Расход жидкого пола на 1 м2: Наливной пол расход. Расход наливных полов – Элакор. От Производителя.

как рассчитать наливной пол на 1 м2

Одним из современных вариантов выравнивания полов в квартире или доме является устройство наливного пола. Этот вид отделки перекочевал в сферу жилого ремонта и строительства из промышленных цехов, складов и лабораторий.

Технология монтажа наливного пола позволяет создавать прочное бесшовное покрытие, которое к тому же не разъедается химическими веществами и задерживает воду.

Какие же бывают наливные полы и как правильно рассчитывать расход материалов? Давайте разбираться.

Преимущества и недостатки наливных полов

Любой вариант отделки пола имеет свои плюсы и минусы. Не исключение и наливной пол.

Преимущества наливного пола	Недостатки наливного пола
Позволяет создать ровное покрытие в помещениях большой площади Готовое покрытие наливного пола водонепроницаемо и может служить дополнительным слоем гидроизоляции Устойчивость к появлению плесени и грибка Выдерживает температурный режим от -35°C до +65°C После застывания не выделяют вредных веществ и отличаются химической инертностью Устойчивость к механическим и вибронагрузкам	Высокие требования к подготовке основания пола Устройство наливного пола требует специальных знаний и высокой квалификации. Может потребоваться приглашение специалистов Смеси некоторых видов наливного пола в жидком состоянии токсичны и требуют осторожного обращения Относительно высокая цена

Виды наливных полов

Полиуретановый наливной пол

Основными компонентами полиуретанового наливного пола являются водный раствор полимера и спирт. Они придают покрытию прочность и устойчивость к химикатам. Изначально такой тип пола использовался в промышленном строительстве, например, в производственных цехах или складских комплексах. А затем был замечен архитекторами и дизайнерами и стал применяться в качестве наливного пола для квартир и частных домов.

Плюсы полиуретанового пола	Минусы полиуретанового пола
Прочный Не создает большой нагрузки на перекрытия Износостойкий	Повышенный расход Требовательный к качеству основания

Цементно-акриловый наливной пол

Состав цементно-акриловых полов включает цемент, полиакрилатный сополимер и заполнитель, придающий прочность.

Своим появлением такой тип полов обязан пищевой промышленности. На производстве продуктов питания требовалось особое покрытие, устойчивое одновременно к механическим нагрузкам, частому пролитию жидкостей и регулярной дезинфекции.

Плюсы цементно-акрилового пола	Минусы цементно-акрилового пола
Прочный Износостойкий Не боится воды и химикатов Не скользит	Трудоёмкий монтаж

Эпоксидный наливной пол

В основе эпоксидного наливного пола — эпоксидные смолы. Подобный пол можно укладывать на разные типы оснований: бетон, дерево, металл. Благодаря устойчивости к агрессивным химическим соединениям эпоксидные наливные полы часто используются на фармакологическом производстве, в авторемонтных мастерских и различных лабораториях.

Для ремонта в жилых помещениях эпоксидный пол подходит ещё и по причине экологичности — затвердевшее покрытие не выделяет вредных веществ.

Плюсы эпоксидного пола	Минусы эпоксидного пола
Прочный Износостойкий Устойчив к агрессивной химии	Низкая эластичность, не подходит для помещений с динамической деформацией

Метилметакрилатный наливной пол

Подобный пол производится на основе метилметакрилатовых смол. Среди ключевых особенностей данного вида покрытия можно выделить устойчивость к перепадам температур и воздействию ультрафиолета. Поэтому метилметакрилатный наливной пол особенно хорош для монтажа на открытых площадках — паркингах, складах, уличных объектах.

Плюсы метилметакрилатного пола	Минусы метилметакрилатного пола
Можно укладывать при минусовой температуре воздуха Быстро твердеет	Монтаж требует приглашения специалистов

Гипсовый наливной пол

В составе гипсового наливного пола присутствуют гипс, наполнитель (чаще всего кварцевый песок) и химические добавки для улучшения пластичности готовой смеси. Использование гипса в качестве основного компонента делает такой наливной пол очень выгодным по цене. Однако расплатой за низкую стоимость станет необходимость монтажа финишной отделки: плитки, линолеума или ламината, и непригодность для укладки в помещениях с повышенной влажностью.

Плюсы гипсового пола	Минусы гипсового пола
Не требователен к качеству подготовки основания Низкая цена Быстрый монтаж	Не подходит для влажных помещений Требует финишной отделки

Полиэфирный наливной пол

В состав полиэфирного наливного пола входят отвердитель и полиэфирные смолы.

Ключевая особенность подобного пола — быстрое отвердевание. За счет этого и высокой устойчивости к механическим нагрузкам полиэфирные полы часто используются для укладки в промышленных помещениях.

Плюсы полиэфирного пола	Минусы полиэфирного пола
Устойчивый к механическим нагрузкам Быстро твердеет Быстрый монтаж	Монтаж требует приглашения специалистов

Расчет расхода наливного пола на один квадратный метр

Для того, чтобы правильно рассчитать расход наливного пола, необходимо знать следующие параметры:

• S — площадь помещения, где укладывается пол;

• H —толщина слоя наливного пола;

• P — плотность смеси наливного пола.

Первые два параметра легко измеряются рулеткой. Плотность смеси указывается производителем на упаковке. После замеров помещения и выбора типа смеси, можно приступать к расчету.

Формула расчета расхода в килограммах для помещения с ровным основанием:

Расход = S x H x P

Если разделить расход в килограммах на вес упаковки, то получим количество мешков, необходимых для монтажа пола.

Пример 1. В комнате площадью 20 м2 укладывается наливной пол толщиной 10 мм. Плотность смеси — 1,5 кг/м2/мм. Смесь поставляется в мешках по 20 кг.

Считаем:

Расход = 20 х 10 х 1,5 = 300 кг или 15 мешков.

Если в помещении основание имеет наклон (частое явление для панельных домов), то расчет расхода надо производить по формуле:

Расход = (S x H + (S x h) / 2 ) x P

, где h — перепад высоты основания.

Пример 2. В комнате площадью 30 м2 перепад высоты основания составляет 15 мм. Укладывается наливной пол толщиной 20 мм. Плотность смеси — 1,6 кг/м2/мм. Смесь поставляется в мешках по 20 кг.

Считаем:

Расход = (30 х 20 + (30 х 15) / 2) х 1,6 = 1320 кг или 66 мешков.

Норма расхода для популярных брендов

Наливной пол – расход на 1м2 (на один квадратный метр)

Один из актуальных вопросов при строительстве — расчет нормы расхода материала на один квадратный метр.

Давайте внесем ясность, что мы сейчас понимаем под словосочетанием «наливной пол».

Тематика нашего сайта — это напольные полимерные покрытия, в народе называемые наливными полами. Раньше существовало и другое их название, такое как «жидкий линолеум». Для лучшего понимания особенностей приводим несколько фотографий полимерного наливного пола:

 

Как Вы видите, это финишные покрытия от промышленного назначения до высокодекоративных — все зависит от Ваших пожеланий и эксплуатационных требований.

А сам материал находился вот в такой таре:

 

Наблюдательный посетитель нашего сайта заметит, что материал состоит из двух компонентов А и В, смолы и отвердителя (однако, об этом в другой статье), это и есть полимерный наливной пол.

Но многие посетители этой страницы зачастую ищут информацию о расходе наливного пола, не полимерного, а сухой смеси, этот материал предназначен для подготовки основания к нанесению каких-либо напольных покрытий, в том числе и полимерных, производства, например, Тиккурила, обращаем Ваше внимание, покрытия, показанные на фото выше, изготовлены именно из материалов этой известной фирмы.

Итак, наливной пол как элемент подготовки — то есть это стяжка, которая разравнивается и растекается в ровную поверхность. Вот так выглядит нанесение:

 

На фото мы видим сухую смесь перемешаную с водой в необходимой пропорции, и мы ее просто выливаем на поверхность, отсюда и появилось название наливной пол. В отличие от полимерных наливных полов, этот пол фасуется в мешки, например такие:

   

Разница очевидна, надеюсь с этим вопросом мы разобрались, и с этого момента начнем различать наливные полы. Необходимо заметить, что профессионалы в отношении сухой смеси никогда не употребляют названия «наливной пол», это стяжка, и тип ее самонивелирующая. Среди бригад встречаются и такие термины, как «наливайка», «ровнитель», «нивелирка», «подливочный раствор», и прочее, но все понимают, что под этими словами имеется ввиду, как теперь и Вы, уважаемые посетители нашего сайта.

Итак, вернемся к расчету расхода смеси. Данный показатель очень важен для того, чтобы правильно определить количество смеси, которое требуется купить. Ведь, если Вы приобретете больше материала, чем требуется, то потратите лишние средства, но не нужно забывать про 10% запас материала, т.к. расчет математический, а практический расход зачастую не совпадает с математическим. А вот если материала не хватит, и Вы обнаружите это в процессе укладки, то данный просчет может стать причиной брака, например, такого как «наплывы» и видимые зоны стыковки «замесов». Существующая технология предполагает стыковку последующего «замеса» не более чем через 10 минут от устройства предыдущего.

Далее речь пойдет о важных пунктах при расчете сухой смеси, то есть стяжки, которую называют наливным полом, но правильнее говорить: нивелир масса.

 Расход наливного пола: на что обратить внимание при расчете 

1. Расход наливного пола на 1м2 напрямую зависит от планируемой толщины стяжки (заливки). Необходимая толщина закладывается в проекте, или же определяется уже существующей отметкой чистого пола. Пример: в коридоре уже смонтировано напольное покрытие, например керамическая плитка, Вы планируете уложить новое покрытие в смежной комнате, и хотите чтобы уровень полов (горизонт) был на одной отметке, для этого необходимо знать толщину покрытия для комнаты. Для примера, возьмем новое покрытие, наливной пол «под мрамор». Толщина этого покрытия составляет 1,5 мм., соответственно стяжка должна быть смонтирована такой толщины, чтобы от плитки в коридоре (уровень чистого пола) остался зазор в 1,5 мм., далее при помощи оптического или лазерного нивелира определяем самые высокие и низкие точки в помещении и вычисляем среднюю толщину, например, в нашем случае это будет 18 мм.
2. Расход материала также напрямую зависит от плотности материала, существуют смеси на гипсовой основе с плотностью 1,25-1,6 кг/см3, и на цементной основе с плотностью 2,1-2,3 кг/см3. Информацию о плотности всегда можно найти в описании на материал, или в технических характеристиках, размещенных на самой таре(мешке). Плотность не всегда обозначается всем известным из курса физики символом «ρ» (Ро), а «зашифрована» в указании расхода на 1 кв.м. для определенной толщины:

 

3. Расход смеси можно определять в литрах, один литр соответствует толщине 1 мм на площади в один квадратный метр, но смесь продается в килограммах и необходимо освоить расчет. Для простоты расчета, в конце данной статьи мы «повесили» калькулятор, в который Вам нужно ввести исходные данные: Вашу площадь, среднюю толщину стяжки, и плотность материала, таблица сама все перемножит и выдаст массу необходимой смеси.
4. Очень важно, укладывать подобные смеси в один прием, т. е. набирать необходимую толщину в одну заливку, а не прибегать к кустарным методам, таким как вылить первый слой в 10 мм (произвольно) с наплывами и неровностями, а вторым слоем в 8 мм уже делать ровную поверхность, в этом случае будет существовать опасность отслоения одного слоя от другого. Но если так произошло, то поверхность перед нанесением нужно готовить так же, как готовилось основание перед нанесением первого слоя стяжки.
5. Калькулятор расхода наливного пола : 

  И всё же, для правильного расчета, лучше обратиться к специалистам. Так как статья посвящена не расходу сухих смесей, она не может охватить все вспомогательные средств и материалы, которые будут необходимы при монтаже, например, в этой статье нет информации о грунтовке, а это очень важный элемент, поэтому консультируйтесь у специалистов, пишите и звоните в нашу компанию.

Расход полимерного наливного пола:

Конструкцию полимерного покрытия необходимо рассчитывать исходя из того, какой внешний вид Вы выбрали, так как в различных конструкциях используется разный материал, например, в покрытии «под мрамор» используются всего два материала Темафлор П300 (Temafloor П300) и Темафлор 400 (Temafloor 400), и в покрытии всего два слоя. Когда есть необходимость в конструкции пола типа «3Д», количество слоев может составлять 5-7.

Самая простая конструкция «однотонного пола» состоит двух слоев:


1. Грунтовка Темафлор 400 (Temafloor 400)
2. Лицевой слой Темафлор П300 (Temafloor П300)

На одном объекте может быть только два слоя: Темафлор П300 (Temafloor П300) и Темафлор 400 (Temafloor 400), а на другом от 3 до 5, и связано это со следующими факторами:


1. Ровность основания — по СНиПу, требуемая ровность основания(стяжки) под полимерное покрытие составляет не более 4мм(зазор между основанием и двухметровой контрольной рейкой) черновой, но, как показывает практика, современный заказчик более требователен и с такой ровностью стяжку не примет. Если на основании будут подобные перепады, то возникает необходимость выполнить так называемую «выравнивающую базу», что предполагает устройство трех дополнительных слоев.
2. Пористость основания — в этом случае поры необходимо запечатать, что приведет к дополнительному слою.
3. Состояние существующего основания — наличие различных дефектов, таких как трещины, кратеры, выбоины, приводит к необходимости ремонта, а это может занять от 1 до 5 дней.
4. И самое главное — требования к качеству поверхности пола в промышленных и общественных помещениях, с одной стороны, и помещений в квартирах, коттеджах, с другой стороны, может значительно отличаться. Если в первом случае поверхность может не быть «зеркальной» — то есть, с отражением элементов интерьера в напольном покрытии без искажений, то во втором случае-это часто является основным требованием. Это существенно может повлиять на расход материалов и, следовательно, на стоимость покрытия пола, но об этом речь пойдет далее. 

Читайте далее:

Калькулятор наливного пола. Расчет наливного пола калькулятор.


Калькулятор расхода наливного пола на квадратный метр.

Ремонт всегда связан с выравниванием пола. Если необходимо положить новый паркет или линолеум, то нет смысла укладывать новое напольное покрытие на неровный, в трещинах пол. 

Наравне с бетонной стяжкой сегодня активно используются различные наливные полы, которые быстро и эффективно могут выровнять любой пол: заполнить трещины, сравнять выпуклости. Это наиболее простой, быстрый и эффективный способ добиться ровного пола.

Калькулятор наливного пола используется для определения количества материала необходимого для выравнивания пола. То есть, перед началом ремонтных работ, чтобы определить, сколько мешков нужно материала сначала нужно просчитать все на калькуляторе, который работает в онлайн режиме.

Как правило, определить расход наливного пола калькулятор может для всех наливных полов, которые есть в продаже. Сегодня есть такие виды наливных полов, как:

• эпоксидные;
• полиуретановые;
• метилметакрилатные;
• цементо-акриловые.

Для каждого из этих видов наливной пол калькулятор расхода может определить с большой точностью. Сегодня – это наиболее быстрый и эффективный способ произвести все расчеты.

Пользоваться калькулятором намного удобнее, чем мерить на глаз. Если взять дорогой пол и купить недостаточное количество мешков, то потом придется пол доделывать. Пользоваться калькулятором просто. Нужно ввести в поля необходимые данные.

Например, указать вид наливного пола, предполагаемую толщину и размер помещения. Плотность и вес сухой смеси можно узнать на упаковке. Калькулятор быстро выполнит все подсчеты и сообщит, сколько нужно мешков наливного пола для конкретного помещения. Как правило, на расчеты уходит всего несколько секунд.

Можно, например, уменьшить количество дорого наливного пола. Для этой цели можно сначала сделать бетонную стяжку и сверху положить наливной пол. Еще один способ – подстелить обычный песок. Следует также обратить внимание, что количество наливного пола зависит от текучести материала. Если текучесть большая, то такого материала потребуется меньше.

Пользоваться онлайн калькулятором для наливного пола очень удобно. Это сэкономит время и строительные материалы. Пол получится ровным, прочным и красивым. Воспользоваться калькулятором можно в любое время.

Расход наливного пола на 1м2

Технологическая составляющая укладки наливных полов делает эту процедуру максимально удобной даже для людей, не специализирующихся на этой деятельности. Однако, как новичкам, так и профессиональным «половикам» просто необходимо знать, как определить расход наливного пола на 1 м². Именно он становится одним из критериев выбора подходящей разновидности смеси и залогом положительного исхода всего ремонта.

Особенности, учитываемые при расчётах

Прежде чем приступить к непосредственной укладке, следует обратить особое внимание на следующие нюансы:

• тип материала, применяемого для заливки;
• плотность и толщина покрытия;
• использование наполнителей.

Учитывая их, расчёт наливного пола не составит особого труда. Например, если толщина выполняемой стяжки составляет 1 мм, то на 1 м² потребуется литр раствора. Следовательно, на площадь, составляющую 8 м², нужно будет порядка 80 л состава.

Следует учитывать площадь и толщину наливного пола

Стоит обязательно учитывать плотность смеси, которая указывается производителем на упаковке. Ведь очень часто в неё добавляются «тяжёлые» ингредиенты, такие как барит или кварцевый песок. Конечно, это уменьшает стоимость строительного материала, но увеличивает его трату.

Типы материалов, применяемых для заливки

Под наливными полами подразумевают самовыравнивающиеся смеси, легко растекающиеся по требуемой площади, при этом образующие гладкую и ровную поверхность. Эта разновидность покрытия стала результатом новых технологий, впитавших в себя преимущества традиционных строительных материалов. В зависимости от ингредиентов, определяющих главные эксплуатационные свойства, различают несколько типов наливных полов.

Разновидности наливных полов:

• полиуретановые смеси;
• наливные эпоксидные полы;
• метилметакрилатные полы.

Полиуретановые смеси

Они предоставляют отличный уровень механической прочности, великолепной эластичности и стойкости к истиранию. За счёт своих уникальных свойств эти смеси применяются к местам с большой вибрацией на квадратный метр. Для этого варианта строительной смеси характерна плотность в пределах от 1,25 до 1,35 кг/л.

Наливные эпоксидные полы

Этот вид отличается повышенной влагостойкостью, а также инертностью к химическим воздействиям. Поскольку им свойственна эластичность полиуретана и прочность одноимённых смол, то они используются в зданиях с высокими гигиеническими требованиями. Их конечная плотность составляет от 1,4 до 1,5 кг/л.

Метилметакрилатные полы

Эти составы применяются очень редко, ввиду особой трудоёмкости технологического процесса покрытия. Среди главных достоинств таких полов можно отметить эксплуатационную податливость в большом температурном диапазоне (-70°С … +150°С). Плотность таких составов варьируется от 1,2 до 1,3 кг/л.

Плотность и толщина покрытий

Чтобы понять, как рассчитать наливной пол, также следует руководствоваться параметрами плотности и толщины покрытий. Различают следующие виды покрытий:

• тонкослойные;
• средней толщины;
• высоконаполненные.

Тонкослойные покрытия

Их толщина составляет 0,2–0,6 мм, что позволяет выдерживать небольшую нагрузку. Укладка производится посредством валика или распылителя и не занимает много времени.

Средней толщины

Нанесённый слой варьируется в пределах 0,8–1,5 мм и обеспечивает стойкость только к средним нагрузкам. В противном случае происходит его деформация, требующая своевременных коррекционных работ.

Высоконаполненные покрытия

Их толщина превышает показатель в 2 мм и чаще всего применяется в декоративных целях. При этом специализированное строительство также предполагает «вмешательства» такого рода, но для этого обязательно нужен калькулятор наливного пола.

Использование наполнителей

Количество и вид наполнителя в покрытии регулирует текстуру пола. Содержание минеральных веществ может придать как гладкость, так и шероховатость. Обычно смеси состоят из основы, отвердителя и различных добавок.

Как указывалось выше, в качестве основы могут выступать метиловый эфир метакриловой кислоты, эпоксидные или полимерные смолы. Отвердитель и такие добавки, как цемент, пластификаторы, минеральные наполнители, кварцевый песок, кремниевая крошка, существенно укрепляют и украшают наливной пол.

Вывод

Таким образом, для определения точного количества материала, нужного для ремонта пола, понадобится калькулятор расхода и знание характеристик смесей. Посредством этих данных и несложных математических вычислений можно подсчитать, сколько мешков изделия нужно приобрести.

Оцените статью:

(0 голосов, среднее: 0 из 5)

Поделитесь с друзьями!

расход на 1м2, как произвести расчет, толщина слоя самовыравнивающегося покрытия

Оглавление статьи:

Наливные полы обрели широкую популярность. Смеси просты в эксплуатации и с их помощью можно получить идеально ровные поверхности. Те, кто хотя бы раз пытался выровнять основание при помощи цементных растворов, знают, как это не легко. Другое же дело – жидкий раствор, который самостоятельно выровняется по поверхности. Это наливной пол, расход его небольшой, поэтому технология еще и недорогая.

Наливной пол – это идеальное по горизонтали, прочное и красивое покрытие, на которое можно стелить финишные полы. Эта технология позволяет даже новичкам в обустройстве полов получить идеальное основание.

Виды наливных покрытий

Наливные полы или же полимерные покрытия появились в результате развития строительных технологий. Они смогли взять все то лучшее, что есть в других видах полов. Существует несколько видов смесей. И прежде, чем говорить о расходе, следует знать разницу между полимерными полами.

По своему составу наливные полимерные покрытия бывают:

• Полиуретановыми – это отличные эксплуатационные характеристики и возможность использования в любых типах помещений;
• Экпоксидно-уретановые – устойчивые к стиранию полы, лучший выбор для гаража;
• Метилметакрилатные – морозостойкие смеси с высокими показателями износостойкости;
• Цементно-полиуретановые покрытия – полы под тяжелые нагрузки, стойки к механическим и химическим повреждениям.

Полиуретановый пол отличается высокой прочностью к механическим повреждениям. Также эти составы отличаются высокой стойкостью к ударам, обладают высокой эластичностью. Эти полы отлично выдерживают различные воздействия агрессивных химических веществ и очень стойки к стиранию.

Что касается эпоксидных смесей, то у них главным плюсом является чрезвычайно высокая твердость. Покрытие устойчиво к самым разным кислотам, щелочам. Эпоксидный пол – это высокая жесткость и прочность. Даже если слой его достаточно тонкий, он может выдерживать серьезные механические нагрузки. Эти покрытия отлично подойдут для помещений, где наблюдаются резкие температурные перепады. Пол может работать без потери своих характеристик при температурах от 0 градусов до 15 и выше. Такие покрытия выбирают для мест, где постоянно ходят люди. Среди недостатков выделяют низкую эластичность. Цветовая гамма – очень широкая.

Метилакрилатные составы не отличаются слишком высокой стойкостью к различным внешним воздействиям. Они уникальны в другом. Это экологически чистые, необычайно прочные покрытия. Этот пол может выдержать очень широкий диапазон температур. Так, без потери каких-либо характеристик, покрытие может использоваться при температурах от -70 до +150 градусов. Смесь полимеризируется при смешивании со специальным отвердителем. Такие полы можно заливать даже при минусовых температурах, а использовать можно уже через пару часов.
Более популярны эпоксидные и полиуретановые смеси. Все из-за толщины покрытия – максимальная толщина слоя составляет 6 мм для эпоксидных и 3 мм для полиуретановых.

Классификация по технологии укладки

Кроме различия в материалах, существует различия в технологии укладки. Так различают самовыравнивающиеся смеси, которые растекаясь по черновому основанию, обеспечивают идеальную ровность и гладкость поверхности. Рекомендованная толщина слоя такого пола составляет около 2-3 мм. Однако, эти составы не слишком хорошо выдерживают механические повреждения. Наливной пол укладывается, а точнее наливается, а затем распределяется по поверхности основания, пока по всей площади покрытие не будет иметь одинаковую толщину.

Пропитки – это окрасочные полы. Они наносятся при помощи валиков, либо при помощи распылителя. Толщина слоя в среднем составляет от 0,1 до 0,5 мм.

Толщина слоя и выбор компонентов для наливного пола

Существует больше количество самых разных составов для наливного пола в доме либо квартире, которые позволяют получить поверхность с необходимыми характеристиками. Весьма уникальные свойства имеет наливной пол. Расход его зависит от толщины слоя. Различают несколько видов материалов по толщине.

Покрытия с толстым слоем

Толстый слой выбирают в тех случаях, когда необходимо выровнять основание с большим перепадом высот. Составы от различных производителей могут иметь совершенно разные характеристики. Один производитель рекомендует толщину в 80 мм, тогда для другого состава оптимальная толщина – 100 мм.

Толстый слой предусмотрен для выравнивания больших перепадов. Но стоит знать, что расход состава при этом будет очень большой. Такое выравнивание обойдется слишком дорого. Подобные полы оптимальны для заделки небольших выбоин или ям, которые не удалось исправить при помощи цементного раствора. Эти составы нельзя использовать тонким слоем – они для этого не предназначены.

Тонкие полы

Тогда как составы для создания толстого слоя применяются в качестве черновых оснований, смеси для тонких слоев применяются исключительно для финишных работ. Толщина его может составлять даже 1 мм. Расход средства при монтаже – минимальный.

По сравнению с наливными полами толстых слоев, стоимость тонких составов выше. Однако, если учесть, что расход такого наливного пола на 1 м2 ниже, то такие покрытия вполне приемлемы по цене.

Факторы, которые влияют на расход материалов

Расход состава – это важный вопрос при обустройстве наливных полов. У смесей, которые готовились в условиях производства, существует определенный ограниченный срок годности. Также раствор рано или поздно заканчивается и случается это чаще всего в самый неподходящий момент. Состав замешивается порциями, процесс заливки происходит по участкам, однако иногда процесс прерывается и необходимо идти в магазин.

