Расчет и изготовление диафрагм для расчета параметров. Стандартные диафрагмы и сопла

Назначение изделия

Диафрагму для пожарных кранов ДУ65 используют для ограничения давления между самим пожарным краном и соединительной головкой.

Согласно выдержке из СНиП 2.04.01-85* «Внутренний водопровод и канализация зданий» при напорах у пожарных кранов более 40 м между пожарным краном и соединительной головкой следует предусматривать установку диафрагм, снижающих избыточный напор. Допускается устанавливать диафрагмы с одинаковым диаметром отверстий на 3-4 этажа здания.

Диафрагма для пожарных кранов ДУ65 выполняется из нержавеющей стали, согласно действующему ГОСТу, толщиной 3 мм . Она представляет собой шайбу с отверстием в центре. В зависимости от давления в трубопроводе применяют диафрагмы с отверстием различного диаметра. Диафрагма применяется в случаях, когда необходимо снизить давление на пожарные рукава. 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.

Целесообразно применять диафрагму при длине рукава более 40 метров. Внутренний диаметр отверстия выполняется от 10 мм до 40 мм с шагом 0,5 мм.

Если соединительная головка на выходе будет муфтовая ГМ65, то диафрагма кладется внутрь головки, головка накручивается на кран и зажимает диафрагму:

Если соединительная головка на выходе будет цапковая ГЦ65, то диафрагма кладется внутрь головки и фиксируется стопорным кольцом, после чего головка закручивается в кран:

Определение нужного диаметра диафрагмы

Диафрагмы отличаются:

внутренним диаметром отверстия;
наружным диаметром.

Внутренний диаметр диафрагмы для пожарного крана определяется по СНиП 2.04.01-85* «Внутренний водопровод и канализация зданий» по номограмме:

1) Ставим точку 1 на оси Нср (кол-во метров избыточного напора);

2) Ставим точку 2 на оси q, л/с (шкала требуемого напора воды);

3) Проводим линию из точки 1 к точке 2;

4) Находим точку пересечения линии с центральной осью, значение в мм и будет диаметром внутреннего отверстия диафрагмы:

Если диафрагма идет для пожарного крана ДУ50, берем значение с левой стороны центральной оси (округляется до шага в 0,5 мм).
Если диафрагма идет для пожарного крана ДУ65, берем значение с правой стороны центральной оси (округляется до шага в 0,5мм).

Внешний диаметр диафрагмы зависит от двух факторов :

1) Диафрагма идет под пожарный кран ДУ50 или ДУ65.

2) Выход пожарного крана имеет внутреннюю или внешнюю резьбу, т.е. соединительная головка на выходе будет цапковая (ГЦ) или муфтовая (ГМ) соответственно.

Если выход пожарного крана имеет внешнюю резьбу, т.е. соединительная головка на выходе будет муфтовая ГМ50/ГМ65, будут следующие варианты:

Для кранов ДУ50 - внешний диаметр диафрагмы будет 56 мм.
Для кранов ДУ65 - внешний диаметр диафрагмы будет 72 мм.

Если выход пожарного крана имеет внутреннюю резьбу, т.е. соединительная головка на выходе будет цапковая ГЦ50/ГЦ65, то внешний диаметр диафрагмы определяется внутренним диаметром цапковой головки ГЦ:

Для кранов ДУ50 - внешний диаметр диафрагмы будет от 43 мм до 48 мм.
Для кранов ДУ65 - внешний диаметр диафрагмы будет от 63 мм до 68 мм.

* Этот диаметр различается в зависимости от завода-производителя. Для того, чтобы не было ошибки, обязательно измерьте диаметр именно Вашей гайки.

Компания «АЛАРМ 01» изготовит:

любой внутренний диаметр диафрагмы по желанию заказчика, в зависимости от необходимого давления;
любой внешний диаметр диафрагмы.

Приводимые далее расчетные формулы (равно как и методы расчета) справедливы для любых сужающих устройств, и в том числе, для стандартных диафрагм и сопел, но, разумеется, числовые значения коэффициентов расхода  и поправочных множителей  на изменение плотности газа и пара будут различны для разных сужающих устройств.

Учитывая, что площадь круглого отверстия сужающего устройства F 0 =  d 2 /4 и p = p 1 - p 2 , а также производя соответствующую подстановку в формулы расхода (1),(2), получим значения Q м и Q о в виде:

где p измеряются в паскалях.

В большинстве технических расчетов применяют не секундный, а часовой расход. Измерять же диаметр d удобнее в миллиметрах, а не метрах.

