Говоря простым языком, диафрагма фотоаппарата – это устройство, через которое свет попадает на матрицу фотоаппарата. Диафрагма состоит из так называемых «лепестков», количество которых может варьироваться от трех до двадцати штук. В зависимости от интенсивности освещения лепестки уменьшают или увеличивают диаметр светопропускающего отверстия. Принцип их действия аналогичен зрачку: при тусклом свете он расширяется, при ярком – сужается.
Чтобы лучше понять принципы расчета характеристики объектива (в том числе, и значения диафрагмы), необходимо знать, что такое фокусное расстояние объектива.
Фокусное расстояние объектива
Фокусное расстояние – это расстояние между матрицей фотоаппарата и главной оптической плоскостью объектива при условии его фокусировки в бесконечность. Этим показателем определяется угол обзора, достигаемый тем или иным объективом. Чем фокусное расстояние больше, тем угол обзора меньше. В характеристиках обычно указываются минимальное и максимальное фокусное расстояние, которые обеспечивает объектив. Измерять его принято в миллиметрах.
Отношение фокусного расстояния к размеру отверстия диафрагмы называется f-числом. Именно оно и определяет значение диафрагмы. Чем меньше этот показатель, тем больше отверстие, и тем больше света проникает на матрицу фотоаппарата. Стоит учесть, что значение диафрагмы часто указывается в виде знаменателя дроби, без уточнения фокусного расстояния.
Возможные значения f-чисел описываются специальной шкалой диафрагм, представляющей собой последовательность чисел:
1 – 1,4 – 2 – 2,8 – 4 – 5,6 – 8 – 11 – 16 – 22 и так далее.
Суть шкалы в том, что сужение отверстия объектива в два раза приводит к уменьшению количества света, попадающего на матрицу, в четыре раза. Аналогичное действие оказывает и двойное увеличение фокусного расстояния. Диафрагменная шкала нередко наносится на оправу объектива для удобства фотографа.
Максимальное количество света пропускают объективы с наименьшими f-числами (f/1,2 – f/1,8). Называются такие объективы светосильными.
Светосила объектива
Светосила – это степень ослабления объективом фотоаппарата светового потока, или, другими словами, способность объектива передавать реальную яркость объекта. Чем больше светосила, тем качественнее получаются снимки, сделанные в условиях плохого освещения без использования штатива и вспышки. Кроме того, светосильные объективы позволяют фотографировать с максимально короткой выдержкой.
Значение светосилы определяется значением максимально открытой диафрагмы. Вместе с фокусным расстоянием его обычно указывают на ободе объектива. Так, например, надпись 7-21/2,0-2,8 означает, что при фокусном расстоянии в 7 миллиметров светосила равна 2,0. Соответственно, при фокусном расстоянии в 21 миллиметр – 2,8.
При выборе объектива стоит учитывать, что максимально открытая диафрагма используется очень редко. При этом цена светосильных объективов ощутимо выше. Для большинства покупателей нет никакого смысла переплачивать за показатель 1:1.2, вполне достаточно купить более бюджетный вариант со светосилой 1:1.8.
Относительное отверстие
Величину, обратную диафрагменному числу, называют относительным отверстием . Величина относительного отверстия определяет, во сколько раз фокусное расстояние объектива превышает диаметр его отверстия. На оправе объектива этот показатель обычно имеет вид дроби типа 1:2. Такие цифры означают, что диаметр отверстия вдвое меньше фокусного расстояния.
В разных источниках понятия значения светосилы, величины относительного отверстия и непосредственно диафрагмы часто описаны научным, малопонятным языком. Чтобы не ошибиться при выборе фотоаппарата и не запутаться в характеристиках объектива, стоит запомнить зависимости, существующие между ними.
Так, светосила – это постоянное свойство оптики, которое невозможно изменить или настроить. Следует помнить, что светосила не имеет отношения к текущему значению диафрагмы. Как уже упоминалось выше, ее значение равно значению диафрагмы в максимально открытом положении.
Относительное отверстие, в отличие от светосилы, величина изменяемая. Отрегулировать ее можно при помощи диафрагмы.