Важно заранее выполнить расчет расхода наливного пола на 1м2, чтобы подготовить необходимое количество материалов. Тем более, что посчитать расход совсем несложно.

Расход состава можно определить площадью помещения, а также качеством чернового основания. Для заливки пола в комнате с большой площадью с неровным основанием материалов уйдет очень много. В случаи, если стяжка выполняет функции выравнивания, то если неиспользование наливного состава именно с целью выравнивания дает хороший экономический эффект.

Кроме этого, на объем материала влияет толщина покрытия, наполнители, плотность наливного пола.

Если применяется самовыравнивающийся состав, то объем его зависит от целей. Когда требуется просто ровная черновая основа, на которую будет уложено финишное покрытие, то потребуется большее количество раствора, чем если бы заливался декоративный «трехмерный» пол.

Как рассчитать количество материалов на 1 кв м

Если учитывать все нюансы, то рассчитать количество и расход материалов будет легко. Так, если толщина слоя будет составлять 1 мм, тогда на 1 м2 потребуется примерно литр раствора. На наливные полы площадью 8 м2 потребуется от 80 л материалов.

Но здесь все не так просто. Важно брать во внимание показатель плотности, который указывают на упаковке производители той или иной смеси. В некоторых растворах могут содержаться различные тяжелые наполнители – используют для этих целей кварцевой песок, барит, речной песок и другие материалы. Такой подход значительно снижает стоимость, однако на наливные полы в таком исполнении расход на м2 будет выше, что все равно не лучшим образом скажется на бюджете ремонта.

Таким образом, если для отделки пола в 8 кв м использовать состав с показателем плотности в 1,3 кг/л, то в результате потребуется не 80 л, а 104.

Норма расхода полимерных полов

По нормативам СНиП, виду раствора и объему добавок, на 1 кв. м при слое в 10 мм потребуется от 1,3 до 1,7 кг сухой смеси. При этом толщина слоя выбирается исходя из предназначения покрытия.

Как снизить расход материалов для наливных полов

После проведения предварительных расчетов следует также предусмотреть те факторы, которые могут повлиять на незапланированные перерасходы. Как бы дорого ни стоили ремонтные и грунтовые растворы, предварительная обработка черновой стяжки грунтовкой – это гораздо лучше, чем видеть, как дорогостоящий наливной пол затекает в выбоины и трещины чернового пола. Основу следует тщательно отремонтировать, заделать все раковины, обезжирить и загрунтовать.

Если необходимо значительно сократить расход полимерного наливного пола, тогда нужно выполнить подстилающую прослойку на основе карьерного, кварцевого или промытого песка. При этом, такая подложка не влияет на характеристики поверхности.

Также снизить расход позволит укладка изоляционной пленки из полимерных материалов или слоя изоляции из полиуретана.

Несколько простых советов

Важно не забывать, что уже через пол часа после приготовления состава на воздухе начнутся процессы полимеризации. Поэтому желательно готовить смесь порциями, чтобы нанести наливной пол до того, как он застынет.

Чтобы получить идеальную поверхность быстро и оперативно, рекомендуется работать в бригаде из трех человек. Один займется заливкой, второй будет выравнивать уже налитый раствор, ну а третий займется приготовлением состава.

Многим кажется, что наливной пол слишком дорогой, но это не так. При выполнении заливки по технологии, расход состава будет минимальным. Лучше заранее все просчитать. В отличии от других типов покрытий, наливные полы имеют очень долгий срок службы – он составляет более 50 лет. Это существенное преимущество. Эффективно сократить расход можно при помощи подстилающего слоя, а если стяжка тщательно отшлифована, в ней нет трещин и раковин, то расход и вовсе будет минимальным. Никакие другие современные покрытия не имеют и не дадут той эффективности, которая заложена в наливных полах.

Расход наливного пола. Норма расхода наливного пола

Наши Менеджеры:

полы по типам
объектов

Заказать расчёт

Главная Статьи Наливные полы Расход наливного пола


Многие сталкиваются со сложностями в процессе выравнивания поверхности с помощью цементного раствора. Облегчить этот процесс вызвались наливные полы. Такая технология позволяет жидкому раствору быстро растекаться по горизонтальной поверхности. В итоге получается надёжное и красивое покрытие. Как показывает практика, технология наливного пола позволяет добиться идеального пола даже любителям этого дела. Подобного рода напольное покрытие завоевало расположение многих потребителей прочностью, гигиеничностью и отсутствием швов. Однако, на результат влияет не только сама смесь, но и её правильное определение количества. Только после вычислительных действий можно приступать непосредственно к процессу заливки.

Грамотный и качественный ремонт зависит от правильного расчёта расхода необходимого материала на один квадратный метр. В этой статье речь пойдёт о том, как правильно рассчитать количество наливного пола. Именно определение количества позволяет добиться гладкого, ровного и долговечного покрытия. Прежде чем приступать к осветлению этой темы, кратко рассмотрим, что это за покрытие.

Небольшое вступление

Среди широкого выбора напольных покрытий лидируют напольные полы. Они обязаны своим названием способу укладки. Этот тип напольного пола укладывается наливом. В свою очередь, наливные полы подразделяются на минеральные и полимерные. Минеральные выступают некой основой для укладки напольного покрытия. Полимерные являются самостоятельной основой и служат как для декорирования, так и для выполнения прямого назначения. Не будем углубляться в тонкости этого материала, а сразу перейдём к теме сегодняшней статьи. Чтобы не допустить лишние денежные затраты проводятся нижеперечисленные расчёты.

Важные моменты в процессе вычисления количества материала

Современный строительный рынок характеризуется большим выбором смесей для бесшовного покрытия. Поэтому сегодня выбор смеси для бесшовного покрытия зависит от расхода материала. Как известно, этот тип напольного покрытия довольно дорогое удовольствие. Для того чтобы минимизировать затраты на приобретение необходимых материалов, следует выяснить расход наливного пола на 1м2. Величина смеси на квадратный метр является первоначальным значением, позволяющим продолжить дальнейший процесс заливки.

Сколько нужно наливного пола на 1м2? На этот вопрос можно ответить, учитывая следующие факторы
• Толщину покрытия (стяжки).
• Класс и плотность смеси.
• Применяемые наполнители.

Наливные полы расход на квадратный метр рассчитывается в соответствии с планируемой толщиной заливки. По правилам, этот параметр согласовывается с заказчиком и фиксируется в проекте.

Влияние плотности на расчёт

Под плотностью подразумевается корректирующее значение, являющееся обязательной составляющей расчётов. Произведение указанной плотности на вычисленный показатель позволяет получить реальное значение требуемого раствора.

Однако, с самовыравнивающим полом могут возникнуть некоторые проблемы. Дело в том, что самовыравнивающий пол состоит из множества добавок, которые не всегда указывают производители. В связи с этим плотность определяется согласно индивидуальной формуле, которая известна только производителям. При расчёте необходимо обратить внимание на одну деталь. Как уже выше было сказано, что при определении количества во внимание берётся и плотность смеси. Однако, при использовании финишной смеси, расчёты проводятся отдельно, в соответствии с индивидуальными значениями плотности.

Норма расхода

Существует ли норма расхода наливного пола? Да, нормы установлены. Для сухого состава норма представлена такими значениями, как 1,3 и 1,8 кг. Это означает, что расход сухого допускается от 1,3 до 1,8 кг. Однако, согласно полученным данным, составы с добавками характеризуются невыгодностью. Это связано с затратами на приобретение строительных материалов. Вместе с этим качество напольного покрытия оставляет желать лучшего.

Важно! Перед расчётом точного количества необходимого материала необходимо предварительно определиться с покрытием. Ведь именно это позволит правильно рассчитать требуемое количество строительного материала.

Способы уменьшения расхода




Многих покупателей пугает дороговизна наливного пола. На самом деле, грамотный расчет наливного пола на 1 м2 позволяет значительно сэкономить. В итоге человек получает не только красивый, но и долговечный пол, срок службы которого превышает 40 лет. К тому же количество необходимой смеси можно сократить с помощью дополнительного подстилающего слоя.

Для того, чтобы слой заливки максимально сцепился с поверхностью рекомендуется тщательно подготовить базу. Иными словами, заливке предшествует абсолютная зачистка и грунтовка. Для уменьшения количества требуемого материала можно уложить дополнительный слой, состоящий из кварцевого песка. Как показывают характеристики дополнительного слоя, он позволяет уменьшить расход смеси в среднем в 1,5 раза. Своеобразный песчаный слой не отражается на эстетических и эксплуатационных характеристиках напольного покрытия. Уменьшение количества смеси никак не сказывается на качества полученной поверхности. Помимо этого, минимизировать наливные полы расход на 1 м2 можно с помощью изоляции, которая укладывается непосредственно на черновую основу.

---

Возможно Вас заинтересуют:


Наливной пол: расход на 1 кв.м.: как рассчитать

---

Содержание

свернуть

Сегодня на строительном рынке предлагается масса вариантов наливных полов, которые обладают различными особенностями. Отличается и количество материала, необходимого для заливки на 1м2 (один м. кв.) напольной поверхности. Наливные полы различных модификаций и составов по расходу различаются.

Что влияет на расход смеси

От чего зависит расход наливного пола на 1 кв. метр? Наливной пол является общим определением для нескольких смесей, которые отличаются своими характеристиками, составными элементами. Поэтому минимальное количество потребного материала на 1 кв. м, для каждого случая определяется индивидуально. Чтобы рассчитать необходимый расход наливного пола, стоит учитывать растекаемость готового раствора. Его величина на 1м2 при формировании слоя в 1 мм, может составлять 1300-2000 г.

Уменьшить расход на м2 не удастся, так как производимые смеси не способны растекаться при миллиметровой толщине. Делать количество смеси на 1 кв. метр больше можно, но это не увеличит показатели его эксплуатационных характеристик, а по финансам ударит неплохо. Чтобы правильно рассчитать расход наливного пола на один м2, необходимо знать плотность готового раствора. Этот параметр можно посмотреть на упаковке используемого материала. При проведении расчетов нужно учитывать толщину пола, так как на каждый лишний миллиметр поверхности потребуется дополнительное количество наливной смеси.

Как рассчитать на 1 кв. метр толщину слоя стяжки из разных составов наливных смесей? Минеральные наливные самовыравнивающиеся полы представляют собой перечень материалов, в составе которых присутствует цемент, минеральные компоненты, модификаторы, обеспечивающие раствору пластичность. Такие растворы применяются для формирования чернового основания под ламинат, отделку декоративными наливными смесями.

То, что наливные минеральные полы именуют самовыравнивающимися, не означает, что с такими смесями не приходится работать.

Для равномерного распределения раствора на м2 пола прибегают к помощи шпателя, а вот с небольшими изъянами на поверхности, смеси справляются сами. Средняя плотность подобных растворов – 1800 г/л.

• Базовые минеральные полы наливного типа используются для грубого выравнивания бетонных оснований. Раствор можно использовать для поверхностей с уклоном до 8 см, их плотность составляет порядка 2 кг на литр, а стоят они недорого. Наносятся данные составы слоем от 1 см. По полу можно ходить уже спустя 12 часов, а для полного высыхания поверхности необходима минимум одна неделя.
• Чтобы осуществить выравнивание поверхности с неровностями до 3 см, применяются средние минеральные составы. Толщина слоя должна быть не менее 0,7 см. Сколько потребуется времени для высыхания смеси? После заливки такого пола, через четыре часа по нему можно передвигаться.
• Для завершающего выравнивания основания используются финишные смеси. На них производится монтаж различных декоративных напольных материалов. Толщина финишного слоя на 1 квадратный метр должна быть не меньше 0,3 см, а максимальная – 1 см. Финишные смеси характеризуются высокими прочностными характеристиками. Сколько нужно времени для их затвердевания? Порядка четырех часов.

Зависимо от размера уклонов, сложности изъянов поверхности, каждый состав используется индивидуально. Например, в домах панельной конструкции достаточно выполнить выравнивание основания при помощи финишной наливной смеси. В загородных домах, фундамент которых подвергается существенной просадке, часто приходится использовать базовые, средние растворы.

Как рассчитать

Наливной пол, расход которого можно рассчитать самостоятельно, обладает множеством положительных качеств. Основные критерии, влияющие на расход используемого материала:

• толщина стяжки;
• площадь отделываемой плоскости;
• плотность раствора;
• наличие в смеси наполнителей.

Примерный расчет наливного пола:

На 1 кв. м при толщине стяжки 0,1 см, норма раствора обычно составляет один литр. Исходя из этих данных, можно посчитать, сколько потребуется для заливки стяжки в один сантиметр на площади основания 8 кв. м: необходимо 80 л раствора.

Важно помнить о плотности смеси! Выше был произведен приблизительный расчет раствора на квадратный метр без различных наполнителей, например, кварцевого песка, который добавляется в сухие смеси производителями для уменьшения себестоимости товара. А вот расход получаемого раствора значительно увеличивается. Чтобы залить 8 кв. м раствором с наполнителями, плотность которого составляет 1300 г на литр, уже нужно на 8 м2 израсходовать 104 л вместо 80 л на аналогичную площадь (8 м2).

Состав смесей

Рассмотрим используемые материалы для наливного пола.

Полиуретановое покрытие

Это покрытие изготавливается на базе смол из полиуретана, применяется для формирования наливных полов из нескольких слоев без швов.  Полиуретановые покрытия незаменимы для производств, которые требуют высокоточной сборки, применяют химически активные компоненты, предъявляют высокие требования к чистоте. Такие покрытия совершенно не впитывают пыль, просты в уборке, могут быть почти любого цвета. Промышленные полы прекрасно себя показали на наиболее энергичных точках механических цехов, электрических станциях, складских помещениях, где применяются автопогрузчики. Они также себя зарекомендовали на мясомолочных предприятиях, в хирургических центрах, на объектах культурно-массовой сферы деятельности.

Достоинства полов из полиуретана:

• привлекательный внешний вид;
• безвредны;
• отлично переносят динамические нагрузки;
• износостойкие;
• высокопрочные;
• стойкость перед агрессивными элементами;
• поверхность не скользит.

Изношенные наливные полиуретановые покрытия можно легко обновить, отремонтировать. Толщина стяжки зависит от основания: его ровности, сложности изъянов поверхности, предназначения. Толщина слоев в сумме может быть от одного до шести миллиметров.

Эпоксидные покрытия

Данный материал менее эластичен в отличие от полиуретана.

• Эпоксидные наливные покрытия характеризуются повышенной стойкостью перед химическими средствами.
• Такой наливной пол чрезвычайно устойчив перед абразивными нагрузками, поэтому прекрасно подходит для мест со значительной проходимостью.

Эпоксидные полы наливного типа достаточно востребованы на производствах общественного питания, лечебных и учебных заведениях, на фабриках фармацевтических товаров.

Применение

Спектр качеств каждого отдельного вида связующего материала очень широк, поэтому обозначить границы возможного применения каждого, довольно проблематично. Покрытия, в основе которых присутствуют эпоксидные смолы, отличаются высокими показателями адгезии к полам разного типа, прочностью, химической устойчивостью, но они почти не эластичны. Материалы, для изготовления которых применяется более эластичный полиуретан, характеризуются высокими показателями износостойкости, но слабой устойчивостью к химическим средствам.

Сфера использования таких полов достаточно разнообразна. Это могут быть:

• цеха на производствах, промышленные холодильные камеры;
• многоэтажные автостоянки, автомобильные мойки, сервисы технического обслуживания, комплексы гаражей;
• склады;
• спортивные комплексы;
• торговые центры;
• лестницы и пр.

Важно запомнить! Для качественного оборудования наливных полов, сначала нужно хорошо подготовить основание. Полимерная адгезия к основаниям обусловливается площадью сцепления, полным отсутствием на ней разных пленок, способствующих отслоению покрытия от базового основания. Это одна из самых популярных ошибок при заливке полимерных материалов.

.

.

Как рассчитать расход смеси для наливных полов, расчет нормы на квадратный метр. Наливной пол

Наливные полы получили широкую популярность. Смеси удобны в использовании и с их помощью можно получить идеально гладкие поверхности. Те, кто хоть раз пробовал выровнять фундамент цементными растворами, знают, насколько это сложно. Другое дело — жидкий раствор, который самовыравнивается на поверхности. Это наливной пол, расход у него небольшой, поэтому и технология недорогая.

Наливной пол — идеальное горизонтальное, прочное и красивое покрытие, на которое можно укладывать чистовые полы. Эта технология позволяет даже новичкам в устройстве полов получить идеальный фундамент.

Виды наливных покрытий

Наливные полы или полимерные покрытия появились в результате развития строительных технологий. Они смогли взять все лучшее, что есть в других типах полов. Есть несколько видов смесей. И прежде чем говорить о расходе, следует знать разницу между полимерными полами.

Состав насыпных полимерных покрытий:

• Полиуретан — это отличные характеристики и возможность использования в помещениях любого типа;
• Эпоксидно-уретановый — полы износостойкие, лучший выбор для гаража;
• Метилметакрилат — морозостойкие смеси с повышенной износостойкостью;
• Цементно-полиуретановые покрытия — полы, выдерживающие большие нагрузки, устойчивые к механическим и химическим повреждениям.

Полиуретановые полы обладают высокой устойчивостью к механическим повреждениям.Также эти составы отличаются высокой устойчивостью к ударам, обладают высокой эластичностью. Эти полы выдерживают различные воздействия агрессивных химикатов и очень устойчивы к истиранию.




Что касается эпоксидных смесей, то их главное преимущество — чрезвычайно высокая твердость. Покрытие устойчиво к воздействию самых разных кислот, щелочей. Эпоксидный пол отличается высокой жесткостью и прочностью. Даже если его слой достаточно тонкий, он может выдерживать сильные механические нагрузки. Такие покрытия отлично подходят для помещений, где есть резкие перепады температур.Пол может работать без потери своих характеристик при температуре от 0 градусов до 15 и выше. Такие покрытия выбирают для мест, куда постоянно ходят люди. Из недостатков выделяют невысокую эластичность. Цветовая гамма очень широкая.

Метилакрилатные соединения не слишком устойчивы к различным внешним воздействиям. Они уникальны в другом. Это экологически чистые, чрезвычайно прочные покрытия. Такой пол выдерживает очень широкий температурный диапазон.Итак, не теряя никаких характеристик, покрытие можно использовать при температуре от -70 до +150 градусов. Смесь полимеризуется при смешивании со специальным отвердителем. Такие полы можно заливать даже при минусовой температуре, а использовать можно уже через пару часов.
Более популярны смеси эпоксидной смолы и полиуретана. Все из-за толщины покрытия — максимальная толщина слоя 6 мм для эпоксидной смолы и 3 мм для полиуретана.

Классификация по технологии укладки

Кроме различий в материалах, есть различия в технологии укладки.Таким образом выделяются самовыравнивающиеся смеси, которые, растекаясь по шероховатому основанию, обеспечивают идеальную ровность и гладкость поверхности. Рекомендуемая толщина слоя такого пола — около 2-3 мм. Однако эти составы не слишком хорошо переносят механические повреждения. Наливной пол укладывается, а точнее заливается, а затем распределяется по поверхности основания, пока вся площадь покрытия не будет одинаковой толщины.




Пропитка — краска для пола.Наносятся валиками или распылителем. Толщина слоя в среднем от 0,1 до 0,5 мм.

Толщина слоя и выбор компонентов для наливных полов

Существует множество различных составов для наливных полов в доме или квартире, которые позволяют получить поверхность с необходимыми характеристиками. Совершенно уникальные свойства имеют наливной пол. Его расход зависит от толщины слоя. По толщине бывает несколько видов материалов.

Толстые покрытия

Толстый слой выбирают в тех случаях, когда необходимо выровнять основание с большим перепадом высоты. Составы от разных производителей могут иметь совершенно разные характеристики. Один производитель рекомендует толщину 80 мм, тогда для другого состава оптимальная толщина — 100 мм.




Для выравнивания больших различий предусмотрен толстый слой. Но стоит знать, что расход состава будет очень большим.Такой расклад обойдется слишком дорого. Такие полы оптимальны для заделки небольших выбоин или ям, которые не удавалось зафиксировать цементным раствором. Эти составы нельзя использовать тонким слоем — они для этого не предназначены.

Тонкие полы

В то время как составы для создания толстого слоя используются в качестве грубых оснований, смеси для создания тонких слоев используются исключительно для отделочных работ. Его толщина может составлять даже 1 мм. Затраты на установку минимальны.




По сравнению с толстыми слоями наливных полов, стоимость тонких составов выше.Однако с учетом того, что расход такого наливного пола на 1 м2 меньше, то такие покрытия вполне доступны по цене.

Факторы, влияющие на расход материалов

Расход состава — важный вопрос при устройстве наливных полов. Смеси, приготовленные в производственных условиях, имеют определенный ограниченный срок хранения. К тому же решение рано или поздно заканчивается и происходит это чаще всего в самый неподходящий момент. Состав замешивается порциями, процесс розлива происходит по частям, однако иногда процесс прерывается и нужно идти в магазин.




Важно заранее рассчитать расход наливного пола на 1м2, чтобы подготовить необходимое количество материалов. Тем более, что посчитать расход несложно.

Расход состава можно определить по площади помещения, а также по качеству чернового основания. Для заливки пола в помещении большой площади с неровной основой материалов потребуется много материалов. В тех случаях, когда стяжка выполняет выравнивающие функции, то если не использовать насыпной состав специально для выравнивания, это дает хороший экономический эффект.

Кроме того, на объем материала влияет толщина покрытия, наполнителей и плотность наливного пола.

Если используется самовыравнивающаяся смесь, то ее объем зависит от поставленных целей. Когда вам просто нужно ровное грубое основание, на которое будет укладываться финишное покрытие, тогда потребуется большее количество раствора, чем если бы был залит декоративный «объемный» пол.

Как рассчитать количество материалов на 1 кв.м

Учитывая все нюансы, подсчитать количество и расход материалов будет несложно.Так, если толщина слоя 1 мм, то на 1 м2 потребуется около 1 литра раствора. На наливные полы площадью 8 м2 потребуется 80 литров материалов.




Но здесь не все так просто. Важно учитывать показатель плотности, который указывают на упаковке производители той или иной смеси. Некоторые растворы могут содержать различные тяжелые наполнители — для этих целей используют кварцевый песок, барит, речной песок и другие материалы.Такой подход существенно снижает стоимость, но для наливных полов в такой конструкции расход на м2 будет выше, что все равно не лучшим образом отразится на бюджете ремонта.

Таким образом, если для отделки пола 8 кв.м использовать состав с показателем плотности 1,3 кг / л, то в итоге потребуется не 80 л, а 104.

Норма расхода полимерных полов

По нормам СНиП вид раствора и количество добавок, на 1 кв.м со слоем 10 мм потребуется от 1,3 до 1,7 кг сухой смеси. Толщина слоя подбирается исходя из назначения покрытия.

Как снизить расход материалов для наливных полов

После проведения предварительных расчетов следует также учесть те факторы, которые могут повлиять на незапланированный перерасход средств. Какими бы дорогими ни были ремонт и грунтовые растворы, предварительная обработка черновой стяжки грунтовкой намного лучше, чем смотреть, как дорогой наливной пол впадает в выбоины и трещины на черновом полу.Основание следует капитально отремонтировать, все раковины отремонтировать, обезжирить и загрунтовать.




Если необходимо значительно снизить расход полимерного наливного пола, то необходимо выполнить нижележащий слой на основе карьера, кварца или мытого песка. Более того, такая подложка не влияет на характеристики поверхности.

Также снизить расход позволит укладка изоляционной пленки из полимерных материалов или изоляционного слоя из полиуретана.

Важно не забывать, что уже через полчаса после приготовления состава на воздухе начнутся процессы полимеризации. Поэтому желательно готовить смесь порциями, чтобы уложить наливной пол до того, как он затвердеет.

Чтобы получить идеальную поверхность быстро и эффективно, рекомендуется работать в бригаде из трех человек. Один будет заливать, второй разравнивать уже залитый раствор, а третий готовить состав.

Многим кажется, что наливной пол слишком дорого, но это не так.При выполнении заливки по технологии расход состава будет минимальным. Лучше все просчитать заранее. В отличие от других видов покрытий, наливные полы имеют очень долгий срок службы — он составляет более 50 лет. Это существенное преимущество. Эффективно снизить расход можно с помощью нижележащего слоя, а если стяжку тщательно отшлифовать, в ней не будет трещин и раковин, то расход будет совершенно минимальным. Никаких других современных покрытий они не дают и не дадут той эффективности, которая уложена в наливных полах.

свернуть

Сегодня строительный рынок предлагает массу вариантов наливных полов, которые имеют различные особенности. Количество материала, необходимого для заливки 1м2 (одного квадратного метра) поверхности пола, также различается. разные модификации и составы по потреблению разнятся.

От чего зависит расход смеси

От чего зависит расход наливного пола на 1 кв. метр? Наливной пол — это общее определение для нескольких смесей, которые различаются своими характеристиками, составляющими элементами.Поэтому минимально необходимое количество материала на 1 кв. м, для каждого случая определяется индивидуально. Для расчета необходимого расхода наливного пола стоит учесть растекаемость готового раствора. Его величина на 1 м2 при формировании слоя 1 мм может составлять 1300-2000 г.

Уменьшить расход на м2 не удастся, так как получаемые смеси не растекаются на миллиметровую толщину. Сделать количество смеси на 1 кв. Метр можно больше, но это не повысит его эксплуатационные характеристики, да и по финансам ударит хорошо.Чтобы правильно рассчитать расход наливного пола на один м2, нужно знать плотность готового раствора. Этот параметр можно увидеть на упаковке используемого материала. При проведении расчетов необходимо учитывать толщину пола, так как на каждый лишний миллиметр поверхности потребуется дополнительное количество сыпучей смеси.

