный к тору. В результате тор
разворачивается вoкpyr оси, перпендикулярной
плоскости размещения тора, приводя к появле
нию приложениоro к центру тяжести тора про
тиводействующеro момента, обусловленноrо
наличием противовеса. Поворот происходит до
тех пор, пока оба момента не уравновесятся.
Измеряемая разность давлений при этом бу;::(ет
пропорциональна синусу yr:Ia а ОТКlонения
тора от paвHoBecHoro ПО.lожеюUl. Связь полос
тей тора с точками. в которых измеряется дaB
ление, обеспечивается с помощью rибкой pe
зиновой трубки или. дЛЯ более высоких давле
ПИЙ, капиллярной трубки. При использовании
TaI<Oro манометра в качестве дифференциаль
HOro никаких изменений в ero конструкции не
требуется, достаточно лишь заменить во второй
части тора атмосферное давление на давление,
разность по отношению к которому нужно из-
мерить. Точность торовых маятниковых Maнo
метров составляет порядка 1% от диапазона
измерений. их область использования лежит в
диапазоне от 1,5 до 2 мбар для небольших при-
боров и от 0,2 до 0,3 бар для более крупных
приборов.
2.6.3.5. Колокольиые и поплавковые
измерители давлеиия
Колокольный измеритель давления пред
ставляет собой резервуар, наполнениый рабо-
Рис. 2.6.3 5. Принцип раБОlЫ колокольноro измерите-
ля давлеиия
чей жидкостью (нефть, pryтъ или спиртоводя
ная смесь), в которую поrpужен колокол. В ra-
зовую полость под колоколом подводится изме
ряемое давление (рис. 2.6.3-5).
для приборов с простым колоколом rpaдy
ировка шкалыI может бьпь вьmолнена от О до 2
мбар или от О до 50 мбар. Заменяя индикатор
ную стрелку на перо самописца, прибор мож-
но лепф превратить в реrистрирующее устрой
ство.
Принцип работы поплавковоro измерителя
давления аналоrичен (рис. 2.6.3 6).
Рис. 2.6.З-6. Принцип раБOThI поплавковоro измерите
ля давления
2.6.3.6. Пружиииые маиометры
Пружинные манометры наиболее MHOro
чнсленные и, как правило, наиболее употреби-
тельные средства измерения давлений, приме
ияемые в холодильной технике. К этой кaтero
рин в первую очередь относятся используемые
в холодильных установках манометры с труб-
кой Бурдона и СWIЪфониые манометры со сталь
ной пружинящей пластиной. Среди пружиннъLХ
манометров различают следующие.
2.63. ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЙ
563
а) Манометры с металлической мембра
ной. Изroтoвлены в виде двух плоских дисков
с зажатой между нимн металлической roфри
рованной мембраной, roфры которой сформи
рованы таким образом. чтобы обеспечить ли
нейность характеристНI<И "давление/деформа
-ЦИЯ".
б) MaHOJl,tempbl с трубкой Бурдона (рис.
2.6.3 7). Снабжены дуrообразной трубкой
овальноro или близкоro к прямоутольному ce
чения, изroтавливаемой обычно из нержавею
щей стали. а .также, в некоторых специальных
;:;лучаях, ИJ .1атуни, меди или СП.пава "монель" .
Такая трубка изroтавлнвается в заводских YC
.10Вия.х по специальной технолоrии, обеспечи-
вающей сохранность ее упруrиx свойcrв во Bpe
\Iени. Разумеется, толщина стенок трубки за
висит от максимальноro даВJlения, I([)Т()poe в нее
\lОжет быть подано.
Под влиянием BнyтpeИRero давления сече
ине трубки раздувается, все больше и больше
приближаж:ь по форме к окружноcrи. При этом
увеличение плошади сечения трубки сопровож
..1ается возникновением в ней упрyrих сил, как
в пружнне. Трубка может быть изоrнута в фор
\lе буквы С, как показано на рис. 2.6.3 7, но
может бьпь также изroтoвлена в виде плоской
;:;пирали, винтовой линии или буквы U. MaHO
\Iетры с трубкой Бурдона являются надежны
\IИ инструментами, croйкнми к механическим
воздействиям, и MorYT быть использованы в
очень широком диапазоне давлений: от 1 мбар
..10 6000 бар при точности измерений порядка
1 %. Однако в целях сохранения их начальной
точности в течение продолжнтельноro времени
\Iанометры с трубкой Бурдона рекомендуется
использовать для измерения давлений, макси
мальное значение которых не превышает трех
четвертей максимальноro давления на их шка
.1е.
в) Манометры с мембранной коробкой.
Пр(Щставляют собой приборы, чувствительный
элемент которых вьmолнен в виде двух, как
правило roфрированиых, мембран, скреплен
ных по краям (пайкай, сваркой, склеиванием и
т.п.). Основным преимуществом такой схемы
является увеличение деформации при одном и
том же давлении. поскольку :L'lЯ одинаковых
наружных диаметров проrиб мембранной кo
робки почти вдвое больше проrиба обычной
мембраныI. ТОЧНОL,Ь этих приборов ..10стиrает
обычно значений не хуже 0,2%. Их можно ие
пользовать для измеренИя абсолютных ;rавле
ний. если из коробки предварительно откачать
воздух (принцип барометра анероида. см. п
2.6.3.2). При необходимости повышенияточно
сти измерений можио использовать модели с
несколькими мембранными коробками.
с) Сильфонные манометры. Имеют чув
ствительныIй элемент в виде roфрированной
трубки из нержавеющей стали, томпака (кpac
ной латуни) или монеля, зажатой в пружнне или
стальной пластине с возможностью деформа
ции под действием давления, подаваемоrо
внутрь трубки. Манометры этоro типа облада
ют высокой. прочностью, croйкостью К воздей
ствИIO ударов, вибраций и забросов давления.
На рис. 2.6.3 8 представлен сильфонный MaHO
метр с двойной шка.10Й. Шка..1а давления про 4
rpадуирована в кr/cM c . '110 очень близко к шка
ле, проrpадуированной в барах. Однако чита
тель должен заметить, что кr/cM 2 , cтporo roBO
ря, не является единицей давления. На самом
деле имеется в внду кrc/cM 2 (тоже, впрочем.
запрещенная к применению единица измере
ния), причем 1 кrc/cM 2 ==0,981 бар.
2.6.3.7. ЭлеК'тричесК'ие
миК'романометры
Электрические микроманометры представ
ляют собой два электрода. которые вместе с
мембраной образуют элеll.lрическ)'ю емкость с
воздушной про слойкой (рис. 26.3 9).
Коrда мембрана под действием разноcrи
дав.'Iений ;rвиrается относительно среднеro paв
HoвecHoro ПQ.10жения, eMкocrb двух воздушных
кoн;reHcaтopoB меияется, что приводит к появ
лению электрическоro сиrнала, который мож
но измерить. В таких микроманометрах чаcro
можно менять диапазон измерений, который
составляет, например, от О до 2 мбар или от О
до 50 мбар. Эта схема может быть вмонтиро
Вана в коробку небольшнх размеров, в резуль
тате чеro мы получим портативный микрома
564
2 ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
"*
....
, - ------ '".
.,' 15 .,...' \
,1 . "," 10 ,. ....
';;-). ; \:\
. i . . 25 . li. 1
:\ :f/ . i
r\- > \ ! t.8' ЗО, .f
- ф 11 ",.
..,.,
t
Рис. 2.6.3-7. I1рииципиальиая схема mahome-rpа с 1рубкой Бурдоиа (слева) и пример тaкoro mahome-rpа, оборудоваииоrо
двойной шкалой (давлеиие и соответствующая -этому давлению темперюура иасыщенных паров) для R502, R22 и R12
(МОl1ель M2 500-M. Refco):
1 1рубка Бурдона; 2 креплеине 1рубки; 3 пружина; 4 зуБЧа"fЫЙ cerMeHT; 5 управляющая ТЯl а; 6 зубчатое
зацеплеиие; 7 С1релка; 8 шкала
f Т
7-
...
" ...
/
J.-..."
f ... "\tf \. f-lJ
\ ,.
,\ ./
<J", )IJ ..- ?!'
"- "И,
,
R
Рис. 2.6.3-8. Принципиальиая схема снльфоиноrо mahome-rpа (слева) и прнмер ero выполнения с двойной шкалой (дaB
ление и соответствующая температура насыщенных паров) для аммиака (модель NНз l OOR, BlondelleiRefco):
А пружина; S сильфон; R крепленне сильфоиа; F вилка, управляющая движеннем ниднкаторной С1релки; V
винт реrулировки нуля; Р измеряемое давленне; а и Ь крепежные вин1ы
263. ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРIШИЯ ДАВЛЕНИЙ
565
измеряемое давление
мембрана
электрод
Рис. 2.6.3 9. IIрииципиальная схема микроманомеч>а,
работающеrо по пшу R01JIYUllloro конденсатора
нометр, как правил:о, с цифровым табло, кoтo
рый можно носить с собой (рис. 2.6.3 10).
Встроенный микрокалъкулятор обеспечива
ет вычисление квaдpaTHoro корня из значення
.:щвлення, что позволяет одновременно получать
Рис. 2.6.3-10. Цифровой карманный микроманоме<р,
работающий на баlарейках (емкосПIЫЙ микроманоме<р)
на табло скорость потока, если измеряется пе
репад давления на трубке Пито (см. п. 2.6.3.8).
2.6.3.8. Трубки Пито и Праидтля
Трубки пито и Прандтля используются для
измерения динамическоro давления (CКOpoCТHO
ro напора) в потоке движущейся сплошной cpe
ДЫ, т. е. давления, которое является результатом
полноro преобразовання кинетической энерrии
потока в энерrию давления. Скоростной напор
рассчитывается по формуле
1
Р = P 'w 2 Па
,1 2 . ,
rдe w скорость потока. м/с:
,"
I
Ps
РИс.2.6-З 11. Трубка IIрандтля, исполыуемая для изме
рения даВJlений в 110 /Оке ЖЩ(КОС11f И!Ш I'Iва:
1 капал u rбора СКОрОСПlоrо lIапора; 2 статическое
,'taВJlениt' '1 "()"1ное ,'l<J.нлсние; 4 \fаЛОМе'IТ' с наклонной
ч>\'бкой; 5 \ ' "брЗ'3НЫЙ 'faJJO\lelp
Р плотность среды. кr/M].
Самым простым измерительным прибором
является трубка Пито, в носовой части которой,
устанавливаемой в потоке среды параллельно
ero оси, имеются отверстия для отбора давле
ния. Однако чаще используется прибор, извес
тный под названием трубки Прандтля (рис.
2.б.3 1l), который позволяет измерять OДНOBpe
менно и статическое и полное давление в по
токе.
;t.
Прибор имеет два отве ля оrбoра дaв
пения. Одно, расположенное на переднем КOH
це носовой части трубки, параллельной пото
ку, отбирает давление заторможенноro потока,
т. е. полное давление Р (=Р " +р d' Дpyroe отверстие
имеет форму щели, ось которой перпенднкуляр
на оси потока. Через Hero отбирается статичес
кое давление в потоке. Torдa динамическое дaв
ление Pd (или скоростной напор) будет равно
разности полноro и статическоro давлений, Т.е.
Pd==Pt Ps'
Ero величину определяют, соединяя две Beт
ви манометра с двумя выходами трубки Пран
ДТЛЯ, как показано на рис. 2.6.3 1l. В любом
случае необходимо помнить, что следует разли
чать трубопроводы с избыточным давлением
или разрежением (рис. 2.6.3 12).
566
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СБЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
.....
..
..
атмосферное
давление . .:f: О
Р.
Р.
Рис. 2.6.3 12. Распределение давлений в 1рубоnроводах с избыточным давлением (слева) и разрежением (справа)
2.6.3.9. Специальные при боры
для измерения вакуума, используемые
в холодильиой технике l
Перед заправкой холодильной установки
хладareнтом необходимо по целому ряду при
ЧIШ (см. разд. 4.1.4) OТБa.l()'YМИpоватъ холодилъ
ный контур С помощью вaкyyмнoro насоса. rлу
бнна. вакуума при этом должна бьпь достаточ
ной для тoro, чтобы при данной окружающей
темпераrypе (которая также соответствует тeM
пера1)'ре воздуха в трубопроводах КОН1)'ра)
вода, нахолящаяся во взвешенном состоянии в
воздухе внутри трубопроводов, мorла испаритъ
ся И в виде паров бьта удалена из кoнrypa в
процессе вакуумирования. При темпера1)'ре
20 0 С, например, давление насьпценных паров
воды равно 23.3 мбар, следовательно, чтобы
вода Moma испарнrься, давление в кoнrype дол
жно упасть ниже этой ветIЧННЫ. При темпе
ра1)'ре 250C дЛЯ испарения воды давление
нужно поlПlЗИТЬ до 0,67 мбар. Orсюда cтaHO
вится попятной необходимость иметь в распо
ряжении достаточно точные приборы ДТIЯ изме
рения вакуума, чтобы бьпъ уверенным в том,
что все пары воды, содержащиеся в холодилъ
I См. стандар1Ъ1 NF ХlO 500 "Вакуумнаятехника, тep
мины и определения, общие поняmя"; XIO 502 "Вакуум-
наятехника. Термины и определения. Вакуумные MaHOМeт
ры. Мноroязычный словарь"; XIQ..520 "Вакуумная техни
ка. Измерение давления в промышленных вакуумных сис-
темах"; XIO 521 "Вакуумная техника. Манометры. Повер
ка. Метод прямоrо сравнения"; XIO 523 "Вакуумная тex
ника. Общие методы поверки манометров для низких дав-
лений"; XIO 524 "Бакуумная техника. Дниамический ме-
тод поверки манометров".
ной установке, бy.дyr удалены. как мы уже УТОЧ
няли в п. 2.6.3.1, вакуум подразделяется на IПIЗ
кий (rрубый), средний и высокий и для изме
рения различных катеroрий вакуума исполъзу
ются различные приборы.
Основным среди этих приборов является
мембранный мановакуумметр, однако мембра
на в нем не roфрированная, как в приборах,
описанных в п. 2.6.3.6, а mадкая. rибкая, что
обеспечивает ее деформацию при меньших дaв
лениях. для мановакуумметра, представленно
ro на рис. 2.6.3 13, шкала измерений проrpа
дуирована от 1 до 1000 мбар, но диапазон от 1
до 100 мбар занимает примерно 3/4 шкалы,
причем 1/4 mкaлыI приходится на диапазон от
1 до 10 мбар, так что в этом диапазоне rpадуи
ровка наиболее подробная и частая, что обес
печивает высокую точность показаний прибо
ра.
k
---
...
...........
Рис. 2.6.3-13. Пример мановакуумметра для нзмерения
абсолюrnоrо давления в диапазоне от 1 до 1000 мбар
2.6.4. ПРИБОРЫ для ИЗМЕРЕНИЯ RЛАЖНОСТИ
567
для измерения давлений ниже 1 мбар мож
но нспользовать два друrnх типа приборов 1 ,
позволяющих реrистрировать давления до 1 o 3
мбар. Такими приборами являются:
вакуумметр, работающий по прmщипy мa
нометра Мак Леода и состоящий из двух cтeK
лянных резервуаров, заполненных pryтью, I<O
торая перетекает из одноro резервуара в дpy
roй В зависимости от величины измеряемоro
давления;
термопарный вакуумметр; в нем исполь
зуют нить накаливания, помещаемую в разре
женный raз, I<OТOрая нarpeвается ПРОХОДЯЩИМ
по ней ТOI<OM. Эro приводит К теплообмену, в
том числе I<Oнвективному, между нитью и тep
мопарой, интенсивность KOТOpOro зависит от
давления.
для измерения rлубоI<Oro и сверxrлубоI<Oro
вакуума используют ионизационные вaкyyммeт
ры, радиоизотопные и термомолекул.ярные при
боры, однако их рассмотренне выходит за paм
ки настоящей книrи.
2.6.4. При боры для измерения
влажности
Перед ЗНaI<Oмством с этим разделом чита-
телю полезно было бы предварнтельно вновь
npосмотретъ nп. 2.2.1.1 н 2.2.1. 2.
2.6.4.1. Трубки с влarопоrлотителем
Принцип раБотыl этих труБОК прост: после
точиоro взвешивания несI<OЛЬКИХ трубок, кoro
рые наполнены хлористым кальцием или ли-
тием, обладающими очень ВЫСОI<OЙ способно
стью К поrлощению влam, их устанавливают в
последовательную цепочку и продувают возду
хом, влажность кoroporo требуется измерить.
