Ультразвуковые уровнемеры.

Принцип действия этих приборов основан на отражении ультразвуковых волн от поверхности раздела сред. Схема такого уровнемера представлена на рисунке.

В нижней части цистерны размещены излучатель 6 и приёмник 7 ультразвуковых колебаний. Излучатель через определённые промежутки времени посылает импульсы ультразвуковых колебаний, которые распространяются со скоростью с. Достигнув поверхности раздела на высоте h, часть энергии ультразвуковых колебаний отражается и с той же скоростью распространяется к приёмнику. Время от момента излучения до попадания на приёмник: , где k – поправочный коэффициент. Таким образом, промежуток времени между излучением и приёмом при постоянной скорости распространения однозначно характеризует уровень жидкости. Излучателем и приёмником ультразвуковых колебаний служат пьезоэлектрические преобразователи. Генератор 1 вырабатывает высокочастотные электрические колебания, которые подаются на излучатель 6. Приёмник 7 производит обратное преобразование ультразвуковых колебаний в электрические. Этот электрический сигнал усиливается в усилителе 3 до значений, достаточных для обработки в измерителе времени 4. Синхронизирующее устройство 2 обеспечивает одновременный с излучением пуск измерителя времени. Измеритель времени вырабатывает сигнал, пропорциональный промежутку времени t, и подаёт его на показывающий прибор 5, проградуированный в единицах уровня.

Приборы контроля давления.

Датчики давления обычно состоят из двух измерительных преобразователей. Первый служит для преобразования давления в механический параметр (например, перемещение) с помощью упругих чувствительных элементов (мембран, мембранных коробок, сильфонов), второй – для преобразования механического параметра в электрический (сопротивление, ёмкость, индуктивность). Более подробно – см. курс ТТИ.

Датчик давления с потенциометрическим преобразователем.

Схема датчика представлена на рисунке.

Чувствительным элементом является мембранная коробка 1, которая деформируется под действием измеряемого давления Р. Эта деформация приводит к перемещению штока 2 и связанного с ним движка потенциометрического преобразователя 3. Соответственно, изменяется электрическое сопротивление и значение выходного сигнала цепи.

Реле давления типа РДК.

Схема данного реле, применяемого как сигнализатор давления, показана на рисунке.

Принцип действия реле основан на уравновешивании силы давления Р, действующей на сильфон 4, силами упругости пружины 7 и сильфона. При повышении давления дно сильфона со штоком 3 и правым концом рычага 5 движется вверх, а левый конец рычага – вниз, растягивая пружину 7. Рычаг 2 идёт влево, размыкая кнопкой микровыключателя 1 электрическую цепь. Винт 6 с движущейся по нему кареткой 8 служит для настройки реле на требуемое давление. При этом величина установленного предельного давления отображается на шкале 9.

Приборы контроля температуры.

Для контроля температуры рабочих сред применяют датчики с механическими и электрическими чувствительными элементами.

Более подробно – см. курс ТТИ (жидкостные, биметаллические, дилатометрические, манометрические, термоэлектрические, датчики сопротивления).

Термореле типа ТРК.

Схема данного реле, применяемого в системах кондиционирования воздуха, приведена на рисунке.

Реле предназначено для размыкания цепи при достижении заданной температуры воздуха. Его действие основано на изменении давления легкоиспаряющейся жидкости в термобаллоне 7 при изменении температуры окружающего воздуха. При повышении температуры эта жидкость закипает, давление в термобаллоне увеличивается и через капиллярную трубку воздействует на сильфон 6. Сильфон сжимается, и шток 5 движется вверх, поворачивая рычаг 3, который в свою очередь размыкает контакты переключателя 4. Заданная температура срабатывания реле устанавливается с помощью пружины 1, натяжение которой регулируется винтом 2.

Тема 1.5. Основы теплового расчёта общесудовых систем.

Основой теплового расчёта является составление теплового и влажностного балансов в судовом помещении.

Тепловлажностный баланс – это суммарное тепловое и влажностное воздействие различных факторов на микроклимат судовых помещений. Тепловлажностный баланс позволяет количественно и качественно оценить изменения параметров воздуха в судовых помещениях, установить характер этих изменений и обосновать выбор технологической схемы обработки воздуха для удовлетворения требований обитаемости людей, сохранности грузов и создания условий нормальной эксплуатации различного судового оборудования.

Тепловой баланс в общем случае выражается соотношением:

,

где: Q_явн – явные тепловыделения и теплопотери, Вт; Q_скр – скрытые тепловыделения и теплопотери, Вт; G_изб – баланс влагосодержания в помещении, кг/ч; i_п – энтальпия водяного пара, Дж/кг (в практических расчётах i_п = 2335¸2555 Дж/кг).

Выражение для теплового баланса можно записать также в следующем виде:

,

где - суммарные теплопритоки, Вт; - суммарные теплопотери, Вт.

Летом , и тогда тепловой баланс в помещениях положительный. В этом случае избыточные тепловыделения (+Q_изб) должны удаляться из помещений системами микроклимата.

Зимой , и тепловой баланс отрицательный. Недостаточное количество теплоты (-Q_изб) должно быть восполнено системами микроклимата.

Для каждого конкретного судового помещения число составляющих теплопритоков ( ) соответствует количеству фактических источников теплоты. Зависимости для определения теплопритоков от различных источников приводятся в соответствующих справочниках.

Теплопотери отапливаемых помещений рассматриваются как теплопотери через наружные ограждения помещений, граничащие с внешней средой:

,

где q_из – удельный тепловой поток через наружные изолированные ограждения, Вт/м²; F_из – площадь наружных изолированных ограждений, м²; k_ог.н.i – коэффициент теплопередачи неизолированных наружных поверхностей ограждения, Вт/(м²×К); F_ог.н.i – площадь неизолированных наружных поверхностей ограждения, м²; t_В – температура воздуха внутри помещения, ⁰С; t_Н – температура наружного воздуха, ⁰С.

При расчёте теплопотерь через неизолированные наружные ограждения температура наружного воздуха принимается –25 ⁰С, температура забортной воды 0 ⁰С, а температура жидких грузов 5 ⁰С. В случаях наличия дверей в наружных ограждениях с учётом инфильтрации значение Q_ог.гн. следует увеличит на 5¸10 %, а при наличии естественной вентиляции – ещё на 10%. Если применяется искусственная вентиляция, то теплопотери с вентиляционным воздухом рассчитываются по выражению:

,

где: n – кратность воздухообмена, V_пом – объём помещения, м³, t_Н – температура воздуха, поступающего в помещение, ⁰С.

Тепловой режим судовых помещений в результате изменения теплопритоков в течение суток всегда нестационарен: Q_изб = f(t). Поэтому расчёт систем микроклимата должен производиться не только на максимальные, но и на долевые тепловые нагрузки, что позволяет оценить стабильность поддержания заданных параметров воздушной среды при различных условиях эксплуатации.

Баланс влаги в судовых помещениях выражается соотношением:

,

где - суммарные влаговыделения в судовых помещениях, кг/л; - суммарное влагопоглощение, кг/л. Влагопоглощение происходит засчёт гигроскопических материалов, химических веществ, конденсации и т.д.

Поскольку влаговыделение в судовых помещениях практически всегда преобладает над влагопоглощением, баланс влаги всегда является положительным.

Раздел 2. Судовые системы