Как рассчитать на 1 кв. метровая толщина слоя стяжки из разных составов сыпучих смесей? Минеральные наливные наливные полы — это перечень материалов, в состав которых входят цемент, минеральные компоненты, модификаторы, придающие раствору пластичность.Такие растворы используются для формирования черновой основы под ламинат, отделки декоративными объемными смесями.

То, что наливные минеральные полы называют наливными, не означает, что с такими смесями работать не приходится.


Чтобы равномерно распределить раствор на м2 пола, прибегают к помощи шпателя, но с небольшими изъянами на поверхности смеси справляются сами. Средняя плотность таких растворов — 1800 г / л.

• Базовые минералы используются для чернового выравнивания бетонных оснований.Раствор можно использовать для поверхностей с уклоном до 8 см, их плотность около 2 кг на литр, стоят они недорого. Эти составы наносятся слоем от 1 см и более. По полу можно ходить уже через 12 часов, и требуется как минимум одна неделя, чтобы поверхность полностью высохла.
• Для выравнивания поверхности с неровностями до 3 см используются средние минеральные составы. Толщина слоя должна быть не менее 0,7 см. Сколько времени нужно, чтобы смесь высохла? Залив такой пол, через четыре часа по нему можно передвигаться.
• Финишные смеси используются для окончательного выравнивания основания. Устанавливают различные декоративные напольные материалы. Толщина отделочного слоя на 1 квадратный метр должна быть не менее 0,3 см, а максимальная — 1 см. Отделочные смеси отличаются высокими прочностными характеристиками. Сколько времени нужно, чтобы застыть? Около четырех часов.

В зависимости от размеров откосов, сложности дефектов поверхности каждый состав используется индивидуально. Например, в домах панельного строительства достаточно выровнять основание с помощью отделочной жидкой смеси.В загородных домах, фундамент которых претерпевает значительную просадку, часто приходится использовать базовые, средние решения.

Как рассчитать


Наливной пол, расход которого можно рассчитать самостоятельно, имеет множество положительных качеств. Основные критерии, влияющие на расход используемого материала:

• толщина стяжки;
• площадь обрезанной плоскости;
• плотность раствора;
• наличие в смеси наполнителей.

За 1 кв. м при толщине стяжки 0,1 см, норма раствора обычно один литр. Исходя из этих данных, можно рассчитать, сколько уйдет на заливку стяжки в один сантиметр на базовой площади 8 квадратных метров. м: необходимо 80 л раствора.

Важно помнить о плотности смеси! Выше был произведен примерный расчет раствора на квадратный метр без различных наполнителей, например кварцевого песка, который производители добавляют в сухие смеси для удешевления товаров.Но расход полученного раствора значительно увеличивается. Для заливки 8 кв. М раствора наполнителями, плотность которых составляет 1300 г на литр, уже необходимо израсходовать 104 литра на 8 м2 вместо 80 литров на аналогичной площади (8 м2).

Состав смесей

Полиуретановое покрытие

Это покрытие изготовлено на основе полиуретановых смол и используется для формирования наливных полов из нескольких слоев без швов. Полиуретановые покрытия незаменимы в отраслях, где требуется высокоточная сборка, используются химически активные компоненты и предъявляются высокие требования к чистоте.Такие покрытия совершенно не впитывают пыль, легко чистятся, могут быть практически любого цвета. Промышленные полы отлично зарекомендовали себя в самых энергоёмких точках механических цехов, электростанций, складских помещений, где используются вилочные погрузчики. Также они зарекомендовали себя на мясных и молочных предприятиях, в хирургических центрах, на объектах культурно-массовых мероприятий.

Преимущества полиуретановых полов:

• привлекательный внешний вид;
• безвредный;
• отлично переносят динамические нагрузки;
• износостойкие;
• высокая прочность;
• устойчивость к агрессивным элементам;
• поверхность не скользит.

Изношенные объемные полиуретановые покрытия легко обновляются, ремонтируются. Толщина стяжки зависит от основания: его ровности, сложности дефектов поверхности, назначения. Толщина слоев в сумме может составлять от одного до шести миллиметров.

Эпоксидные покрытия

Этот материал менее эластичен, чем полиуретан.

• Эпоксидные объемные покрытия, характеризующиеся повышенной стойкостью к химическим веществам.
• чрезвычайно устойчива к абразивным нагрузкам, поэтому идеально подходит для мест с интенсивным движением.

Наливной тип достаточно востребован в общепите, медицинских и учебных заведениях, а также на фармацевтических заводах.

Приложение


Диапазон качеств каждого отдельного типа связующего материала очень широк, поэтому определить границы каждого возможного применения довольно проблематично. Покрытия на основе эпоксидных смол отличаются высокой адгезией к полам разного типа, прочностью, химической стойкостью, но при этом практически неэластичны.Материалы, для изготовления которых используется более гибкий полиуретан, отличаются высокими показателями износостойкости, но плохой стойкостью к химическим агентам.

Сфера использования таких полов довольно разнообразна. Это могут быть:

• производственные цеха, промышленные холодильники;
• многоэтажные автостоянки, автомойки, СТО, гаражные комплексы;
• склады
• спорткомплексы;
• торговых центров;
• лестницы и др.

Важно помнить! Для качественного оборудования наливных полов сначала нужно хорошо подготовить фундамент. Адгезия полимера к основам определяется площадью сцепления, полным отсутствием на ней различных пленок, способствующих отслоению покрытия от основы основы. Это одна из самых популярных ошибок при заливке полимерных материалов.

Среди напольных покрытий все большее распространение получают наливные полы. Свое название они получили от способа укладки — оптом.Если сначала такие полы использовались в промышленности, то со временем они стали широко применяться в офисах. Наливные полы имеют ряд преимуществ перед другими покрытиями, поэтому сегодня есть много желающих иметь такой пол дома.

Классификация наливных полов, их виды

Наливные перекрытия делятся на:

Минеральные полы представляют собой смесь цемента с минеральными наполнителями и модификаторами. Они различаются по пластичности, прочности и времени затвердевания. Это так называемые самотекущие или самовыравнивающиеся смеси, но при этом они требуют выравнивания шпателем. Минеральные полы используются как основа для укладки полов.

Полимерные полы делятся на несколько видов, в зависимости от присутствующего в них полимера:

1. Эпоксидная . Очень твердые и твердые покрытия, выдерживающие высокие механические нагрузки, ударопрочные, устойчивые к воздействию химикатов и высоких температур, но в то же время достаточно хрупкие . В основном они используются в помещении.
2. Полиуретан . Максимальное количество эластичных покрытий . Выдерживает высокие механические нагрузки.Ударопрочность в 3–5 раз выше, чем у эпоксидных покрытий. Их предпочтительно использовать при низких температурах, например, в неотапливаемых производственных помещениях. Выдерживают перепады температур.
3. Эпоксидно-уретановый . — это высокопрочная жестко эластичная система. Стойкость к химикатам. По истиранию его можно сравнить с эпоксидным покрытием, а по эластичности — с полиуретаном. Используется в гаражах, площадках, пандусах.
4. Метилметакрилат . Менее устойчивы к химическим и механическим воздействиям , чем другие полимерные покрытия.При укладке нужно строго придерживаться технологии. Эта полимерная смесь имеет резкий резкий запах, поэтому рабочая зона должна хорошо проветриваться. Запах исчезает после высыхания пола. Покрытие в основном используется при низких температурах.

Полимерные полы также классифицируются по толщине типу растворителя и степени наполнения:

По толщине покрытия составляют:

• тонкослойные (0,2-0,5 мм), выдерживают небольшую нагрузку;
• самовыравнивающийся (0.8-1,5 мм), выдерживают легкие и средние нагрузки;
Полимер
• , наполненный кварцевым песком (2-4 мм), выдерживает средние и большие нагрузки;
Стяжки полимерные
• (более 6 мм), используются при больших нагрузках.

По типу растворителя покрытия делятся на:

1. Смолы без растворителей . Отличаются низкой вязкостью, удобны в укладке. Иногда они могут иметь слабый запах.
2. Смолы на основе Органический растворитель . Имеют резкий запах, негативно влияют на окружающую среду.Сегодня производители отказываются от производства таких смол.
3. Водная дисперсия. Растворителем является вода, поэтому допустимо нанесение на влажный бетон. В основном без запаха.

По степени засыпки песком. Чем больше наполнителя, тем больше шероховатой поверхности покрытия.

Преимущества и недостатки наливных полов

Недостатки наливных полов:

• не насыщенные цвета;
• светлых оттенков под воздействием ультрафиолета могут пожелтеть;
• длительная подготовка фундамента перед заливкой пола;
• сложность демонтажа наливного пола, в некоторых случаях новое покрытие укладывается на существующее.

Расчет количества наливного пола на 1 м2

Стелить наливной пол довольно дорого. Чтобы не переплачивать, нужно рассчитать расход наливного пола на 1 м². При толщине покрытия 1 мм в среднем на 1 л расходует 1 л наливного пола без примесей. У разных производителей разная ценность. На 1 м 2 расход эпоксидного пола может достигать до 1,5 кг, и полиуретана — до 1,35 кг. Чтобы получить более точное значение, вам нужно площадь покрытия (м), умноженную на толщину слоя (мм) и умноженную на плотность материала.

Некоторые производители снижают стоимость наливных полов, добавляя тяжелые примеси. Плотность такого материала выше. Это приводит к тому, что расход наливного пола может увеличиться. до 30% и стоимость до 25%. Полиуретановые полы дороже эпоксидных, но их текучесть выше, поэтому расход меньше, а разница в цене незначительна. Если в материал добавить кварцевый песок, то расход можно снизить почти в 2 раза.Наполнитель никак не повлияет на качество покрытия.

Стоимость секса в каждом случае рассчитывается отдельно. Помимо заливки пола в цену входит демонтаж старого покрытия, подготовка основания, стоимость материалов для грунтовки и ремонта стыков и трещин. Все работы будут примерно 20−30% от общей суммы.

Технология устройства наливного пола

Инструменты и материалы необходимые для работы:

• болгарка;
• промышленный пылесос;
• ролик с ворсом 12-14 мм;
Лента малярная
• ;
Лента
• с липкой лентой;
• герметик для заделки стыков в основании;
• песок кварцевый;
• стекловолокно;
Полимерная композиция
• ;
Грунтовка
• ;
• емкость для перемешивания смеси;
Дрель или миксер
• со смесительной насадкой;
• смесь для наливного пола;
• шпатель;
• игольчатый роликовый;
Ракель
• ;
• кистей;
Респиратор
• ;
• перчатки.

Монтаж наливного пола осуществляется поэтапно:

Основные ошибки при установке наливного пола

1. Влажность основы не должна превышать 4%. Укладка пола на влажную поверхность приводит к появлению пузырьков на поверхности и снижению сцепления с основанием.
2. Емкости для смешивания должны быть правильного объема, сухими и чистыми. В противном случае материал будет плохо перемешиваться. Это вызовет вздутие живота, частичное или продолжительное образование волдырей. неотвердевающий материал.
3. Мощность дрели должна быть не менее 800 Вт. В используется низкотемпературное оборудование мощностью 1000 Вт. Дрель с малой мощностью может плохо перемешать материал или выйти из строя.
4. Для перемешивания материала используется обычная шнековая смесительная насадка для дрели. Длина сопла подбирается в зависимости от высоты смесительного бака. Улучшенные или самодельные форсунки могут привести к плохому смешиванию или к местным загрязнениям.
5. Ракель должен иметь точность установки и соблюдения зазора между основанием и рабочей кромкой, жесткость. Вибрация недопустима. при работе. В противном случае слой материала будет нанесен неравномерно.
6. Для качественной уборки мелкого мусора и пыли нужно использовать промышленный пылесос.
7. Перемещение по затопленному полу рекомендуется в краскостах. Они не оставляют следов , не деформируют поверхность и позволяют пройти в самые удаленные части комнаты, чтобы хорошо сгладить поверхность.
8. На основу, подготовленную для заливки, нужно пройти в чистых съемных ботинках. Частицы грязи, попадающие под слой материала, образуют неровности. Удалить их вручную очень сложно.

Особенности эксплуатации и ухода

Через 5 дней после укладки пола на него наносится защитная пленка. Она убережет поверхность от мелких царапин. С этой же целью рекомендуется накинуть на ножки мебели войлочные накладки.

Химическая чистка проводится пылесосом и мягкой щеткой. Для влажной уборки потребуется теплая вода, неагрессивное моющее средство и салфетка из микрофибры.

Не роняйте на пол тяжелые и острые предметы, такие как ножи, утюг. В момент удара раскололся. Для его устранения необходимо вызвать специалиста. Он очистит и заполнит поврежденное место прозрачным материалом.

Задумываясь об укладке наливного пола, многих пугает цена. Но потратив один раз изрядное количество времени, можно надолго забыть о замене напольного покрытия. При правильном уходе пол прослужит до 40 лет, и за этот период потраченные деньги окупятся не раз.Пол всегда порадует своих обладателей ровной поверхностью и сиянием.

Такие вопросы, как расход наливных полов, цена за мешок, интересуют многих, а все потому, что это покрытие является одним из самых популярных. Для выравнивания поверхности используется специальная смесь, а также финишное покрытие. При правильном использовании получается идеально гладкая гладкая поверхность. Плюс повышается его прочность и устойчивость к механическим / химическим воздействиям.


Классификация наливных полов

Используемые смеси для полов делятся на два типа — минеральные и полимерные.В первом случае речь идет о материале, в состав которого входит минеральное порошкообразное вещество, вещества, добавленные в базовый состав, фиксаторы (Prospectors, Сeresit CN173). Он также отличается пластичностью, прочностью и продолжительностью периода затвердевания.

Важно! Вне зависимости от расхода наливного пола минерального типа для его выравнивания требуется дополнительное использование шпателя. Чаще всего его используют как основу для будущего покрытия (Церезит 175).

Основной особенностью полимерных смесей является наличие в них веществ с высокой молекулярной массой, а именно:

• эпоксидная смола — покрытие твердое, вязкое, выдерживает механические нагрузки.Но есть недостаток — хрупкость;
Полиуретан
• — эластичное покрытие, выдерживающее высокие температуры и механические нагрузки;
• эпокси-уретан — жестко-эластичная смесь, стойкая к химическому воздействию;
• метилметакрилат — требует строгого соблюдения технологии, химическая и механическая стабильность низкая.

Расход наливного пола на 1 м2 в большей степени зависит от толщины готового покрытия. Стяжки могут быть тонкослойными — 0,2-0.5 мм, самовыравнивающийся — 0,8-1,5 мм, наполненный кварцевым песком — 2-4 мм (Vetonit 3000), полимерный — более 6 мм (Bergauf).


Факторы, влияющие на затраты

Многие специалисты в области строительства используют калькулятор для расчета расхода наливного пола на 1 м2, это экономит время. Чтобы не допустить перерасхода дорогостоящего материала, следует знать, что часто может спровоцировать такую ​​некачественную подготовку основания.




На то, сколько потребуется смеси, влияют:

• толщина слоя;
• площадь комнаты;
• назначение заливки;
• разновидностей композиции.

Внимание! Если вас интересует расход наливных полов под линолеум, лучше воспользоваться специальным калькулятором. В сети он находится в открытом доступе. Юнис — Горизонт считается экономичным материалом.

Делаем расчет правильно

Если вы впервые имеете дело с этим материалом, то учтите, что он довольно дорогой. В своих целях правильно рассчитайте расход наливного пола на 1 м2.В основном все зависит от толщины покрытия. При условии, что он будет составлять 1 мм, в среднем расходуется 1 литр смеси без дополнительных веществ. Важно знать, что этот показатель у разных производителей разный. Например, количественные затраты Основит Скорлайн Т 45 достигают 16 кг / м2, потому что готовый слой может составлять 2-100 мм.

Для того, чтобы заливки было достаточно и не много лишней, в ваших же интересах разобраться в формуле, по которой считается основной показатель.Чтобы узнать точный расход наливных полов на квадратный метр, нужно площадь покрытия (S, м) умножить на толщину предлагаемого слоя (мм), а полученное значение умножить на плотность материала. Отсюда следует, что с увеличением массы тела на единицу объема расходы увеличиваются. Некоторые производители, добавляя кварцевый песок, уменьшают этот показатель почти вдвое.

Если вы новичок в этих вопросах, то для этих целей лучше использовать онлайн-калькулятор расхода сухой смеси.Сначала выберите тип материала (например, наливные полы), затем продукт (Alinex Level 2), укажите площадь поверхности (м2) и толщину желаемого слоя (мм). После нажатия кнопки «Рассчитать» вам будет предоставлен точный результат. Так вы сможете за минимальное количество времени узнать, сколько потребуется смеси, например, 30 м2.


Можно ли минимизировать расход материала

Запомните одно правило: чтобы удешевить наливной наливной наливной пол на 1 м2, и при этом на жидкую смесь, нужно уделить должное внимание обработке шероховатой поверхности.Основание необходимо в обязательном порядке отремонтировать, очистить от жирных / грязных пятен, а перед заливкой сразу загрунтовать.




Чтобы вы знали, норма расхода колеблется в пределах 1,3-1,8 кг, но для того, чтобы ее уменьшить, вы можете сделать нижний слой кварцевого песка (песчаный субстрат никак не влияет на эстетику / характеристики пола) , используйте изоляцию в качестве основной пленки / полиуретана. И последнее: не экономьте на пропитках, грунтовках, перед заливкой смеси обязательно ознакомьтесь с правилами выполнения этой процедуры.

Технологическая составляющая устройства наливных полов делает эту процедуру максимально удобной даже для людей, не специализирующихся на этом виде деятельности. Однако как новичкам, так и профессиональным «коврикам» просто необходимо знать наливной пол до 1 м 2. Именно он становится одним из критериев выбора подходящей разновидности смеси и залогом положительного исхода всего ремонта.

Характеристики, учтенные при расчетах

Прежде чем приступить к непосредственной установке, следует обратить особое внимание на следующие нюансы:

• вид материала, используемого для заливки;
• плотность и толщина покрытия;
• Применение наполнителей.

С учетом них расчет наливного пола не составит труда. Например, если толщина составляет 1 мм, то на 1 м 2 потребуется литр раствора. Следовательно, на площадь 8 м 2 потребуется около 80 литров состава.

Следует учитывать площадь и толщину наливного пола.

Необходимо учитывать плотность смеси, которая указана производителем на упаковке. Ведь очень часто в него добавляют «тяжелые» ингредиенты, например, барит или кварцевый песок.Конечно, это удешевляет строительный материал, но увеличивает его отходы.

Виды материалов, применяемых для заливки

Наливные полы — это самовыравнивающиеся смеси, которые легко растекаются по необходимой площади, образуя гладкую и ровную поверхность. Этот тип покрытия является результатом новых технологий, вобравших в себя преимущества традиционных строительных материалов. В зависимости от ингредиентов, определяющих основные эксплуатационные свойства, различают несколько видов наливных полов.

Разновидности наливных полов:

• смеси полиуретановые;
• наливные эпоксидные полы;
• Полы из метилметакрилата.

Смеси полиуретана

Они обеспечивают превосходный уровень механической прочности, отличной эластичности и устойчивости к истиранию. Благодаря своим уникальным свойствам, эти смеси применяются в местах с высокой вибрацией на квадратный метр. Плотность процесса нанесения покрытия в диапазоне от 1,25 до 1,35 кг / л характерна для этого варианта строительной смеси.Среди основных преимуществ таких полов можно отметить эксплуатационную гибкость в большом температурном диапазоне (-70 ° C … + 150 ° C). Плотность таких составов варьируется от 1,2 до 1,3 кг / л.

Плотность и толщина покрытий

• тонкий слой;
• средней толщины;
• высоконаполненный.

Тонкие покрытия

Их толщина составляет 0,2-0,6 мм, что позволяет выдерживать небольшую нагрузку. с помощью валика или распылителя и не займет много времени.

Средняя толщина

Наносимый слой варьируется от 0,8 до 1,5 мм и обеспечивает устойчивость только к средним нагрузкам. В противном случае он деформируется, требуя своевременных работ по исправлению.




Покрытия с высоким содержанием наполнителя

Их толщина превышает показатель в 2 мм и чаще всего используется в декоративных целях. В то же время специализированное строительство тоже предполагает такого рода «вмешательства», но для этого необходим калькулятор наливного пола.

Сил сопротивления | Физика

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

• Выразите математически силу сопротивления.
• Обсудите применение силы сопротивления.
• Определите предельную скорость.
• Определите конечную скорость с учетом массы.

Еще одна интересная сила в повседневной жизни — это сила сопротивления объекта, когда он движется в жидкости (газе или жидкости). Вы чувствуете силу сопротивления, когда двигаете рукой по воде. Вы также можете почувствовать это, если пошевелите рукой во время сильного ветра. Чем быстрее вы двигаете рукой, тем труднее двигаться. Вы чувствуете меньшую силу сопротивления, когда наклоняете руку так, чтобы через нее проходила только сторона — вы уменьшили площадь руки, обращенную в направлении движения.Как и трение, сила сопротивления всегда противодействует движению объекта. В отличие от простого трения, сила сопротивления пропорциональна некоторой функции скорости объекта в этой жидкости. Эта функция сложна и зависит от формы объекта, его размера, скорости и жидкости, в которой он находится. Для большинства крупных объектов, таких как велосипедисты, автомобили и бейсбольные мячи, которые движутся не слишком медленно, величина силы сопротивления F _D оказывается пропорциональным квадрату скорости объекта.2 \\ [/ latex], где C, — коэффициент лобового сопротивления, A, — площадь объекта, обращенная к жидкости, а ρ — плотность жидкости. (Напомним, что плотность — это масса на единицу объема.) Это уравнение также можно записать в более обобщенном виде как F _D = bv ² , где b — постоянный эквивалент 0,5 CρA . Мы установили показатель степени n для этих уравнений равным 2, потому что, когда объект движется с высокой скоростью в воздухе, величина силы сопротивления пропорциональна квадрату скорости.2 \ [/ латекс],

, где C — коэффициент сопротивления, A — площадь объекта, обращенная к жидкости, и ρ — плотность жидкости.

Спортсмены, а также дизайнеры автомобилей стремятся уменьшить силу сопротивления, чтобы сократить время гонки. (См. Рисунок 1). «Аэродинамическая» форма автомобиля может уменьшить силу сопротивления и, таким образом, увеличить расход топлива автомобиля.

Рис. 1. От гоночных автомобилей до гонщиков по бобслею аэродинамические формы имеют решающее значение для достижения максимальной скорости.Бобслей созданы для скорости. Они имеют форму пули с заостренными ребрами. (Источник: армия США, через Wikimedia Commons)

Значение коэффициента лобового сопротивления C определяется эмпирически, обычно с использованием аэродинамической трубы. (См. Рисунок 2).

Рис. 2. Исследователи НАСА тестируют модель самолета в аэродинамической трубе. (кредит: НАСА / Эймс)

Коэффициент лобового сопротивления может зависеть от скорости, но мы предполагаем, что здесь он постоянный. В таблице 1 перечислены некоторые типичные коэффициенты сопротивления для различных объектов.Обратите внимание, что коэффициент лобового сопротивления является безразмерной величиной. На скоростях по шоссе более 50% мощности автомобиля используется для преодоления сопротивления воздуха. Самая экономичная крейсерская скорость составляет около 70–80 км / ч (около 45–50 миль / ч). По этой причине во время нефтяного кризиса 1970-х годов в Соединенных Штатах максимальная скорость на автомагистралях была установлена ​​на уровне около 90 км / ч (55 миль / ч).

Таблица 1. Значения коэффициента сопротивления Типичные значения коэффициента сопротивления C .
ОБЪЕКТ	С
Профиль	0.05
Тойота Камри	0,28
Форд Фокус	0,32
Honda Civic	0,36
Ferrari Testarossa	0,37
Пикап Dodge Ram	0,43
Сфера	0,45
Hummer h3 внедорожник	0,64
Парашютист (ноги вперед)	0,70
Велосипед	0.90
Парашютист (горизонтальный)	1,0
Круглая плоская пластина	1,12

Рис. 3. Боди, такие как этот гоночный костюм LZR, были признаны мировыми рекордами после их выпуска в 2008 году. Более гладкая «кожа» и большее усилие сжатия на теле пловца обеспечивают как минимум на 10% меньшее сопротивление. (Источник: НАСА / Кэти Барнсторфф)

В мире спорта ведутся серьезные исследования, направленные на уменьшение сопротивления.Ямочки на мячах для гольфа модернизируются, как и одежда спортсменов. Велогонщики, а также некоторые пловцы и бегуны носят полные боди. Австралийка Кэти Фриман на Олимпийских играх 2000 года в Сиднее надела полный костюм и выиграла золотую медаль в беге на 400 метров. Многие пловцы на Олимпийских играх 2008 года в Пекине носили спортивные костюмы (Speedo); это могло иметь значение для побития многих мировых рекордов (см. рис. 3). Большинство элитных пловцов (и велосипедистов) сбривают волосы на теле. Такие нововведения могут иметь эффект сокращения миллисекунд в гонке, иногда делая разницу между золотой и серебряной медалями.Одним из следствий этого является то, что необходимо постоянно разрабатывать тщательные и точные инструкции для поддержания целостности спорта.