После тoro как люБым из ДОС1упных способов
определено I<Oличество воздуха, прошсщшее че
рез влaroпоrлОIЦaIOщие трубки, проводят новое
1 См. стандЩYIЬ! NF XIO-522 "Вакуумная техника. Ме-
тод прямоrо сравнения прн поверке нонизационных мано-
метров" н NF Хl 0-525 "Вакуумная техннк&. Метод прямо-
ro сравнення с эталонным манометром прн поверке ваку-
умных манометров, основанных на измененин теПJЮпровод-
"ости",
их взвешивание, I<OТOpoe позволяет немедп:ен
но определить абсолютную влажность воздуха
(или любоro дpyroro rаза, npoдyтoro через труб-
ку), выраженную в единицах массы на едини-
цу объема.
2.6.4.2. rиrром ры Аллюара 1
rиrpoметры Аллюара также очень про
cтыle npиборы, ocHoBным чувствнтельным эле
ментом I<OТOpыX является отполированная до
зеркальноro блеска металлическая пластина.
ПЛастину охлaждaюr до заданной темпера'I)'
ры, пропуская над ее поверхностью ВО:ЩУШНУЮ
струю, влажность I<OТOрой хотят измерить. как
ТОЛЬКО пары воды, содержашиеся в воздухе,
I<Oнденсируются, оседая на пластине, это будет
означать, что достиrnyтo значенне точки росы.
Перенося значенне точки росы на диarpамму
рис. 2.2.3 2 (точка пересечения изorермы точ-
ки росы с кривой насышения), абсолютную
влажность нахОДЯТ на оси ординат. проведя ro
ризоиталъ из этой точки до пересечения с осью
ординат (правая шкала). Кроме тoro, значение
влажности по точке росы можно определить
непосредственно из данных табл. 2.2.2 2 (x s )'
Отметим, что сушествуют реryляторы влаж
ности воздуха с rиrpометром, действие I<OТOporo
основано на описанном выше npннципе с BBe
дением дополнительных устройств, улучшаю
щих ero функционирование. Прннцип работъl
таких устройств (рис. 2.6.4 1) заключается в
следующем.
Небольmая полированная медная пластина,
покрьпая тонким слоем золота, охлаждается
при помощи элемеита Пельтье. как толы<о ее
темпера'IYPа опустится ниже точки росы, кa
пелъки влаrи, содержащиеся в виде паров в воз
духе, влажность I<OТOporo измеряется, осажда
ются на поверхности золотоro слоя, иrpающе
1'0 роль зеркала. В результате световой поток,
испускаемый электролампой, расположенной
вблизи зеркала, и первоначалъно orpажавmий
ся зеркалом, попадая npи этом на фотоэлемеит,
1 См. стандарт NF X15 ,012 "Измеренне влаЖНОС11! с
помощью rHrpoMeтpoB с конденсацней влаrн на охлаждае
МОЙ поверхности".
568
индикатор
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
эпектропампа
р
,'1'
I
". ,/ медная
. :'. ',: " ппаcrина
элемент
Пепьтье
к основному
реrулятар'i
даТUИ1(
темпераrУL1Ы
Рис. 2.6.4 1. ПРИНЦИIlиальная схема rиrpометра с кон-
деисацией влаrи на охлаждаемой I10верХJIOСП!
становJПСЯ рассеянным. Реryлируя с помощью
фотоэлемента и соответствующеro реryлятора
холодопроизводительность или теплопроизво
дительностъ элемента Пельтье, можно доБJПЪ
ся значения темперa:rypы зерЮlЛЪНОЙ поверхно
сти, которое в точности будет соответствовать
точке росы для воздуха данной влажности. Эrа
темперa:rypа измеряется при помощи датчика
PtlOOO (плarнновой термопары) и преобра..1ует
ся в сиrнал в виде напряжения э.'1екrpическоro
тока, которое реrистрируется милливольтмет
ром с соответствующим образом проrpадуиро
ванной mкалой. Спеп:иальньп{ разъем позволя
ет подключить датчик к реrу.1ЯТОРУ. этот при
бор, называемый rиrpометрическим реry.'1ЯТО
ром с коиденсацией на охлаж.дас.\юй повсрхно
-ТИ, является достато'то дороroстоящим и ис
?ользуется только тоща, кorдa требуется конт-
ролировать степень влажности с высокой точ
ностью.
2.6.4.3. Волосяные rHrpoMeTpbI
Волосяные rиrpометры используют свой-
ство обезжиренной шерсти (волос) удлиняться
или укорачиваться в зависимости от относи-
тельной влажности воздуха (рис. 2.6.4 2).
Чувствительиость волоса, или относитель
иое удлиненне иа процент влажности, состав-
ляет от 2% для сухой атмосферы до 0.5% для
состояния насыщения. В качестве чувствитель
ных элементов волосяных rиrpометров исполъ
1УЮТ и друrие I'иrpоскопичные материз..;IЫ, Ha
Рис. 2.6.4-2. Волосяиой rиrpометр
пример целлофан, хлопок, шелк и т.п. Некото-
рые из этих материалов, кроме тoro, чувстви-
тельны к изменению темперa-rуры. Такие rиr-
рометры время от временн нужно подверraть
поверкам и помещать во влажную атмосферу,
чтобы повысJПЪ rибкостъ чувствпreльных эле
ментов. их ошибка rистерезиса 1 расположена
в диапазоне х(2...5)%. Следовательно, такие
приборы не слишком точны, кроме тoro, онн
очень чувствпreльны к пыли. Диапазон oтнo
сительной влажности, в котором наиболее rqxщ-
пoчтпreльно использовать волосяные rиrpoмет
ры, составляет от 30 до 90%. Эrи rиrpoметры
MOryт также объединяться с элекrpической си
стемой дистанционных измерений.
2.6.4.4. Пснхрометры 2
Психрометры представляюr собой приборы
для измерения влажности, в состав KOТOpbIX
ВХОДЯТ два термометра. Одни из этих термомет-
ров называют суХим (ои меряет температуру
воздуха), а дрyroй влажным или смочеиным.
1 Ошибка rистерезиса обусловлена поrpешностямн пе
редаточноro механизма при измененни иаправления дей-
'"JljИЯ усилий (удлинеиие или укорачнваиие) в результате
тофтов; в определениом смысле она отражает предыcroрию
соcroяния прибора.
2 См. стандар1Ы NF X15 010 "Измереиие 011ЮСИтель-
ной влажиости", NI' Х15-011 "Измерение <УПlOсительной
влажности пролуваемыми психрометрами" и Nf' X15 013
"ТочноС1Ъ при измерении О11!осительиой влажности".
2.6.4. ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ RТIАЖНОСТИ
569
Термочувствительный баллон влажноro TepMO
метра обмотан влажной (мокрой) тканью или
марлей. Разница в ПОЮ13аниях двух TepMOMeт
ров, называемая психрометрической разно
стью, характеризует относительную влажность
воздуха. Расчет влажности основан на прибли
женной формуле Sprung (1888):
P,,=Ph k(ts--th)'
тде Р" парциальное давление паров воды,
мбар;
Ph парциалъное давление паров воды для
1е шер;пуры по влажному термометру, мбар;
k константа, значение которой равно 0,66
,JДЯ пары вода/воздух и 0.56 для пары лед/вода;
t s температура по сухому тер\юметру. ос;
t h -- температура по Б-'lажному термометру,
ас.
Обозначая через Р s давление насыщенных
паров воды при температуре t s . относительную
влажность можно рассчитать по формуле
ю
3
16
3'
n
3f)
z8
М
е"
.. lt
"-
18
о
18
о 16
"
,.
:ii 11
'"
10
i1!
6
о
с f
р =- pv .100. %.
Ps
это значение относительной влажности мо-
жет бьrть получено сразу в зависимости (yf по-
Юl3аний влажноro и cyxoro термометров с по
мощью либо психрометрической номотраммы
(рис. 2.6.4 3), либо психрометрической таБШf-
цы (табл. 2.6.4 1).
Однако результаты измерений будут спра-
ведливыми, только если скорость во:щуха отно-
сительно влажноro термометра равна по мень-
шей мере 2 м!с. Во всех друтих случаях резу.'IЪ-
таты будут тем более неточными, чем хуже об-
дуваются,термометры. На практике очень час-
то используют так называемые аспирационные
пcuxpOAteтpblAccмaHa (рис. 2.6.4-4), в которых
обдув термометров С01дается искусственно с
помощью небольшоro вентилятора с приводом
от часовой пружины.
....
ю
J8
3s
1f
3z
3(J
18
ZG
е,
13
М
18
16
1'1
11
Ю
8
I
,
t
Ат"осферное давление 1013 мбар. '
Величины ниже О" С ИЭМереНЫ ПО ЛЬДУ *\tt
Ф
I I) .Z tP
I .',t-"A .11
I "",р
z
Рис. 2.6.4-3. ПСИХрОМe-IpИ-
ческая HOMOrpaMMa, ПОЗВОЛЯЮ-
щая определять 011iОСИтельную
"лажностъ воздуха исходя из
ноказаний cyxoro и влажноrо
tepmome-IpОВ
о о
t
., -,
-, -,
4J , -е (J Z '1 6" 8 1u 1l 1'1 $ 1f! CQ lt п м 18 3fJ JC :Jf .1G Jt! ю'1()
Показания cyxoro термометра, ос
570
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛьНОЙ ТЕХНИКИ
Таблица 2.6.4-1
Психрометрическая табшща, дающая значеlПUl относительной влажности воздуха в завнсимости
от теl\Пlературы по сухому термометру н разmщы (психрометрическая разность) меящу показaIПUIМН cyxoro
н влажноrо термометров. Атмосферное давление ПрlПlЯТо равным 1013 мбар
Прuмер. Пусть показания cyxoro термометра равны 20°С, а влажноrо 16,5°С. Психрометрическая разность
в этом случае будет 20..16,5 3,5 К. для значеннй 20°С и 3,5 К по таблице находнм qr70%.
Темпера
1УРа по
сухому Психрометрическая разность, К
термо--
метру, ос
0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5.5 6 6,5 7
9 85 71
8 87 73 59 45
7 87 74 62 49 36 24
6 88 75 64 52 40 28
5 88 77 66 54 43 32
4 89 78 67 57 46 36
3 89 79 69 59 49 39 29 19
2 90 80 70 61 52 42 33 23
1 91 81 72 63 54 45 36 27
О 91 82 73 64 56 47 39 31
1 91 83 75 66 58 50 42 34 26 18
2 92 84 76 68 60 52 45 37 30 22
3 92 84 77 69 62 54 47 40 33 25
4 92 85 78 70 63 56 49 42 36 29
5 93 86 79 72 65 58 51 45 38 32 26 19
6 93 86 79 73 66 60 53 47 41 35 29 23
7 93 87 80 75 67 61 55 49 43 37 31 26 20 14
8 94 87 81 75 69 62 57 51 45 40 34 29 23 18
9 94 88 82 76 70 64 58 53 47 42 36 31 26 21
10 94 88 82 77 71 65 60 55 49 44 39 34 29 24
11 94 88 83 77 72 66 61 56 51 46 41 36 31 26
12 94 89 83 78 73 68 62 57 53 48 43 38 33 29
13 95 89 84 79 74 69 64 59 54 49 45 40 36 31
14 95 90 84 79 74 70 65 60 56 51 46 42 38 33
15 95 90 85 80 75 71 66 61 57 53 48 44 40 35
16 95 90 85 81 76 71 67 62 58 54 50 46 42 37
17 95 90 86 81 77 72 68 63 59 55 51 47 43 39
18 95 91 86 82 77 73 69 65 61 56 53 49 45 41
19 95 91 86 82 78 74 70 65 62 58 54 50 46 43
20 96 91 87 83 78 74 70 66 63 59 55 51 48 44
21 96 91 87 83 79 75 71 67 64 60 56 52 49 45
22 96 92 88 83 80 75 72 68 64 61 57 54 50 47
23 96 92 88 84 80 76 72 69 65 62 58 55 51 48
24 96 92 88 84 80 77 73 70 66 62 59 56 53 49
25 96 92 88 85 81 77 74 70 67 63 60 57 54 51
26 96 92 88 85 81 78 74 71 67 64 61 58 55 51
27 96 93 89 85 81 78 75 71 68 65 62 59 55 53
28 96 93 89 86 82 79 75 72 68 65 62 59 56 53
29 96 93 89 86 82 79 76 72 69 66 63 60 57 54
30 96 93 89 86 83 79 76 73 70 67 64 61 58 55
2.6.4. ПРИБОРЫ для ИЗМЕРЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ
57]
часовой
воздух ffi механизм
"'" при вода
"'" вентипятора
ВОЗДУХ
8
термометры
(thOC)
,
A
t
, i
!!
(tOC)
сухой
термометр
Рис. 2.6.4 4. Аспирационный психро-
метр Ассмана: слева прннцнпнальная
схема., справа общий вид прибора (MO
дель 564, Refco)
Психрометр Ассмана может использовать
ся как эталOlПlЫЙ при поверках волосяных rиr
рометров.
Некоторые психрометры оборудованы BeH
тиляторами с элекrроприводом.
Современные модели психрометров в каче
стве чувствительных элементов используют
полупроводники (термисторы С отрицательным
температурным коэффнциентом), причем дaT
чики связаны с устройством индикации кабель
ной сетью. Такие приборы. как правило, рабо
тают на батарейках.
Содержание воды х в воздухе рассчитыва
ется на основе уравнения
h [
х= 2500+186-[' кr/кr,
,
tnt
;/
;!
. .,.,
.."-1
jl f
" i
влажный
термометр
ВОЗДУХ ВОЗДУХ
i о,".
которое в дpyroM ВlЩе уже встречалось нам в
п. 2.2.1.5.
При высоких температурах, доходящих до
300 0 С, используют психрометры, в которых
вода для смачивания термобаллона влажноro
термометра подается под неболыIIим давлени
ем.
Существуют, кроме TOro, так называемые
пращевидные психрометры (рис. 2.6.4 5), у
которых термометры закреплены на штанrе,
приводимой во вращательное движение orнo
сительно рукоятки. Прежде чем сравнивarь по
казания термометров, их необходимо pacкpy
тить подобно тому, как раскручивается перед
метанием камень в праще.
для дистанционных измерений используют
термометры с обдуваемыми сопротивлениями,
которые в качестве плеч включаются в мост
572
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ из ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
'.
t l
.
t
J
!
I
Рис. 2.6.4 5. Пращевидиый психроме'Ip (l\Iоде.Th 564-5
Refco)
Уитcroна, юrn термопары, ' аменяющие рIутные
термометры.
Безынерционные псиХРО.«етры появились
на рынке сравнительно недавно. Измерение
влажности с ILХ помощью производится на oc
нове замера темпера р. для чеro используют
ся термиcroры С отриuательным темперmyр
ным коэффициентом (CТN). При этом измеря
емой величиной является не скорость испаре
ния влаrи, а рассеивание тепла, поэтому необ
ходимость в орrанизации искусственной цир
куляции ВО3ЦУХа отсутствует. для увлажнения
чувствительноro элемента при этом использу
ют взаимосвязь между силами поверхностно
ro натяжения и осмотическим давлением.
2.6.4.5. rиrрометры с rиrpоскопичным
элементом
Некоторые соли. в частности хлористый ли
ТОЙ, очень rиrpоскопичны и шrreнсивно поrло
щают влату из воздуха до тех пор. пока не Ha
CIyIIИТ равновесие между содержанием паров
в растворе и в воздухе. чувствительныIй эле
мент rиrpометров, использующих это явление,
представляет собой термометрическую капсу
лу, содержащую термометр сопротивления, OK
термометр сопротивления
'"
...... .,.. .............n... .......у......... .......... ' ,,,'.'H'.:
.. ;. ;. .;. .. :I
:.;./ .:."7. , ;.:;= ;.-: : ..;:.:. ;- .; . ;; . , v.7;:
электроды
слой cтeкnoBaты,
пропитанной
хлористым литием
Рис. 2.6.4 . Принципиалъиая схема rиrpОМe'Ipа с rИl'.
роскопичным лементом (или rиrРОМe'Ipический датчик с
термоуправляемой ПОIЛощаЮЩей Сl10Собиостью)
руженныIй слоем стекловаты, пропитанной хло
ристым литием, который обмотан двумя сереб
ряными ПРОВОЛОЧJ(ами по винтовой линии (рис.
2.6A 6).