Наиболее полно исследованными сужающими устройствами, которые рекомендованы для широкого применения Техническим комитетом 30 (ТК 30) Международной организации по стандартизации (ИСО), являются так называемые нормальная диафрагма и нормальное сопло [?]. На основе периодически издаваемых рекомендаций ИСО почти во всех промышленно развитых странах разработаны нормы или правила по применению данных сужающих устройств.
В нашей стране подобные нормы по методике и формулам расчета стандартных сужающих устройств, основным требованиям к расходомерам, методике их поверки, а также методике определения погрешности измерения расхода установлены Правилами 28-64 Государственного Комитета стандартов, мер и измерительных приборов при Совете Министров СССР. Правила распространяются на измерения расхода однофазных жидкостей и газов, а также перегретых паров с помощью стандартных сужающих устройств, установленных внутри трубопровода диаметром не менее 50 мм, при условии, что поток является установившимся, числа Рейнольдса превышают определенные значения и отношение давлений перед и за сужающим устройством не достигает критической величины.
Нормальные или стандартные диафрагма и сопло выбраны и рекомендованы для применения не случайно. Их коэффициенты расхода в широкой области чисел Рейнольдса почти не меняются. Заметное изменение наступает лишь при сравнительно малых Re. Поэтому при малыхReстандартные диафрагмы и сопла не применяются.
Стандартная диафрагма представляет собой сужающее устройство, выполненное в виде плоского диска с концентрическим отверстием для истечения жидкости. Схематичное изображение диафрагмы приведено на Рис. 3.
Выше оси показано измерение перепада давления через кольцевые камеры, ниже оси - через отдельные отверстия. На рисунке приняты следующие обозначения: D 20 - внутренний диаметр трубопровода перед сужающим устройством при температуре 20° С;d 20 -внутренний диаметр диафрагмы при той же температуре.
Рис. 3
Толщина диска должна быть в пределах от 0,005D до 0,05D, гдеD– диаметр трубопровода. Если толщина диска более 0,02D, то отверстие на стороне выхода должно иметь коническую расточку с углом в пределах от 45 до 60° (ранее от 30 до 45°). Таким образом, толщина цилиндрического отверстия диафрагмы должна находиться в пределах от 0,005D до 0,02D.Входной угол цилиндрического отверстия должен быть строго равен 90°, а сама входная кромка должна быть острой, без каких бы то ни было заусенцев и зазубрин. Степень шероховатостиkвходного торца диафрагмы допускается Правилами до 0,005D, но оговаривается при этом, что волна (характеризующая неплоскостность) должна превышать высотуkне менее чем в 200 раз.
Правила 28–64 предусматривают только угловой способ отбора давлений. При этом возможны две его разновидности – точечный и камерный. В первом случае отбор осуществляется отдельными сверлениями, во втором через кольцевые камеры, которые соединяются с внутренним пространством трубопровода с помощью кольцевых щелей, находящихся непосредственно у плоскостей диафрагмы, или же группы равномерно распределенных по окружности отверстий.
Именно последний способ принят в ГОСТ 14321–73. Диафрагмы камерные на р у до 100 кгс/см 2 (10 Па). Кольцевые камеры способствуют отбору среднего давления в данном сечении[?]. поэтому они особенно целесообразны, когда нет уверенности в надлежащей осевой симметрии профиля скоростей, то есть при недостаточной длине прямых участков трубы до и после диафрагмы.
Камерные диафрагмы согласно ГОСТ 14321–73 изготовляют только при диаметрах труб D не более 400–500 мм. При больших диаметрах камерный отбор давлений выполняется с помощью двух наружных трубок небольшого (10–12 мм) диаметра, согнутых в кольцо вокруг основного трубопровода и соединенных с пространством до и после диафрагмы с помощью нескольких (4–8) равномерно расположенных радиальных трубок.