Некоторые интересные ситуации, связанные со вторым законом Ньютона, возникают при рассмотрении воздействия сил сопротивления на движущийся объект. Например, представьте себе парашютиста, падающего в воздухе под действием силы тяжести. На него действуют две силы: сила тяжести и сила сопротивления (без учета выталкивающей силы). Сила тяжести, направленная вниз, остается постоянной независимо от скорости, с которой движется человек.Однако по мере того, как скорость человека увеличивается, величина силы сопротивления увеличивается до тех пор, пока величина силы сопротивления не сравняется с силой тяжести, создавая таким образом результирующую силу, равную нулю. Нулевая результирующая сила означает, что ускорение отсутствует, как указано во втором законе Ньютона. В этот момент скорость человека остается постоянной, и мы говорим, что человек достиг своей предельной скорости ( v _t ). Поскольку F _D пропорционально скорости, более тяжелый парашютист должен идти быстрее F _D , чтобы сравняться со своим весом.{2} \ right)}} \\ & = & \ text {98 м / с} \\ & = & \ text {350 км / ч} \ text {.} \ End {array} \\ [/ latex]

Это означает, что парашютист массой 75 кг достигает максимальной конечной скорости около 350 км / ч, путешествуя согнувшись (голова впереди), сводя к минимуму площадь и сопротивление. В положении орла с распростертыми головами эта конечная скорость может уменьшаться примерно до 200 км / ч по мере увеличения площади. Эта конечная скорость становится намного меньше после раскрытия парашюта.

Эксперимент на вынос

Это интересное упражнение исследует влияние веса на предельную скорость.Соберите несколько вложенных фильтров для кофе. Оставив их в исходной форме, измерьте время, за которое один, два, три, четыре и пять вложенных фильтров упадут на пол с одинаковой высоты (примерно 2 м). (Обратите внимание, что из-за способа размещения фильтров сопротивление постоянному и изменяется только масса.) Они довольно быстро получают конечную скорость, поэтому найдите эту скорость как функцию массы. Постройте график зависимости предельной скорости v от массы. Также постройте график зависимости от ² от массы.2 \\ [/ латекс].

Таким образом, конечная скорость v _t может быть записана как [latex] v _ {\ text {t}} \ sqrt {\ frac {2mg} {\ rho {CA}}} \\ [/ latex].

Решение

Все величины известны, за исключением предполагаемой площади человека. Это взрослый (82 кг) падающий орел. Мы можем оценить фронтальную площадь как A = (2 м) (0,35 м) = 0,70 м ² .

Используя наше уравнение для v , мы находим, что

[латекс] \ begin {array} {lll} {v} _ {\ text {t}} & = & \ sqrt {\ frac {2 \ left (\ text {85} \ text {kg} \ right) \ слева (9.{2} \ right)}} \\ & = & \ text {44 м / с.} \ End {array} \\ [/ latex]

Обсуждение

Этот результат согласуется со значением v _t , упомянутым ранее. У парашютиста весом 75 кг, сначала идущего ногами, было v = 98 м / с. Он весил меньше, но имел меньшую площадь лобовой части и, соответственно, меньшее сопротивление за счет воздуха.

Размер объекта, падающего через воздух, представляет собой еще одно интересное применение сопротивления воздуха. Если вы упадете с 5-метровой ветки дерева, вы, скорее всего, получите травму — возможно, сломаете кость.Однако маленькая белка делает это все время, не получая травм. Вы не достигнете предельной скорости на таком коротком расстоянии, но белка это сделает.

Следующая интересная цитата о размере и предельной скорости животного взята из эссе 1928 года британского биолога Дж. Б. С. Э. Холдейна, озаглавленного «Как быть правильным размером».

Для мыши и любого другого животного меньшего размера [гравитация] практически не представляет опасности. Вы можете бросить мышь в шахту длиной в тысячу ярдов; и, достигнув дна, он получает легкий толчок и уходит, при условии, что земля достаточно мягкая.Убита крыса, сломан человек, разбрызгивается лошадь. Поскольку сопротивление воздуха движению пропорционально поверхности движущегося объекта. Разделите длину, ширину и рост животного на десять; его вес уменьшен до одной тысячной, а его поверхность — только до сотой. Таким образом, сопротивление падению в случае небольшого животного относительно в десять раз больше, чем движущая сила.

Вышеупомянутая квадратичная зависимость сопротивления воздуха от скорости не выполняется, если объект очень мал, движется очень медленно или находится в более плотной среде, чем воздух.Затем мы обнаруживаем, что сила сопротивления прямо пропорциональна скорости. Это соотношение задается законом Стокса , который гласит, что F _s = 6 πrηv , где r — радиус объекта, η — вязкость жидкости, а v — скорость объекта.

Закон Стокса

F _s = 6 πrηv , где r — радиус объекта, η — вязкость жидкости, а v — скорость объекта.

Рис. 4. Гуси во время своих длительных миграционных путешествий летают V-образной формацией. Такая форма снижает лобовое сопротивление и потребление энергии отдельными птицами, а также позволяет им лучше общаться. (Источник: Джуло, Wikimedia Commons)

Хорошими примерами этого закона являются микроорганизмы, пыльца и частицы пыли. Поскольку каждый из этих объектов настолько мал, мы обнаруживаем, что многие из этих объектов движутся без посторонней помощи только с постоянной (конечной) скоростью. Конечные скорости для бактерий (размер около 1 мкм) могут составлять около 2 мкм / с.Чтобы двигаться с большей скоростью, многие бактерии плавают, используя жгутики (органеллы в форме маленьких хвостов), которые приводятся в движение маленькими моторами, встроенными в клетку. Осадки в озере могут двигаться с большей конечной скоростью (около 5 мкм / с), поэтому могут потребоваться дни, чтобы достичь дна озера после их осаждения на поверхности.

Если мы сравним животных, живущих на суше, с животными, живущими в воде, вы увидите, как сопротивление повлияло на эволюцию. Рыбы, дельфины и даже массивные киты имеют обтекаемую форму, чтобы уменьшить силу сопротивления.Птицы — обтекаемые формы, и мигрирующие виды, летающие на большие расстояния, часто имеют такие особенности, как длинная шея. Стаи птиц летают в форме головы копья, образуя обтекаемый узор (см. Рисунок 4). У людей одним из важных примеров оптимизации является форма сперматозоидов, которая должна эффективно использовать энергию.

Эксперимент Галилея

Говорят, что Галилей сбросил два объекта разной массы с Пизанской башни. Он измерил, сколько времени нужно каждому, чтобы добраться до земли.Поскольку секундомеры были недоступны, как вы думаете, как он измерял время их падения? Если бы объекты были одинакового размера, но разной массы, что, по вашему мнению, он должен был бы наблюдать? Был бы этот результат другим, если бы он был сделан на Луне?

Исследования PhET: массы и источники

Реалистичная лаборатория масс и пружин. Подвесьте массы к пружинам и отрегулируйте жесткость и демпфирование пружины. Вы даже можете замедлить время. Перенесите лабораторию на разные планеты. На диаграмме показана кинетическая, потенциальная и тепловая энергия каждой пружины.{2} \\ [/ latex], где C — коэффициент сопротивления (типичные значения приведены в таблице 1), A — площадь объекта, обращенного к жидкости, а [latex] \ rho \\ [ / латекс] — плотность жидкости.

3. Для небольших объектов (например, бактерий), движущихся в более плотной среде (например, в воде), сила сопротивления определяется законом Стокса [латекс] {F} _ {\ text {s}} = 6 \ pi \ eta {rv} \\ [/ latex], где r — радиус объекта, η — вязкость жидкости, а v — скорость объекта.

Концептуальные вопросы

1. Спортсмены, например пловцы и велосипедисты, во время соревнований носят спортивные костюмы. Сформулируйте список плюсов и минусов таких костюмов.
2. Для силы сопротивления движущегося объекта в жидкости использовались два выражения. Один зависел от скорости, а другой был пропорционален квадрату скорости. В каких типах движения каждое из этих выражений было бы более применимо, чем другое?
3. При движении автомобилей масло и бензин попадают на поверхность дороги.Если выпадет небольшой дождь, как это повлияет на управление автомобилем? Имеет ли значение проливной дождь?
4. Почему белка может спрыгнуть с ветки дерева на землю и убежать целой, а человек может сломать кость при таком падении?

Задачи и упражнения

1. Конечная скорость человека, падающего в воздухе, зависит от веса и площади человека, стоящего перед жидкостью. Найдите предельную скорость (в метрах в секунду и километрах в час) числа 80.Парашютист 0 кг, падающий согнувшись (головой вперед) с площади 0,140 м ² .
2. Парашютисты весом 60 и 90 кг прыгают с самолета на высоте 6000 м, оба падают в положении согнувшись. Сделайте некоторые предположения об их фронтальных площадях и вычислите их конечные скорости. Сколько времени потребуется каждому парашютисту, чтобы достичь земли (при условии, что время, необходимое для достижения конечной скорости, невелико)? Предположим, что все значения имеют точность до трех значащих цифр.
3. Белка весом 560 г и площадью 930 см ² падает с 5.0-м дерево до земли. Оцените его конечную скорость. (Используйте коэффициент сопротивления для горизонтального парашютиста.) Какова будет скорость человека весом 56 кг, ударившегося о землю, если предположить, что сопротивление не будет на таком коротком расстоянии?
4. Для поддержания постоянной скорости сила, создаваемая двигателем автомобиля, должна равняться силе сопротивления плюс сила трения дороги (сопротивление качению). (а) Каковы значения силы сопротивления на скорости 70 км / ч и 100 км / ч для Toyota Camry? (Область перетаскивания равна 0.70 м ² ) (b) Какова величина силы сопротивления на скорости 70 км / ч и 100 км / ч для Hummer h3? (Площадь перетаскивания составляет 2,44 м ² ) Предположим, что все значения указаны с точностью до трех значащих цифр.
5. Во сколько раз увеличивается сила лобового сопротивления автомобиля при движении с 65 до 110 км / ч?
6. Рассчитайте скорость, с которой сферическая капля дождя могла бы упасть с 5,00 км (a) при отсутствии сопротивления воздуха (b) с сопротивлением воздуха. Примите размер капли 4 мм, плотность — 1.00 × 10 ³ кг / м ³ , а площадь поверхности π r ² .
7. Используя закон Стокса, убедитесь, что единицами измерения вязкости являются килограммы на метр в секунду.
8. Найдите конечную скорость сферической бактерии (диаметр 2,00 мкм), падающей в воду. Сначала вам нужно заметить, что сила сопротивления равна весу при предельной скорости. Примем плотность бактерии 1,10 × 10 ³ кг / м ³ .
Закон
9. Стокса описывает осаждение частиц в жидкостях и может использоваться для измерения вязкости.Частицы в жидкостях быстро достигают предельной скорости. Можно измерить время, за которое частица упадет на определенное расстояние, а затем использовать закон Стокса для расчета вязкости жидкости. {2} \\ [/ latex], где C — коэффициент сопротивления, A — площадь объекта, обращенного к жидкости, а [латекс ] \ rho [/ latex] — плотность жидкости

   Закон Стокса: [латекс] {F} _ {s} = 6 \ pi {r} \ eta {v} \\ [/ latex], где r — радиус объекта, η — вязкость жидкости, а v — скорость объекта

   Избранные решения проблем и упражнения

   1.{2}} {\ text {m} \ cdot \ text {m / s}} = \ frac {\ text {kg}} {\ text {m} \ cdot \ text {s}} \\ [/ latex]

   9. 0,76 кг / м · с

   Углеродный след использования энергии в домашних хозяйствах в США

   % PDF-1.4 % 1 0 obj > эндобдж 4 0 obj > поток doi: 10.1073 / pnas.15117application / pdf

10. Углеродный след использования энергии в домашних хозяйствах в США
10.1073 / pnas.15117 http://dx.doi.org/10.1073/pnas.151172020-07-18false10.1073/pnas.15117
11. www.pnas.org
12. www.pnas.org
10.1073 / pnas.151172020-07-18false
13. www.pnas.org
2020-07-18T04: 02: 41 + 05: 30Arbortext Advanced Print Publisher 9.1.510 / W Unicode2021-04-25T03: 12: 42-07: 002021-04-25T03: 12: 42-07: 00 Acrobat Distiller 10.0.0 (Windows) uuid: 6735bc3f-1dd2-11b2-0a00-8

5dc400uuid: 6735bc43-1dd2-11b2-0a00-810000000000 конечный поток эндобдж 3 0 obj > эндобдж 2 0 obj > эндобдж 5 0 obj > / ExtGState> / Font> / ProcSet [/ PDF / Text] / Properties> / Shading >>> / Rotate 0 / Thumb 15 0 R / Type / Page >> эндобдж 6 0 obj > / ExtGState> / Font> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageC] / Properties> / Shading> / XObject >>> / Rotate 0 / Thumb 38 0 R / Type / Page >> эндобдж 7 0 объект > / ExtGState> / Font> / ProcSet [/ PDF / Text] / Properties >>> / Rotate 0 / Thumb 53 0 R / Type / Page >> эндобдж 8 0 объект > / ExtGState> / Font> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageC] / Properties> / Shading> / XObject >>> / Rotate 0 / Thumb 70 0 R / Type / Page >> эндобдж 9 0 объект > / ExtGState> / Font> / ProcSet [/ PDF / Text] / Properties >>> / Rotate 0 / Thumb 83 0 R / Type / Page >> эндобдж 10 0 obj > / ExtGState> / Font> / ProcSet [/ PDF / Text] / Properties >>> / Rotate 0 / Thumb 93 0 R / Type / Page >> эндобдж 11 0 объект > / ExtGState> / Font> / ProcSet [/ PDF / Text] >> / Rotate 0 / Thumb 104 0 R / Type / Page >> эндобдж 12 0 объект > / ExtGState> / Font> / ProcSet [/ PDF / Text] >> / Rotate 0 / Thumb 129 0 R / Type / Page >> эндобдж 13 0 объект > / ExtGState> / Font> / ProcSet [/ PDF / Text] >> / Rotate 0 / Thumb 144 0 R / Type / Page >> эндобдж 482 0 объект > поток HWrH | W ڐ / {, zg # l! mh ~ q {‘

Валюта, M1 и M2 — Принципы экономики 2e

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

• Противопоставление денежной массы M1 и денежной массы M2
• Классифицировать деньги как денежную массу M1 или денежную массу M2

Наличные деньги в кармане, безусловно, служат деньгами; однако как насчет чеков или кредитных карт? Они тоже деньги? Вместо того чтобы пытаться сформулировать единственный способ измерения денег, экономисты предлагают более широкие определения денег, основанные на ликвидности.Ликвидность означает, насколько быстро вы можете использовать финансовый актив для покупки товара или услуги. Например, наличные очень ликвидны. Вы можете легко использовать свою 10-долларовую купюру, чтобы купить гамбургер в обеденное время. Однако 10 долларов, которые есть на вашем сберегательном счете, не так-то просто использовать. Вы должны пойти в банк или банкомат и снять наличные, чтобы купить обед. Таким образом, 10 долларов на вашем сберегательном счете — это
минус ликвидных средств.

Федеральный резервный банк, являющийся центральным банком Соединенных Штатов, является банковским регулятором, отвечает за денежно-кредитную политику и определяет деньги в соответствии с их ликвидностью.Есть два определения денег: денежная масса M1 и M2. Денежная масса M1 включает очень ликвидные деньги, такие как наличные деньги, чеки (до востребования) и дорожные чеки. Денежная масса M2 менее ликвидна по своей природе и включает M1 плюс сбережения и срочные вклады, депозитные сертификаты и фонды денежного рынка.

Денежная масса

M1 включает монеты и валюту в обращении — монеты и банкноты, которые находятся в обращении в экономике, которые Казначейство США не хранит в Федеральном резервном банке или в банковских хранилищах.Чековые депозиты, также известные как депозиты до востребования, тесно связаны с валютой. Это суммы, хранящиеся на текущих счетах. Они называются депозитами до востребования или чековыми депозитами, потому что банковское учреждение должно отдавать вкладчику его деньги «по требованию», когда клиент выписывает чек или использует дебетовую карту. Эти элементы вместе — валюта и текущие счета в банках — составляют определение денег, известных как M1, которые Федеральная резервная система измеряет ежедневно.

Более широкое определение денег, M2 включает все, что есть в M1, но также добавляет другие типы депозитов.Например, M2 включает сберегательные вклады в банках, которые представляют собой банковские счета, на которые вы не можете выписать чек напрямую, но с которых вы можете легко снять деньги в банкомате или в банке. Многие банки и другие финансовые учреждения также предлагают возможность инвестировать в фонды денежного рынка, где они объединяют депозиты многих индивидуальных инвесторов и инвестируют их безопасным способом, например, в краткосрочные государственные облигации. Другим компонентом M2 являются относительно небольшие (то есть менее 100000 долларов) депозитные сертификаты (CD) или срочные вклады, которые представляют собой счета, которые вкладчик обязался оставить в банке на определенный период времени, начиная от от нескольких месяцев до нескольких лет в обмен на более высокую процентную ставку.Короче говоря, все эти типы M2 — это деньги, которые вы можете снимать и тратить, но для этого требуется больше усилий, чем для предметов в M1. (Рисунок) должен помочь визуализировать отношения между M1 и M2. Обратите внимание, что M1 включен в расчет M2.

Связь между M1 и M2 Money

У денег М1 и М2 есть несколько определений, от узкого до широкого. M1 = монеты и валюта в обращении + чековый депозит (до востребования) + дорожные чеки. M2 = M1 + сберегательные вклады + фонды денежного рынка + депозитные сертификаты + другие срочные вклады.




Федеральная резервная система отвечает за отслеживание сумм M1 и M2 и готовит еженедельный выпуск информации о денежной массе. Чтобы дать представление о том, как выглядят эти суммы, согласно оценке денежной массы США Федеральным резервным банком, в конце февраля 2015 года M1 в Соединенных Штатах составлял 3 триллиона долларов, а M2 — 11,8 триллиона долларов. (Рисунок) предоставляет разбивку по части каждого типа денег, которые включали M1 и M2 в феврале 2015 года, как это было предоставлено Федеральным резервным банком.

M1 и M2 Статистический выпуск Федеральной резервной системы, показатели денежной массы (Источник: Статистический выпуск Федеральной резервной системы, http://www.federalreserve.gov/RELEASES/h6/current/default.htm#t2tg1link)

Компоненты M1 в США (февраль 2015 г., с учетом сезонных колебаний)	миллиарды долларов
Валюта	$ 1 271,8
Дорожные чеки	$ 2,9
Вклады до востребования и другие текущие счета	1 713 долл. США.5
Всего M1	2 988,2 долл. США (или 3 трлн долл. США)
Компоненты M2 в США (февраль 2015 г., с учетом сезонных колебаний)	миллиарды долларов
Денежная масса M1	2 988,2 долл. США
Сберегательные счета	$ 7 712,1
Срочные вклады	$ 509,2
Балансы индивидуальных паевых инвестиционных фондов денежного рынка	610 долларов.8
Всего M2	11 820,3 долл. США (или 11,8 трлн долл. США)

Линии, разделяющие M1 и M2, могут стать немного размытыми. Иногда компании не одинаково относятся к элементам M1. Например, некоторые компании не принимают личные чеки на крупные суммы, но принимают дорожные чеки или наличные. Изменения в банковской практике и технологиях сделали сберегательные счета в M2 более похожими на текущие счета в M1.Например, некоторые сберегательные счета позволяют вкладчикам выписывать чеки, использовать банкоматы и оплачивать счета через Интернет, что упростило доступ к сберегательным счетам. Как и в случае со многими другими экономическими терминами и статистикой, важно знать сильные стороны и недостатки различных определений денег, а не думать, что такие определения столь же ясны для экономистов, как, скажем, определение азота для химиков. .

Где в эту картину вписываются «пластиковые деньги», такие как дебетовые карты, кредитные карты и смарт-деньги? Дебетовая карта, как и чек, — это инструкция банку пользователя о немедленном переводе денег с вашего банковского счета продавцу.Важно отметить, что в нашем определении денег это чековых вкладов , которые являются деньгами, а не бумажный чек или дебетовая карта. Хотя вы можете совершить покупку с помощью кредитной карты, финансовое учреждение считает это не деньгами, а краткосрочной ссудой, предоставленной вам компанией-эмитентом кредитной карты. Когда вы совершаете покупку по кредитной карте, компания-эмитент кредитной карты немедленно переводит деньги со своего текущего счета продавцу, а в конце месяца компания-эмитент кредитной карты отправляет вам счет на сумму, списанную вами за этот месяц.Пока вы не оплатите счет по кредитной карте, вы фактически заняли деньги у компании-эмитента кредитной карты. С помощью смарт-карты вы можете хранить на карте определенную сумму денег, а затем использовать ее для покупок. Некоторые «смарт-карты», используемые для определенных целей, таких как междугородные телефонные звонки или совершение покупок в книжном магазине или кафетерии кампуса, на самом деле не так уж и умны, потому что вы можете использовать их только для определенных покупок или в определенных местах.

Короче говоря, кредитные карты, дебетовые карты и смарт-карты — это разные способы перевода денег при совершении покупки.Однако наличие большего количества кредитных или дебетовых карт не влияет на количество денег в экономике, равно как и печать большего количества чеков увеличивает количество денег на вашем текущем счете.

Одно из ключевых посланий, лежащих в основе обсуждения M1 и M2, заключается в том, что деньги в современной экономике — это не просто бумажные купюры и монеты. Вместо этого деньги тесно связаны с банковскими счетами. Банковская система в основном проводит макроэкономическую политику в отношении денег. В следующем разделе объясняется, как функционируют банки и как банковская система страны может создавать деньги.

Прочтите краткую статью о текущих проблемах денежно-кредитной политики в Швеции.

Основные понятия и краткое содержание

Мы измеряем деньги с помощью нескольких определений: M1 включает валюту и деньги на текущих счетах (депозиты до востребования). Дорожные чеки также являются компонентом M1, но их использование сокращается. M2 включает все M1, а также сберегательные вклады, срочные вклады, такие как депозитные сертификаты, и фонды денежного рынка.

Вопросы для самопроверки

Если вы ходите по магазинам в поисках одежды и книг, что вам проще и удобнее всего потратить: M1 или M2? Поясните свой ответ.

Валюту и чеки в M1 потратить проще всего. Труднее потратить M2 напрямую, хотя, если в торговом центре есть банкомат, вы можете довольно быстро превратить M2 со своего сберегательного счета в M1 валюты. Если ваш ответ касается «кредитных карт», то вы действительно говорите о расходах M1 — хотя это M1 со счета компании-эмитента кредитной карты, которую вы должны погасить позже, когда придет срок оплаты счета по кредитной карте.

Для следующего списка элементов укажите, находятся ли они в M1, M2 или ни в одном из них:

1. Ваша кредитная линия в размере 5000 долларов США по вашей карте Bank of America
2. Дорожные чеки на сумму 50 долларов, которые вы еще не использовали
3. 1 доллар в четвертаках в кармане
4. 1200 долларов на текущий счет
5. $ 2000 у вас на счете денежного рынка
1. Ни в M1, ни в M2
2. Это часть M1, и поскольку M2 включает M1, он также является частью M2
3. Валюта, находящаяся в государственных руках, является частью M1 и M2
4. Проверка депозитов в M1 и M2
5. Счета денежного рынка в М2

Обзорные вопросы

Какие компоненты денег мы считаем частью M1?

Какие компоненты денег мы учитываем в М2?

Вопросы о критическом мышлении

Объясните, почему вы думаете, что Федеральный резервный банк отслеживает M1 и M2.

Общее количество валюты США в обращении, разделенное на население США, составляет около 3500 долларов на человека. Это больше, чем у большинства из нас есть. Где все деньги?

Если вы возьмете 100 долларов из своей копилки и положите их на свой текущий счет, как изменится M1? Изменился ли M2?

Список литературы

Статистический выпуск Федеральной резервной системы. 23 ноября 2013 г. http://www.federalreserve.gov/RELEASES/h6/current/default.htm#t2tg1link.

Глоссарий

монет и наличных денег в обращении

монеты и банкноты, которые находятся в обращении в экономике и не хранятся в Казначействе США, в Федеральном резервном банке или в банковских хранилищах

кредитная карта

немедленно переводит деньги с текущего счета компании-эмитента кредитной карты продавцу, и в конце месяца пользователь должен деньги компании-эмитенту кредитной карты; кредитная карта — краткосрочная ссуда

дебетовая карта

, как и чек, — это инструкция банку пользователя о немедленном переводе денег с вашего банковского счета продавцу.

Депозит до востребования

Чековый депозит в банках, который можно получить, сняв наличные или выписав чек

Денежная масса М1

— узкое определение денежной массы, которое включает валюту и текущие счета в банках и, в меньшей степени, дорожные чеки.

Денежная масса М2

определение денежной массы, которое включает все в M1, но также добавляет сберегательные вклады, фонды денежного рынка и депозитные сертификаты

Фонд денежного рынка

депозиты многих инвесторов объединяются и инвестируются безопасным способом, как краткосрочные государственные облигации

сберегательный вклад

банковский счет, на котором вы не можете снять деньги, выписав чек, но можете снять деньги в банке или легко перевести их на текущий счет

смарт-карта

сохраняет на карте определенную сумму денег, после чего можно использовать карту для покупок

срочный вклад

счет, который вкладчик обязался оставить в банке на определенный период времени в обмен на более высокую процентную ставку; также называется депозитным сертификатом

Расчет нагрузки охлаждения — Холодильная камера

Расчет нагрузки охлаждения

Расчет охлаждающей нагрузки для холодильных камер.В этой статье мы рассмотрим, как рассчитать охлаждающую нагрузку для холодного помещения. Сначала мы рассмотрим источники тепла, а затем рассмотрим рабочий пример того, как выполнить расчет охлаждающей нагрузки холодильной камеры в упрощенном примере. Прокрутите вниз, чтобы просмотреть видеоурок.