Разность потенциалов, приложенная к элек
тродам, подоrpевает раствор и испаряет влату
до тех пор. пока не будет достиrнута темпера
1)ра Т и перехода раствора в обезвоженную соль.
Начиная с этоro момента проводимость слоя
стеКЛОБarЫ резко падает, в результате чеro сила
тока и темпера1)ра уменьшаются. После этоro
соль начнет поrлощать влату, а проводимость
и сила тока опять будут возрастать. По значе
нию равновесной темпера1)рЫ можно опреде
лить содержание воды в воздухе, а также ero
точку росы. Темпера1)ра определяется с помо
щью термометра сопротивления Поскольку
напряжение не нужно отключать, потребность
в выключarеле для элекrpодов отсутствует. Pe
зулътаты измерений MOryт np стаВJIЯТbCjJ либо
в rpaдycax Цельсия для точки росы, либо в
rpaMMax воды на кубометр ВО3ЦУХа. Если Tpe
буется получarь данныIe о содержании влаrи в
виде процентов относительной влажности, He
aneКТPOAbl
ua
51
t::'1
Рис. 2.6.4.7. ПрИИЦИIlиалъная схема rиrpОМe'Ipа с rиr.
РОСКОl1ИЧИЫМ элемеитом при измереиии 0111ОСИТельиой
влажности:
L лоrомe'Ip; SJ датчик темпера-rypы, ВС1роеиный в
rиrpoСКОl1ИЧНЫЙ ЗJlемент; S2 датчик темпера-rypы во:щуха
2 6.5. ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМFPЕНИЯ РАСХОДОВ И СКОРОСТЕЙ
573
обходи ю оснаcrить прибор вropЫM TepMOMeт
ром для измерения темпеРа1 "рЫ воздуха Т (рис.
2.6.4 7).
Точноcrь измерений влажноcrи с помощью
rиrpометра С rиrpоскопичным эле\fентом co
crавляет порядка 2 3%.
2.6.4.6. Друrие типы rиrромеl ров
Еще один тип rиrpометров это приборы,
основанные на принципе изменения окраски
чувствительноro элеменrа в зависимоcrи от co
держания влаrи. Например, такие соли. как
бромистый кобальт или хлориcrый кобальт. на
подложке из окислов кремния. алюминия и He
которых друrах материалов, поrлощая влаry,
меняют свой цвет от roлубоro до розовоro. Oд
r
J
.
'1
jo
f
t :
........,
:r "
....................
....
--..
Рис. 2.6.4 8. rиrpоме"Тр с элеК"Ipолитическим элемен
lU\f и одновременным измерением температуры (модель
МIК3000, Refco)
нако эта реакция происходит достаточно Mek
ленно и точность определения влажности при
этом невысока.
rиrрометры с дефvрош/руе.?иы.м d7елtетtl()'v/
представляют собой металлическую ,енту.
свернyryю в спираль и помещенную внутри
металлизированной orвaкуумированной .з:ефор
мируемой оболочки. Они работают по принци
пу биметаллически."х термометров. для прове
дения дистанционных измерений С помощью
таких rиrpометров необходимо предусматри
вать Иlщукционные или фотоэлекrpические пре
образователи.
ЭлеюпролитичеС1<.1iе rиrpoметры (рис. 2.6.4
8) состоят из небольшой пластмассовой плас
тины. покрьпой слоем rиrpоскопичноro веще
ства. проводимость KOТOpOro меняется при из
менении относительной влажности. Измерение
относите.:IЬНОЙ влажности производится путем
И1мерения СИЛЬ1 тока. проходящеro между двy
мя спиралеобр,l'JНЫМИ элекrродами. -щделанны
IИ в слой R,1:аroпоrлощающеro вещества. Шка
ла приборов Taкoro типа очень небольшая. и их
точность не превышает ::1::3%. Работают эти при
боры на батарейках.
Наконец, е'икостные rиrpометры содержат
очень тонкую пленку rиrpочувствительноro Ma
териала, разделяющую два элекrрода. Элекrри
ческая емкость, получаемая при этом, меияет
ся в зависимости от влажности окружающей
среды, а измерения проводятся с помощью пре
образователя напряжения
2.6.5. Приборы для измерения
расходов и скоростей.
2.6.5.1. Общие положения
в п. 2.3.2.2.1 мы уже приводили различные
соorношения между объемным расходом. Mac
совым расходом и СКОрОС1ью потока в трубо
проводах (воды, например) или rазоводах (воз
духа, например), а именно.
1 См. стандарlЫ NF XI0.IOO "Измерение расхода сред
в закры1хx Ч'убопроводах. Термины, определеиия и обо-
значеиия"; XI0 I06 "Измерение расхода сред. Расчет пре
дельиой ошибки измерения расхопа"; IS07066 1 "Оценка
поrpешности при поверке и использовании расходомеров.
Часть 1: линейные поверочные СОО1Ношения"; IS07066 2
..Оцеика поrpешности при поверке и исполь:ювании pacxo
домеров. Часть 2: нелннейные поверочные СООlllОшеиня".
574
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
. для объемноro расхода
qv==A'w, м 3 /с,
rдe А площадь поперечноro сечения трубы,
,м 2 ;
W скорость потока, м!с:
. для MaccoBoro расхода
qm ==p'A'w, bl'lc,
rдe р плотность среды, кr/M 3 .
Поскольку площадь поперечноro сечения
трубы А, так же как плотность среды р, извест
на, можно утверждать, что знание скорости по
тока позволяет сразу же найти объемный или
массовый расход. вследствие чеrо приборы,
предназначенные для измерения расхода, по
зволяюr определить скорость потока, и наобо
рот. Следовательно, представляется правомер
ным совместное рассмотрение как paCXOДOMe
ров, так и приборов для измерения скоростей.
2.6.5.2. Барабанные расходомеры 1
Барабанный (ковшовый) расходомер пред
ставляет собой барабан с ковшами, заключен
ный в корпус. При протекании через Hero жид
кости ковши медленно заполняются, а затем
опорожняются в процессе вращения барабана,
которое обусловлено непрерывным перемеще
нием центра тяжести протекающей жидкости
(рис. 2.6.5 1).
Рис. 2.6.5 1. Принципиальная схема барабанноro pac
ходомера
Прошедшее через ковши количество жидко
сти реmстрируется счетчиком. Точность этоro
метода, называемоro измерением с использова
1 См. стандарт NF 1808316 "Измерение расхода жид
IФстей в закры1ъхx 1рубопроводах: методы измерения с за
IIОJПIением еМI<Qстей фикснрованноro объема".
нием MepHoro объема, превосходная, но резуль
таrы измерений носят дискретный xapaкrep.
2.6.5.3. Объемные счетчики
Расходомеры типа объемных счетчиков, нa
зываемые также поршневы.ми счетчиками, xa
рaкreризуются наличием мерной камеры, в кo
торой перемещаются приводимые в движение
протекающей жидкостью поршни различной
формы, связанные с суммирующим устрой
ством.
Счетчикн с вращающимися пОРШllями,
очень хорошо приспособленныIe для измерения
расхода rазов, имеют мерную камеру, внутри
которой вращаются два поршня, связанные
между собой зубчатыми колесами (рис. 2.6.5
2). Вращение порmней обеспечивается за счет
проходящей raзовой струи. Вместе с тем, Ta
кие приборы чувствиreльныI к заrpязнению.
Рис. 2.6.5 2. Прииципиальная схема объемноro счет
чика с вращающимися поршнями
Счетчики с овальными колесами (рис. 2.5.6
3) отличаются тем, что поршни, вращающиеся
в мерной камере, имеют овальную форму. Меж
д:у собой овальные пор также связаныI зуб
чаrыми колесами.
В счетчиках с колеблющuмся поршне.м (рис.
2.5.6 4) кольцевой поршень установлен с экс
центриситетом по отношению к оси мерной кa
Рис. 2.6.5 3. Принципиальная схема объемноro счет.
чика с овальными IФлесами
2.6.5. ПРИБОРЫ для ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДОВ И СКОРОСТЕЙ
575
колеблющийся
поршень
ВХОД ВЫХОД
Рис. 2.6.54. Принципиальная схема 06ъeMHOro счетчи
ка с колебтощимся Поршнем
меры и приводится в движение блaroдаря дaв
лению проходящей через камеру среды.
как всякий измериreльный прибор, объем
ные счетчики coorвeтствующим образом калиб
руются и обеспечивают достаточно высокую
точность. Они MOryт использоваться для изме
рения как малых расходов (например, расхода
жидкоro топлива в reHepaтope абсорбционной
холодильной машины), так и оченъ больших
расходов (например, до 60 000 м 3 /ч при подаче
raзa в reHepaтop абсорбционной холодильной
машины).
2.6.5.4. Вер-rywечные и -ryрбинные
счетчики l
Вертушечные (крьmьчаточныI)) и турбuн
ные расходомеры фaкrnчески являются изме
риreлями скорости потока и прннадлежат к кa
теroрии расходомеров, ocHoвaнных на измере
нии какой либо физической величиныI, пропор
ционалъной средней скорости течения жидко
сти в трубопроводе. Они получили широкое
распространение при измерении объемных рас-
ходов движущихся сред. Среди них различают
две кareroрни счетчиков счетчики с веpryш
ками (крыльчатками) и rypбинные расходоме-
ры.
В веpryшечных счетчиках (рис. 2.6.5 5) из
мернтелъный opraн представляет собой крыль
чаn<y с плоскими лопатками, вставленную в
цилиндрическую камеру. Ось крылъчатки пер
пендикулярна оси движущеroся потока. Поток
1 См. стандарт NF 1803354 "Измерение расхода чистой
воды в закрьпых трубопроводах. Метод исследоваиия поля
скоростей в трубопроводах под давлением для установив
шеroся течения с помощью крЫльчаток".
I
Рис. 2.6.5 5. Прииципиальная схема веР'I)'шечноrо
счетчика без камеры впрыска
среды у,царяет по лопаткам крьmъчатки одиой
или несколькими струями в зависимости от
тoro, сколько проходов для Hero имеет камера,
в которую вставлена крыльчатка. В качестве
счетчика числа оборотов крьmъчатки использу-
ется тахометр со стрелочным или ролнковым
указателем малоro диаметра без установки
нуля, а также простое суммирующее устрой-
ство, обеспечивающее фиксацию прошедшеro
через счетчик объема среды.
Некоторые счетчики так называемоro CMO
ченноro типа имеют зубча1)'IO передачу и ци
Ферблат, поrpyжeнныIe в протеюnoщую среду, в
то время как у сухих счетчиков в протеюnoщей
среде находятся только шестерни зубчатоro за
цепления. Передача вращательноro движения
производится с помощью мarннтной муфты. В
случае roрячих сред используют материалыI,
стойкие к воздействию температур. При ycтa
новке счетчиков нельзя упускать из виду их
кривую потерь давления в протеюnoщей среде.
Особенно широко подоБныIe расходомеры ис
пользуются при определении расхода воды, на-
пример, для охлащцения конденсатора ит{ пн
тания rpадирни.
турБинныIe расходомеры, или счетчики pac
хода воды, называемые также осевыми pacxo
домерами или счетчиками Вольтмана, имеют
измерительный opraн в виде ротора с вннтооб
разными или I<oсымн плоскими лопастями, Bpa
щающеrося в цилиндрической оболочке, или
576
2. доIюлнитЕльныI; СВЕДЕНИЯ из ОБIIАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
I
обечаii.ке. Если вращение ротора передается на
счетное устройство механическим путем. на оси
ротора устанавливается шестеренчатая nepeдa
ча. обеспечивающая работу указателя расхода
(числа оборотов ротора).
Oднaкu существуют такие l:урбинные pacxo
домеры, в которых число оборoroв ротора из
меряется бесконтактным способом. В этом слу
чае при каждом обороте poropa в приемной кa
ryшке, установленной поверх обечайкн, нaBO
дится импульс электрическоro напряжения. По
числу импульсов в единицу времени можно pac
считать объемный расход. Такой тнп pacxo,J:o
меров очень хорошо ):rJ:ОВЛетворж.:т требовани
ям дистанционных измерений (рис. 2.6.5 6).
2.6.5.5. Поплавковые расходомеры
В простейшем варианте поплавковый P(iC
ходомер, называемый также ротаметром, cocтo
нт из вертикально расположениой стеклянной
трубки в виде усеченнOI'О конуса, диаметр кo
тoporo увеличивается с высотой. Внутри ЭТОЙ
трубки находится поплавок, диаметр кoтoporo
чуть меньше диаметра нижнеro основания
трубки. При заданной величине расхода поnла
вок устанавливается в таком положении вдоль
трубки, для кoтoporo масса поплавка ypaвHOBe
шивается силой давления, обусловлеююй nepe
падом давлений, вызваниым прохождением
среды через кольцевой зазор между стенками
,,'
Рис. 2.0.5.6. Принципиальная схема
"iрБИННОI'О расходомера (моде.аъ СОТ, Ва.
то):
l .' корпус; 2 , направляющий аппарат,
3 ., роторная пластина; 4 предусилителъ
трубки и корпусом поплавка и вьrта.;живающей
силой Архимеда, ес:rn речь идет о жидкости.
Такие расходомеры MOryт использоваться как
для жидкостей, так и для rазов или паров, ok
нако каждый раз требуют калибровки. Heкoтo
рые рота.\iетры поC"l)'ПаЮТ в продажу в комп
лекте с ленточным самописцем, которому пе.
редается движение поплавка. На рис. 2.6.5 7
представлен варнант рота метра с маrнитным
преобра.зователем. С помощью ротаметра МОЖ'
но осуществлять и дистанционные измерения
с реmстрацией показаний на са.\fописце. Об
ласть использования поплавковых расходоме.
ров доходит до 600 м 3 /ч для воздуха и до 40
м 3 /ч для жидкостей.
2.6.5.6. Расходомеры с устройствами
для сужения потока
Измерение расхода с помощью устройств
для С)'жения noroкa, называемых также мерныI
ми СОIШами или измернтелъными диафраrма
ми, основано на измерении перепада давления,
возннкающеro на входе и на выходе диафраr
мы или сопла (см. разд. 2.3.3 и рис. 2.6.5 8).
Эroт метод используется для жидкостей и ra
зов любой температуры и давления, причем
результаты измерений оказываются очень точ
ным..
Процщrpa измерений, осуществляемых при
помощи диафрarм, сопел или трубок Вентури,
2.6.5. ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДОВ И СКОРОСТЕЙ
577
t
:;
......
......
(' а ,
,
."
"\
%,
"
"
Рис. 2.6.5 7. Принципиалъная схема (слева) и обра ец (справа) поплавковоrо расходомера (модель 06 250, ASA Bamo)
dP.
Рис. 2.6.5 8. Измеиеиие давлеиий при nPОХОЖДении
потока через измерительную диафраrму
и методы обработки результатов измерений
стандаprизованы' . Объемный расход оnpеделя
ется по формуле (см. рll1Д. 2.3.3)
V == (и,-А 2Ар мЗ/с
р' ,
rдe а коэффициент сжатия струи в зависимо
сти от orношения т диаметров отверстия сужа
ющеro устройства и трубопровода, ero значе
ния npиведеиы в табл. 2.3.3 1;
I См. стандарт NF XIO 102 "Измерение расхода сред с
помощью диафраrм, сопел и 'IJIубок Веmypи, устаIJовлен
"ых в крyrлых 'IJIубопровод8Х под давлением".
Е коэффициент расширения l в зависимо
сти от отношения давлений перед сужшощим
устройством и после Hero, значения Е приведе
ны в табл. 2.3.3 2;
А площадь npоходноro сечения сужающе
ro устройства, м 2 ;
Др перепад давления на сужающем ycт
ройстве, Па;
р плотность среды, кr/M 3 .
Полный комплект измерения расхода с по
мощью сужающих устройств включает (рис.
2.6.5-9): 2 З87
сужающее устройство (диафрarму, мерное
сопло или трубку Веmypи);
дифференШfалъный манометр для изме
рения перепада давлений на сужающем устрой
стве;
трубки подвода давлений от сужающсro
устройства к дифференциальному манометру.
Наиболее широко используемыми сужающи
ми устройствами ЯВЛЯЮfся (см. разд. 2.3.3):
I Определение коэффициеита расширения npиведено в
стандарте NF ХlO 102.
578
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
.......
JtPL
, . ,
.. .
@
@
..........
...........