Слабым местом диафрагмы является входная кромка, которая под действием текущего потока притупляется, что приводит к постепенному увеличению ее коэффициента расхода и появлению погрешности отрицательного знака. В связи сэтим необходимо периодически контролировать состояние диафрагмы путем ее выемки и осмотра. Для этого требуется отключить участок трубопровода, на котором установлена диафрагма. Если требуется бесперебойная подача измеряемой среды, то диафрагму надо устанавливать на обводной линии, снабженной запорными устройствами для возможности ее отключения. Длина этой линии должна быть такой, чтобы до и после диафрагмы были прямые участки достаточной длины. Это сильно усложняет установку. Кроме того, сам процесс выемки трудоемок и сопровождается порчей прокладок, а иногда и фланцевых трубок.
В связи с этим в американской практике широкое применение получили особые устройства, позволяющие вынимать диафрагмы для ревизии и смены без выключения трубопровода [?]. для этой цели дисковая диафрагма помещается в особую камеру, снабженную двумя фланцами для установки в трубопроводе. Камера имеет две полости, разделенные запорным элементом: в нижней – располагается диафрагма, верхняя выполняет роль шлюза.
Диафрагмы с одной парой отбора перепада давления должны комплектоваться запорными вентилями и ниппелями, а также приваренными импульсными трубками для соединений 1-4; уравнительными конденсационными сосудами по ГОСТ 14318-73 для соединений 5-9; для соединений 10-13 - импульсными трубками и уравнительными сосудами по ГОСТ 14319-73 или импульсными трубками и разделительными сосудами по ГОСТ 14320-73. Диафрагмы с несколькими парами отборов поставляются с уравнительными конденсационными сосудами исполнения 5 по ГОСТ 14319-73 без импульсных трубок. Количество пар сосудов должно соответствовать числу дифманометров, комплектуемых с диафрагмой. В обозначении камерной диафрагмы указываются условное давление, условный проход трубопровода, исполнение посадочных мест, материал корпусов камер и диска, номер соединения с импульсными трубками или сосудами и ГОСТ.
Стандартные сопла. Сопла особенно удобны при измерении расхода газов и перегретого пара, а также при измерении расхода пара высокого давления в трубопроводах диаметром D200мм. По сравнения с диафрагмами они менее чувствительны у коррозии, загрязнением и обеспечивают несколько большую точность измерения.
Стандартное сопло Вентури состоит из профильной входной части, цилиндрической средней части и выходного конуса. Потеря давления в сопле Вентури возрастает с увеличением угла косинуса и уменьшением длины косинуса. Сопло Вентури применяется в тех случаях, когда потеря давления имеет решающее значение .
При общем благополучии нашей жизни, мы страдаем от пожаров. Никакая страховка не поможет возместить нанесенный огнем ущерб, потому что моральный вред, причиненный страдальцу, не соизмерим. Поэтому, при постройке жилых комплексов и административных зданий, государство, в лице строительной компании, старается возможными средствами самостоятельно предохранить себя от случайного огня.
С этой целью в определенных нормативами местах устанавливаются пожарные краны - запорные клапаны в комплекте с соединительной головкой и рукавом пожарным с ручным стволом.
При приведении пожарного крана в рабочее состояние на выходе клапана устанавливают диафрагму (шайба из латуни или нержавеющей стали, толщиной 3 мм, с отверстием посередине). ДиафрагмА пожарного крана служит для снижения избыточного давления в системах противопожарного водопровода.
Диаметр диафрагмы пожарного крана
По нормативам условный проход пожарных кранов, устанавливаемых в зданиях и сооружениях составляет 50 и 70 мм, поэтому стандартный внешний диаметр диафрагмы соответственно: 50 и 65 мм.
Установка диафрагмы пожарного крана
Для возможности соединения пожарного оборудования вместе используют соединительные головки, изготовленные из алюминия. Экономия времени при пожаре обязательна, поэтому головки сконструированы именно таким образом: быстро смыкаемые, просты в обращении и надежны. Для работы с напорным оборудованием, в зависимости от выхода запорного клапана, имеется два вида головок: муфтовые и цапковые.
Головки муфтовые соединяют запорный клапан с напорным пожарным рукавом. Их название соответствует виду. Они цилиндрической формы с внутренней резьбой. Диафрагма при этом кладется внутрь головки. Головка накручивается на клапан сверху и удерживает диафрагму в перпендикулярном положении.