Хотите бесплатное программное обеспечение для расчета холодильной камеры?
Загрузите Coolselector®2 бесплатно -> Щелкните здесь
С Danfoss вы можете построить устойчивые и эффективные холодильные камеры. Их широкий спектр продуктов и передовой опыт применения на рынке позволяют вам думать наперед и соответствовать будущим нормам по хладагентам и энергопотреблению.Экологически чистые и опережайте конкурентов без ущерба для производительности
.

Узнайте больше о решениях для холодной комнаты здесь

Что такое холодная камера?

Холодильная камера используется для хранения скоропортящихся продуктов, таких как мясо и овощи, чтобы замедлить их порчу и сохранить как можно дольше в свежем виде. Тепло ускоряет их порчу, поэтому продукты охлаждаются за счет отвода тепла.

Для отвода тепла мы используем систему охлаждения, поскольку это позволяет точно и автоматически контролировать температуру, чтобы сохранить товары как можно дольше.

Холодильная система — холодильная камера

Чтобы отвести тепло, нам нужно знать, какова будет охлаждающая нагрузка. Охлаждающая нагрузка меняется в течение дня, поэтому в большинстве случаев рассчитывается средняя холодопроизводительность и рассчитывается холодопроизводительность.

Источники тепла для холодных помещений

Откуда берется все тепло, которое нам нужно отводить?

Нагрузка передачи

Обычно 5-15% приходится на нагрузки передачи. Это тепловая энергия, передаваемая через крышу, стены и пол в холодное помещение.Тепло всегда течет от горячего к холодному, и внутри холодного помещения, очевидно, намного холоднее, чем вокруг, поэтому тепло всегда пытается проникнуть в пространство из-за этой разницы в температуре. Если холодильная камера подвергается воздействию прямых солнечных лучей, то теплопередача будет выше, поэтому потребуется дополнительная поправка, чтобы учесть это.

Загрузка продукта

Затем у нас есть загрузки продукта, на которые обычно приходится 55-75% охлаждающей нагрузки. Этим объясняется тепло, которое попадает в холодную комнату при поступлении новых продуктов.Это также энергия, необходимая для охлаждения, замораживания и дальнейшего охлаждения после замораживания. Если вы просто охлаждаете продукты, вам нужно учитывать только явную тепловую нагрузку. Если вы замораживаете продукт, вам необходимо учитывать скрытую теплоту, так как происходит фазовый переход. В течение этого времени используется энергия, но вы не увидите изменения температуры, пока продукт переходит в состояние жидкости и льда. Для дальнейшего охлаждения продуктов ниже точки замерзания требуется дополнительная энергия, что также является явным теплом.Вы также должны учитывать упаковку, поскольку она также будет охлаждаться. Наконец, если вы охлаждаете фрукты и овощи, значит, эти продукты живы, и они будут выделять тепло, поэтому вам придется учитывать и его удаление.

Внутренняя нагрузка

Следующее, что нужно учитывать, — это внутренние нагрузки, которые составляют около 10-20%. Это тепло, выделяемое людьми, работающими в холодильной камере, освещением и оборудованием, таким как вилочные погрузчики и т. Д. Поэтому для этого вам необходимо подумать, какое оборудование будет использоваться сотрудниками для перемещения продуктов. и вне магазина, сколько тепла они и оборудование будут отдавать и продолжительность дня.

Нагрузка на оборудование

Затем нам нужно рассмотреть холодильное оборудование в помещении, на которое будет приходиться около 1-10% от общей охлаждающей нагрузки. Для этого мы хотим узнать номинальные характеристики двигателей вентиляторов и оценить, как долго они будут работать в течение каждого дня, а затем мы также хотим учитывать любое тепло, передаваемое в пространство от размораживания испарителя.

Инфильтрация тепловой нагрузки

Последнее, что нам нужно учитывать, это инфильтрация, которая снова добавляет 1-10% к охлаждающей нагрузке. Это происходит, когда дверь открывается, так что происходит передача тепла в пространство через воздух.Другое соображение — вентиляция. Фрукты и овощи выделяют углекислый газ, поэтому в некоторых магазинах потребуется вентилятор, этот воздух необходимо охладить, поэтому вы должны учитывать это, если он используется.

Расчет охлаждающей нагрузки — пример работы холодной комнаты

Рассмотрим упрощенный пример расчета охлаждающей нагрузки для холодной комнаты. Теперь, если вы делаете это для реального примера, я рекомендую вам использовать программное обеспечение для проектирования, такое как приложение Danfoss coolselector, для обеспечения скорости и точности.Скачать здесь -> http://bit.ly/2Ars6yF

Передающая нагрузка

• Размеры нашей холодильной камеры составляют 6 м в длину, 5 м в ширину и 4 м в высоту.
• Окружающий воздух: 30 ° c при относительной влажности 50%, внутренний воздух: 1 ° C при относительной влажности 95%
• Стены, крыша и пол изолированы 80-миллиметровым полиуретаном со значением U 0,28 Вт. / м ² .K
• Температура грунта составляет 10 ° C.

Просто обратите внимание, что производитель должен сообщить вам, какое значение u для изоляционных панелей, если нет, то вам нужно будет рассчитать это.

Для расчета нагрузки передачи мы будем использовать формулу

Q = U x A x (Temp out — Temp in) x 24 ÷ 1000.

• Q = кВтч / день тепловая нагрузка
• U = Значение U изоляции (мы уже знаем это значение) (Вт / м ² .K)
• A = площадь поверхности стен, крыши и пола (мы рассчитаем это) (м ² )
• Темп. температура воздуха внутри помещения ( ° C)
• Temp out = Температура наружного воздуха ( ° C)
• 24 = Часы в день
• 1000 = преобразование из ватт в кВт.

Вычислить «А» довольно просто, это просто размер каждой внутренней стены, поэтому введите числа, чтобы найти площадь каждой стены, крыши и пола.

Сторона 1 = 6 м x 4 м = 24 м ²
Сторона 2 = 6 м x 4 м = 24 м ²
Сторона 3 = 5 м x 4 м = 20 м ²
Сторона 4 = 5 м x 4 м = 20 м ²
Крыша = 5м x 6м = 30м ²
Пол = 5м x 6м = 30м ²

Затем мы можем использовать эти числа в формуле, которую мы видели ранее, вам нужно будет рассчитать пол отдельно от стен и крыши. так как разница температур под полом другая, поэтому и теплопередача будет другой.

Стены и крыша

Q = U x A x (Температура на выходе — Температура на входе) x 24 ÷ 1000
Q = 0,28 Вт / м ² .K x 113 м ² x (30 ° C — 1 ° C) x 24 ÷ 1000
Q = 22 кВтч / день

[113 м ² = 24 м ² + 24 м ² + 20 м ² + 20 м ² + 30 м ² + 30 м ² ]

Пол

Q = U x A x (Температура на выходе — Температура на входе) x 24 ÷ 1000
Q = 0,28 Вт / м ² .K x 30 м ² x (10 ° C — 1 ° C) x 24 ÷ 1000
Q = 1.8 кВтч / день

Если пол не изолирован, вам нужно будет использовать другую формулу, основанную на эмпирических данных .

Суммарный дневной прирост теплопередачи = 22 кВтч / день + 1,8 кВтч / день = 23,8 кВтч / день

Помните, если ваша холодильная комната находится под прямыми солнечными лучами, вам также необходимо учитывать энергию солнца.

Загрузка продукта — Обмен продукта

Далее мы рассчитаем охлаждающую нагрузку от обмена продукта, то есть тепла, поступающего в холодную комнату от новых продуктов, которые имеют более высокую температуру.

В этом примере мы будем хранить яблоки, мы можем найти удельную теплоемкость яблок, но помните, что если вы замораживаете продукты, продукты будут иметь другую удельную теплоемкость при охлаждении, замораживании и переохлаждении, поэтому вы Мне нужно будет это учесть и рассчитать отдельно, но в этом примере мы просто охлаждаемся.

Каждый день прибывает 4000 кг новых яблок при температуре 5 ° C и удельной теплоемкости 3,65 кДж / кг ° C.

Затем мы можем использовать формулу

Q = m x Cp x (Temp enter — Temp store) / 3600.

• Q = кВтч / день
• CP = удельная теплоемкость продукта (кДж / кг. ° C)
• m = масса новых продуктов каждый день (кг)
• Temp enter = температура на входе продукты (° C)
• Temp store = температура внутри магазина (° C)
• 3600 = преобразовать из кДж в кВтч.

Расчет

Q = mx Cp x (ввод температуры — накопитель температуры) / 3600
Q = 4000 кг x 3,65 кДж / кг ° C x (5 ° C — 1 ° C) / 3600.
Q = 16 кВт · ч / день


Загрузка продукта — Дыхание продукта

Затем мы вычисляем дыхание продукта, это тепло, выделяемое живыми продуктами, такими как фрукты и овощи.Они будут выделять тепло, поскольку они еще живы, поэтому мы охлаждаем их, чтобы замедлить их разрушение и сохранить их дольше.

В этом примере я использовал 1,9 кДж / кг в день в качестве среднего, но этот показатель меняется со временем и с температурой. В этом примере мы используем эмпирическое значение, чтобы упростить расчет, поскольку эта охлаждающая нагрузка не считается критической. Если вы должны были рассчитать критическую нагрузку, вам следует использовать более высокую точность. В этом примере в магазине хранится 20 000 кг яблок.

Для его расчета воспользуемся формулой

Q = mx resp / 3600

• Q = кВтч / день
• m = масса продукта на складе (кг)
• соответственно = теплота дыхания product (1,9 кДж / кг)
• 3600 = преобразует кДж в кВтч.

Q = mx соответственно / 3600
Q = 20,000 кг x 1,9 кДж / кг / 3600
Q = 10,5 кВтч / день

Для раздела продуктов мы суммируем обмен продукта 16 кВтч / день и дыхательную нагрузку 10.5 кВтч / день, чтобы получить общую нагрузку продукта 26,5 кВтч / день.

Внутренняя тепловая нагрузка — люди

Затем мы рассчитаем внутренние нагрузки от людей, работающих в холодильной камере, поскольку люди выделяют тепло, и мы должны это учитывать.

По нашим оценкам, 2 человека работают в магазине по 4 часа в день, и мы можем посмотреть вверх и увидеть, что при этой температуре они будут выделять около 270 Вт тепла в час внутри.

Мы будем использовать формулу:

Q = люди x время x тепло / 1000

• Q = кВтч / день
• человек = сколько человек внутри
• время = продолжительность времени, которое они проводят внутри каждый день на человека (часы)
• тепло = потери тепла на человека в час (Вт)
• 1000 просто преобразует ватты в кВт

Расчет:

Q = люди x время x тепло / 1000
Q = 2 x 4 часа x 270 Вт / 1000
Q = 2.16 кВтч / день

Внутренняя тепловая нагрузка — Освещение

Затем мы можем рассчитать количество тепла, выделяемого освещением, это довольно просто сделать, и мы можем использовать формулу

Q = лампы x время x мощность / 1000

• Q = кВтч / день,
• ламп = количество ламп в холодильной камере
• время = часы использования в день
• мощность = номинальная мощность ламп
• 1000 = преобразует ватты в кВт.

Если у нас есть 3 лампы по 100 Вт каждая, работающие 4 часа в день, расчет будет следующим:

Q = лампы x время x мощность / 1000
Q = 3 x 4 часа x 100 Вт / 1000
Q = 1 .2 кВтч / день

Затем для общей внутренней нагрузки мы просто суммируем нагрузку на людей (2,16 кВтч / день) и нагрузку на освещение (1,2 кВтч / день), чтобы получить значение 3,36 кВтч / день.

Нагрузка оборудования — двигатели вентилятора

Теперь мы можем рассчитать тепловыделение двигателями вентилятора в испарителе. Для этого мы можем использовать формулу:

Q = вентиляторы x время x мощность / 1000

• Q = кВтч / день
• вентиляторы = количество вентиляторов
• время = часы работы вентилятора в день (часы)
• мощность = номинальная мощность двигателей вентиляторов (Вт)
• 1000 = преобразование из ватт в кВт.

В этом испарителе холодильной камеры мы будем использовать 3 вентилятора мощностью 200 Вт каждый и рассчитываем, что они будут работать 14 часов в день.

Расчет:

Q = вентиляторы x время x мощность / 1000
Q = 3 x 14 часов x 200Вт / 1000
Q = 8,4 кВтч / день

Нагрузка на оборудование — двигатели вентиляторов

Теперь мы рассчитаем вызванную тепловую нагрузку размораживанием испарителя. Чтобы рассчитать это, воспользуемся формулой:

Q = мощность x время x циклы x эффективность

• Q = кВтч / день,
• мощность = номинальная мощность нагревательного элемента (кВт)
• время = разморозка время работы (часы)
• циклов = сколько раз в день будет выполняться цикл оттаивания
• КПД = какой% тепла будет передаваться в помещение.

В этом примере в нашей холодильной камере используется электрический нагревательный элемент мощностью 1,2 кВт, он работает в течение 30 минут 3 раза в день, и, по оценкам, 30% всей потребляемой энергии просто передается в холодную комнату.

Q = мощность x время x циклы x эффективность
Q = 1,2 кВт x 0,5 часа x 3 x 0,3
Q = 0,54 кВтч / день

Общая нагрузка на оборудование в таком случае представляет собой тепловую нагрузку вентилятора (8,4 кВтч / день) плюс тепловая нагрузка размораживания (0,54 кВтч / день), которая, следовательно, равна 8,94 кВтч / день

Инфильтрационная нагрузка

Теперь нам нужно рассчитать тепловую нагрузку от инфильтрации воздуха.Я собираюсь использовать упрощенное уравнение, но в зависимости от того, насколько важны ваши вычисления, вам может потребоваться использовать другие более полные формулы для достижения большей точности. Мы будем использовать формулу:

Q = изменения x объем x энергия x (выходная температура — входная температура) / 3600

• Q = кВтч / день
• изменений = количество изменений объема в день
• объем = объем холодильной камеры
• энергия = энергия на кубический метр на градус Цельсия
• Temp out — это температура воздуха снаружи
• Temp in — температура воздуха внутри
• 3600 — это просто преобразование из кДж в кВтч.

По нашим оценкам, будет 5 изменений объема воздуха в день из-за открытой двери, объем рассчитан на 120 м ³ , каждый кубический метр нового воздуха обеспечивает 2 кДж / ° C, воздух снаружи составляет 30 ° C и воздух внутри 1 ° C

Q = изменения x объем x энергия x (температура на выходе — температура на входе) / 3600
Q = 5 x 120 м ³ x 2 кДж / ° C x (30 ° C — 1 ° C) / 3600
Q = 9,67 кВтч / день


Общая охлаждающая нагрузка

Для расчета общей охлаждающей нагрузки мы просто суммируем все рассчитанные значения

Нагрузка передачи: 23.8 кВтч / день
Нагрузка продукта: 26,5 кВтч / день
Внутренняя нагрузка: 3,36 кВтч / день
Нагрузка на оборудование: 8,94 кВтч / день
Инфильтрационная нагрузка: 9,67 кВтч / день
Итого = 72,27 кВтч / день

Фактор безопасности

Затем мы должны применить коэффициент безопасности к расчету, чтобы учесть ошибки и отклонения от конструкции. Обычно, чтобы покрыть это, к расчету прибавляют от 10 до 30 процентов, в этом примере я использовал 20%, так что хорошо, просто умножьте охлаждающую нагрузку на коэффициент запаса прочности, равный 1.2, чтобы получить нашу общую холодопроизводительность 86,7 кВтч / день

Размер холодопроизводительности

Последнее, что нам нужно сделать, это рассчитать холодопроизводительность, чтобы справиться с этой нагрузкой, общий подход состоит в том, чтобы усреднить общую дневную холодопроизводительность по время работы холодильной установки. Для этого я предполагаю, что устройство будет работать 14 часов в день, что довольно типично для магазина такого размера и типа. Таким образом, общая холодопроизводительность 86,7 кВтч / день, разделенная на 14 часов, означает, что холодильная установка должна иметь мощность 6 единиц.2 кВт, чтобы удовлетворить эту охлаждающую нагрузку.

Системы жидкостного охлаждения для полупроводниковых инструментов

Введение

Системы охлаждения и контроля температуры используются на предприятиях по производству полупроводников. На производственных предприятиях, больших и малых, установлены и работают непрерывно от сотен до тысяч систем охлаждения. Используемые процессы обычно настраиваются как точные копии, что означает, что технологические системы разрабатываются и передаются от OEM-производителя технологического инструмента.Эти важные производственные инструменты, используемые на предприятиях по производству полупроводников, должны быть надежными и простыми в обслуживании, чтобы обеспечить минимальное время простоя. То же самое требуется и от поддерживающих их систем охлаждения. Обычно используемые системы охлаждения имеют испаритель с водяным охлаждением вместо испарителя с воздушным охлаждением. Устройство жидкость-жидкость работает тише, чем устройство жидкость-воздух, потому что вентилятор не требуется. Что еще более важно, тепло может отводиться доступной охлаждающей водой общего назначения, и тепло не отводится в среду с кондиционированной температурой воздуха.Эти системы охлаждения можно разместить рядом с инструментом, спрятать в фальшполе или на нижнем уровне чернового пола. Системы охлаждения соответствуют стандартам SEMI S2 или F47. Заказчики OEM различаются по своим требованиям в соответствии с их уникальными требованиями, но соблюдение требований является обязательным, и иногда заказчики OEM просят получить сертификаты для SEMI S2 или F47, которые включают, например, сейсмическую «защиту». На этих производственных предприятиях используются различные системы жидкостного охлаждения, включая компрессорные и термоэлектрические рециркуляционные чиллеры.

Системы охлаждения

Системы жидкостного охлаждения необходимы для:

• Защитите инструмент от химической реакции, избегая попадания неизвестной смеси материалов, контактирующих со средой
• Достигайте стабильной температуры независимо от температуры воды в помещении, которая может изменяться
• Достигнуть температуры ниже или выше температуры воды в помещении
• Решение различных требований к температуре или жидкости на одном инструменте с помощью многоконтурной системы жидкостного охлаждения

На предприятиях по производству полупроводников требуемый диапазон регулирования температуры варьируется от -80 ° C до + 150 ° C.Для большинства приложений требуется только одно стабильное заданное значение температуры. Однако в среде окончательного тестирования микросхемы температуры должны изменяться, чтобы подвергнуть микросхему нагрузке. Здесь необходимо достичь различных заданных значений температуры с помощью единой системы терморегулирования. Из-за высокоточных процессов производители инструментов требуют очень стабильной температурной среды. Типичными из этих требований являются стабильность от +/- 0,1 К (например, для травления) до ± 0,001 К (например, для литографии), в то время как охлаждающая способность может достигать нескольких киловатт.

На предприятиях по производству полупроводников используются специальные чиллеры на базе многоступенчатого компрессора для поддержки охлаждения при очень низких температурах. Большинство используемых стандартных охладителей нуждаются в некоторой модификации для соответствия требованиям производственного оборудования для производства полупроводников и могут даже потребовать конденсатора с водяным охлаждением. В некоторых установочных базах также используются термоэлектрические (19-дюймовые стойки) системы охлаждения, то есть для травления, вместо систем на основе компрессоров.

Требуемая холодопроизводительность и диапазон, в котором работает система, варьируются от пары сотен ватт (системы на базе термоэлектрических чиллеров и компрессоров) до сотен киловатт (системы жидкостно-жидкостного охлаждения).В большинстве установленных баз используются жидкостно-жидкостные системы охлаждения, которые работают близко к температуре окружающей среды и основаны на принципе жидкостного теплообмена.

В системах охлаждения используется производственная вода для предотвращения рассеивания тепла охлаждающим устройством, которое нагревает чистое помещение и дестабилизирует систему управления температурой технологического инструмента. Эти системы преобразования жидкости в жидкость поддерживают высокий уровень качества воздуха, предотвращая попадание пыли из воздушного потока в систему управления температурой воздух-воздух.Это соображение не зависит от расположения системы терморегулирования. Из-за цикличности рынка требования к продукту меняются, и время выхода на рынок имеет решающее значение. Разработанное решение для системы охлаждения обычно представляет собой индивидуальный продукт с уникальным подходом и дизайном, характерным для OEM.

Технические требования

Системы охлаждения

часто размещаются в подфабрике, что означает, что они располагаются на один или два этажа ниже инструмента, к которому они подключены. Для систем охлаждения, в которых в качестве охлаждающей жидкости используется вода, высота между инструментом и системой охлаждения не может превышать 10 метров, в противном случае разница в высоте может вызвать закипание воды, поскольку давление ниже, чем давление водяного пара.
Если система охлаждения расположена на более низком уровне, контур охлаждающей жидкости может функционировать как замкнутый контур с выходом в атмосферу. В этом случае охлаждающая установка должна включать закрытый резервуар под давлением (крышка давления 7 фунтов на квадратный дюйм), чтобы минимизировать условия перетока. Резервуар может быть выполнен в виде потока через резервуар или в виде опускного резервуара с крышкой под давлением.

Резервуар проточный

Напорный резервуар

Резервуар с стояком вводит дополнительную жидкость в жидкостной контур по мере необходимости, тогда как проточный резервуар непрерывно обменивает жидкость.Важно знать, что насосу просто необходимо однократно преодолеть разницу в высоте и давлении во время пуска в системе с замкнутым контуром, так как линии подачи и возврата будут уравновешены, учитывая, что они имеют одинаковую длину и диаметр.

Совместимость материалов

В среде производства полупроводников медь и латунь являются материалами с ограниченной совместимостью из-за их подверженности гальванической коррозии. Смачиваемые части, которые вступают в прямой контакт со средой (жидкостью), обычно изготавливаются из нержавеющей стали.Эти части варьируются от полного водопроводного контура охлаждающей установки до технологического контура. В технологическом контуре обычно используется нержавеющая сталь из-за ее устойчивости к гальванической коррозии или из-за того, что используется специальная жидкость, несовместимая с ПВХ, медью, латунью и т. Д. Когда требуется нержавеющая сталь, теплообменник, клапаны и насосы будут требуют особого рассмотрения. Иногда нержавеющая сталь может потребовать дополнительной пассивации или может использоваться ограниченный набор материалов из нержавеющей стали.

Если из соображений стоимости используется медь или латунь, материал необходимо изолировать, чтобы свести к минимуму тепловое воздействие на систему от внешних источников тепла. В этом случае может потребоваться специальная изоляция, не содержащая частиц.

Специальные жидкости, используемые в полупроводниковой среде, включают: диэлектрические жидкости (Galden, 3M Novec), которые не проводят ток. Для этих жидкостей необходимо использовать специальные шланги и уплотнения, а также особое внимание при обращении с ними.Эти хладагенты работают в замкнутом контуре, поскольку давление паров жидкости относительно низкое по сравнению с водой.

Обычно используется деионизированная вода. Медь или латунь могут работать с удельным сопротивлением до 3 МОм-см, если заданная температура не превышает 30 ° C в течение продолжительных периодов времени. Однако для обеспечения длительного срока службы и более высоких требований к удельному сопротивлению система охлаждения должна быть оборудована паяным никелем или полностью пассивированным испарителем / теплообменником из нержавеющей стали. Насосы должны быть из нержавеющей стали, а все компоненты, контактирующие с жидкостью, должны быть из пассивированной нержавеющей стали для предотвращения коррозии.Это называется сантехникой высокой чистоты. Кроме того, картридж DI может быть оснащен световым индикатором или регулироваться с помощью системы охлаждения, а уровень DI будет постоянно измеряться и контролироваться в соответствии с заданным удельным сопротивлением. Картридж DI отфильтровывает ионы из жидкости, и его необходимо заменить, чтобы обеспечить его эффективность.

Клапаны

Если агрегат размещен ниже производственного пола, можно использовать антисифонный пакет, чтобы избежать обратного потока жидкости и предотвратить переполнение агрегата в случае остановки насоса.Пакет защиты от сифонирования состоит из одностороннего обратного клапана в линии подачи и нормально открытых электромагнитных клапанов, запускаемых устройством в обратной линии. Электромагнитный клапан закроется в случае остановки насоса, а односторонний обратный клапан пропускает поток только в одном направлении. Вместо одностороннего обратного клапана можно использовать другой соленоидный клапан, хотя это зависит от расхода и размера.


Для технологического объекта требуется постоянный мониторинг и управление технологической водой, а также должны использоваться регулирующие электромагнитные клапаны Siemens или Bellimo.Диаметр клапана и приводной двигатель должны быть правильно подобраны для достижения стабильных температур и запуска правильных циклов переключения. Обеспечение этого означает включение привода с длительным сроком службы и воды, протекающей через приемлемый перепад давления из системы водоснабжения и возврата. Иногда используются трехходовые смесительные клапаны. Это обеспечивает непрерывный поток в водяной контур объекта и при необходимости добавляет охлаждение теплообменнику системы терморегулирования. Постоянный поток обратно в водяной контур объекта позволяет избежать гидравлического удара в тех случаях, когда он закроется и снова откроется, когда потребуется охлаждение.Требования к расходу могут достигать сотен литров в минуту.

Рассмотрение места

Стоимость чистых помещений

может достигать 60 000 долларов США / м2, поэтому занимаемая площадь чиллера важна и может иметь дорогостоящие последствия. Системы охлаждения полупроводников должны быть штабелируемыми (располагаться высоко) и, предпочтительно, узкими, чтобы максимизировать пространство и минимизировать их влияние на затраты. Следовательно, необходимо внимательно изучить конструкцию места установки системы охлаждения. Система также должна быть расположена там, где к ней будет легко получить доступ с двух сторон.Регулярное обслуживание систем охлаждения требуется для замены таких компонентов, как насосы, двигатели, клапаны и вентиляторы, чтобы максимально увеличить время безотказной работы системы.