@)
@)
Рис. 2.6.5-9. При меры измерения расхода с помощью диафраrмы и различных 11fПОВ манометров:
а манометр с U разной 1рубкой; Ь поплавковый манометр; с манометр с плоской мембраной; d манометр с
торовым маятником
диафраrмы или кольцевые ДИСКИ с острой
передией кромкой;
сопла с закрутленной передией кромкой
(входом в сопло);
трубки Веюури, состоящие из двух yce
чеШIЫХ конусов, соединенных ДРУ!' С дpyroM
меньшими основаниями]; такая конструкция
является сужающе расширяющим устройством.
В наиболее узкой части трубки Веmypи, т.е. в
критическом сечении, скорость пoroка доcтиra-
ет максимума, в то время как давление в этом
сечении мmmмалъно.
Из дифференциалъных манометров в pac
ходомерах на основе сужающих устройств (рис.
2.6.5 9) наиболее часто использyюrся: '
манометры с U--образной трубкой;
манометры с торовым маятником;
колокольныIe манометры;
мембранныIe манометры и т.п.
Искомый расход пропорционалеи корmo
квадратному из перепада давлеIПIЯ. Чтобы по-
лучить лииейную шкалу указателя расхода,
1 Как правило, через небольшую цилиндрическую про--
ставку. Прuмеч. пер.
можно использовarь передаточный мехаIПIЗМ с
профилированным кулачком (варианты Maнo
метров Ь, с и d на рис. 2.6.5 9).
Тру6ки, соединяющие сужающее устройство
с дифференциалъным манометром, изroтавли-
ваются, как правило, из стали, меди или поли
Mepных материалов. для отбора давлеIПIЯ пе
ред сужающим устройством и за IПIМ исполь
зyюrся либо кольцевые камеры, снабженные
пarpyбками (очень дороroстоящие), либо обо
лочки съемной днафрarмы; они завннчивают
ся, затем завариваются или запаиваются во из-
бежание утечки.
Выбор наиболее подходящеro типа сужаю
щеro устройСтва производится на оснсве тех-
нико-экоиомических соображеmlЙ. caмым дe
шевым устройством является днафрarма, oднa
ко ее установка приводит к значительным по
терям давлеIПIЯ. Сопло вызывает менее BЫCO
кие потери давлеIПIЯ, а трубка Веmypи самые
низкие, однако это последнее сужающее устрой
ство не получило Taкoro широкоro распростра
неIПIЯ, во первых, из-за ero высокой стоmюс-
ти и, во вroрых, из за тoro, что для размеще
2.6.5. ПРИБОРЫ для ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДОВ И СКОРОСТЕЙ
579
.
,
...............
...............
. '
диафраrма / 1
отбор
. )
мембрана
маrнитная
муфта
nружинные
пластины
.-
..
....
.
....'
Рис. 2.6.5 lO. Мембранный расходомер.: слева принципиальная схема, справа внешний вид (Media, Samson)
ния трубки Веmypи требуется участок трубо
провода значительной ДЛИНЫ.
на рис. 2.6.5 1O представлен еще один nm
расходомера, rлавным образом используемый.
при измерении больших расходов. Перепад дaв
ления, обеспе'ПfВaемый стандаprной диафрar
мой, измеряется мембранным прибором, при
чем показания считываются сразу в единицах
расхода (м 3 /ч). Приложенная к мембране сила,
обусловленная перепадом давления, ypaBHOBe
ппmaется двумя пружннными пластинами. Пе
редача перемещения мембраны на циферблат
указателя осуществляется блаroдаря мarннтной
муфте.
Если возникает потребность использовать
расходомеры для дистанционных измерений,
rpафической реrистрации показаний или их
включения в систему реryлирования, необходи
мо установить электрические или пневматичес
кие преобразователи результатов замера. В Ta
ких установках на вход преобразователя пода
ется значение перепада давления на сужающем
устройстве, а на выходе появляется cooтвeтcтвy
ющий электрический сиrнал или управляющее
давление. Нужно помнить, что установка сужа
ющеro устройства в каком либо месте трубо
провода требует до места установки и после
Hero наличия прямолинейных отрезков трубо
провода определенной длины, которая должна
бьпь не менее нескольких диаметров трубопро
вода (приводится в стандартах).
2.6.5.7. Трубки Пито и Прандтля.
С трубками пию и Прaндrля мы уже встре--
чалясь в п. 2.6.3.8, rдe уточнили. что они пока
зывают давление cкopocтнoro напора. равное
1
Pd='"2 р,
ОТ1\Уда сразу можно получить скорость течения:
w=, 2 d ,м/с,
rде Р d давление CКOpOCТHOro напора, Па;
р плотность среды, кr/M 3 .
для воздуха при нормальном атмосферном
давлении приближенно можно записать (р d из
меряется в Па или Н/м 2 ):
[2р:; [2р:; r::--
W='VP ='V i20 =,l'ЗVРd'м/С'
I См. стаидар'IЫ NF XlO 1l2 "Измерение расхода сред
в закры1хx 'Ipубопроводах. Метод определения поля cкopo
стей для установнвшихся теченнй с помощью двойных 'Ipy
бок Пито" и NF XlO 1l4 "Измереиие расхода сред в кpyт
лых 'Ipубопроводах в случае несиммe'Ipичныx или закручен
нь\х потоков путем определения поля скоростей с помощью
крыльqа'IOJ( или ДIЮЙНЫХ 'Ipубок Пито".
580
фатОУМНО)l(итеnь
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
ИЗllучатель
эnектронная обработка
серии синусоид
оптический
делитель
c=Jrr
I
пэзерный пуч объектив
измеряемый
объем
Минимальный предел измерения скорости
И' с помощью трубок Пито или Прандтля зави
сит от диаметра d датчика. В целом можно счи
т ать этот предел равным
:: : J
БЕ
0,9
2
2,4
3
1,4
2.6.5.8. Лазерные измерители скорости
потока
Принцип работы лазеРНЫХ измерителей CI\O
рости потока сп..ТIOшной среды (рис. 2.6.5 1l)
заключается в том, чтобы обеспечить пересе
чение двух светоВЫХ пучков, испускаемых oд
ним и тем же лазером. и сфокусировать их в
точке, rдe проводится измерение. Любая час
тица сплошной среды, переносимая в струйке
тока в процессе движения среды, будет вызы
вать изменение частоты рассеиваемоro света.
Следовательно, приицип действия лазериоro
CI\OpOCTeMepa осиован на эффекrе Доплера
Физо и блaroдаря оmико электронной схеме
можно определить скорость в даниой точке по
тока, измеряя чаСТО1У рассещпюro света.
Основными преимуществами лазерноro CI\O
ростемера являются полное отсутствие каких
либо датчиков, вносящих возмущения в поток,
скорость кoroporo измеряется, и отсутствие ие
обходимости в поверках и калибровке прн60ра.
В некоторых приборах, называемых двyx
мерными, свет, рассеиваемый частицами cpe
ды, падает на два фотодатчика, что позволяет
измерять скорость частиц в двух иаправлени
ях. Лазерный скоростемер приroден для изме
рения даже очень малых скоростей. для лазер
Hыx скоростемеров используются raзовые ла
зеры типа reлий иеоновых либо арroновых.
приемная
оrпическая
система
Рис. 2.6.5 11. Ilрииципиальиая cxcl'a "la
Зсрllоrо cкopOCТ Mcpa (схема с перекрещиваlO
щимися пучками или способ иитерфеРСlIl\ИИ
1'81)
лазерныIe скоростемеры, как правило, приме
няются в лабораторных условиях, так как тpe
буют достаточно сложной anпара1J'PЫ.
2.6.5.9. Ультразвуковые расходомеры
Принцип работы этоro типа расходомеров
основан на том. что 'шуroвая волна, которая pac
пространяется в направлении течения потока
среды, проходит расстояние от точки А до точ
ки В (рис. 2,6,5 12) быстрее, чем в обратном
направлении. Следовательно. принцип опреде
ления расхода основывается на измерении Bpe
мени прохождения звуковой волной определен
HOro расстояния, С этой целью предусматрива
ется использование одноro или двух преобра
зователей излучателей звуковых сиrналов и
одноro или двух преобразователей приемников,
устаиоменных под yrлом в по отношению к оси
трубы, fлавиой деталью преобразователя излу-
чателя является пьезоэлектрический кристалл,
Этот тип расходомера не вносит никаких
возмущений в поток, cropoCТb кoтoporo изме
ряется, и не имеет подвижных деталей, Он леr
I\O устанавливается на всех существующих тpy
0ПРОВОдах, изroтoвленных из тобых матери-
алов: стали, бетона, чyryна и т,п,
2.6.5.10. Электромarнитные датчики
расхода!
Если элеКI'ропроВОДЯЩая среда, протекаю
щая по ненамarничиваемому отрезку трубопро
вода, пересекает силовые линии маrнитноrо
1 См. стандарт NG XIO 120 "Измереиие расхода элеК"1
ропроводящей среды в закры1хx трубопроводах с помощью
электроматюrmых расходомеров" (180 6817).
2.6.5. ПРИБОРЫ для ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДОВ И СКОРОСТЕЙ
581
Распредепение скорости потока
по сечению трубы
Распределение скорости на пути
прохождения звука
v .
Измерительная
ось .
""о
ё
z'"
с""
о..
А
А
Принцип измерения времени прохождения звуковой волны
.
>- >
" -
-"
I
'"
Рис. 2.6.5 12. Нринципиалъная схема ультразВУКОВОl'о расходомера (вверху) и образец расходомера с ДВОЙНЫМ излуча
телем!приемником н преобразователем СИl'налов (модель 8опо 2000, Danfoss)
t .......Jii:"'*:"
:
'11"
.}
.
,
злектрод
\
: l'
,-- !I!:- .
,
.....
трубопровод
обмотка
вольтметр
..
....
Рис. 2.6.5 13. Электромаl'НИТНЫЙ расходомер: слеl!а принцнпиалъная схема, спраl!а прнмер I!ъшолнения (MO
дель 1--6, ЛSА Вато)
582
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
,.
1-
.
.
-.
о
:i
!
Z
2
1
.,
......
.
Рис. 2.6.5 14. Массовый расходомер, основанный иа действии с"лы КОРИОJlИса: вверху принципиалъиая схема, вни '
зу образец прибора с преобразователем сиrналов (модель MASS 1000/2100, Danfoss). D элеюромаrнит. 81 и 82 элект
ромаrНИПlые датчики
поля, проходящие перпендикулярно направле
пию пoroц в ней наводится электродвижущая
сила, пропорционалъная расходу (закон Фара
дея). Данное явление может бьпь нспользова
но только для измерения расхода жцдкостей,
обладающих минимальной элекrропроводнос
тью, ЧТО, впрочем, свойственио большинству
жцдкостей (рис. 2.6.5 13). Очевидно, что элек
тромаrнитные расходомеры не будут создавать
никаких потерь давлення в пoroке.
2.6.5.11. Массовые расходомеры,
основанные на действии силы
Кориолиса
ПрИIЩИII работы таких расходомеров, один
из образцов которых представлен на рис. 2.6.5
14, заключается в следующем: кorдa на элекr
ромarнит D подается синусоидальное напряже
ние, мерные петли (кольца) соответствующим
образом отталкиваются или прнтяrиваются.
два элекrромаrнитных датчика 8} и 82 откло
2.6S ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДОВ И СКОРОСТЕЙ
583
неlШЯ петель передают синусоидальный сиmал
на преобразователь, микропроцессор I<OТOporo
рассчитывает массовый расход. Сдвиr по фазе
мещду синусоидальными сиrналами or датчи
ков S] и S2 прямо пропорционален массовому
расхо.цу, поскольку он вызван отклонением Mep
ных петель под ВЛИЯlШем силыI Кориолиса, воз
никающей при их колебательном движении под
действием синусоидальноro м:аrнитноro поля.
Величина силыI Кориолиса определяется сле.цу
ющим образом: на частицу среды массой т,
двиraющуюся со СЮJростью v в мерной петле,
приводимой во вращательное или ЮJлебатель
ное движение с yrловой СЮJростью 0), действу
ет сила инерции Кориолиса, равная 2m.v'0). Из
вестно, ЧТО, ЮJrда движущаяся материальная
частица массой т испъпывает изменение вели
чины или направления СЮJрости, она прorиво
действует Э1Ому изменению с силой, равной по
величине и противоположной по направлению
1оЙ силе, I<OТOрая является причиной Taкoro из
\lенеlШЯ. Дpyrими словами, кorдa пoroк среды,
.J;Вижущейся по изоrнУ1Ому в виде петли тpy
бопрово.цу, подверraется колебательному воз
действию, меняющему положение петли в про
странстве, он воздействует на стенки пети с
такой же по величине, но прorивоположной по
направлению силой Кориолиса' Fc'
2.6.5.12. Анемометры
ЧашеЧllые анемометры (рис. 2.6.5 15) при
\lеняюrся rлавным образом в метеоролоnrn для
измерения СЮJрости ветра независимо or ero
направлеlШЯ.
КрЫJ/ьчаточные анемометры (рис. 2.6.5 16)
используются в основном в воз.цуховодах и кa
палах для измереlШЯ СЮJрости направленноro
пoroка raза, в частности окружающеro возду
ха. В cтaндaprнOM исполиении ЭТИ aнeMOMeт
ры Bcerдa соединены с указателем, кorорый
I В ориrинале сила Кориолиса называется также rирос
копической. это не совсем верно, так как rироскопический
эффект заключается в возникновении момента силы. Однако
по конC"lpУКЦИИ массовые расходомеры, основанные на rи
роскопическом эффекте и действии силы Кориолиса, близ
ки (см., например: Политехнический словарь. З--е изд. М.:
Сов. ЭНЦиклопедия, 1989. С. 444). Прuмеч. пер.
2 1З69
,
( '.
."." .;i'.
Рис. 2.6.5 15. Образец чашечноro анеМОМе1ра
дает среднее значение СЮJрости ВО'ЩУшноrо
пoroка в течение определенноro времени, как
правило за минyry. ОснащеlПlЫЙ reHepa1OpoM
поcroянноro 10кa (рис. 2.6.5 ]6), крыльча1ОЧ
ный анемометр позволяет, будучи соединенным
с вольтметром, сразу определить скорость по
1Oкa. Приборы Э1оro типа очень хорошо подхо
дят для дистаНЦИОlПlЫХ измерений.
При использовании чашечных или крыль
ча1очных анемометров необходимо вначале
обеспечить соответствие их настройки калиб
ровочным кривым изroroвителя. для СЮJроC'IeЙ
более 0,5 М/С такие приборы, как правило, не
применяются.
Существуют также крыльча1очныIe aHeMO
метры с мельничной веpryшкой, специально
t1 ;-
.
..
. '
. .""
""
.....
",:," ]II
..
Рис. 2.6.5 16. Образец крыльчаточноro анеМОМе1ра с
мельничной Вep1)'IПкой и указательным циферблатом
584
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
предназначенные для УСТaIl.овки в воздУХОВО
дах. Отдельные модели оБОРтованы даже ROM
пъютерами, позволяющими рассчитывать
нюю CROpOcn. потока за определенный проме
жуток времени, например за 1 МинyIy.
В электронных анемометрах число оборо
тов мельничной веptyШКИ подсчитывается с
помощью фmoэлектронното да'ТЧИЮl, о еля
ющето 'IИсло падающих на нето световых им
пульсов во время вращення веpтyIIIКИ. Элект
ронный счC1'lИК импульсов сразу же вьщает pe
ЗУЛЬТafЫ измерений. Диаметр ВepIyIIIКИ cocтaв
ляет ТОЛЬRO от 10 до 15 мм. С недавних пор на
рынхе появились новые приборы с цифровым
табло, способные подсчитывать среднюю CRO
рость за время не более 22 с и оборудованные
устройством для электронной ROмпенсации ми
нимальното значения механических усилий на
вер"I)'шке. Электропитаиие таких приборов
обеспечивается с помощью батареек
Диапазон измерений кры.льчаточиых aнeMO
метров составляет от 3 до 20 м!с, У электрон
ных анемометров он несROЛЬRO больше: от 2 до
20 м!с.
На рис. 2.6. 5 17 представлен пример элект-
ронното анемометра, способното также изме
рять темпера"lYPY, и набор даТЧИROВ для нето с
их характеристиками.
Створчатые анемометры, или датчики Ha
правления потока (рис. 2.6.5-] 8), содержат, как
правило, стержень, по ROТOpoмy воздух прони
кает в измерIПeЛЬНУЮ камеру. Внутри измери
тельиой камеры находится створка (лопасть).