С учетом вышеизложенного получим следующие выражения для Q м (кг/ч) и Q о (м 3 /ч):

(3)

Погрешности измерения расхода с помощью диафрагм и сопел

Уравнения расхода, например (3), содержат пять множителей , ,  1/2 , p 1/2 , d 2 , от погрешностей которых зависит погрешность измерения расхода Q м или Q о. Имеются в виду случайные погрешности перечисленных величин. Систематические погрешности должны быть устранены или же учтены соответствующими поправками. Если были бы известны средние квадратические случайные погрешности   ,   ,  d ,   ,   p , то на основании закона сложения средних погрешностей можно записать

В общем случае погрешность коэффициента расхода   надо определять по формуле (5):

В формуле (5) через   и обозначена исходная погрешность а, которой оценивается достоверность коэффициента .

где D- диаметр трубы;

d - диаметр диафрагмы;

m - относительная площадь сужающего устройства.

Согласно стандарту ИСО 5167 для диафрагм с угловым и фланцевыми отборами   и = 0,3 % при т < 0,36 и   и = 0,5% при т > 0,36. Для сопел   и = 0,4 % при т < 0,36 и   и = % при т > 0,36. В правилах РД 50-213-80 для сопел   и = 0,3 % при т  0,25 и   и = % при m > 0,25.

Если при определении т допущена погрешность из-за неточного измерения значений d и D , то возникает дополнительная погрешность   m коэффициента , которую можно определить, исходя из формул (6) и (7) и зная погрешности  d и  D .

(6)

(7)

откуда для диафрагм

(8)

и для сопел

(9)

Значения  d и  D зависят от точности измерения d и D. Максимальная погрешность измерения d находится в пределах от 0,02 до 0,1%. Соответственно  d будет изменяться от 0,01 до 0,05%.

Погрешность измерения перепада давления p или, иначе говоря, погрешность дифманометра будет определяться разными формулами, которые зависят от того, отнесен ли класс точности S дифманометра (т. е. основная погрешность показаний прибора в процентах) к верхнему пределу измерения разности давлений S  p или же к верхнему пределу измерения расхода S Q Эти формулы имеют вид:

Согласно ГОСТ 18140-84 дифманометры, предназначенные для работы в комплекте с сужающими устройствами, имеют класс S Q отнесенный к верхнему пределу измерения расхода. Обычно S Q =(0,51,5)%. /1/

Недостатки

Недостатком метода являются относительно большие погрешности (1- 2%), обусловленные демпфирующим действием сужающего устройства, нелинейной зависимостью между расходом и перепадом давлений, неравномерным распределением давления, износом сужающего устройства, изменением плотности вещества и др. Последняя причина особенно существенна при измерении расхода газа или пара.

Диафрагма фотоаппарата является одним из трех факторов, влияющих на экспозицию. Поэтому понимание действия диафрагмы - это обязательное условие для того, чтобы делать глубокие и выразительные, правильно экспонированные фотографии. Есть как положительные, так и отрицательные стороны использования различных диафрагм, и этот урок научит вас, что они собой представляют и когда какие следует использовать.

Шаг 1 - Что такое диафрагма фотоаппарата?

Лучший способ понять, что такое диафрагма - представить ее как зрачок глаза. Чем шире открыт зрачок, тем больше света попадает на сетчатку.

Экспозицию составляют три параметра: диафрагма, выдержка и ISO. Диаметр диафрагмы регулирует количество света, поступающего к матрице, в зависимости от ситуации. Есть различные творческие варианты использования диафрагмы, но когда речь идет о свете, важно запомнить, что более широкие отверстия пропускают больше света, а более узкие меньше.

Шаг 2 - Как определяется и изменяется диафрагма?

Диафрагма определяется с помощью так называемой шкалы диафрагм. На дисплее вашей камеры вы можете увидеть F/число. Число означает, насколько широкая диафрагма, что, в свою очередь, определяет экспозицию и глубину резкости. Чем меньше число, тем шире отверстие. Это может сначала вызвать путаницу - почему малое число соответствует большей светосиле? Ответ прост и лежит в плоскости математики, но сначала вы должны узнать, что такое диафрагменный ряд или стандартная шкала диафрагм.

Диафрагменный ряд: f/1.4, f/2, f/2.8, f/4, f/5.6, f/8, f/11, f/16, f/22

Главное, что нужно знать об этих числах - то, что между этими значениями одна ступень экспозиции, то есть при переходе от меньшего значения к большему в объектив будет попадать в два раза меньше света. В современных камерах есть также и промежуточные значения диафрагмы, позволяющие более точно настроить экспозицию. Шаг настройки в этом случае равен ½ или 1/3 ступени. К примеру, между значениями f/2.8 и f/4 будут лежать значения f/3.2 и f/3.5.