Полутребования

Для законченного инструмента OEM-производителям требуется сертификация SEMI S2, а иногда и сертификация Semi F-47 в районах с высокой вероятностью землетрясений. Поскольку для сертификации SEMI S2 требуется большой объем документации, подсистемы, такие как охлаждающее устройство, наконец, будут интегрированы в инструмент. В большинстве случаев этого достаточно для удовлетворения намерений Semi-S2, и OEM-производитель проведет полную сертификацию окончательного инструмента со всеми встроенными подсистемами в своей лаборатории NRTL.Ниже приведены некоторые моменты, которые следует учитывать при проектировании охлаждающего устройства в соответствии со стандартами Semi-S2 и F-47.

SEMI S2:

• Поддон для сбора капель должен быть достаточно большим, чтобы вмещать 110% объема самого большого контейнера в охлаждающем продукте
• Кнопка EMO и / или соединение EMO
• Кронштейны сейсмостойкие, анкерные крепления для автономных агрегатов
• Конкретная настройка подключения питания в зависимости от потребляемой мощности

Ф-47:

• Продолжить работу при падении мощности в течение заданного времени и фиксированном снижении мощности

Эти требования различаются от заказчика к заказчику, но до некоторой степени сертификация известна производителю системы.

Если блок не размещается под полом производственного цеха, вместо этого система охлаждения будет размещена в чистом или сером помещении. Опять же, требования здесь могут сильно различаться от клиента к клиенту. Если требуется, чтобы система охлаждения, сборочный узел или какой-либо компонент находились в чистом помещении, тогда весь узел, включая каждый компонент, должен быть как можно более чистым. Это требует, чтобы во всем производственном процессе уделялось большое внимание чистоте. Мусор, пыль, заусенцы или сколы, возникающие на каждом этапе процесса, необходимо проверять и в идеале удалять после каждого этапа изготовления.Промышленность к этому очень чувствительна.

После окончательной сборки охлаждающее устройство должно пройти ручную проверку с УФ-светом и протереть перед окончательной очисткой в ​​перчатках. Затем устройство упаковывается в двойной пакет, и каждый пакет должен иметь соответствующую маркировку. Есть поставщики, которые специализируются на очистке в соответствии со стандартами полупроводников, и с этим можно заключить субподряд. Поскольку это увеличивает стоимость и время выполнения заказа, используемый уровень детализации требует тщательной проверки.

Сервис

Для продажи охлаждающего устройства на рынке полупроводников необходимо наличие в контракте долгосрочных соглашений об обслуживании.Если продукт сертифицирован на одном предприятии, другие предприятия могут взять на себя настройку в качестве требования к точной копии и использовать существующее решение для охлаждения. Для этого послепродажного обслуживания и поддержки критически важно полное понимание требований конечных пользователей. Обслуживание и поддержка должны быть отзывчивыми. В случае неожиданного отказа инструмента требуется немедленная поддержка, иначе производитель оборудования может потерять миллионы долларов дохода.

После установки инструмента необходимо провести обслуживание на месте в тот же день, когда произошел сбой, так как большие системы охлаждения не могут быть легко заменены или отправлены обратно производителю для ремонта.OEM-производители отказались от покупки избыточных систем охлаждения, поскольку их процессы становятся более экономичными, а расходы пересматриваются более тщательно. Это ставит договорный акцент на сервис и глобальную сервисную инфраструктуру.

В идеале производитель осведомлен о требованиях к обслуживанию и стратегии поддержки своих клиентов. Сегодняшние системы спроектированы так, чтобы минимизировать время простоя и использовать заменяемые в горячем режиме детали, такие как насосы на рельсах или модульную замену комплектных узлов, включая электрические блоки управления.

Заключение

Уникальная среда предприятия по производству полупроводников делает проектирование и создание системы жидкостного охлаждения одной из самых сложных сред. Тщательного рассмотрения требуется не только для выбора компонентов, но и для всего блока системы жидкостного охлаждения и его интеграции с полупроводниковым прибором. Проблемы, с которыми сталкиваются проектировщики, включают тип механизма теплопередачи, используемый на стороне управления и отвода тепла, совместимость материалов, управление клапанами, чистоту, оптимизацию пространства, частичное соответствие и удобство обслуживания.Все эти области требуют внимания к деталям, чтобы должным образом обеспечить оптимальную совокупную стоимость владения.

Справка по викторине: Поток жидкости | EZ-pdh.com

Используйте поиск, чтобы быстро найти ответы на вопросы — откройте окно поиска (ctrl + f), затем введите ключевое слово из вопроса, чтобы перейти к этим терминам в материале курса

Введение

Поток жидкости — важная часть большинства промышленных процессов; особенно те, которые связаны с передачей тепла.Часто, когда требуется отвести тепло из точки, в которой оно генерируется, в процессе теплопередачи участвует какой-либо тип жидкости. Примерами этого являются охлаждающая вода, циркулирующая через бензиновый или дизельный двигатель, поток воздуха, проходящий через обмотки двигателя, и поток воды через активную зону ядерного реактора. Системы подачи жидкости также обычно используются для смазки.

Течение жидкости в ядерной области может быть сложным и не всегда подлежит строгому математическому анализу.В отличие от твердых тел, частицы жидкости движутся по трубопроводу и компонентам с разной скоростью и часто подвергаются разным ускорениям.

Несмотря на то, что подробный анализ потока жидкости может быть чрезвычайно трудным, основные концепции, связанные с проблемами потока жидкости, довольно просты. Эти базовые концепции могут быть применены при решении проблем потока жидкости путем использования упрощающих допущений и средних значений, где это необходимо. Несмотря на то, что такого типа анализа будет недостаточно для инженерного проектирования систем, он очень полезен для понимания работы систем и прогнозирования приблизительной реакции жидкостных систем на изменения рабочих параметров.

Основные принципы потока жидкости включают три концепции или принципа; первые два из которых студент был представлен в предыдущих руководствах. Первый — это принцип количества движения (приводящий к уравнениям сил жидкости), который был рассмотрен в руководстве по классической физике. Второй — это сохранение энергии (ведущее к первому закону термодинамики), которое изучалось в термодинамике. Третий — это сохранение массы (приводящее к уравнению неразрывности), которое будет объяснено в этом модуле.

Свойства жидкостей

Жидкость — это любое вещество, которое течет, потому что его частицы не прикреплены друг к другу жестко. Сюда входят жидкости, газы и даже некоторые материалы, которые обычно считаются твердыми телами, например стекло. По сути, жидкости — это материалы, которые не имеют повторяющейся кристаллической структуры.

Некоторые свойства жидкостей обсуждались в разделе «Термодинамика» этого текста. К ним относятся температура, давление, масса, удельный объем и плотность. Температура была определена как относительная мера того, насколько горячий или холодный материал. Его можно использовать для прогнозирования направления передачи тепла. Давление определялось как сила на единицу площади. Обычными единицами измерения давления являются фунты силы на квадратный дюйм (psi). Масса определяется как количество вещества, содержащегося в теле, и его следует отличать от веса, который измеряется силой тяжести на теле. Удельный объем вещества — это объем на единицу массы вещества.Типичные единицы — футы ³ / фунт. Плотность — это масса вещества на единицу объема. Типичные единицы — фунт / фут ³ . Плотность и удельный объем противоположны друг другу. И плотность, и удельный объем зависят от температуры и в некоторой степени от давления жидкости. По мере увеличения температуры жидкости плотность уменьшается, а удельный объем увеличивается. Поскольку жидкости считаются несжимаемыми, увеличение давления не приведет к изменению плотности или удельного объема жидкости.На самом деле жидкости можно слегка сжимать при высоких давлениях, что приводит к небольшому увеличению плотности и небольшому уменьшению удельного объема жидкости.

Плавучесть

Плавучесть определяется как тенденция тела плавать или подниматься при погружении в жидкость. У всех нас было множество возможностей наблюдать плавучие эффекты жидкости. Когда мы идем плавать, наши тела почти полностью поддерживаются водой. Дерево, лед и пробка плавают на воде.Когда мы поднимаем камень с русла ручья, он внезапно кажется тяжелее при выходе из воды. Лодки полагаются на эту плавучую силу, чтобы оставаться на плаву. Величина этого плавучего эффекта была впервые вычислена и указана греческим философом Архимедом. Когда тело помещается в жидкость, оно поддерживается силой, равной весу вытесняемой им воды.

Если тело весит больше, чем жидкость, которую оно вытесняет, оно тонет, но будет казаться, что теряет количество, равное весу вытесненной жидкости, как наша скала.Если тело весит меньше, чем вес вытесненной жидкости, тело поднимется на поверхность, в конце концов, плавая на такой глубине, которая вытеснит объем жидкости, вес которой будет равен ее собственному весу. Плавающее тело вытесняет текучую среду, в которой оно плавает, под собственным весом.

Сжимаемость

Сжимаемость — это мера изменения объема, которому вещество подвергается, когда на вещество оказывается давление. Жидкости обычно считаются несжимаемыми.Например, давление 16 400 фунтов на квадратный дюйм приведет к уменьшению данного объема воды всего на 5% от его объема при атмосферном давлении. С другой стороны, газы очень сжимаются. Объем газа можно легко изменить, оказав на газ внешнее давление.

Взаимосвязь между глубиной и давлением

Любой, кто ныряет под поверхность воды, замечает, что давление на его барабанные перепонки даже на глубине несколько футов заметно больше атмосферного давления.Тщательные измерения показывают, что давление жидкости прямо пропорционально глубине, и для данной глубины жидкость оказывает одинаковое давление во всех направлениях.

Рисунок 1: Давление в зависимости от глубины

Как показано на Рисунке 1, давление на разных уровнях в резервуаре меняется, и это заставляет жидкость покидать резервуар с разными скоростями. Давление определялось как сила на единицу площади. В случае этого резервуара сила обусловлена ​​весом воды выше точки, в которой определяется давление.

Давление = Сила / Площадь

= Вес / Площадь

P = (мг) / (A g _c )

= (ρ V g) / (A g _c )

Где:

m = масса в фунтах / м

g = ускорение свободного падения 32,17 фут / сек ²

g _c = 32 фунт-фут / фунт-сила-сек ²

A = площадь в футах ²

V = объем в футах ³

ρ = плотность жидкости в фунтах / футах ³

Объем равен площади поперечного сечения, умноженной на высоту (h) жидкости.Подставляя это в приведенное выше уравнение, получаем:

P = (ρ A hg) / (A g _c )

P = (ρ hg) / (g _c )

Это уравнение говорит нам, что давление оказываемое водяным столбом прямо пропорционально высоте столба и плотности воды и не зависит от площади поперечного сечения столба. Давление на тридцать футов ниже поверхности стояка диаметром один дюйм такое же, как давление на тридцать футов ниже поверхности большого озера.

Пример 1:

Если резервуар на Рисунке 1 заполнен водой с плотностью 62,4 фунта / фут3, рассчитайте давление на глубинах 10, 20 и 30 футов.

Решение:

P = (ρhg) / g _c

P _{10 футов} = (62,4 фунт / фут ³ ) (1 фут) (32,17 фут / сек ² / (32,17 фунт-м- фут / фунт-сила / дюйм ² )

= 624 фунт-сила / фут ² (1 фут ² /144 дюйм ² )

= 4,33 фунт-силы / дюйм ²

P ₂₀ = ( 624 фунт / фут ³ ) (20 футов) (32.17 фут / сек ² / (32,17 фунт-фут / фунт-сила-сек ² )

= 1248 фунт-сила / фут ² (1 фут ² /144 дюйм ² )

= 8,67 фунт-фут / дюйм

P _{30 футов} = (62,4 фунта / фут3) (30 футов) (32,17 фут / сек ² / 32,17 фунт-фут / фунт-сила-сек ² )

= 1872 фунт-сила / фут ² (1 футов ^{2 /144} дюймов ² )

= 13,00 фунт-сил / дюйм ²

Пример 2:

Цилиндрический резервуар для воды высотой 40 футов и диаметром 20 футов заполнен водой с плотностью из 61.9 фунт / фут ³ .

(а) Какое давление воды на дне резервуара?

(b) Какая средняя сила действует на дно?

Решение:

(a) P = (phg) / g _c

P = (61,9 фунт / фут ³ ) (40 футов) (32,17 фут / сек ² / 32,17 фунт-фут / фут) фунт-сила-сек ² )

= 2476 фунт-сила / фут ² (1 фут ² /144 дюйм ² )

= 17,2 фунт-сила / дюйм ²

(b) Давление = сила / площадь

Сила = (Давление) (Площадь)

Площадь = πr ²

F = (17.2 фунта-силы / дюйм ² ) π (10 футов) ² (144 дюйма ² /1 фут ² )

= 7,78 x 10 ⁵ фунт-сила

Закон Паскаля

Давление жидкостей в каждом из ранее упомянутых случаев было связано с весом жидкости. Давление жидкости также может быть результатом приложения внешних сил к жидкости. Рассмотрим следующие примеры. На рисунке 2 изображен контейнер, полностью заполненный жидкостью. A, B, C, D и E представляют собой поршни одинаковой площади поперечного сечения, вставленные в стенки резервуара.На поршни C, D и E будут действовать силы из-за давления, вызванного разной глубиной жидкости. Предположим, что силы, действующие на поршни из-за давления, вызванного весом жидкости, следующие: A = 0 фунтов-силы, B = 0 фунтов-силы, C = 10 фунтов-силы, D = 30 фунтов-силы и E = 25 фунтов-силы. Теперь позвольте приложить к поршню А внешнюю силу в 50 фунтов-силы. Эта внешняя сила вызовет повышение давления во всех точках контейнера на такую ​​же величину. Поскольку все поршни имеют одинаковую площадь поперечного сечения, увеличение давления приведет к тому, что силы, действующие на поршни, увеличатся на 50 фунтов-силы.Таким образом, если к поршню A приложена внешняя сила в 50 фунтов-силы, сила, оказываемая жидкостью на другие поршни, теперь будет следующей: B = 50 фунтов-силы, C = 60 фунтов-силы, D = 80 фунтов-силы и E = 75 фунтов-силы. . »

Этот эффект внешней силы на замкнутый флюид был впервые заявлен Паскалем в 1653 году.

Давление, приложенное к замкнутому флюиду, передается в неизменном виде через ограничивающий сосуд системы
.

Рисунок 2: Закон Паскаля

Контрольный объем

В термодинамике контрольный объем был определен как фиксированная область в пространстве, где изучаются массы и энергии, пересекающие границы области.Эта концепция контрольного объема также очень полезна при анализе проблем с потоком жидкости. Граница контрольного объема для потока жидкости обычно принимается за физическую границу части, через которую протекает поток. Концепция контрольного объема используется в приложениях гидродинамики с использованием принципов непрерывности, импульса и энергии, упомянутых в начале этой главы. После того, как контрольный объем и его граница установлены, различные формы энергии, пересекающие границу с жидкостью, могут быть рассмотрены в форме уравнения для решения проблемы жидкости.Поскольку в задачах потока жидкости обычно рассматривается жидкость, пересекающая границы контрольного объема, подход контрольного объема упоминается как «открытый» системный анализ, аналогичный концепциям, изучаемым в термодинамике. В ядерной области есть особые случаи, когда жидкость не пересекает контрольную границу. Подобные случаи изучаются с использованием «закрытого» системного подхода.

Независимо от природы потока, все ситуации, связанные с потоком, подчиняются установленным основным законам природы, которые инженеры выразили в форме уравнений.Сохранение массы и сохранение энергии всегда выполняются в задачах с жидкостью, наряду с законами движения Ньютона. Кроме того, каждая задача будет иметь физические ограничения, называемые математически граничными условиями, которые должны быть выполнены, прежде чем решение проблемы будет согласовано с физическими результатами.

Объемный расход

Объемный расход Расход расход (V) системы — это мера объема жидкости, проходящей через точку в системе за единицу времени.Объемный расход можно рассчитать как произведение площади поперечного сечения (A) потока и средней скорости потока (v).

V˙ = A v (3-1)

Если площадь измеряется в квадратных футах, а скорость — в футах в секунду, уравнение 3-1 приводит к объемному расходу, измеренному в кубических футах в секунду. Другие распространенные единицы объемного расхода включают галлоны в минуту, кубические сантиметры в секунду, литры в минуту и ​​галлоны в час.

Пример:

Труба с внутренним диаметром 4 дюйма содержит воду, которая течет со средней скоростью 14 футов в секунду.Рассчитайте объемный расход воды в трубе.

Решение:

Используйте уравнение 3-1 и замените площадь.

V˙ = (π r 2) v

V˙ = (3,14) (2/12 фута) ² (14 футов / сек)

V˙ = 1,22 фута ³ / сек

Масса Расход

Массовый расход (м²) системы — это мера массы жидкости, проходящей через точку в системе за единицу времени. Массовый расход связан с объемным расходом, как показано в уравнении 3-2, где ρ — плотность жидкости.

m˙ = ρV˙ (3-2)

Если объемный расход выражен в кубических футах в секунду, а плотность выражена в фунтах-массе на кубический фут, уравнение 3-2 приводит к массовому расходу, измеренному в фунтах- масса в секунду. Другие распространенные единицы измерения массового расхода включают килограммы в секунду и фунты массы в час.

Замена V˙ в уравнении 3-2 соответствующими членами из уравнения 3-1 позволяет напрямую рассчитать массовый расход.

m˙ = ρ A v (3-3)

Пример:

Вода в трубе из предыдущего примера имела плотность 62.44 фунт / фут3. Рассчитайте массовый расход.

Решение:

м˙ = ρ V˙

м˙ = (62,44 фунт / фут ³ ) (1,22 фута ³ / сек)

м˙ = 76,2 фунт / сек

Сохранение массы

В термодинамике вы узнали, что энергия не может быть ни создана, ни уничтожена, а только изменена по форме. То же самое и с массой. Сохранение массы — это инженерный принцип, который гласит, что все массовые расходы в контрольном объеме равны всем массовым расходам из контрольного объема плюс скорость изменения массы в контрольном объеме.Математически этот принцип выражается уравнением 3-4.

м˙

_дюйм = м˙ _выход + ∆m / ∆t (3-4)

где:

∆m / ∆t = увеличение или уменьшение массы в пределах контрольного объема за ( заданный период времени)

Устойчивый поток

Устойчивый поток относится к состоянию, при котором свойства жидкости в любой отдельной точке системы не меняются с течением времени. Эти свойства жидкости включают температуру, давление и скорость.Одним из наиболее важных свойств, которое является постоянным в системе с установившимся потоком, является массовый расход системы. Это означает, что в каком-либо компоненте системы не происходит накопления массы.

Уравнение неразрывности

Уравнение неразрывности — это просто математическое выражение принципа сохранения массы. Для контрольного объема с одним входом и одним выходом принцип сохранения массы гласит, что для установившегося потока массовый расход в объеме должен равняться массовому расходу на выходе.Уравнение неразрывности для этой ситуации выражается уравнением 3-5.

м˙

_вход = м˙ _выход (3-5)

(ρAv) _вход = (ρAv) _выход

Для контрольного объема с несколькими входами и выходами принцип сохранения масса требует, чтобы сумма массовых расходов в контрольном объеме была равна сумме массовых расходов из контрольного объема. Уравнение неразрывности для этой более общей ситуации выражается уравнением 3-6.

∑ м˙

_входов = м˙ _{выходов} (3-6)

Одним из простейших приложений уравнения неразрывности является определение изменения скорости жидкости
из-за расширения или сжатия диаметра трубка.

Пример: уравнение непрерывности — расширение трубопровода

Установившийся поток существует в трубе, которая постепенно расширяется с диаметра 6 дюймов до диаметра 8 дюймов. Плотность жидкости в трубе постоянна и равна 60 .8 фунт / фут3. Если скорость потока составляет 22,4 фута / сек в секции 6 дюймов, какова скорость потока в секции 8 дюймов?

Решение:

Из уравнения неразрывности мы знаем, что массовый расход в секции 6 дюймов должен равняться массовому расходу в секции 8 дюймов. Пусть нижний индекс 1 представляет 6-дюймовую секцию, а 2 — 8-дюймовую секцию, мы получаем следующее.

m˙ ₁ = m˙ ₂

ρ ₁ A ₁ v _{1 =} ρ ₂ A ₂ v ₂

v _{2 = v} (ρ _1/ ρ ₂ ) (A ₁ / A ₂ )

v _{2 =} v ₁ (π _/ r ₁ ² ) (π / r ₂ ² )

v _{2 =} (22.4 фута / сек) [(3 дюйма) ² / (4 дюйма) ² ]

v _{2 =} 12,6 фута / сек

Таким образом, используя уравнение неразрывности, мы увеличиваем диаметр трубы от От 6 до 8 дюймов скорость потока снизилась с 22,4 до 12,6 футов / сек.

Уравнение неразрывности также можно использовать, чтобы показать, что уменьшение диаметра трубы приведет к увеличению скорости потока.

Пример: уравнение непрерывности — центробежный насос Рисунок 3: Уравнение непрерывности

Входной диаметр насоса охлаждающей жидкости реактора, показанный на рисунке 3, составляет 28 дюймов.в то время как поток на выходе через насос составляет 9200 фунтов / м3. Плотность воды составляет 49 фунт / фут3. Какая скорость на входе в насос?

Решение:

Вход = πr ² = (3,13) (14 дюймов ((1 фут / 12 дюймов)) ²

= 4,28 фута ²

м˙ _вход = м ˙ _{на выходе} = 9200 фунтов / с

(ρAv) _{на входе} = 9200 фунтов / с

на входе _{на входе} = 9200 фунтов / с / Aρ

= (9200 фунтов / с) / [(4.28 футов 2) (49 фунт / фут ³ )]

v _{на входе} = 43,9 футов / сек

Приведенный выше пример показывает, что скорость потока в систему такая же, как и вне системы. Та же самая концепция верна, даже если более одного пути потока могут входить или выходить из системы одновременно. Баланс массы просто настраивается так, чтобы указать, что сумма всех потоков, входящих в систему, равна сумме всех потоков, покидающих систему, если существуют установившиеся условия. Пример этого физического случая включен в следующий пример.

Пример: уравнение непрерывности — несколько выходов Рисунок 4: Y-образная конфигурация для примера задачи

Трубопроводная система имеет Y-образную конфигурацию для разделения потока, как показано на рисунке 4. Диаметр входной ветви составляет 12 дюймов, а диаметры выпускных колен составляют 8 и 10 дюймов. Скорость в 10-дюймовых опорах составляет 10 футов / сек. Поток через основную часть составляет 500 фунтов / м3. Плотность воды 62,4 фунта / фут3. Какова скорость на участке трубы диаметром 8 дюймов?

Решение:

A ₈ = π [4 дюйм.(1 фут / 12 дюймов)] ²

= 0,349 фута ²

A ₁₀ = π [5 дюймов (1 фут / 12 дюймов)] ²

= 0,545 фута ²

Σm˙ _входа = Σm˙ _выхода

м˙ ₁₂ = m˙ ₁₀ + m˙ ₈

м˙ ₈ = m˙ ₁₂ 10 — m

(ρAv) ₈ = м˙ ₁₂ — (ρAv) ₁₀

v ₈ = (m˙ ₁₂ — (ρAv) ₁₀ ) / (ρA) ₈

= [(500 фунт / сек) — (62.4 фунта / фут3) (0,545 фут2) (10 фут / сек)] / (62,4 фунта / фут3) (0,349 фут ² )

v ₈ = 7,3 фут / сек

Основные положения данной главы кратко изложены на следующей странице.

• Изменения плотности жидкости обратно пропорциональны изменениям температуры.
• Плавучесть — это тенденция тела плавать или подниматься при погружении в жидкость.
• Давление , оказываемое водяным столбом, прямо пропорционально высоте столба и плотности воды.

P = ρ h г / г _c

• Закон Паскаля гласит, что давление, приложенное к замкнутой жидкости, передается без уменьшения по замкнутому резервуару системы.
• Объемный расход — это объем жидкости в единицу времени, проходящий через точку в жидкостной системе.
• Массовый расход — это масса жидкости в единицу времени, проходящая через точку в жидкостной системе.
• Объемный расход рассчитывается как произведение средней скорости жидкости и площади поперечного сечения потока.

V˙ = A v

• Массовый расход рассчитывается как произведение объемного расхода и плотности жидкости.

m˙ = ρ A v

• Принцип сохранения массы гласит, что все массовые расходы в контрольном объеме равны всем массовым расходам из контрольного объема плюс скорость изменения масса в контрольном объеме.
• Для контрольного объема с одним входом и выходом уравнение неразрывности может быть выражено следующим образом:

м˙ на входе = м˙ на выходе

• Для контрольного объема с несколькими входами и выходов уравнение непрерывности:

m входов = m выходов

Режимы потока

Весь поток жидкости подразделяется на одну из двух широких категорий или режимов.Эти два режима потока — ламинарный поток и турбулентный поток. Режим потока, будь то ламинарный или турбулентный, важен при проектировании и работе любой жидкостной системы. Величина гидравлического трения, которая определяет количество энергии, необходимое для поддержания желаемого потока, зависит от режима потока. Это также является важным соображением в некоторых приложениях, связанных с теплопередачей жидкости.

Ламинарный поток

Ламинарный поток также называют обтекаемым или вязким потоком.Эти термины описывают поток, потому что в ламинарном потоке (1) слои воды текут друг над другом с разными скоростями практически без перемешивания между слоями, (2) частицы жидкости движутся по определенным и наблюдаемым траекториям или линиям тока и (3) ) течение характерно для вязкой (густой) жидкости или является тем потоком, в котором вязкость жидкости играет значительную роль.

Турбулентный поток

Турбулентный поток характеризуется неравномерным движением частиц жидкости. Нет определенной частоты, как в волновом движении.Частицы движутся по неправильным траекториям, без видимого рисунка и определенных слоев.