Давление на6еraющето потока воздуха ейству-
ет на Э1У створку н перемещает ее, nJ>eодоле
вал силу реaIЩиИ возвратной пружины. Выход
воздуха из измерительной kaМepы пронсходит
через боROвые отверстия на стержне. Исполь
зуя различные нaROнечники прнемното стерж
ия. можно измерять очень малые СI<Oрости, Ha
пример от 0.2 до 1,0 м!с. Циферблат СТВорча
тото анемометра проrpадуирован в м!с. Прибор
очень прост, удобен для использования, однaRO
ето точность невысока. Диапазон измерений
лежит в пределах от 1 до 50 м!с.
В проволочных анемометрах для измерения
CROpoCТН потока нспользуются тонкие металли
ческие проволоч.ки диаметром от 1 до 10 мкм
С электронarpeвом. их сопротивление зависит
от температуры, поэтому такие про волочки
включаются в качестве одното из плеч в мост
Уитстона и. будучи обдуваемыми воздушным
ПОТОROМ, меняют свое сопротивление, охлажда-
ясь этим ПОТОROМ В той или иной мере в завн
симости от ето СI<Oрости.
Такие анемометры MOryт запитьmaться, с
одной CТOpoНbI, постоянным ТOROM, I<Orда про-
волочка наrpeвается от источника постоянното
тока со стабилизатором напряжения и, следо-
вательно, стабилизацией сопротивления, а с
дpyroй стороны, по схеме, ROrдa поддержива-
ется постоянная температура проволоч.ки при
любой СROрости потока. В последнем случае
схема подключения проволоч.ки предусматри-
вает наличие обратной связи, ROТOрая за счет
изменения силыI тока в зависимости от CROpOC
ти набеraющето потока поддерживает постояи
ную темперarypy проволоч.ки. Изменение силыI
тока, в свою очередь, преобразуется в сиrнал о
величине СROРОСТИ потока.
Термоанемометры используют эффект подо-
rpeваемой термопары. Электродвижущая сила,
возникающая в результате разности температур
обдуваемой и иеоб.цуваемой термопар, пропор-
циональна СI<Oрости воздуха.
Большая часть приборов чувствительна к
направлению потока и быстро заrpязняется.
Кроме тото, на их показания оказъmaет влия-
ние температура потока. если ТОЛЬRO они не обо
рудованыI встроеиной системой температурной
I<Oмпенсацни. для тото чтобы показания при
бора быстро ВЫХОДИЛИ на установившийся pe
ЖИМ, необходимо иметь очень небольшую массу
чувствителъното элемента (минимальную инер-
ЦИОНRость ).
В ряде термоанемометров используются
терморезнсторы (термисторы) С отрlщareльным
температурныIM I<Oэффнциентом (CТN), вкшо-
чаемые в качестве одното из плеч в мост УИТ-
стона. До недавнето времени темперю)'ра боль
шниства чувствительных элементов тepMoaнe
мометров находилась в диапазоне от 100 дО
200 0 С, вследствие чето естественная ROивекция,
порождаемая этими элемеитами, оказывала за
585
2.6.5. ПРИБОРЫ для ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДОВ И СКОРОСТЕЙ
Датчики
Диапазоны ИJмерений
ПоТОI., М/С
или
Teмnepwrypa, .с
Точноcn.
Рабоч.. темперll-rypв. ас
Размер.l
Измериre.тп.Ia.JI rОЛО8U. им
Стержень. им
ПрОХОдНОЙ размер, ми
длина CI"OpЖНJI, ....
плин:. mО80П8 и
Датчики
Диапазоны IDМерeIOtЙ
Поток, М/С
или
ТеМПep.l1)1>а, .q;
т очuocn I
Р.боЧl8 тeмncp81)'p8. ОС
кеш аи .1
"ОК8зывающее устройство (вторичный
прнбор)
ДеИОНC1)Jируем:ые резу.m..nтw mмереlDlЙ
Времена ИJмерений (рсжимы)
lliпaIOlе
Выходной снrНlЛ
Точноcn.
ПрИНIДЛсжности
По ДОПОJlllИ1'eJIЬному :ll.uзу
Допо.лнитem.ныс 80ЗМОЖНОСТИ
--
..
18.15
.............
/
,
81
..
MintAif2
'
I
МiвiЛir1
Micro
641124
0,4 ш 10
0,5...40
20...+140
D.5o/. ПJJПIOЙ.lПЖI.JIЫ.
!ЮС ;il. % ПОQ31
30...+140
015
015
015
165
15
Mini W.ter Z
Мicro
66Iп1
0,03 ...5
0,04 ... 10
0...+70
::1:10/. ПОJDМ)й IПDJIW ПIIIOС
::I:1.S% ПJuзаиmr
30...+70
см. 64Iп4
640/2
.
1\
MiniAir 2
Теш
721т
МiпiAir 1
M ini "-
642/24 ' .
MiвiAir 1
Маио
' 24
0,3 ш 20
0,4 ш 40
20...+140
f:O.5% ПJЛН>йПIIt2JII.I
ПJIOC :i:l,So/. ПJtaI.3&Ra
30...+140
;P.J.,; \!о
< o,i,.. 40
2tI.. +140
<W,5%1J!)JIНOii1ЩaJlW
1ШIOC ::I:l,S% JШJL:J3НИI
30,..+140
20...+140
' . . отО ТJ<J 70.С: ,2.C....,
d зroro ДИIU:IIЗOШ :i.{).3(JC
зо ..+140
022х28
015
035
175
15
Mini W.tcr 1
Mini
662/22
080х70
015
0108
215
IS
0Зх95
08
03
175
15
0,02...5
0,03...10
0...+70
::1:10/. ПJJПIOЙ IПIWIЫ
IIJПOС :i:l.So/. ПОПЗ8НИ1
30...+70
см. 642/24
640/2
64012
640/2
в moбой момеlП 111 ПМО можно BЬDBaТlo махсимальны.е. минимальные и cpeДlDlc значеНИJI скорости
потоп и темпера'l)'pld
StпtIStор: по выбору от 2 с w.> 2 ч с пJcI'oDfным BЫCвe на 1'8600 qмщнero НПОПJICНlJJro значеНШL
Rep: неоrpаничеfDtOс nOВТОрСlDlе измерений в режиме Start1Stop с 8ысвечиванш:и ocтaBmeroc. 8рСМСНИ
Bнyrpeннee: батаре,. на 9 В; внешнее: сетевой блок пиraни.. или батаре. 111 lS В ос
По с.ороотн IЮ"IOU от О до 1 В, по темпера1)1>е 10 иDtc
::t:2 эша
Сyиu. чемодаR, удлиниreлъlПdе стержни и прО801l4. ТCJ1ССkОПИ'lеский стержень, блок IDПlНЮI (сетевой)
ПОU3WВllOщее устройcnо . фyraх/иин н "F
Да1'lИКИ со croшостыо до 2S0°C. аиnв.:оррозиоНJlЫl( ПОliploП'Ием. захватом наПР.8леНИI: потоа
В bl80безОПlсное исполнение. защип от за -знений. Специальное исполнение: по отдельному заказ
Рис. 2.6.5 17. ЭлеК'!JЮИИЫЙ аиемоме1р с Вep'I)'Шечиыми датчиками (модель MiniAir2, Schilknecht)
586
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
1.
створка
метное влияние на показания тepMoaнeMOMeт
ра в зависимости or ero пространствеиной ори
ентации и направления течения при измереин
ях малых скоростей потока. В последнее время
стали появляться модели, темперач'Ра чувстви
тельных элементов которых приближается к
40 0 С. Кроме тoro, эти модели оборудованы втo
рым термистором, предназначенным ДilЯ КOM
пенсации темперюуры BOwxa, блaroдаря чему
показания Taкoro типа приборов не зависят не
только or направления течения, но и or темпе
ра1УРЫ набеrающеro потока. Диапазон измере
,
........
.......
.::"'
и
7J
.'
Рис. 2.6.5 18. Створча"IЫЙ
анемометр: слева принципи
аш.ная схема, справа внешний
вид
пий подобных термоанемометров, один из об
разцов которых представлен на рис. 2.6.5 19,
составляет or 0,1 до 3,0 м/с.
Такие приборы используются rлавным об
разом для определения скорости окружающеro
БOwxa. К сожалешпо, они вызывают возмуще
ине воздymноro потока и при работе с ними для
обрабorки результатов измерений требуется
дополнительная дороrocroящая аппарarypа, co
держащая в числе прочero чаcтoroмер и устрой
ство сравнения.
"
JI
Рис. 2.6.5 19_ Образец TepMoaHeMO
метра с иаrpеваемой проволочкой
2.6.5. ПРИБОРЫ для ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДОВ И СКОРОСТЕЙ
587
2.6.5.13. Особые случаи измереиия
скорости воздуха
2.6.5.13.1. Измерение расхода воздуха
в воздуховоде l
а) Измерение в точках
Соrласно этому методу проводятся измере-
ния скоростей в нескольких местах, равномер-
но распределенных по сечению воздуховода,
после чеro вычисляется средНЯЯ скорость по
сечению. Если воздуховод имеет кpyrлое сече-
ние (рис. 2.6.5-20), ero разделяют концентри-
ческими окружностями на несколько равнове-
ликих кольцевых поверхностей, замеряя ско-
рость воздуха в различных ТOЧI<aX окружностей,
представляющих собой внутренние транНЦЫ
таких колец. В этом случае средняя скорость в
данном сечении равна средней арифметической
результатов измерений. Например, если повер-
хность разделена на 5 равновеликих частей,
расстояния точек замеров от стенки воздухово-
да составят значения, приведенные в табл.
2.6.5-1.
Рис. 2.6.5 20. Измерение средней CKOpoC11l вщдуха в
крyrлом во:щуховоде
Дpyroй метод, называемый лоraрифмичес-
ки линейным, используют в тех случаях, кorдa
величина выделенных концентрических слоев
достаточно большая. Если измерения произво-
дятся в крyrлом воздуховоде в точках, распо-
1 См. стандарт NF Х 1 0 23 1 (180 5221) "Распределеиие
и расПРОC'lpаиение во:щуха. Техника измереиия расхода в
во:щуховодах".
Таблица 2.6.5-1
OrнОСитeJlЬное раССТОЯlDlе xIID ДЛJI 5 точек замеров
от стенки по методу paвнOBe.JIJIКJIX КOJщентричесIOfХ
колец (шмерение расхода воздуха в крyrлом
воздуховоде)
x11D xzlD Хз lD xJD x;D
0.026 0,082 0,146 0,226 0,342
ложенных по меньшей мере на двух взаимно
перпендиI\yлярных диаметрах, замеры следует
осуществлять как МИНИМУМ: в З 5 точках на лу-
чах каждоro из CeкropoB окружности.
В случае измерений в прямoyroльных воз-
духоводах их сечение разделяют на некоторое
число равных прямoyroльннков н замер скоро-
сти производят В центре тяжести каждоro и'>
них. Одиако в этом случае речь идет о доста-
-точно rpубом методе. Поскольку вблизи стенок
скорость потока заметно ниже, чем в центре,
нужно, по-видимому, в этой области разбивать
площадь сечения на более мелкие элементар-
ныIe участки, а при вычислении средней скоро-
сти учитывать соответствующие значения доли
этих учаспов В общей площади поперечноro се-
чения.
б) Метод КРУ20вО20 сканирования
В воздуховодах больших размеров или на
выходе из фильтров, теплообменников и дру-
rих устройств можно рассчитать среднюю ско-
рость, медленно перемещая крыльчаточный
анемометр с постоянной, очень небольшой ско-
ростью вдоль нескольких воображаемых окруж-
ностей по всей площади поперечноro сечения
воздуховода. Такие измерения необходимо вы-
полннть дважды. Если скоростн меняются
очень быстро, расчетная величина часто оказы-
вается завышениой. ТО же самое имеет место
в случае, коrда площадь проходноro сечения
крылъчarки больше чем на 1% превьпnает пло-
щадь воздуховода.
в) Метод входНО20 насадка
для вьпяжных вентиляторов со свободным
подсосом воздуха расход воздуха измеряют с
помощью входноro насадка сполиостью зак-
pyrленными краями на входе в Hero, который
устанавливают перед вентилятором (рис. 2.6.5-
588
0.304 .D
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ из ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
0.604 .D
lI.p
Т
Рис. 2.6.5-21. УC'IpОЙСТВО для измереиия средией ско-
pOC'IН во:щуха при помощи входиоro иасадка
21). Скорость воздуха при этом определяют по
формуле
w= 2 '
rде Ар статическое падение давления, Па.
с) Измерение с помощью устройств для суже
ния потока
этот метод бьш рассмотрен в п. 2.6.5.6.
д) Измерение скорости в предположении oд
номерности течения
При измерении скорости воздуха w max вдоль
оси трубопровода кpyrлоro сечения средняя cкo
рость по сечению составляет w m ""'(O,80...
О,85)И'mах' При этом предполarается, что поток
симметричен, не закручен и полностью турбу
ленreн.
е) Измерение расхода утечек в воздуховодах
В сетях распреде.'lения воздуха очень часто
наблюдаются утечки, обусловленныIe HerepMe
тичностью стыков между участками во:щухово
дов, во:щуховодами и различной аппаратурой.
для измерения расхода утечек поступают сле
дующим образом: reрметично закрьmают все
отверстия в воздуховоде, предусмотренныIe ero
конструхцией (как правило, отверстия обдува,
диффузоры и т.п.), расположенные вдоль pac
пределительной сети, взятой полностью или
чаcrично. Затем с помощью измерительноro yc
тройства, например диафрarмы, измеряют pac
ход, проходящий через вентилятор. При этом
работа вентилятора приводит к наддуву илн
паденmo давления в проверяемом участке, а
давление испытания приблизительно COOТBeт
Таблица 2.6.5-2
Рекомендуемые значеlDtЯ расходов утечек дли воздуховодов в зависимости от давления испытания
(ИJDI статической ра1НОСТИ между внутренним и окружающим давлением)
Классы Допустимый расход утечек. м'/(с'м\ Д-1Я
rермC'I1IЧ- Сети воздуховодов Примечание
HOCW давления испытаний, Па
200 400 1000
1 Нормальиая rерметичноC'rЬ 2,52Х 1 о., 3.96ХI0" 7.2х 10" для воздуховодов с
(автобазы, rимнастические фальцованными стыка.
залы...) ми
II Улучшеииая rерметичноC'Th 0,84х 1 о., 1.32х JO" 2,4Х 10'3 для воздуховодов С
(залы заседаиий, служебные фальцованными С1ЫКа-
помещеиия ...) ми
III Повышеииая rерметичиоC'rЬ 0,28х 10" 0,44Х 1 О., 0,8XIO" Для воздуховодов с
(операциоиные, rоспитали...) фальцоваиными и зава-
ренными C'Thlками
IV Максимальиая rерметичиоC'Th О,09ЗХ 1 о., 0,15Х 10" 0,27ХI0" для воздуховодов с
(помещеиия с радиоактивны. заваренными стыками
ми материалами, аТОМНЫе
электростаиции. . . )
2.6.5. приБоры для ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДОВ И СКОРОСТЕЙ
589
ствует рабочему давлению. В зависимости or
степени ИClCOмой reрмеmчиости можно будет
прИИJIТЬ те или иные значения расходов yreчек,
уточненные в табл. 2.6.5 2. Эrи данные rлав
ным образом предназначены для специалистов
по I<OНДlЩИонированию воздуха. Добавим, что
ввиду orсутствия указаний по значениям pac
ходов yreчек во французских стандартах мы
восполъзовались величинами стандарта DIN
24194.
2.6.5.13.2. Измереиие расхода
в вентиляционных отверстиях
и воздухозаборниках
а) ЛОКШlьные измерения
Измерения осуществляют в несI<OЛЬКИХ точ
ках, распределенных по сечению orвеpC'I'ИЙ, с
помощью либо труБОК Пито или Прандтля,
.lИбо термоанемометров. ОднаI<O вследствие,
как правило, закручеиноro потока с завихрен
ностью результаты сравнительно неточны.
6) Метод uзмерителЬНО20 раструба
это устройство, обычно оснащенное BЫpaв
нивающей решeтI<OЙ, подсоедиюпот К orвep
стию (рис. 2.6.5 22 и 2.6.5 23). CI<Opocть воз
.:(УХа измеряют в минимальном сечении pacтpy
ба.