Головка цапковая выполняет те же функции, но имеет другое устройство. Она также цилиндрической формы, но резьба у нее не внутри, а снаружи. При этом диафрагму кладут внутрь головки и фиксируют стопорным кольцом. Затем головка цапковая вкручивается в клапан.
Принцип действия диафрагмы пожарного крана
Любая постройка различной этажности предполагает установку множества пожарных кранов, каждый из которых может быть снабжен не одним напорным рукавом. Вся система должна работать стабильно и отлажено. То есть при тушении одновременно нескольких очагов возгорания в здании, вода должна быть распределена равномерно в зависимости от высоты.
Давление воды во противопожарном водопроводе на каждом этаже должно быть примерно одинаковым и сравнимым. Стабильный напор воды должен позволять тушить очаги как на первом, так и на этажах выше.
Именно в этих целях используют диафрагмы пожарных кранов. Установленная диафрагма, ограничивая бесконтрольный объем выхода воды из водопровода, предупреждает перепад давления в системе и снижает избыточное. На всех этажах здания напор воды у пожарных кранов регулируется диафрагмами. Водопровод будет работать везде, что позволит ликвидировать все очаги возгорания.
Внутренний диаметр диафрагмы пожарного крана
Установка диафрагм регулируется нормативной документацией. Согласно своду правил в здании устанавливается необходимое количество пожарных кранов. В имеющейся таблице документально указан расход воды. Из этих расчетов и данных допускается установка диафрагм на 3-4 этажа постройки с одним и тем же диаметром отверстия.
Нормы давления воды у клапана в здании рассчитывается в соответствии с площадью помещения, а также длиной, шириной и высотой до самой дальней точки перекрытия. В производственных зданиях - до 50 метров. Руководствуясь этими подсчетами рассчитывают внутренний диаметр диафрагмы, то есть размер отверстия.
Для этого применяется старая поверенная номограмма 1985 года.
Для определения нужного диаметра:
На левой вертикальной оси на номограмме отмечаем в метрах избыточный напор, ставим точку;
На правой вертикальной оси устанавливаем значение напора воды, которое требуется, измеренное в лошадиных силах, ставим точку;
Соединяя эти две крайние точки линией, на пересечении средней линии находим нужное значение;
Средняя шкала оцифрована с обеих сторон, с левой стороны указываются значения для клапана пожарного крана ду50;
Если диафрагма идет для клапана ду70, берем значение с правой стороны центральной оси;
Искомое значение получается в миллиметрах, с погрешностью 0,5 миллиметра.
Преимущества диафрагмы пожарного крана
Преимуществом диафрагмы является универсальность ее назначения, это довольно простой способ регулировки давления в внутреннем пожарном водопроводе.
Недостатки диафрагмы пожарного крана
Нужные размеры внутреннего диаметра диафрагмы подсчитываются довольно неточно, с большой погрешностью.
Диафрагма к пожарным кранам представляет собой шайбу, обладающую определенным внутренним диаметром, которую устанавливают на выходе клапана пожарного крана. Назначением диафрагмы служит ограничение давления между самим пожарным краном и соединительной головкой.
Диафрагма пожарного крана (нержавейка) Ду-50 и Ду-65 представляет собой шайбу, обладающую определенным внутренним диаметром, которую устанавливают на выходе клапана пожарного крана.
Внутренний размер диафрагмы изготавливаем по желанию заказчика любой: 12, 15, 20 мм и др
К внутренним пожарным водопроводам предъявляется целый ряд требований, которым они должны соответствовать. Если пожарный кран имеет напор свыше 40м между самим краном и соединительной головкой, необходимо предусматривать установку такого элемента, как диафрагма пожарного крана. Это нужно для того, чтобы обеспечить безопасность работы с пожарным стволом.
Так что же такое диафрагма к пожарным кранам?