Профили скорости потока

Не все частицы жидкости движутся по трубе с одинаковой скоростью. Форма кривой скорости (профиль скорости на любом заданном участке трубы) зависит от того, является ли поток ламинарным или турбулентным. Если поток в трубе ламинарный, распределение скорости в поперечном сечении будет параболическим по форме с максимальной скоростью в центре, примерно вдвое превышающей среднюю скорость в трубе.В турбулентном потоке существует довольно равномерное распределение скорости по сечению трубы, в результате чего вся жидкость течет с заданным единственным значением. Рисунок 5 помогает проиллюстрировать изложенные выше идеи. Скорость жидкости, контактирующей со стенкой трубы, по существу равна нулю и увеличивается по мере удаления от стенки.

Рисунок 5: Профили скорости ламинарного и турбулентного потока

Обратите внимание на рисунок 5, что профиль скорости зависит от состояния поверхности стенки трубы. Более гладкая стенка дает более равномерный профиль скорости, чем грубая стенка трубы.

Средняя (объемная) скорость

Во многих задачах потока жидкости вместо определения точных скоростей в разных местах в одном и том же поперечном сечении потока достаточно позволить одной средней скорости представлять скорость всей жидкости в этой точке в трубе. Это довольно просто для турбулентного потока, поскольку профиль скорости плоский по большей части поперечного сечения трубы. Разумно предположить, что средняя скорость равна скорости в центре трубы.

Если режим потока ламинарный (профиль скорости параболический), все еще существует проблема попытки представить «среднюю» скорость в любом заданном поперечном сечении, поскольку среднее значение используется в уравнениях потока жидкости. Технически это делается с помощью интегрального исчисления. На практике ученик должен использовать среднее значение, равное половине значения средней линии.

Вязкость

Вязкость — это свойство жидкости, которое измеряет сопротивление жидкости деформации из-за силы сдвига.Вязкость — это внутреннее трение жидкости, которое заставляет ее сопротивляться протеканию мимо твердой поверхности или других слоев жидкости. Вязкость также можно рассматривать как меру сопротивления жидкости течению. Густое масло имеет высокую вязкость; вода имеет низкую вязкость. Единица измерения абсолютной вязкости:

µ = абсолютная вязкость жидкости (фунт-сила-сек / фут2).

Вязкость жидкости обычно существенно зависит от температуры жидкости и относительно не зависит от давления.Для большинства жидкостей, когда температура жидкости увеличивается, вязкость жидкости уменьшается. Пример этого можно увидеть в смазочном масле двигателей. Когда двигатель и его смазочное масло холодные, масло очень вязкое или густое. После запуска двигателя и повышения температуры смазочного масла вязкость масла значительно снижается, и масло кажется намного более жидким.

Идеальная жидкость

Идеальная жидкость — это несжимаемая жидкость без вязкости.Идеальных жидкостей на самом деле не существует, но иногда полезно рассмотреть, что случилось бы с идеальной жидкостью в конкретной задаче потока жидкости, чтобы упростить задачу.

Число Рейнольдса

Режим потока (ламинарный или турбулентный) определяется путем оценки числа Рейнольдса потока (см. Рисунок 5). Число Рейнольдса, основанное на исследованиях Осборна Рейнольдса, представляет собой безразмерное число, состоящее из физических характеристик потока. Уравнение 3-7 используется для расчета числа Рейнольдса (N _R ) для потока жидкости.

N

_R = PvD / мкг _c (3-7)

где:

N _R = число Рейнольдса (без единицы измерения)

v = средняя скорость (фут / сек)

D = диаметр длины трубы (футы)

µ = абсолютная вязкость жидкости (фунт-сила-сек / фут2)

ρ = массовая плотность жидкости (фунт / фут3)

г _c = гравитационная постоянная (32,2 фут-фунт-сила / фунт-сила-сек2) )

Для практических целей, если число Рейнольдса меньше 2000, поток является ламинарным.Если оно больше 3500, поток турбулентный. Потоки с числами Рейнольдса от 2000 до 3500 иногда называют переходными. Большинство жидкостных систем на ядерных установках работают с турбулентным потоком. Числа Рейнольдса удобно определять с помощью Moody Chart; пример которого приведен в Приложении B. Дополнительные сведения об использовании диаграммы Moody Chart представлены в последующем тексте.

Основные положения этой главы кратко изложены ниже.

• Ламинарный поток Слои воды текут друг над другом с разной скоростью, практически без перемешивания между слоями.Профиль скорости потока для ламинарного потока в круглых трубах имеет параболическую форму с максимальным потоком в центре трубы и минимальным потоком на стенках трубы. Средняя скорость потока составляет примерно половину максимальной скорости.

• Турбулентный поток Поток характеризуется неравномерным движением частиц жидкости. Профиль скорости турбулентного потока довольно плоский в центральной части трубы и быстро падает очень близко к стенкам.Средняя скорость потока примерно равна скорости в центре трубы.

• Вязкость — это свойство жидкости, которое измеряет сопротивление жидкости деформации из-за силы сдвига. Для большинства жидкостей температура и вязкость обратно пропорциональны.

• Идеальная жидкость — это несжимаемая жидкость без вязкости.

• Увеличение числа Рейнольдса указывает на усиление турбулентности потока.

Общее уравнение энергии

Принцип сохранения энергии гласит, что энергия не может быть ни создана, ни разрушена.Это эквивалентно Первому закону термодинамики, который использовался для разработки общего уравнения энергии в модуле по термодинамике. Уравнение 3-8 представляет собой формулировку общего уравнения энергии для открытой системы.

Q + (U + PE + KE + PV) _в =

W + (U + PE + KE + PV)

_из + (U + PE + KE + PV) _{в памяти} (3-8 )

где:

Q = тепло (британские тепловые единицы)

U = внутренняя энергия (британские тепловые единицы)

PE = потенциальная энергия (фут-фунт-сила)

KE = кинетическая энергия (фут-фунт-сила)

P = давление ( фунт-сила / фут ² )

V = объем (фут ³ )

W = работа (фут-фунт-сила)

Упрощенное уравнение Бернулли

Уравнение Бернулли является результатом применения общего уравнения энергии и первого закона термодинамики к системе с установившимся потоком, в которой никакая работа не выполняется с жидкостью или ею, не передается тепло к или от жидкости, и не происходит никаких изменений внутренней энергии (т.е., без изменения температуры) жидкости. В этих условиях общее уравнение энергии упрощается до уравнения 3-9.

(PE + KE + PV)

₁ = (PE + KE + PV) ₂ (3-9)

Подставляя соответствующие выражения для потенциальной энергии и кинетической энергии, уравнение 3-9 можно переписать как Equation 3-10.

mgz

_1/ g _c + mv ₁ ^2/ 2g _c + P ₁ V ₁ = mgz mv ₂ ^2/ 2g _c + P ₂ V ₂ (3-10)

где:

m = масса (фунт-метр)

z = высота над ссылка (фут)

v = средняя скорость (фут / сек)

g = ускорение свободного падения (32.17 фут / сек ² )

gc = гравитационная постоянная, (32,17 фут-фунт / фунт-сила-сек ² )

Примечание: коэффициент g _c требуется только при использовании английской системы измерения и Масса измеряется в фунтах массы. По сути, это коэффициент преобразования, необходимый для непосредственного вывода единиц измерения. Нет необходимости в множителе, если масса измеряется в пробках или если используется метрическая система измерения.

Каждый член в уравнении 3-10 представляет форму энергии, которой обладает движущаяся жидкость (потенциальная, кинетическая энергия и энергия, связанная с давлением).По сути, уравнение физически представляет собой баланс энергий KE, PE, PV, так что если одна форма энергии увеличивается, одна или несколько других уменьшаются, чтобы компенсировать, и наоборот.

Умножение всех членов в уравнении 3-10 на коэффициент gc / mg дает форму уравнения Бернулли, показанного уравнением 3-11.

z

₁ + v ₁ ² / 2g + P ₁ ν ₁ g _c / g = z ₂ + v ₂ ² / 2g + P ₂ ν ₂ г _{c /} г (3-11)

Напор

Поскольку единицы для всех различных форм энергии в уравнении 3-11 измеряются в единицах расстояния, эти термины иногда называют «Напоры» (напор, напор скорости и напор).Термин «напор» используется инженерами применительно к давлению. Это ссылка на высоту, обычно в футах, водяного столба, который будет выдерживать данное давление. Каждую из энергий, которыми обладает жидкость, можно выразить через голову. Высота напора представляет потенциальную энергию жидкости из-за ее возвышения над контрольным уровнем. Скоростной напор представляет собой кинетическую энергию жидкости. Это высота в футах, на которую текущая жидкость поднялась бы в столбе, если бы вся ее кинетическая энергия была преобразована в потенциальную.Напор представляет собой энергию потока столба жидкости, вес которой эквивалентен давлению жидкости.

Сумма подъемного напора, скоростного напора и напора жидкости называется общим напором. Таким образом, уравнение Бернулли утверждает, что общий напор жидкости постоянен.

Преобразование энергии в жидкостных системах

Уравнение Бернулли позволяет легко изучить, как происходит передача энергии между напором подъема, напором скорости и напором.Можно исследовать отдельные компоненты трубопроводных систем и определить, какие свойства жидкости изменяются и как это влияет на энергетический баланс.

Если труба, содержащая идеальную жидкость, подвергается постепенному расширению в диаметре, уравнение неразрывности говорит нам, что по мере увеличения диаметра и площади проходного сечения скорость потока должна уменьшаться, чтобы поддерживать тот же массовый расход. Поскольку скорость на выходе меньше скорости на входе, скоростной напор потока должен уменьшаться от входа к выходу.Если труба лежит горизонтально, напор не меняется; следовательно, уменьшение скоростного напора должно быть компенсировано увеличением напора. Поскольку мы рассматриваем идеальную несжимаемую жидкость, удельный объем жидкости не изменится. Единственный способ увеличения напора несжимаемой жидкости — это увеличение давления. Таким образом, уравнение Бернулли показывает, что уменьшение скорости потока в горизонтальной трубе приведет к увеличению давления.

Если труба постоянного диаметра, содержащая идеальную жидкость, подвергается уменьшению отметки, результат будет таким же, но по разным причинам. В этом случае скорость потока и скоростной напор должны быть постоянными, чтобы удовлетворять уравнению неразрывности массы.

Таким образом, уменьшение напора можно компенсировать только увеличением напора. Опять же, жидкость несжимаема, поэтому увеличение напора должно приводить к увеличению давления.

Несмотря на то, что уравнение Бернулли имеет несколько ограничений, существует множество задач с физической жидкостью, к которым оно применяется.Как и в случае сохранения массы, уравнение Бернулли может применяться к задачам, в которых более одного потока могут одновременно входить в систему или выходить из нее. Особо следует отметить тот факт, что задачи последовательной и параллельной системы трубопроводов решаются с помощью уравнения Бернулли.

Пример: уравнение Бернулли

Предположим, что поток без трения в длинной горизонтальной конической трубе. Диаметр составляет 2,0 фута на одном конце и 4,0 фута на другом. Напор на меньшем конце составляет 16 футов водяного столба.Если вода течет через этот конус со скоростью 125,6 фут3 / сек, найдите скорости на двух концах и напор на большем конце.

Решение:

V˙ ₁ = A ₁ v ₁

v ₁ = V˙ ₁ / A ₁ v ₂ = V ₂ / A ₂

v ₁ = 125.6 футов ³ / сек / π (1 фут) ² v ₂ = 125,6 футов ³ / сек / π (2 фута) ²

v ₁ = 40 фут / с v ₂ = 10 фут / с

z ₁ + v ₁ ² / 2g + P ₁ ν ₁ g _c / g = z ₂ + v ₂ ² / 2g + P ₂ ν ₂ g _{c /} g

P ₂ ν ₂ g _{c /} g = P ₁ ν ₁ g _c / g + (z ₁ — z ₂ ) + (v ₁ ² — v ₂ ² ) / 2g

= 16 футов + 0 футов + [(40 футов / сек) ² — (10 футов / сек) ² /2 (32.17 фут-фунт-сила / фунт-сила — сек ² )]

= 39,3 фута

Ограничения упрощенного уравнения Бернулли

Практическое применение упрощенного уравнения Бернулли к реальным трубопроводным системам невозможно из-за двух ограничений. Одно серьезное ограничение уравнения Бернулли в его нынешней форме состоит в том, что при решении проблем трубопроводов недопустимо жидкое трение. Следовательно, уравнение 3-10 применимо только к идеальным жидкостям. Однако в действительности общий напор жидкости не может быть полностью перенесен из одной точки в другую из-за трения.Учет этих потерь напора даст гораздо более точное описание того, что происходит физически. Это особенно верно, потому что одна из задач насоса в гидравлической системе — преодоление потерь давления из-за трения трубы.

Второе ограничение в уравнении Бернулли состоит в том, что нельзя выполнять какую-либо работу с жидкостью или с ней. Это ограничение предотвращает анализ двух точек в потоке жидкости, если между двумя точками существует насос. Поскольку большинство проточных систем включает насосы, это существенное ограничение.К счастью, упрощенное уравнение Бернулли можно модифицировать таким образом, чтобы удовлетворительно учитывать потери напора и работу насоса.

Расширенное Бернулли

Уравнение Бернулли можно модифицировать, чтобы учесть прирост и потерю напора. Полученное уравнение, называемое расширенным уравнением Бернулли, очень полезно при решении большинства задач потока жидкости. Фактически, расширенное уравнение Бернулли, вероятно, используется больше, чем любое другое уравнение потока жидкости. Уравнение 3-12 является одной из форм расширенного уравнения Бернулли.

z

_{1 +} v ₁ ² / 2g + P ₁ ν ₁ g _c / g + H _p = z _{2 +} v ₂ ² / 2g + P ₂ ν ₂ g _c / g + H _f (3-12)

где:

z = высота над исходным уровнем (футы)

v = средняя скорость жидкости ( фут / сек)

P = давление жидкости (фунт-сила / фут ² )

ν = удельный объем жидкости (фут ³ / фунт)

л.с. = напор, добавляемый насосом (фут)

Hf = потеря напора из-за гидравлического трения (футы)

g = ускорение свободного падения (фут / сек ² )

Потеря напора из-за гидравлического трения (Hf) представляет собой энергию, используемую для преодоления трения, вызванного стенками трубка.Хотя это представляет собой потерю энергии с точки зрения потока текучей среды, обычно это не означает значительную потерю общей энергии текучей среды. Это также не нарушает закон сохранения энергии, поскольку потеря напора из-за трения приводит к эквивалентному увеличению внутренней энергии (u) жидкости. Эти потери являются наибольшими, когда жидкость протекает через входы, выходы, насосы, клапаны, фитинги и любые другие трубопроводы с шероховатой внутренней поверхностью.

Большинство методов оценки потери напора из-за трения являются эмпирическими (основанными почти исключительно на экспериментальных данных) и основаны на константе пропорциональности, называемой коэффициентом трения (f), который будет обсуждаться в следующем разделе.

Пример: Extended Bernoulli

Вода перекачивается из большого резервуара в точку на 65 футов выше резервуара. Сколько футов напора должно быть добавлено насосом, если через 6-дюймовую трубу проходит 8000 фунтов / час, а потеря напора на трение составляет 2 фута? Плотность жидкости составляет 62,4 фунта / фут3, а площадь поперечного сечения 6-дюймовой трубы составляет 0,2006 фута ² .

Решение:

Чтобы использовать модифицированную форму уравнения Бернулли, ориентиры выбираются на поверхности резервуара (точка 1) и на выходе из трубы (точка 2).Давление на поверхности резервуара такое же, как давление на выходе из трубы, то есть атмосферное давление. Скорость в точке 1 будет практически равна нулю.

Использование уравнения массового расхода для определения скорости в точке 2:

м˙ ₂ = ρ A ₂ v ₂

v ₂ = m˙ ₂ / ρ A

v ₂ = 0.178 фут / с

z _{1 +} v ₁ ² / 2g + P ₁ ν ₁ g _c / g + H _p = z _{2 +} v ₂ ² / 2g + P ₂ ν ₂ g _c / g + H _f

H _{p =} (z _{2 —} z ₁ ) + (v ₂ ² — v ₁ ² ) / 2g + (P ₂ — P ₁ ) ν (g _c / g) + H _f

H _p = 65 футов + [(0.178 фут / сек) ² — (o фут / сек) ² ] / [2 (32,17 фут-фунт / фунт-сила-сек ² )] + 0 футов + 2 фута

H _p = 67 футов [/ box]

Следует отметить, что решение этой примерной задачи имеет числовое значение, которое «имеет смысл» из данных, приведенных в задаче. Общее увеличение напора на 67 футов в основном связано с увеличением оценки на 65 футов и увеличением напора трения на 2 фута.

Применение уравнения Бернулли к трубке Вентури

Многие компоненты установки, такие как трубка Вентури, могут быть проанализированы с использованием уравнения Бернулли и уравнения неразрывности.Вентури — это устройство для измерения расхода, которое состоит из постепенного сжатия с последующим постепенным расширением. Пример трубки Вентури показан на рисунке 6. Измеряя перепад давления между входом трубки Вентури (точка 1) и горловиной трубки Вентури (точка 2), можно определить скорость потока и массовый расход на основе формулы Бернулли. уравнение.

Рис. 6. Измеритель Вентури

Уравнение Бернулли утверждает, что общий напор потока должен быть постоянным. Так как высота не изменяется значительно, если вообще не изменяется между точками 1 и 2, высота напора в этих двух точках будет по существу одинакова и будет исключена из уравнения.Таким образом, уравнение Бернулли упрощается до уравнения 3-13 для трубки Вентури.

v

₁ ² / 2g + P ₁ ν ₁ g _c / g = v ₂ ² / 2g + P ₂ ν ₂ g _{c /} g (3-13)

Применение уравнения неразрывности к точкам 1 и 2 позволяет нам выразить скорость потока в точке 1 как функцию скорости потока в точке 2 и отношения двух областей потока.

ρ ₁ A ₁ v ₁ = ρ ₂ A ₂ v ₂

v ₁ = ρ ₂ A ₂ v _{1 /} A ₁

v _{1 =} v ₂ A ₂ / A ₁

Использование алгебры для преобразования уравнения 3-13 и замена приведенного выше результата на v ₁ позволяет нам решить для v ₂ .

v ₂ ² — v ₁ ² / 2g = (P ₁ –P ₂ ) ν g _{c /} g

v ₂ ² — (v ₂ A ₂ / A ₁ ) ² = (P ₁ — P ₂ ) 2 ν g _c

v ₂ ² (1 — (A ₂ / A ₁ ) ² ) = (P ₁ — P ₂ ) 2 ν g _c

v ₂ ² = (P ₁ — P ₂ ) 2 ν g _c / (1 — (A2 / A1) ² )

v _{2 =} √ [(P ₁ — P ₂ ) 2 ν g _c / (1 — (A2 / A1) ² )]

v _{2 =} √ (P ₁ — P ₂ ) √ [2 ν g _c / (1 — (A2 / A1) ² )]

Следовательно, скорость потока в горловине трубки Вентури и объемный расход являются прямыми y пропорционально квадратному корню из перепада давления.

Давления на участке выше по потоку и в горловине являются фактическими давлениями, а скорости из уравнения Бернулли без потерь являются теоретическими скоростями. Когда потери учитываются в уравнении энергии, скорости являются фактическими скоростями. Во-первых, с помощью уравнения Бернулли (то есть без члена потери напора) получается теоретическая скорость в горловине. Затем умножив это на коэффициент Вентури (C _v ), который учитывает потери на трение и равен 0.98 для большинства Вентури получается фактическая скорость. Фактическая скорость, умноженная на фактическую площадь горловины, определяет фактический объемный расход нагнетания.

Падение давления P ₁ — P ₂ на трубке Вентури можно использовать для измерения расхода с помощью U-образного манометра, как показано на рисунке 6. Показание R ‘манометра пропорционально падению давления и, следовательно, скорости жидкости.

Основные положения этой главы кратко изложены ниже.

• Краткое изложение уравнения Бернулли

• Уравнение Бернулли представляет собой приложение Первого закона термодинамики.

• Уравнение Бернулли представляет собой приложение общего уравнения энергии к системе с установившимся потоком, в которой никакая работа не выполняется с жидкостью или жидкостью, тепло не передается к жидкости или от нее, и не происходит никаких изменений во внутренней энергии жидкости.

• Напор — это термин, используемый для описания давления, оказываемого на жидкость или со стороны жидкости.

• Поскольку жидкость течет в системе трубопроводов, изменения высоты, скорости и напора должны быть согласованными, чтобы удовлетворялось уравнение Бернулли.

• Уравнение Бернулли можно модифицировать, чтобы учесть потери на трение и работу насоса.

• Вентури можно использовать для определения массового расхода из-за изменений давления и скорости жидкости.

• Объемный расход через трубку Вентури прямо пропорционален квадратному корню из перепада давления между входом трубки Вентури и ее горловиной.

Потеря напора

Потеря напора — это мера уменьшения общего напора (сумма подъемного напора, скоростного напора и напора) жидкости при ее движении через жидкостную систему. В реальных жидкостях потеря напора неизбежна. Это происходит из-за: трения между жидкостью и стенками трубы; трение между соседними частицами жидкости при их движении относительно друг друга; и турбулентность, вызываемая всякий раз, когда поток перенаправляется или каким-либо образом влияет на такие компоненты, как входы и выходы трубопроводов, насосы, клапаны, редукторы потока и фитинги.

Потери на трение — это часть общей потери напора, которая возникает, когда жидкость течет по прямым трубам. Потеря напора для потока жидкости прямо пропорциональна длине трубы, квадрату скорости жидкости и члену, учитывающему трение жидкости, называемому коэффициентом трения. Потеря напора обратно пропорциональна диаметру трубы.

Потеря напора ∝ f Lv ² / D

Коэффициент трения

Было установлено, что коэффициент трения зависит от числа Рейнольдса для потока и степени шероховатости внутренней поверхности трубы.

Величина, используемая для измерения шероховатости трубы, называется относительной шероховатостью, которая равна средней высоте неровностей поверхности (ε), деленной на диаметр трубы (D).

Относительная шероховатость = ε / D

Значение коэффициента трения обычно получают из диаграммы Moody Chart (Рисунок A). Диаграмму Moody Chart можно использовать для определения коэффициента трения на основе числа Рейнольдса и относительной шероховатости.

Рисунок A: Moody Chart Пример:

Определите коэффициент трения (f) для потока жидкости в трубе, имеющей число Рейнольдса 40 000 и относительную шероховатость 0.01.

Решение:

Используя диаграмму Moody Chart, число Рейнольдса 40 000 пересекает кривую, соответствующую относительной шероховатости 0,01 при коэффициенте трения 0,04.

Уравнение Дарси

Потери напора на трение могут быть рассчитаны с использованием математической зависимости, известной как уравнение Дарси для потери напора. Уравнение принимает две различные формы. Первая форма уравнения Дарси определяет потери в системе, связанные с длиной трубы.

H

_r = f L v ² / D 2 g (3-14)

где:

f = коэффициент трения (без единицы измерения)

L = длина трубы (футы)

D = диаметр длины трубы (футы)

v = скорость жидкости (фут / сек)

g = ускорение свободного падения (фут / сек ² )

Пример:

Уравнение потери напора Дарси Труба длиной 100 футов и диаметром 20 дюймов содержит воду при температуре 200 ° F, текущую с массовым расходом 700 фунтов / м3.Вода имеет плотность 60 фунтов / фут ³ и вязкость 1,978 x 10 ^-7 фунт-сила-сек / фут ² . Относительная шероховатость трубы 0,00008. Рассчитайте потерю напора для трубы.

Решение:

Последовательность шагов, необходимых для решения этой проблемы, состоит в том, чтобы сначала определить скорость потока. Во-вторых, используя скорость потока и заданные свойства жидкости, вычислите число Рейнольдса. В-третьих, определите коэффициент трения по числу Рейнольдса и относительной шероховатости.Наконец, используйте уравнение Дарси, чтобы определить потерю напора.

m˙ = ρ A v

v = m˙ / ρ A

= (700 фунт / сек) / (60 фунт / фут ³ ) π (10 дюймов) ² (1 фут ² / 144 дюйма ²⁾

v = 5,35 фут / с

N _R = ρ v D / мкг _c

N _R = (60 фунтов / фут ³ ) (5,35 футов / с) (20 дюймов) (1 фут / 12 дюймов) / (1,978 x 10 ^-7 фунт-сила-с / фут ² ) (32,17 фут-фунт / баррель / фут-с ²⁾ =

N _R = 8.4 x 10 ⁷

Используйте диаграмму Moody для числа Рейнольдса 8,4 x 10 ⁷ и относительной шероховатости 0,00008.

f = 0,012

H _f = f (L / D) (v ² / 2g)

H _f = (o.o12) [100 футов / (20 дюймов) (1 фут / 12 дюймов) )] * (5,35 фут / сек) ² /(2)(32,17 фут / сек ² )

H _f = 0,32 фута

Незначительные потери

Потери, возникающие в трубопроводах из-за изгибов, локти, суставы, клапаны и т. д.иногда называют незначительными потерями. Это неправильное название, потому что во многих случаях эти потери более важны, чем потери из-за трения трубы, рассмотренные в предыдущем разделе. Для всех незначительных потерь в турбулентном потоке потеря напора изменяется пропорционально квадрату скорости. Таким образом, удобный метод выражения незначительных потерь потока — это коэффициент потерь (k). Значения коэффициента потерь (k) для типовых ситуаций и арматуры можно найти в стандартных справочниках. Форма уравнения Дарси, используемого для расчета незначительных потерь отдельных компонентов жидкостной системы, выражается уравнением 3-15.