Удовлетворительные результаты измерений
.:щcтиraютcя, если пorepи давления в отверстии
более значительны, чем потери давления в pa
струбе. В случае необходимости результаты из
\Iерений следует СI<Oрректировarь. Эror метод
наиболее mиpoI<O используется для решетоК ис
парителей.
в) Метод нуля
С помощью вcnомоraтeльноro реryлиpyемо
ro вентиmrroра воздух всасывается в измерн
ВыравниваЮЩая
рашетка
Рис. 2.6.5-22. ИзмереННе расхода во:щуха через BeН11l-
л"циоnнyю peme'J1CY потолочноro исп3рнтeJUI или ВО:ЩУХО-
oXJIaДll1'eJIll
/
Рис. 2.6.5-23. Измеренне расхода воздуха через возду-
хозаборную решетку потолочноro нсп3рнтe.шI или воздухо-
оxлaднтeJUI
тельную камеру, подсоединенную К отверстию,
таким образом, чтобы в этой камере установи
лось давление, равное arмосферному. Между
измерительной камерой и вентиmrroром уста-
навливают диафрarмy или мерное сопло для
вьmолнения точных измерений. Результаты из
мерений вполне удовлетворительные, однаI<O
сам метод достаточно неудобен при реализации,
ПОСI<OЛЬКУ в настояmее время еще нет полнос-
тью прнroдиой для измерений annараrypы.
2) Экспериментальный метод разворачиваю-
ще20СЯ мешка
В этом методе прямо на вентиляционное or
верстие надевают очень леrкнй nластиI<OВЬ1Й
мешок, свернутый или сложенный raрмоШI<OЙ.
Расход определяют по известному времени на-
полнения мешка. Поток воздуха, нanолняюще
ro мешок, реЗI<O останавливают, как 1олы<о ста-
тичеСI<Oе давление в воздуховоде вьnпе по по
току or orвeрстия превысит величину, начиная
с I<01Oрой в воздуховоде возникaюr возмущения
потока.
д) Лазерная тОМО2рафия 1
Лазерный 1Омоrpаф Э1О специальная сис-
тема, I<01Oрая позволяет визуализировать воз-
душный ПОТОК блaroдаря использованию ТOMO
rpафин, Т.е. технолоrии, обеспечивающей ла-
зерную подсветку воздуха, в I<01oрый npeдвa
рительно введены очень мелкие посторонние
часТицы. Наблюденне светящейся плоскости
после этоro производится либо непосредствеmю,
либо с помощью видеокамеры. На рис.2.6.5 24
1 Имеется в виду технолоrия, разработаННaJI Техничес-
ким цеН1рОМ аэродинамическоro н тепловоro оборудованИJI
(CEТIAТ) в Orsay.
590
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ из ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
.
.
..
.... -
Рис. 2.6.5-24. Визуализация вo:щymноro потока на выходе из вен11fJIЯЦИОННОro 0"I1IePC'II0I, получаемая с помоЩЬЮ ла
зерной томоrpафнн
похазана каprина, получаемая для воздушной
струи на выходе из вентИJIЯЦИОIПЮro отверстия.
Блaroдаря визуализации потока и получе
ИIПO на этой основе распределения СI<Oростей
во всех точках светящейся плоскости можно не
толы<о расcчиrать расходы, но и управлять по
ТOI<OМ воздуха, например, в холодильной кaмe
ре, прилавке и т.д.
2.6.5.13.3. Измерение скорости
окружающеrо воздуха
Движение воздуха в данном объеме (напри
мер, в холодильной камере или в холодильном
складе) харaкrеризуется изменениями во Bpe
мени и в пространстве скорости окружающеro
воздуха как по величине, так и по направленmo.
Перемещения воздушных масс в таких поме
щениях в той или иной мере неконтролируемы,
поскольку они вызваны не только истечением
или забором воздуха через веНТИЛЯЦИОнные oт
верстия, но и конвективными течениями, воз
никающими при передвижениях складскими
рабочими тележек с продуктами, стеллажей,
ящиков, хранящихся на складе, при oткpывa
нии дверей и Т.п. В результате распределение
скоростей приобретает особо сложный xapaк
тер и представить ero можно только статисти
ческой моделью (рис. 2.6.5 25).
Мноroчисленные эксперимеитыI показали,
что в боЛЬШlПlстве случаев СI<Oростъ колеблет-
ся оI<oло средней величины, харaкrеризуемой
разбросом, который может быrь представлен
нормальным распределением, описываемым с
помощью закона rаусса Лапласа. Существует
два способа получения результатов измерений.
В течение отрезка времени продолжнтель
ностъю около 200 с вьmолняют примерно 500
замеров мrновениой скорости V. Среднее ариф
метичеСI<Oе значение СI<Oрости тorдa будет paв
но
1
V = LVJ'
п
Время измерения 200 с
Рнс. 2.6.5-25. Пример изменения CKOpOC11l воздуха в
помещении за корO'J1(ИЙ 01ре30К времени. Среднее арифме--
"ПIческое значение cкopOC11l составляет 0,16 М!С с дисперси-
ей :tO,06 М!С
2.6.5. ПРИБОРЫ для ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДОВ И СКОРОСТЕЙ
591
а среднеквадратичное отклонение, ИJПI I<Oрень
квадратный из дисперсии,
L(V Vi)2
s=
п l
Зная средиеарифметичеСI<Oе и дисперсию,
\южно опредетпь CI<OpOcть воздуха в данном
помещении.
В методе, I<OТOрый называют частотно вре
чеииым, с помощью самопиmyщеro прибора
или интерпретирующеro устройства фиксиру-
ЮТ, в течение кaкoro времени в процентах от
06щеro времени измерений скорость воздуха
превышает неI<OТOрую наперед заданную вели
чину, например 0,1; 0,2; 0,3, ... м/с. Отклады-
вая значения скорости на оси абсцисс вероят-
ностной ШI<алы! нормальноro распределеиия:,
\южно получить с учетом выбранноro нормаль
HOro закона прямую, для: чеro потребуется: толь
ко два измеренных значе.ния:. Точка пересече-
ния 50о/о--Й ординаты с этой прямой в проеI<ЦИИ
на ось абсцисс даст среднее арифметичеСI<Oе, а
разность между 50%-й и 84о/о--Й ординатами в
проеI<ЦИИ на ось абсцисс соответствует диспер-
сни (рис. 2.6.5-26).
С помощью халъхулятора средиее арифме-
тичеСI<Oе (величина, вероятность реализации
.:О1'Орой не ниже 50%), а также ero увеличение
на значение дисперсии (cтaндaPТHoro отклоне-
ния), соответствующее 84% вероятности реали-
зацИи, можно определить начииая: с большоro
числа замерениых значений мrновенной CI<Opo-
сти (не менее 200).
Такой метод называют методом случайной
выборхи.
Используемые для измерения пульсаций
скорости при60РЫ ставляют собой, Юlк пра-
вило, нмреваемые проволочRыIe термоанемо-
1 ВероjfJ1l0C'lП)'Ю шкалу строят следующим образом: на
ось ординат проецируют точки пересечения кривой, пред
ставляющей функцию 11:х) верQjfJ1l0СТИ иормальиоro распре
деления (кривую raycca), с различиыми прямыми, выходя
щими из точек на оси абсцисс от О до 1 перпендикулярно
этой оси. Проекции точек пересечения на ось ординат дa
:\Yf искомую вероЯ11Юстиую шкалу. Кривая raycca на этой
шкале преобразуется в прямую (рис. 2.5.6-27).
е
\1 97
"
е'" 90
8. :#
р 80
:
s: iII 060
i:i 8.!j эо
.. 8 i:i 10
5
8.0 005 015
m '0,10' 0,20
s
-&
84%
50%
дисперсия
0,25
Скоростъ воздуха. м/с
Рис. 2.6.5 26. Измененне скорости воздуха в помеще
нии на верQjfJ1l0СТНОЙ днаrpамме
кривая вероятности
нормзльноrо распределения
2
'"
99
90 84
о
'"
1
2
3 3
1,0
x
Рис. 2.6.5 27. Функция 11:х) BepOjfJ1l0CТН иормальноro
распределеиия.
Слева линейная система коордннат, справа вероят-
ностная шкала
метры. Они должны иметь определенныIe xa
рахтеристики, в частности ВЫСОI<Oе быстродей-
ствие, темперarypную I<Oмпенсацию, определе-
ние изменения не 1'олы<о величиныI, но и на-
правления СI<Oрости. Кроме 1'01'0, датчик тeM
пера1)'рЫ должен нметь постоянную времени
ниже 2 с и удовлетворять требования:м так на-
зываемоro закона I<Oсинуса 1 в двух возможных
направлениях потока.
Временной интервал измерений должен
быть растянут самое меньшее на 200 с, а в слу-
чае существенных фЛЮК'I)'аций измеряемых
скоростей, Т.е. кorдa разность замеров, вьmол-
HeиRыIx в одиом и том же месте, превышает
10%, этот интервал может достиrать 400 с.
Вследствие 1'01'0, что харахтеристики использу
1 Закон косинуса касается yrла падеиия, под которым
воздушная струя бу.цет набеra'IЪ на приемиую поверхность
датчнка.
592
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
'....
,
.
,
.
..
Рис. 2.6.S 28. Прибор для измерения скорости воздуха
в помещении с датчиком потока
eMыx скоростей MOryт сильно различаться, pe
зультarы измерений нереДIФ таюке MOryт иметь
значнтельные расхождения. На рис. 2.6.5 28
представлен образец прибора, предназначеmю...
ro для измерения СI<Oростей воздуха в помеще
IППI.
2.6.6. Прочие измерительные
приборы
2.6.6.1. Измерение солнечноrо
излучения
для измерения СOJrnечноrо излучения MOryт
бьпь использованы следующие приборы.
. ПUРО2елuометры, позволяющие измерять
интенсивность прямоro солнечноrо излучения
путем оценки повышения темпераrypы сереб
ряноro диска фиксированноrо размера (пироre
лиометр Аббота). Существует таюке пироreли
ометр Еррlеу, представляющий собой приемник
тепла на основе термоэлемента, напряжение
I<OТOporo пропорционалъно прямому падающе
му солнечному излучению.
. Пuраllометры, используемые для измере
ния полноro солнечноrо излучения. их разно
видности представляют собой различные типы
фотоэлементов, биметаллические плаС1ШIЫ ти
па Robitzsch и др.
. FеЛUО2рафы (например, СашрЬеll Stоkеs),
позволяющие фиксировать ПРОДОЛЖIПельность
действия солнечноro излучения.
. Алъ6едометры, измеряющие отношение
рассеянноro или отраженноro поверхностью
солнечноrо излучения к полному падающему
солнечному потоку.
2.6.6.2. Измерение уровня жидкостей
Наиболее простым устройством измерения
уровия ЖИДI<Oстей в открьпых, т.е. находящих
ся при атмосферном давлении, резервуарах яв
ляется поплавI<Oвый уровнемер, представляю
щий собой поплавок с тросом механической
передачн, шкивами, противовесом и шкалой
(рис. 2.6.6...1). Если результаты измерений тpe
буется передать на расстояние, можно исполь
зовать потеициометрическое устройство (рис.
2.6.6...2).
OднaI<O поплавRDвые указатели уровия не от...
.шчaюrся ВЫСОI<Oй точностью, особенно в тех
случаях, I<Oща плотность жидкости, уровень
I<OТOрой измеряюr, меняется, в результате чеro,
соrnасно ЗaI<Oну Архимеда (см. п. 1.3.5.2.6), rлy
бина поrpужения поплавка также меияется.
Кроме тoro, на показания поплавI<oвыx указа
телей заметное влияние оказываюr различные
силыI трения, особенно в тросовых и стержне...
вых системах. Поэтому поплавI<Oвые уровнеме...
ры использyюrся толы<о в тех случаях, I<Orдa не
требуется высокая точность показаний в I<OН'"
G
Рис. 2.6.6 1. Поплавковый указатель уровия
и
вольтметр
.....
................
................
...........
Рис. 2.6.6 2. Потенциометрический поплавковый yкa
затель уровня для дистанционной передачи результатов из
мерений
2.6.6. ПРОЧИЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ
1
593
струкции поплавковых уровнемеров использу
ются разнообразные вroричные преобразовате
:rn, например маrнитные с якорем, трансфор
;.шторные и Т.д. Поплавковые реryляторы ypoB
ня, которые MOryт бьпъ использоваиы в холо
дильиых установках, более подробно описаиы
в п. 3.1.5.2.1.3. Измерение уровня жидкости
может также производиться с помощью MaHO
метра (рис. 2.6.6 3), который реarирует на из
менение массы жидкостноro столба. Если pac
стоянне между измерительным прибором и pe
зервуаром значительно, используют дифферен
циальиый манометр, который показывает раз
ность давлений между базовым (опорным)
уровнем и действительно измеряемым уровнем.
Дpyroй способ измерения и реryлирования
уровня зaюnoчается в ИСПОльзовании электро
дов. С этой целью два проводящих: электрода
в изоляционной оболочке, поrpyжeииые в eM
кость, соединяют с источником тока. В резуль
тате образуется конденсатор, полиое сопротив
.lение кoтoporo является причиной изменения
электрическоro тока. Korдa уровень жидкости
меняется, то меняется и ero емкость, а следо
вательно, и величина элекrрическоro тока. В
указателе уровня, схема кoтoporo дана на рис.
2.6.6 4, цеитралъный элекrрод вьшолиен в виде
металлическоro стержня, покрьrroro изоляцией,
в то время как роль вroporo элекrрода иrpает
жидкость, а в качестве диэлекrри:ка выcryпаст
слой изоляции, покрывающий электрод.
Кроме тoro, существуют и дpyrие датчики
уровней, в основе которых лежат самые разно
образные прииципы:
распространение ЗВУКОВЫХ и улътразвуко
BbIX ВОJПI., которые отражаются от поверхности
жидкости. это сложный процесс, rлавным пре
Рис. 2.6.6 3. МаНОМе1рический указатель уровня
индикатор
усилитель
электрод
ИЗОЛЯЦИЯ
второй
эпектрод
Рис. 2.6.6 4. Емкостиый указатель уровня
имуществом кoтoporo является отсутствие кои
Taкra измерительных инструментов с исследу
емой жидкостью;
радиоизотопнъщ в них у частицы, излу
чаемые цезием или кобальтом, направляются
перпендикулярно поверхности жидкости, тол
ЩИНУ которой (уровень) требуется измерить;
после этоrо подCЧJПЬmaют число частиц, про
шедших через ЖIЦКOСТЬ. Разность между коли
чеством частиц, прошедших и поrл:ощенных
или рассеянных жидкостью. будет пропорцио
нальна толщине жидкоro слоя;
пропус:кание cBeтoBoro пучка. Здесь, как
и в предыдущем случае, излучаемый свет час
тично поrлощается, преломляется и OТКJIоняет
ся в той или иной мере в зависимости от тол
. щины жидкостноro слоя, пересекаемоro пучком
света.
2.6.6.3. Измерение вязк:ости
Определение понятия динамической вязко
сти (или сопротивления сдвиry) мы рассматри
вали в п. 2.3.1.2 и больше к этому не будем воз
вращаться. Вместе с тем мы собираемся опи
сать несколько приборов, используемых для
измерения этой вязкости, в частности вязкостн
холодилъных масел (см. п. 3.3.2.3).
Наиболее простая система измерения дина
мической вязкости заключается в том, что в
жидкость, вязкость которой нужно измерить,
бросают шарик заданноro радиуса и плотнос
ти и определяют устаиовившуюся скорость ero
падения в жидкости. После 'Этоro динамичес
кую вязкость вычисляют по формуле
2 g'r 2
11 = 9(P Pд , Па'с,
594
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОЫIАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
rдe Р ПЛОТНОСТЬ сферы, кт/м 3 ;
Р! плотность жидкости, кт/м 3 ;
g ускорение силы тяжести, м/с 2 ;
r радиус сферы, м;
v установившаяся скорость падения сфе-
ры, м/с.
Эror способ леrI<O осуществим, ие занима-
ет MHOro времени, однако недостаточно точен,
тем более, что результаты нущдаются в коррек-
тировке (8 том чнсле с поnpавкой на чнсло Рей-
нольдса и влияние стенок).