Диафрагма представляет собой шайбу, выполненную из нержавеющей стали толщиной 3мм, с определенным внутренним и внешним диаметром. Диафрагма устанавливается на выходе пожарного крана непосредственно между краном и соединительной головкой. Диафрагма служит для снижения избыточного давления в системах пожарного водопровода. Установив диафрагмы для снижения избыточного напора, регулируется напор воды у пожарных кранов на всех этажах здания. Таким образом, в случае пожара, при одновременном открытии пожарных кранов на разных этажах, напор воды везде будет одинаковым.
Насосы К 20/18а создают напор в сетях, превышающий максимально допустимый
45 м п.6.7 на 5 м, насосы К 45/30 – на 20 м.
Для снижения гидростатического напора у пожарных кранов на 1–7 этажах предусматриваем установку диафрагм.
Пожарные краны на 1-м этаже расположены на высоте 2,35 м от поверхности земли, а каждый вышерасположенный на 2,8 м выше нижерасположенного. Величины избыточного гидростатического напора у пожарных кранов равны разности величины превышения напора в сети и геометрической высоты расположения кранов. Диаметр отверстия диафрагм определяем по номограмме черт. 5 . Диафрагмы устанавливают между соединительными головками и пожарными кранами.
Результаты расчета приведены в таблице 9.
|
Таблица 9. Расчет диаметров отверстий диафрагм |
||||||||
|
Номер этажа |
Величина избыточного напора у ПК и подводок, Нср, м |
Диаметр отверстия диафрагмы, мм |
||||||
|
Хоз-питьевой водопровод |
||||||||
|
5 - 2,35 = 2,65 | ||||||||
|
Хоз-противо-пожарный водопровод |
||||||||
|
Горячий водопровод |
||||||||
Для снижения избыточного гидростатического напора в сети горячего водопровода у водоразборных приборов на 1–7 этажах, в соответствии с рекомендациями п.10.9 , предусматриваем установку регуляторов давления КФРД-10-2,0 на подводках в квартиры. Давление после регулятора равно 0,05 МПа (5 м).
5. Расчет и проектирование канализации
При проектировании внутренней канализации зданий руководствуются требованиями . В жилом доме проектируем хозяйственно-бытовую канализацию для отвода сточных вод от моек, умывальников, ванн, унитазов, установленных на кухнях и в ванных комнатах. Диаметры отводных труб от санитарных приборов назначаются не менее приведенных в приложении 2 . Трубы прокладываем с уклоном 0,03 при диаметре условного прохода
50 мм и 0,02 при 100 мм. Диаметр стояка назначаем не менее наибольшего диаметра присоединяемых к нему отводных труб и проверяем на пропуск расчетного расхода п.18.5 .
Максимальный секундный расход сточных вод q s , л/с, определяется согласно п.3.5 по формулам
а) при общем максимальном секундном расходе воды в здании или сооружении q tot 8 л/с
б) при q tot 8 л/с
,
л/с.
Величину
– расхода стоков от санитарно-технического
прибора, л/с, принимают согласно
приложению 2 . В качестве расчетного
принимается прибор с наибольшим
водоотведением.
Диаметр выпуска в соответствии с п. 17.29 назначаем не менее наибольшего диаметра присоединяемых к нему стояков.
Для проектируемого жилого дома предусматриваем устройство внутренней канализационной сети (отводные трубы и стояки), а также участков, прокладываемых в подвале, и выпусков из полиэтиленовых труб низкого давления ПНД по ГОСТ 22689.2-89 диаметром 50 мм и 110мм для отводных труб, 110 мм – для стояков.
Расчет канализационных трубопроводов следует производить, согласно п.18.2 , назначая скорость движения жидкости V, м/с, и наполнение H/d таким образом, чтобы было выполнено условие
,
принимая К = 0,5 – для трубопроводов из пластмассовых.
При этом скорость движения жидкости должна быть не менее 0,7 м/с, а наполнение трубопроводов – не менее 0,3.
Назначенные диаметры труб проверяем на пропуск расчетных расходов гидравлическим расчетом.
Общий максимальный секундный расход q tot = 4,05 л/с* (таблица 1), т.е. меньше
8 л/с. Поэтому расчетный расход сточных вод определяем по формуле
,
л/с.