Теперь о более сложных вещах. Точнее о том, почему количество света между основными значениями диафрагмы различается в два раза.

Это происходит из математических формул. Например, мы имеем объектив 50 мм с диафрагмой 2. Чтобы найти диаметр диафрагмы, мы должны разделить 50 на 2. Получится 25 мм. Радиус будет равен 12,5 мм. Формула для площади S=Пи х R 2 .

Вот несколько примеров:

50 мм объектив с диафрагмой f/2 = 25 мм. Радиус получается 12,5 мм. Площадь согласно формуле равна 490 мм 2 . Теперь посчитаем для диафрагмы f/2.8. Диаметр диафрагмы равен 17,9 мм, радиус 8,95 мм, площадь отверстия 251,6 мм 2 .

Если разделить 490 на 251, то получится не ровно два, но это только потому, что диафрагменные числа округлены до первого десятичного знака. На самом деле равенство будет точным.

Вот так реально выглядят соотношения отверстий диафрагмы.

Шаг 3 - Как диафрагма влияет на экспозицию?

С изменением размера диафрагмы изменяется и экспозиция. Чем шире диафрагма, тем сильней экспонируется матрица, тем более светлое изображение получается. Лучший способ продемонстрировать это - показать серию фотографий, где изменяется только диафрагма, а остальные параметры неизменны.

Все изображения ниже были сделаны на ISO 200, выдержка 1/400 сек, без вспышки, а изменялась только диафрагма. Значения диафрагмы: f/2, f/2.8, f/4, f/5.6, f/8, f/11, f/16, f/22.

Однако, основное свойство диафрагмы - это не управление экспозицией, а изменение глубины резкости.

Шаг 4 - Эффект глубины резкости

Глубина резкости - сама по себе обширная тема. Чтобы раскрыть ее, нужно несколько десятков страниц, но сейчас мы рассмотрим ее очень кратко. Речь идет о расстоянии, которое будет передаваться резко спереди и сзади объекта съемки.

Все, что вам действительно нужно знать, с точки зрения взаимосвязи диафрагмы и глубины резкости, это то, что чем шире диафрагма (f/1.4) тем меньше глубина резкости, а чем уже диафрагма (f/22), тем поле резкости больше. Прежде, чем я покажу вам подборку фотографий, сделанных с разной диафрагмой, посмотрите на диаграмму ниже. Она помогает понять, почему это происходит. Если вы не понимаете точно, как именно это работает, ничего страшного, пока для вас важно знать о самом эффекте.

На нижнем рисунке представлено фото, сделанное на диафрагме f/1.4. На нем ярко выражен эффект ГРИП (Глубины резко изображаемого пространства)

Наконец подборка фотографий, сделанных в приоритете диафрагмы, таким образом экспозиция остается постоянной, а меняется только диафрагма. Диафрагменный ряд такой же, как в предыдущем слайд-шоу. Обратите внимание, как меняется глубина резкости при изменении диафрагмы.

Шаг 5 - Как использовать различные диафрагмы?

Прежде всего следует помнить, что нет правил в фотографии, есть рекомендации, в том числе когда дело доходит до выбора диафрагмы. Все зависит от того, хотите ли вы применить художественный прием или максимально точно запечатлеть сцену. Чтобы легче принимать решение, привожу несколько наиболее употребляемых традиционно значений диафрагмы.

f/1.4 : превосходно для съемки в условиях низкой освещенности, но будьте осторожны, при таком значении очень маленькая ГРИП. Лучше всего применять для небольших объектов или для создания эффекта мягкого фокуса

f/2 : Использование то же самое, но объектив с такой диафрагмой может стоить одну треть от объектива с диафрагмой 1,4

f/2.8 : Также хорошо применять в условиях низкой освещенности. Лучше всего применяется для съемки портретов, так как глубина резкости больше и в нее попадет все лицо, а не только глаза. Хорошие зум-объективы как правило имеют это значение диафрагмы.

f/4 : Это минимальная диафрагма, используемая для съемки человека при достаточном освещении. Диафрагма может ограничивать работу автофокуса, поэтому вы рискуете промахнуться на открытой диафрагме.

f/5.6 : Хорошо использовать для фотографии 2-х человек, но для низкой освещенности лучше использовать подсветку вспышкой.

f/8 : Используется для больших групп, так как гарантирует достаточную глубину резкости.

f/11 : На этом значении большинство объективов имеют максимальную резкость, так что это хорошо для портретов

f/16 : Хорошее значение при съемке на ярком солнечном свете. Большая глубина резкости.

f/22 : Подходит для съемки пейзажей, где не требуется внимания к деталям на переднем плане.

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