Дpyroй способ измерения вязкости основан
на определении скорости npохождения жидко-
сти через капиллярную трубку (рнс. 2.6.6-5). В
этом случае измеряют время, 8 течение кoro-
poro некoroрый объем жидкости npoтeкaeт че-
рез кanилляpную трубку под действием пере-
пада давления, обусловлениоro либо rндpocтa-
тическим напором, либо иcroчником давления
сжатоro raзa (или поршнем), либо и тем и дру-
rим. В результате динамическая 8язкость опре-
деляется из формулыI Пуазейля:
1t AP'r4.t
т] = '8 Z.V . Па'с;
rде Ар перепад давления на капиллярной
трубке, Па;
r радиус кanилляpной трубkИ, м;
v
р+,4р
е.. 2,
Рис. 2.6.6 5. ПРИНЦИllиалъная схема капилляриоro
ВИСКОЗИМе1ра
t время, с, nporeкания через трубку жид-
кости объемом .: м 3 ;
Z длина капиллярной трубки, м.
Капиллярный вискозиметр также очень
проcroй и дешевый npибор, но, как и шарико-
вый mrскозиметр, дает величину вязкости, рас-
считываемую по предыдущей формуле, требу-
ющей мноroчнсленных поnpавок, одни из ко-
торых связаны с жидкостью (поnpавки на слив
и поверхностное натяжение), дрyrие с по-
rpeшностями npибора (поnpавки на кинетичес-
кую энерrию и эффекrы на входе и на выходе
кanилляpиой трубки).
Вискозиметр с КОlЩентрическими цилинд-
рами, называемый также вискозиметром Куэт-
та (рис. 2.6.6-6), содержит цилиндр, иаполнен-
ный исследуемой жидкостью, в кoroрый поrpy-
жен сплошной цилиндр, npиводимый во вра-
щение внешним npивоДRЫМ устройством. Из-
меряемый npи этом момент сопporивления вра-
щению будет пропорционален вязкости иссле-
дуемой жидкости. Эror npибор более сложен,
чем предыдущие, и хотя ero точность не вьппе,
Рис. 2.6.6 6. Принцнпиалъная схема ВИСКОЗИМе1ра Ky
этra с koаксиалъныии ЦИJDlНдрами:
1 внешиий ЦИJDIНДР; 2 исследуемая ЖИДkOСТЪ; 3
ВlI)'1peнний ЦНJПlНдр; 4 приводное усчюйС'П!о виyrpенне
ro цилиндра
2.6.6. ПРОЧИЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ
595
чем у описанных выше устройств, результаты
измерений не требуют практически никаких
поправок
для измерения вязкости масел долroе Bpe
мя использовали вискозиметр Энrлера, при
этом результаты измерений выражались в од-
ноименных rpa.дycax, однако в настояшее вре-
мя вязкость масел измеряют вискозиметром
Хепплера, в котором калиброванный шарик
спускается по стеклянной трубке, заполнениой
исследуемой жид](()стью. с измерением BpeMe
ни, в течение кoтoporo шарик проходит paccтo
яние между двумя отметками.
2.6.6.4. Измерение водородноrо
показателя (рН)
Измерение показателя рН позволяет опре-
делить наличие в воде кислотной или щелоч
ной реакции и степень этой реакции. В одном
.титре чистой воды присутствуют 10. 7 r ионов Н+
И столько же ионов OH . При этом вода счита-
ется нейтральной и ее показателъ рН равен 7.
ЕсJШ число ионов Н+ повышается Н апр име р
5 "
до 10' r/л, roворят, что показатель рН равен 5,
и вода считается кислой. Кислая вода имеет
показатель рн, меняющийся от О до 7, щелоч-
ная от 7 до 14.
Измерение показателя рН может произво-
.:urrься с помощью raлъванических элементов 1 ,
напряжение на измерительном электроде кото-
рых зависит только от числа ионов Н+, а напря-
жение опорноro (эталониоro) электрода полно-
стью независимо от их содержания (рис. 2.6.6-
().
Эталонный электрод поrpyжeн в раствор с
известной концентрацией ионов (буферный ра-
створ), а измерительный электрод в раствор,
!\.uнцентрация ионов в котором подлежит изме-
рению. два раствора через диафрarмy электри-
чески связаны между собой. Разность потенци
алов между двумя электродами соответствует
измеряемому значению рН раствора. Измери-
тельный электрод, как правило, вьmолняется из
стема. Разность потенциалов возникает меж-
1 См. стандарт NF Т90-008 "Анализ воды. Электромет-
рическое измереиие ПОК<L'1ателя рН прибором со стеклянным
',lектродом".
измерительный
электрод
усилитель индикатор
crекnянная
мембрана
Рис. 2.6.6-7. Прииципиалъная схема pH-Ме1ра
ду двумя поверхностями специальиой стеклян
ной переroродки, поrpуженной в раствор. В
промышлениости электроды являются предме-
том специальноro конструирования. В продаже
имеются также карманные pH-метры. Исполь-
зование цветных индикаторов (орraнических
красителей) для определения показателя рН
является простым, но приБJшжeнныIM методом].
Измерение показателя рН может оказаться не-
обходимым для определения качества воды,
предназначениой для подачи в rpадирни, сис-
темы охлаждения конденсаторов и Т.д.
2.6.6.5. Измерение электропроводности
Измерение электропроводности может ока-
заться полезным для определения содержания
солей в различныIx растворах (NaCI, КОН и
т.д.). для конкретной СОJШ электропроводность,
измеряемая в сименсах на сантиметр (См/см),
пропорционалъна ее концентрации (рис. 2.6.6-
8) и меияется с темперЗ1УРОЙ.
Электропроводность измеряют с помощью
КOндyIcrOMeтpa, содержащеro два электрода, по-
rpужениых в жидкость. Калибровка прибора
производится в мкСм/см и.iIИ сразу В мr/л СОJШ
в растворе. В качестве ЭТaJlОна выбран раствор
хлористоro натрия ВСЛ€Щствие ero средней про-
водимости. Принято, что 1Mr NaCI в 1 JШтpе
воды при 20 0 С соответствует электропроводно-
сти 2 мкСм/см. Прниципналъная схема кондук-
тометра с темперЗ1УРНОЙ компеисацией пред-
ставлена на рис. 2.6.6-9.
1 См. стандарт NF Т90-006 "Анализ воды. Колоримет-
рическое определеиие ПоКазателя рН".
596
:IE 50
о
40
:IE
А 30
....
о
о
:I: 20
.,
о
Q. 10
с:
о
00
ф
<::;
(')
NoOH
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
5
10
15
Концентрация,м л
Рнс. 2.6.6 8. Изменение электропроводности раство--
ров ра."\JПIЧНЫХ соединений в зависнмости от нх КOHцeнт
рации при фнксированной температуре
электроды
Рнс. 2.6.6 9. Принципиальная схема КOндyк1'OMe'Ipa с
температурной Jroнденсацней
2.6.6.6. rазоанализаторы
для определения содержания тoro или ино
ro raзa в атмосфере используются самые раз
иообразные приборы. которые в ряде случаев
позволяют обиаружить приС)'Тствие даже Ma
лейших сл(Щов различиых raзов. Анализ cocтa
ва атмосферы может потребоваться при реше
нии задачи обеспечения заданноro содержания
различиых rазов, иапример, в холодильиом
складе, особеино зто касается содержания yr
лекислоro raза (СО 2 ), азота (N2) и кислорода
(02)'
Есть rазоанализаторы, основаниые иа изме
рении теплопроводности raзoв, концeнrpацию
которых нужно определить. Количествеииое
значение теплопроводности анализируемой aт
мосферы сравнивается с теплопроводностью
эталониоro raзa. Принцип измерения закточа
ется в элекrpoнarpeве проволочной НИТИ, тeM
пера'I)'pа которой будет тем выше, чем ниже
теплопроводность raза. Принципиальная схема
НИТЬ HaKa
ливания
Рис. 2.6.6 1 О. Принципиальная схема rазоанaлизaroра,
oCHoBaнHoro на сравненни теПЛОПРОВQЦностей
rазоаиализатора, осиоваииоrо иа сравиеиии
теплопроводностей, приведена на рис. 2.6.6 10.
Существуют также .ма2нитодинамическuе
rазоанализаторы, позволяющие определять кo
личество кислорода, содержащеroся в raзовой
смеси. Принцип работы этих приборов осио
ван на парамаrнитных свойствах кислорода, Т.е.
на том эффекте, что кислород, помещеииый во
виешнее мarиитное поле, сам иамarиичивaет
ся, причем силовые тrnин ero иамarничеииос
ти практически совпадают с иаправлеиием
виешнеro мarиитноro поля. В результате зтоro
эффекта возиm<aет течение кислорода, которое
в большей или меньшей степени приводит к ox
лаждению эталонной нити иакаливания.
Еще один класс raзoаиaлизaroров исполъзу
ет отличия в nО2ll0щающеЙ способности раз
личных raзов по отношению к инфракрасиому
излучению. Источник иифракрасиоro излуче
ния воздействует на два сосуда, в одном из кo
торых иаходится анализируемая raзовая смесь,
а в дpyroM эталонный raз (азот).
Пршщип работы таких при60РОВ осиован иа
том, что большинство миоroатомных raзов по
rлощают инфракрасиое излучение в cтporo оп
]J(Щеленном для каждоro из них диапазоне длин
волн. Определеиие процентиоro содержания
rаза, содержащеroся в пробе, осуществляется
путем замера измеиений темпеparypы и давле
пия в сосуде, заполненном анализируемой CMe
сью.
для очень при6лиженноro аиализа состава
raзoвой смеси можно использовать иHдuKaтop
ные трубки, в которых содержится специаль
иый реактив, в большей или меньшей степени
меняющий свою окраску в зависимости от про
цеитноro содержания в атмосфере cooтвeтcтвy
2.6.6. ПРОЧИЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ
597
ющеro raзa, если анализируемая смесь пропус
кается через эти трубки. ОднаI<O ТaI\OЙ способ
нельзя cчиrать точным.
Контролируемый состав атмосферы холо
днльных складов обычно создается специаль
ными reнераторами атмосферы требуемоro co
става, оснащенными rазоанализаторами дnя
определения содержания в этой атмосфере yr
лекислоro raзa, кислорода и азота. Такие reHe
рaroры искусственной атмосферы позволяют не
толы<о I<Oнтролироватъ ее состав, но и управ
ЛЯТЪ им. Более подробное рассмотрение. этой
темы выхдит за рамки настоящей кииrи.
2.6.6.7. Подсчет количества
аэрозольных частиц1
В настоящее время отсутствуют какие либо
общие методы для определения физИI<O XIOШ
ческих параметров различных частиц, находя
щихся в воздухе, вследствие очень большоro
разнообразия числа, размеров и типов этих ча
стиц. Измерения содержащихся в воздухе час
тиц MOryт заключаться в определении:
объема (I<OJЩенrpации) частиц, Mr/M 3 или
см 3 /м 3 ;
I<Oличества частиц в 1 м 3 воздуха;
их размеров, мкм (0,001 мм);
типа частиц в зависимости от их проис
хождения, химичесI<Oro состава и Т.д.
Приборы для проведения таких измерений
очень разнообразны, поэтому результатьr, по
лученные с помощью одних методов, как пра
вило, не MOryт бьпъ преобразованъr для cpaв
нения с результатами, полученными друrими
методами. Измерения аэрозольных характери
стик производятся либо С отделением частиц,
либо без отделения.
а) Счетные камеры
В камеру объемом примерно 5 см 3 orбира
ется проба воздуха из I<Oнтролируемой атмос-
феры, и подсчет I<Oличества частиц, содержа
щихся в ней, производится визуально с помо
I См. стандарт NF X44 ] О I "Определенне н ЮJасснфн
кация чнCТO'IЪ! воздуха Н дрyrнх rазов в завнснмоC11l от со-
держания различных частиц".
щью бинокулярноro МикрОСI<Oпа. ТaI\OЙ подсчет
может также производиrъся с помощью aвтo
матичесI<Oro устройства.
б) Счетчuки пЬUlи
В этих счетчиках определеннъlЙ объем воз
духа всасывается с большой СI<Oростью через
специальный насадок и направляется на диск,
покрьпый ТОИI<OЙ плеRI<OЙ aдreзивноro веще
ства, перпендикулярно ero поверхности. Части
цы пыли, попадая на диск, оседают на нем, и
после этоro подсчитывается их I<Oличество. Ta
кие приборы не подходят для подсчета частиц,
размер I<OТOpblX превышает примерно 0,7 мкм.
HeI<OТOpыe из образцов счCТЧИl<OВ пыли обору-
дованъ! несI<OЛЬКИМИ диафрarмами и дисками
ловушками частиц.
в) rрави.",етрические пробоотборники
В них через фильтр пропускается cтporo
опреде:1еннъlЙ с помощью расходомера объем
воздуха. ПОС.lе чеro фи.1ЪТр взвешивается на
аптечнъlX весах (rpавиметрия). а число частиц,
осевших на фильтре, ПОДCЧIПЪrвaется внзуаль
но с помощью МикрОСI<Oпа.
2) При боры для определения запЪUlенности воз
(термопреципитаторы)
ЛИ приборы основанъ! на явлении оттал
кивания пыли Hмpeтым телом, в качестве I<O
тoporo используется тонкая нить электронarpe
вателя, помещенная между двумя плоскими
предметными стеклами МикрОСI<Oпа, образую
щими узкую щель. Эффективность прибора
100%, так как размеры не превыают 1 мкм.
д) КолорuметричеС1<Ое тестирование
В этом методе две воздyшRых струн, одна
из I<oтopых является чистой, а вторая зarpязнен
ной, пропускают через два бумажнъlX фильтра.
После ОI<OНЧания продувки визуально сравни
вают степень изменения окраски обоих фильт
ров. Мe:roд очень неточный.
е) Счетчики частиц Royco
Анализируемый воздух всасьrвaется в фото
умножитель, Т.е. в ярI<O освещенную измери
тельную камеру. Частицы пыли рассеивают па
дающий на них свет, что приводит к появле-
нию в фотоэлеменrах умножителя электричес-
ких импульсов, I<OТOpыe затем подсчитъrвaют
ся. Наименьшая rpанулометрическая чувстви-
598
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
тельность TaI<Oro способа при нормальном ос-
вещении составляет около 0,3 мкм.
ж) РадиометричеСЮJе весы
В этом приборе, нспользуемом при слабой
запътенности, пътъ orкладывается на пласти-
не-мюnенн из полиэфира. Пътевые отложения
приводп к ослаблешпо излучения источника -
часТlЩ которое леrкo и быстро реrистрнрует-
ся ручным дозиметром, сразу определяющим
концентрацию пъши.
з) Метод кристалличеСКО20 осцWU/Я.тора (пье-
зоэлемента)
Блаroдаря электростатическому притяже-
шпо частицы пъши оседaюr на пъезоэлемеите,
меняя собственную чаcтmy ero колебаний про-
- _ порционально количеству осевшей пъши. Ре-
зультаты измерений выражаются в Mr/M 3 , вре-
мя измерения составляет от 24 до 120 с, диа-
пазон измерений находится в пределах от 0,01
до 10 Mr/M 3 .
и) Вертикальные пЬUlеотделители
Они состоят из цилиндроконическоro сепа-
ратора, установленноro на входе и иrpающеro
роль I\'ЗМеры стабилизацин, задача которой зак-
JПOчается в том, чтобы задержать вначале час-
тицы пъти размером более 15 мкм, не способ-
ные проникнутъ в леrкие, и вторичной камеры.
Во вторичную камеру попадают только те час-
тицы, которые MOryт проникнутъ в леrкие, все
попавпmе во вторичную камеру частицы под-
лежат измерешпо.
I\J Фuлыпрующие аппараты Gravikoп VC 25
Основным элементом этих -аппаратов явля-
ется мембранный фильтр, обеспечивающий от-
деление частиц средних размеров от очень мел-
ких частнц (рис. 2.6.6-11). Среднне частицы
оседaюr в зоне 1 или рикошетируют в зону 3.
Мелкие частицы оседают в измерительной зоне
2.
2.6.6.8. Определение содержания влarи
в различных материалах методом
ядерноrо радиозондирования
для получения количественных даинъlX о
содержаннн влаrи в различных материалах
можно, разумеется, взять на пробу образец ка-
коro-либо матернала, взвесить в лабораторных
эапылен.ный воздух
мембранный
фипьтр
Mikrosorban
несущая
подложка
к всасывающему
устройстеу
Рис_ 2.6_6 1l. Фнлътрующий аппарат Gravikon УС 25,
используемый для измереиия количества частиц путем их
разделения по размерам
условиях и сравнить ero плотность с плотнос-
тью cyxoro образца. OДНaI<O метод отбора про-
бы имеет множество недостатков: приходится
нарушать целостность исследуемоro мarepиала,
снижая при этом ero однородность и создавая
точку концентрации напряжений (если матери-
ал находится под нarpyзкой). Поэтому целесо-
образно осуществлять проверки с помощью
методов неразрушающеro коитроля, одним из
КOТOpblX является ядерное радиозонднрование.
для этой цели можно использовать нейтроиный
щуп (на рис. 2.6.6-12 изображен установлен-
ным наверху укладки, предназначенной для ero
транспортировки), который содержит источник
радиоакrивноro излучения на основе америция
или бериллия мощностью 75 000 нейтронов в
секунду. Излучаемые этим источником неЙ1'ро-
ныI постепенно замедляются после определен-
HOro чнсла столкновений с леrкими ядрами,
такими, как ядра атомов водорода. Зaxвar мед-
леинъlX, или тепловых, нейтронов, отраженных
обратно в направлении источника излучения,
производится с помощью двух детекторов на
ОСиове изотопа reлия (Не3). Измерительное ус-
тройство оснащено встроенной элекrpoнно-вы-
числительной аппарarypoй, которая подсчиты-
вает число медленных нейтронов, образовав-
шихся в результате встречи с атомами водоро-
да. В результате щуп становится факrически
2.6.6. ПРОЧИЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ
599
....
Рис. 2.6.6 12_ Неihpонный щуп как УСЧ>ОЙC1l!о нераз
рymающеro КОIfI]IOЛЯ (IND)
счетчиком атомов водорода. Следовательно,
\lолекула воды с ее двумя атомами водорода
обязательно оказывает влияние на захват ней
тронов, обеспечивая их orpажение. Представ
.'Iение результатов с помощью компьютера по
:S; "1<.
зволяет получить каprину, подобную приведен
ной на рис. 2.6.6 13, что может оказаться очень
полезным при контроле состояния теплоизоля
щm холодильноro склада или холодильной кa
меры.
В особо сложных случаях можно дополнить
ядерное радио зондирование инфракрасным
термоrрафическим исследованием (см. п.
2.6.2.6).
2.6.6.9. Друrие измерительиые
приборы
Измерение шумов производится шумомера
ми и шумовыми дозиметрами, а вибраций
датчиками вибраций (вибропереrрузок) или
акселерометрами (см. разд. 2.5.6).
Количество поrлощаемоro или выеляемо
ro тепла и уделъных теплоемкостей измеряет
ся с помощью калориметров (см. пп. 1.3.1.3 и
1.3.1.4).
для измерения рабarы, например рабarы
компрессора, используются индикатор Ватта,
оптический маноrpаф или маноrpаф, соединен
ный с элекrpонно лучевым осциллоrpафом.
'.- ,-: ;'9
...
:..
. .....
. .' 1 121152
N l' 'LJ(.
11.
h"
"1.
Рис. 2.6.6 lЗ. Прнмер rидроrpа
фической че1ыеJщветпойй съемки co
СТОЯНИЯ изоляции кровли КОJJОДИЛЬ-
HOro склада, полученной при помощи
ядерноro радиозондирования
2.7. Таблицы!
Таблица 2.7.1 1
Основные характернстнки первых 100 химических элементов периодической системы
Менделеева 1 )
Хими Состояние при
Дата AТOM Атомиая иормальных Температу
Наименование чес кий условиях Плоmос'IЪ, Температура
оп(ры ный масса, ра кипеиия,
сим- (/""20 ОС, r/cM 3 плавлеиия, ос
вол тия иомер кr/ кмоль p I,013 бар) ос
1 2 3 4 5 6 7 8 9
Азот N 1772 7 14,01 r 1,042) 210 196
Акmиий Ас 1899 89 227,03 т 10,06 1230 3200
Атомииий AI 1827 13 26,98 т 2,70 660 2350
Америций Am 1944 95 241,06 т 13,67 990 2600
AproH Ar 1894 18 39,95 r 1,662) 189 186
Астат А1 1940 85 210,00 т 300 337
Барий Ва 1808 56 137,34 т 3,59 710 1640
Бериллий не 1798 4 9,01 т 1,85 1285 2470
Берклий Bk 1949 97 249,08 т 14,79 986
Бор В 1808 5 10,81 т 2,47 2030 3700
Бром Br 1826 35 79,91 ж 3,12 7 59
Ванадий V 1801 23 50,94 т 6,09 1920 3400
Висмут Bi 1753 83 208,98 т 8,90 271 1650
Водород Н 1766 1 1,008 r 0,0892) 259 253
Вольфрам W 1783 74 183.85 т 19,25 3387 5420
fадолииий Gd 1880 64 157,25 т 7,87 1310 3000
fаллий Ga 1875 31 69,72 т 5,91 30 2070
fаФний нf 1923 72 178,49 т 13,28 2230 5300
fелий Не 1868 2 4,00 r 0,122) 272 269
fерманий Ge 1886 32 72,59 т 5,32 959 2850
I'ольмий Но 1879 67 164,93 т 8,80 1470 2300
Диспрозий Dy 1886 66 162,50 т 8,53 1410 2600
Европ ий Еи 1901 63 151,96 т 5,25 820 1450
Железо Fe до н.э. 26 55,85 т 7,87 1540 2760
Золото Аи до и.Э. 79 196,97 т 19,28 1064 2850
Иидий Iп 1863 49 114,82 т 7,29 157 2050
Иридий lr 1803 77 192,20 т 22,55 2447 4550
Иттербий УЬ 1878 70 173,04 т 6,97 824 1500
Иттрий У 1794 39 88,91 т 4,48 1510 3300
I Числовые зиачеиия характеристик элементов, приведенные в настоящем разделе, даны по французскому ориrиналу
без изменеиий. Некоторые из них отличаются от данных, имеющихся в отечественной литературе. JIрuмеч. пер.
2.7. ТАБЛИЦЫ
601
Продолжение табл. 2.7.1 1
1 2 3 4 5 6 7 8 9
Йод 1 1811 53 126,90 т 4,95 114 184
Кадмий Cd 1817 48 112,40 т 8,65 321 770
Калий К 1807 19 39,10 т 0,86 63 777
Калифорний Cf 1950 98 251,08 т
Кальций са 1808 20 40,08 т 1,53 840 1490
Кислород О 1774 8 16,00 r 1,462) 219 183
Кобальт Со 1735 27 58,93 Т' 8,80 1494 2900
Кремний Si 1842 14 28,09 т 2,33 1410 2620
Криптон кr 1898 36 83,80 r 3,002) 157 153
Ксенон Хе 1898 54 131,30 r 3,562) 112 108
Кюрий cm 1944 96 247,07 т 13,30 1340
Лантан La 1839 57 138,91 т 6,17 920 3450
Литий Li 1817 3 6,94 т 0,53 180 1360
Лютеций Lu 1907 71 174,97 т 9,84 1700 3400
Мarний М!:: 1755 12 24,31 т 1,74 650 1100
Мартанец мn 1774 25 54,94 т 7,47 1250 2120
Медь Cu дон.Э. 29 63,54 т 8,93 1085 2580
Молибден Мо 1778 42 95,94 т 10,22 2620 4830
Мышьяк As 1649 33 74,92 т 5,78 6133
Натрий Na 1807 11 22,99 т 0,97 98 900
Неодим Nd 1855 60 144,24 т 7,00 1024 3100
Неон Ne 1898 10 20,18 r 1,44") 249 246
Нептуний Np 1940 93 237,05 т 20,45 640
Никель Ni 1751 28 58,71 т 8,91 1455 2150
Ниобий Nb 1801 41 92,91 т 8,58 2425 5000
Олово Sn дон.Э. 50 118,69 т 7,29 232 2720
Осмий os 1803 76 190,20 т 22,58 3030 5000
Палладий Pd 1803 46 106,40 т 12,00 1554 3000
Платина pt 1735 78 195,09 т 21,45 1772 3720
Плvтoний pu 1940 94 239,05 т 19,81 640 3200
Полонйй Ро 1898 84 210,00 т 9,40 254 960
Празеоднм pr 1885 59 140,91 т 6,78 935 3000
Прометий pm 1945 61 146,92 т 7,22 1168 3300
Протактиний Ра 1913 91 231,04 т 15,37 1200 4000
Радий Ra 1898 88 226,03 т 5,00 700 1500
Радон Rn 1900 86 222,00 r 4,40') 71 -62
Реннй Re 1925 75 186,20 т 21,02 3180 5600
Роднй Rh 1803 45 102,91 т 12,42 1963 3700
I'тvть Hg дон.Э. 80 200,59 ж 13,55 39 357
Рубидий Rb 1861 37 85,47 т 1,53 39 705
Рутений Ru 1827 44 101,07 т 12,36 2310 4100
Самарий Sm 1879 62 150,35 т 7,54 1060 1600
Свинец РЬ дон.э. 82 207,19 т 11,34 328 1760
Селен Se 1817 34 78,96 т 4,81 220 685
Сера S дон.Э. 16 32,06 т 2,09 115 445
Серебро АI!: дон.Э. 47 107,87 т 10,50 962 2160
Сканднй Sc 1876 21 44,96 т 2,99 1540 2800
Стронций Sr 1790 38 87,62 т 2,58 770 1380
Сурьма Sb ХVПв. 51 121,75 т 6,68 630 1750
Таллий Тl 1861 81 204,37 т 11,87 304 1460
602
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ ХОЛОДИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
Окончание табл. 2.7.1 1
1 2 3 4 5 6 7 8 9
Танraл Та 1802 73 180,95 т 16,67 3000 5400
Теллур Те 1782 52 127,60 т 6,25 450 990
Тербий ть 1843 65 158,92 т 8,27 1360 2500
Технеций Тс 1937 43 98,91 т 11,50 2200 4600
ТIfПIН Ti 1791 22 47,90 т 4,51 1670 3300
Тооий Th 1828 90 232,04 т 11,73 1700 4500
ТvJIИЙ Тт 1879 69 168,93 т 9,33 1550 2000
Уrлерод С дои.Э. 6 12,01 т 2,27 3700
Уран U 1789 92 238,03 1- 19,05 1135 4000
ФеDМИЙ Fm 1952 100 257,10 т
Фосфор Р 1669 15 30,97 т 1,82 44 280
I Фоанций Fr 1939 87 223,00 т 30 650
IФтOD F 1771 9 19,00 r 1,142) 220 188
ХлОD С1 1774 17 35,45 т 2,03") 101 34
Х!)Ом Cr 1797 24 52,00 т 7,19 1860 2600
Цезий cs 1860 55 132,91 т 1,90 29 686
Церий се 1803 58 140,12 т 6,71 800 3000
Циик zn дон.Э. 30 65,37 т 7,14 420 913
Циtжоний zr 1789 40 91,22 т 6,51 1850 4400
Эйиmтeйний Es 1952 99 254,09 т -
lэооий Er 1843 68 167,26 т 9,04 1520 2600
1) Ввиду тоro, что в различиых источниках имеются разночтения относительно значений плотности, темпераrypы
плавления и кипения, мы приводим данные, наиболее часто встречающиеся в следующих трех работах: "Genera1
Chemistry" (P.W. Atkins, Ы. Scientific АтеПcan Books); "Zah1enwerte und Funktionen аш Physik, Chemie, Astronomie,
Geophysik und Тесhnос" (Lando1t-Bomstein, Shringer Ver1ag) и "Techniques de l'ingenieur" (vol. Кl: Constantes physico--
chimignes ).
2) ПЛотность ЖИДКОСТИ.
3) Темпераrypa возrонlCII.
27. ТАБЛИЦЫ
603
N,..,
, '"
""':!::
IIJ
NM
m<"l
::r...
s=
с::'"
'g!
I
u
ъ
'"
Q,
Q,
i
...
.!::,
=
=
=
5
..
:1:
Q,
=
=
=
)
...
=
(j
..
12
(j
I
..
..
Q,
'"
=
=
..
=
5
... .
;!
.. .
12:::
(j о
1з
i
..,З
Q,.
... "
u
'" '"
Q,F:
'" :=
.. "
... ..
..
5
.. '"
: t}
.Q '"
"I;:f (Jo'
>:
" tj.l'!
:!: 8 u f;J<
!;; '" а \о.
о.. u
;.:: :>' со:
... '"
" u
О.
;.::
c)
0.0
1j '"
" "
о. .. "
" "
!--< '"
d1 I U
g.[ O
!--<
:!: ",,;, .Q
sЖI :: t:(,...,r:..."
::s:: CQ О..... /111;
;>:. t;
:s: .... g :=
о "
ё g :=
:= Ь
""
'" ;>.,
:= '"
о
'"
ё g 12
:=
'" '"
" :. '" ".
o... S о
::E
.. ..
8 t::
>-> CI3 .. О
::i
а
::Е
'"
;: "
!
"
"
'"
о
:=
"
:r:
0"""1'
"1', 'й, М
o-ON
I""V I
O\D
IV\D
I п;:
I
0"'0...-1 MOO"'"
м "1'
It'-t'- I
00
VN OOVO\......\O
OV')V') I ('f")NOOo\..... 1
.....0........'" 'VII")OON
8::!;, I
м О ""
N 0\ ""
<"I V
о о
I ;;
""
"" 00
!("I"')...-I I
М \D
м t'-
I N"'..... I
"" ..,
o,\.....V')OOo,\ NMMMOOO\N\O('f")OO
("1") l' N \о N N <::> о \о r")'" N ..... r") 0\ сю'"
t'I"'IV\OM..... l'V') o\\Cr") OOl'
.....VO\NO\ V')OOV')OON....OOON
v') \О:: V')... t! \с
1"7"" 11"" 1 1 1 1 I""O\
о о
\D \D
0\00 1
00l'0l'OOV') \оме
V')MO'.OO(""').....N...N"..: N...-IO"
C>:q oo ..... I
1 ! 1 1 I 1 I 1 : ,
I 1
OMOOOOOO O (""')
..... V') O 1 t:2
";'11"7";''';'1'';'"7'';'1'';' "711
\XIN"'"'OO°O\OOr")N.....OOV')V')\DOO
\D" 00'" 0\ М v l' 00 0\ 00'" м" t-- \о ..... 00 N а-....
0\ О.....:!=ЬОО 11")..... l'1'0\ \о 00 ОМ
NNM "IN......NII")..-.INN-.::t................
\Do\"'>OO\t'-О\",>V\D\D\D::ОО
'<Dl'O.....\Dr")NOt/i......MI.ONO
О\МО\ОО V').......,....l'OO\\OV')
О ....: О м О О ...... ...... О ........ ..... О е ......
g !:;
Nl'......\O .....O\'Vl'MM
..................NOO............ON"......
0:';;:0
"'>0"'>
М 000\
......е......
ОО\М MMV')O\\D 0\0
::::' 1 :::: , 1 1
МММ МММММ ММ
s g 8g оёs
... : i
....., :J.....9....:д' ООО м
Z<!;rJrJ:r::r:ZOUOZU r3
t'-
I"!,
00 000011")
I::" I:: ,,
00
1"1'
d
0\""
! \D
о' О
OOt'-VО\
! V') V') 'v М"
О О
I\D
о'
\D N
1000
О .
' о
I "
м
10\
0"1'
I N....-I I
N
00
100t'-
"1' "1"
' :: 3
O\Ml'l'OO\D V')
"1"6"00,,'V............
g ;;: ;;:;"
1
V, "1'
ОО\ооМ
\0......[""-- I
I I 1
ot--\OV')
V') м 00 М"
OOMOO
1 1 1 I
'й :;' 0.0 \D ,
N :== \O
I ! :
: "
::
"" \D
'" \D
00 М
N ('-О'
OOO\OO"1"OOV')
O\OmO\t--ООVt'-
:" ": :" "
"1'
\D '"
\D 0\
""'"
0\ ('f")l'OMl'\D......
MO\l'M OIl")\D
V')N"O\M\OMr")M"
..................("").....М...........
\D
1 00,
м
O\D О
I :::: 1::::
м м N
0\ "'>
I ;:; "
MN
ё; b
"1"" 00" "1"" О \О <:5 О 00'"
('f")M"1"l'('f")V')MN
r/.J N M""O
'80 M'"
UUU
.1Ii
IC) =
N
"'> о
iI: '"
:= ..
:= ""
..
а ..
.. g.
!:t 1::
I
8
:= м
I а
о е:: !:t " !:t
!:t s )Si
.. а о>' = ",.. !:t '" (J !:t \;
g= .4.4 ; 2 ;
. 1 s
;.:; coot::t::uu auu;;"xxxcI'''\:;
5 !:t
е: о
s 1
.8