H

_f = kv ² / 2g (3-15)

Эквивалентная длина трубопровода

Незначительные потери могут быть выражены через эквивалентную длину (Leq) трубы, которая будет иметь такую ​​же потерю напора для тот же расход нагнетания. Эту взаимосвязь можно найти, установив две формы уравнения Дарси равными друг другу.

f L v ² / D 2g = kv ² / 2g

Это дает два полезных соотношения

L

_eq = k D / f (3-16)

k = f L

_eq / D (3-17)

Типичные значения L _eq / D для общих компонентов трубопроводной системы перечислены в таблице 1.Эквивалентная длина трубопровода, которая вызовет такую ​​же потерю напора, как и конкретный компонент, может быть определена путем умножения значения L _экв. / D для этого компонента на диаметр трубы. Чем выше значение L _eq / D, тем длиннее эквивалентная длина трубы.

Таблица 1: Типичные значения Leq / D Пример:

Полностью открытая задвижка находится в трубе диаметром 10 дюймов. Какая эквивалентная длина трубы вызовет такие же потери напора, как и задвижка?

Решение:

Из таблицы 1 мы находим, что значение L _eq / D для полностью открытой задвижки равно 10.

L _eq = (L / D) D

= 10 (10 дюймов)

= 100 дюймов

Добавляя эквивалентные длины всех компонентов к фактической длине трубы в системе, мы можем получить L _экв. значение для всей системы трубопроводов.

Основные положения этой главы кратко изложены ниже.

• Потеря напора — это уменьшение общего напора (сумма потенциального напора, скоростного напора и напора) жидкости, вызванное трением, присутствующим при движении жидкости.

• Потери на трение — это часть общей потери напора, которая возникает, когда жидкость течет по прямым трубам.

• Незначительные потери — это потери напора, возникающие из-за изгибов, колен, соединений, клапанов и других компонентов. Каждый раз, когда поток изменяет направление или изменяется площадь поперечного сечения, он испытывает потерю напора.

• Коэффициент трения для потока жидкости можно определить с помощью диаграммы Moody Chart, если можно определить относительную шероховатость трубы и число Рейнольдса потока.

• Уравнение Дарси можно использовать для расчета потерь на трение.

• Для расчета незначительных потерь можно использовать специальную форму уравнения Дарси.

• Длину трубы, которая вызовет такую ​​же потерю напора, как у клапана или фитинга, можно определить, умножив значение L / D для компонента, указанного в справочниках или руководствах поставщиков, на диаметр трубы.

Принудительная и естественная циркуляция

В предыдущих главах, посвященных потоку жидкости, было объяснено, что каждый раз, когда жидкость течет, возникает некоторое трение, связанное с движением, которое вызывает потерю напора.Было отмечено, что эта потеря напора обычно компенсируется в системах трубопроводов насосами, которые действительно работают с жидкостью, компенсируя потерю напора из-за трения. Циркуляция жидкости в системах с помощью насосов обозначается как принудительная циркуляция .

Некоторые жидкостные системы можно спроектировать таким образом, чтобы не было необходимости в насосах для обеспечения циркуляции. Напор, необходимый для компенсации потерь напора, создается градиентами плотности и перепадами высоты.Поток, возникающий в этих условиях, называется естественной циркуляцией .

Тепловая приводная головка

Тепловая приводная головка — это сила, которая вызывает естественную циркуляцию. Это вызвано разницей в плотности между двумя телами или областями жидкости.

Рассмотрим два равных объема жидкости одного и того же типа. Если два объема имеют разную температуру, тогда объем с более высокой температурой также будет иметь более низкую плотность и, следовательно, меньшую массу.Поскольку объем при более высокой температуре будет иметь меньшую массу, на него также будет оказываться меньшая сила тяжести. Эта разница в силе тяжести, действующей на жидкость, будет приводить к тому, что более горячая жидкость поднимается, а более холодная жидкость опускается.

Этот эффект наблюдается во многих местах. Один из примеров — воздушный шар. Сила, заставляющая воздушный шар подниматься вверх, является результатом разницы в плотности между горячим воздухом внутри воздушного шара и более холодным воздухом, окружающим его.

Тепло, добавленное к воздуху в воздушном шаре, добавляет энергию молекулам воздуха. Движение молекул воздуха увеличивается, и молекулы воздуха занимают больше места. Молекулы воздуха внутри воздушного шара занимают больше места, чем такое же количество молекул воздуха вне воздушного шара. Это означает, что горячий воздух менее плотный и легкий, чем окружающий воздух. Поскольку воздух в воздушном шаре менее плотный, сила тяжести оказывает на него меньшее влияние. В результате воздушный шар весит меньше окружающего воздуха.Гравитация втягивает более холодный воздух в пространство, занимаемое воздушным шаром. Движение более холодного воздуха вниз выталкивает воздушный шар из ранее занятого пространства, и он поднимается.

Условия, необходимые для естественной циркуляции

Естественная циркуляция будет иметь место только при наличии правильных условий. Даже после того, как естественное кровообращение началось, устранение любого из этих условий приведет к остановке естественного кровообращения. Условия естественной циркуляции следующие.

1. Существует разница температур (имеется источник тепла и радиатор).

2. Источник тепла находится ниже радиатора.

3. Жидкости должны контактировать друг с другом.

Должны быть два тела жидкости с разными температурами. Это также может быть одно жидкое тело с участками с разной температурой. Разница в температуре необходима для разницы в плотности жидкости. Разница в плотности является движущей силой естественного циркуляционного потока.

Для продолжения естественной циркуляции необходимо поддерживать разницу температур. Добавление тепла от источника тепла должно происходить в зоне с высокой температурой. В области низких температур должен существовать непрерывный отвод тепла радиатором. В противном случае температуры в конечном итоге выровнялись бы, и дальнейшая циркуляция прекратилась.

Источник тепла должен располагаться ниже радиатора. Как показано на примере воздушного шара, более теплая жидкость менее плотна и будет иметь тенденцию подниматься, а более холодная жидкость более плотная и будет иметь тенденцию опускаться.Чтобы воспользоваться преимуществом естественного движения теплых и холодных жидкостей, источник тепла и радиатор должны располагаться на соответствующей высоте.

Две области должны соприкасаться, чтобы был возможен поток между ними. Если путь потока заблокирован или заблокирован, естественная циркуляция невозможна.

Пример охлаждения с естественной циркуляцией

Естественная циркуляция часто является основным средством охлаждения реакторов бассейнового типа и облученных тепловыделяющих сборок, хранящихся в бассейнах с водой после извлечения из реактора.Источником тепла является тепловыделяющая сборка. Радиатор — это основная часть воды в бассейне.

Вода в нижней части тепловыделяющей сборки поглощает энергию, вырабатываемую сборкой. Температура воды увеличивается, а плотность уменьшается. Сила тяжести втягивает более холодную (более плотную) воду в нижнюю часть узла, вытесняя более теплую воду. Более теплая (более легкая) вода вынуждена уступить свое место более холодной (более тяжелой) воде. Более теплая (более легкая) вода поднимается выше в сборке. По мере продвижения воды по длине сборки она поглощает больше энергии.Вода становится все светлее и светлее, непрерывно выталкиваясь вверх более плотной водой, движущейся под ней. В свою очередь, более холодная вода поглощает энергию от узла и также вынуждена подниматься по мере продолжения естественного циркуляционного потока. Вода, выходящая из верхней части топливной сборки, отдает свою энергию, смешиваясь с большей частью воды в бассейне. Основная часть воды в бассейне обычно охлаждается путем циркуляции через теплообменники в отдельном процессе.

Расход и разница температур

Тепловая приводная головка, которая вызывает естественную циркуляцию, возникает из-за изменения плотности, вызванного разницей температур.Как правило, чем больше разница температур между горячей и холодной областями жидкости, тем больше тепловая приводная головка и результирующая скорость потока. Однако рекомендуется держать горячую жидкость переохлажденной, чтобы предотвратить изменение фазы. Можно иметь естественную циркуляцию в двухфазном потоке, но, как правило, поддерживать поток труднее.

Для индикации или проверки естественной циркуляции могут использоваться различные параметры. Это зависит от типа растения.Например, для реактора с водой под давлением (PWR) выбранные параметры системы охлаждения реактора (RCS), которые будут использоваться, следующие.

1. RCS ∆T (T _Hot — T _Cold ) должен составлять 25-80% от значения полной мощности и должен быть постоянным или медленно уменьшаться. Это указывает на то, что остаточное тепло удаляется из системы с достаточной скоростью для поддержания или снижения внутренней температуры.

2. Температура горячих и холодных ног RCS должна быть постоянной или медленно снижаться. Опять же, это указывает на то, что тепло удаляется, а тепловая нагрузка распада, как и ожидалось, уменьшается.

3. Давление пара парогенератора (давление вторичного контура) должно соответствовать температуре RCS. Это подтверждает, что парогенератор отводит тепло от охлаждающей жидкости RCS.

Если естественная циркуляция для PWR происходит или неизбежна, можно выполнить несколько действий, чтобы обеспечить или улучшить возможности охлаждения активной зоны. Во-первых, уровень в компенсаторе давления может поддерживаться выше 50%. Во-вторых, поддерживайте переохлаждение RCS на уровне 15 ^– F или выше.

Оба эти действия помогут предотвратить образование паровых карманов в RCS, где они ограничат поток RCS.В-третьих, поддерживайте уровень воды в парогенераторе ≥ нормального диапазона. Это обеспечивает соответствующий теплоотвод, чтобы гарантировать, что отвод тепла будет достаточным для предотвращения закипания RCS.

Основные положения этой главы перечислены ниже.

• Естественный циркуляционный поток — это циркуляция жидкости без использования механических устройств.

• Принудительный циркуляционный поток — это циркуляция жидкости в системе с помощью насосов.

• Тепловая приводная головка является движущей силой для естественной циркуляции, вызванной разницей в плотности между двумя областями жидкости.

• Для поддержания естественной циркуляции необходимы три элемента:

• Должны быть теплоотвод и источник тепла.
• Источник тепла должен располагаться под радиатором.
• Между теплой и холодной жидкостью должны существовать пути потока.

• Как правило, чем больше разница температур, тем выше расход естественной циркуляции.

• Естественная циркуляция в PWR может быть проверена путем мониторинга:

• RCS ∆T — 25% -80% значение полной мощности
• T _Hot / T _Cold — постоянно или медленно снижение
• Давление пара S / G — отслеживание температуры RCS

• Естественная циркуляция в PWR может быть увеличена за счет:

• поддерживать уровень компенсатора давления> 50%
• поддерживать RCS ≥ 15o F переохлаждение
• поддерживать адекватный теплоотвод, уровень S / G ≥ нормальный диапазон

Двухфазный поток жидкости

Все отношения потоков жидкости, обсуждавшиеся ранее, относятся к потоку одной фазы жидкости, будь то жидкость или пар .В некоторых важных местах в системах потока жидкости происходит одновременный поток жидкой воды и пара, известный как двухфазный поток. Этих простых соотношений, используемых для анализа однофазного потока, недостаточно для анализа двухфазного потока.

Существует несколько методов, используемых для прогнозирования потери напора из-за трения жидкости для двухфазного потока. Двухфазное трение потока больше, чем однофазное трение при тех же размерах трубопровода и массовом расходе. Разница, по-видимому, зависит от типа потока и является результатом увеличения скорости потока.Потери на двухфазное трение экспериментально определяются путем измерения перепада давления на различных элементах трубопровода.

Двухфазные потери обычно связаны с однофазными потерями через те же элементы. Один принятый метод определения потерь на двухфазное трение на основе однофазных потерь включает множитель двухфазного трения (R), который определяется как отношение двухфазных потерь напора к потерям напора, оцененным с использованием насыщенного жидкие свойства.

R = H

_f, двухфазный / H _f, насыщенная жидкость (3-18)

где:

R = двухфазный множитель трения (без единиц)

H _f, два -фаза = двухфазная потеря напора из-за трения (футы)

H _f, насыщенная жидкость = однофазная потеря напора из-за трения (футы)

Множитель трения (R) оказался намного выше при более низких давлениях, чем при более высоких давлениях.Двухфазная потеря напора может быть во много раз больше, чем однофазная потеря напора.

Хотя для моделей двухфазного потока использовалось множество названий, мы определим только три типа потока. Используемые схемы потока определены следующим образом:

1. Пузырьковый поток: происходит рассеяние пузырьков пара в непрерывном потоке жидкости.

2. Пробковый поток: в пузырьковом потоке пузырьки растут за счет слияния и в конечном итоге становятся того же диаметра, что и труба. При этом образуются типичные пузыри пулевидной формы, характерные для снарядного режима.

3. Кольцевой поток: теперь жидкость распределяется между жидкой пленкой, текущей вверх по стенке, и дисперсией капель, текущих в паровом ядре потока.

Нестабильность потока

Неустойчивый поток может возникать в виде колебаний или реверсирования потока. Колебания потока — это изменения потока из-за образования пустот или механических препятствий при проектировании и производстве. Колебания потока в одном канале теплоносителя реактора иногда вызывают колебания потока в окружающих каналах теплоносителя из-за перераспределения потока.Колебания потока нежелательны по нескольким причинам. Во-первых, устойчивые колебания потока могут вызывать нежелательную вынужденную механическую вибрацию компонентов. Это может привести к выходу этих компонентов из строя из-за усталости. Во-вторых, колебания потока могут вызвать проблемы управления системой, имеющие особое значение в ядерных реакторах с жидкостным охлаждением, поскольку теплоноситель также используется в качестве замедлителя. В-третьих, колебания потока влияют на характеристики местного теплообмена и кипения. В ходе испытаний было обнаружено, что критический тепловой поток (CHF), необходимый для отклонения от пузырькового кипения (DNB), может быть снижен на целых 40%, когда поток колеблется.Это сильно снижает тепловой предел и плотность мощности по длине активной зоны реактора. Опять же, посредством испытаний было обнаружено, что колебания потока не являются серьезной проблемой для некоторых реакторов с водой под давлением, если мощность не превышает 150% для нормальных условий потока. Колебания потока могут быть проблемой при работе с естественной циркуляцией из-за присутствующих низких скоростей потока.

Во время естественной циркуляции пузырьки пара, образующиеся во время колебания потока, могут иметь достаточно влияния, чтобы фактически вызвать полное реверсирование потока в затронутом канале.

И колебания потока, и реверсирование потока приводят к очень нестабильному состоянию, поскольку паровые подушки, образующиеся на нагретых поверхностях, напрямую влияют на способность отводить тепло от этих поверхностей.

Штыревой патрубок

В случае разрыва трубы сила реакции, создаваемая высокоскоростной струей жидкости, может вызвать смещение трубопровода и серьезное повреждение компонентов, контрольно-измерительных приборов и оборудования в зоне разрыва. Эта характеристика аналогична необслуживаемому садовому шлангу или пожарному шлангу, который непредсказуемо «хлестает».Этот тип отказа анализируется, чтобы свести к минимуму повреждение, если бы труба изгибалась в непосредственной близости от оборудования, связанного с безопасностью.

Гидравлический удар

Гидравлический удар — это ударная волна жидкости, возникающая в результате внезапного начала или остановки потока. На него влияют начальное давление в системе, плотность жидкости, скорость звука в жидкости, эластичность жидкости и трубы, изменение скорости жидкости, диаметр и толщина трубы и клапана. рабочее время.

Во время закрытия клапана кинетическая энергия движущейся жидкости преобразуется в потенциальную энергию. Эластичность жидкости и стенки трубы создает волну положительного давления, направленную обратно к источнику жидкости. Когда эта волна достигнет источника, масса жидкости будет в покое, но под огромным давлением. Сжатая жидкость и растянутые стенки трубы теперь начнут выпускать жидкость из трубы обратно к источнику и вернуться к статическому давлению источника. Это выделение энергии сформирует еще одну волну давления, возвращающуюся к клапану.Когда эта ударная волна достигает клапана, из-за импульса жидкости стенка трубы начинает сокращаться. Это сжатие передается обратно источнику, что снижает давление в трубопроводе ниже статического давления источника. Эти волны давления будут перемещаться вперед и назад несколько раз, пока трение жидкости не демпфирует переменные волны давления до статического давления источника. Обычно весь процесс молота занимает менее одной секунды.

Первоначальный толчок внезапной остановки потока может вызвать переходные изменения давления, превышающие статическое давление.Если клапан закрывается медленно, потеря кинетической энергии будет постепенной. Если его закрыть быстро, потеря кинетической энергии будет очень быстрой. Из-за быстрой потери кинетической энергии возникает ударная волна. Ударная волна, вызванная гидравлическим ударом, может иметь достаточную силу, чтобы вызвать физическое повреждение трубопроводов, оборудования и персонала. Гидравлический удар в трубах, как известно, срывает опоры труб с их креплений, разрывает трубопроводы и вызывает биение труб.

Пик давления

Пик давления — это резкое повышение давления выше статического, вызванное гидроударом.Максимальный всплеск давления будет в момент изменения расхода и регулируется следующим уравнением.

∆P = ρ _c ∆v / g _c

где:

∆P = скачок давления (фунт-сила / фут ² )

ρ = плотность жидкости (фунт / фут ³ )

c = Скорость волны давления (фут / сек) (Скорость звука в жидкости)

∆v = Изменение скорости жидкости (фут / сек)

gc = Гравитационная постоянная 32.17 (фунт-фут / фунт-сила-сек ² )

Пример:

Скачок давления Вода с плотностью 62,4 фунт / фут ³ и давлением 120 фунтов на квадратный дюйм течет по трубе со скоростью 10 футов / сек. Скорость звука в воде 4780 футов / сек. Внезапно закрылся обратный клапан. Какое максимальное давление жидкости в фунтах на квадратный дюйм?

Раствор

P _Макс = P _{статический} + ΔP _Пик

P _Макс = 120 фунт-сила / дюйм ² + ρ _c ΔV / g _c

05

05

05 9000 = 120 фунт-сила / дюйм ² + (62.4 фунта / фут ³ ) (4780 фут / сек) (10 футов / сек) / (32,17 фунт-фут / фунт-сила-сек) / (32,17 фунт-фут / фунт-сила-сек ² )

P _{Макс. в ²}

P _Макс = 76,3 фунта / кв. дюйм

Паровой молот

Паровой молот похож на гидравлический удар, за исключением того, что он предназначен для паровой системы. Паровой молот — это газовая ударная волна, возникающая в результате внезапного запуска или остановки потока. Паровой молот не так силен, как гидравлический, по трем причинам:

1.Сжимаемость пара гасит ударную волну

2. Скорость звука в паре составляет примерно одну треть скорости звука в воде.

3. Плотность пара примерно в 1600 раз меньше плотности воды.

Проблемы, связанные с паропроводом, включают термический удар и водяные пробки (то есть конденсацию в паровой системе) в результате неправильного нагрева.

Эксплуатационные соображения

Гидравлический и паровой молот — не редкость на промышленных предприятиях.Изменения расхода в трубопроводных системах должны производиться медленно, что является частью надлежащей практики оператора. Чтобы предотвратить гидравлический и паровой удар, операторы должны обеспечить надлежащую вентиляцию жидкостных систем и обеспечить надлежащий слив газовых или паровых систем во время запуска. Если возможно, инициируйте запуск насоса при закрытом нагнетательном клапане и медленно откройте нагнетательный клапан, чтобы запустить поток в системе. Если возможно, запускайте насосы меньшей производительности перед насосами большей производительности. По возможности используйте клапаны разогрева вокруг запорных клапанов основного потока.Если возможно, закройте нагнетательные клапаны насоса перед остановкой насосов. Периодически проверяйте правильность работы влагоуловителей и воздухоотводчиков во время работы.

Основные положения этой главы кратко изложены ниже.

Комбинация жидкости и пара, протекающей по трубе, называется двухфазным потоком.

Типы двухфазного потока включают:

• Пузырьковый поток: происходит диспергирование пузырьков пара в непрерывном потоке жидкости.

• Пробковый поток: пузырьки растут за счет слияния и в конечном итоге становятся того же диаметра, что и труба, образуя пузырьки в форме пули.

• Кольцевой поток: жидкость распределяется между жидкой пленкой, текущей вверх по стенке, и дисперсией капель, текущей в паровой сердцевине потока.

Колебания и нестабильность основного потока могут вызвать:

• нежелательную механическую вибрацию компонентов.

• уменьшение теплового потока, необходимого для возникновения DNB.

• прерывание фактического циркуляционного потока.

Колебания и нестабильность потока могут возникать в следующих условиях:

• сердечник вне проектных условий, мощность> 150%

• механический отказ, вызывающий закупорку потока

• недостаточное охлаждение активной зоны во время естественная циркуляция, при которой происходит кипение

Изгиб трубы — это смещение трубопровода, создаваемое реакционными силами высокоскоростной струи жидкости после разрыва трубы.

Гидравлический удар — это ударная волна жидкости, возникающая в результате внезапного начала или остановки потока.

Преобразование энергии в центробежном насосе

Жидкость, поступающая в центробежный насос, сразу же направляется в зону низкого давления в центре или в проушине рабочего колеса. При вращении крыльчатки и лопастей они передают импульс поступающей жидкости. Передача количества движения движущейся жидкости увеличивает скорость жидкости. По мере увеличения скорости жидкости увеличивается ее кинетическая энергия.Жидкость с высокой кинетической энергией вытесняется из области рабочего колеса и попадает в улитку.

Улитка — это область с постоянно увеличивающейся площадью поперечного сечения, предназначенная для преобразования кинетической энергии жидкости в давление жидкости. Механизм этого преобразования энергии такой же, как и для дозвукового потока через расширяющуюся часть сопла. Математический анализ потока через улитку основан на общем уравнении энергии, уравнении неразрывности и уравнении, связывающем внутренние свойства системы.Ключевыми параметрами, влияющими на преобразование энергии, являются увеличивающаяся площадь поперечного сечения улитки, более высокое противодавление системы на выходе улитки и несжимаемый дозвуковой поток жидкости. В результате взаимозависимости этих параметров поток жидкости в улитке, аналогичный дозвуковому потоку в расширяющемся сопле, испытывает уменьшение скорости и увеличение давления.

Рабочие характеристики центробежного насоса

Рис. 7: Типичные характеристики центробежного насоса Кривая

Обычно центробежный насос создает относительно небольшое повышение давления в жидкости.Это повышение давления может составлять от нескольких десятков до нескольких сотен фунтов на квадратный дюйм в центробежном насосе с одноступенчатым рабочим колесом. Термин PSID (фунт-сила на квадратный дюйм дифференциала) эквивалентен ∆P. В данном контексте это разница давлений на всасывании и нагнетании насоса. PSID также можно использовать для описания перепада давления в компоненте системы (сетчатые фильтры, фильтры, теплообменники, клапаны, деминерализаторы и т. Д.). Когда центробежный насос работает с постоянной скоростью, увеличение противодавления системы на текущий поток приводит к уменьшению величины объемной скорости потока, которую центробежный насос может поддерживать.

Анализ взаимосвязи между объемным расходом (), который центробежный насос V˙ может поддерживать, и перепадом давления в насосе (∆Ppump) основан на различных физических характеристиках насоса и жидкости в системе. Переменные, оцениваемые инженерами-проектировщиками для определения этой взаимосвязи, включают эффективность насоса, мощность, подаваемую на насос, скорость вращения, диаметр рабочего колеса и лопастей, плотность жидкости и вязкость жидкости. Результат этого сложного анализа для типичного центробежного насоса, работающего на одной конкретной скорости, показан на графике на рисунке 7.

Напор насоса по вертикальной оси — это разница между противодавлением в системе и давлением на входе насоса (∆Ppump). Объемный расход (V) по горизонтальной оси — это скорость, с которой жидкость протекает через насос. График предполагает одну конкретную скорость (N) для рабочего колеса насоса.

Кавитация

Когда перекачиваемая жидкость попадает в проушину центробежного насоса, давление значительно снижается. Чем больше скорость потока через насос, тем больше падение давления.Если перепад давления достаточно велик или если температура жидкости достаточно высока, перепад давления может быть достаточным для того, чтобы жидкость превратилась в пар, когда местное давление упадет ниже давления насыщения для перекачиваемой жидкости. Эти пузырьки пара перемещаются вдоль рабочего колеса насоса вместе с жидкостью. По мере уменьшения скорости потока давление жидкости увеличивается. Это вызывает внезапное схлопывание пузырьков пара на внешних частях крыльчатки. Образование этих пузырьков пара и их последующее схлопывание — кавитация.

Кавитация может быть очень серьезной проблемой для центробежных насосов. Некоторые насосы могут быть рассчитаны на работу с ограниченным количеством кавитации. Большинство центробежных насосов не могут выдерживать кавитацию в течение значительных периодов времени; они повреждаются из-за эрозии рабочего колеса, вибрации или других проблем, вызванных кавитацией.

Чистый положительный напор на всасывании

Чтобы избежать кавитации во время работы насоса, можно контролировать чистый положительный напор на всасывании насоса.Чистый положительный напор на всасывании (NPSH) для насоса — это разница между давлением всасывания и давлением насыщения перекачиваемой жидкости. NPSH используется для измерения того, насколько жидкость близка к насыщенным условиям. Уравнение 3-19 можно использовать для расчета чистой положительной высоты всасывания, доступной для насоса. Единицы NPSH — футы воды.

NPSH = P

_{всасывание} — P _{насыщение} (3-19)

где:

P _{всасывание} = давление всасывания насоса

P _{насыщение} = давление насыщения для жидкости

Путем поддержания доступный NPSH на уровне больше, чем NPSH, требуемый производителем насоса, кавитации можно избежать.

Законы о насосах

Центробежные насосы обычно подчиняются так называемым законам о насосах. Эти законы гласят, что скорость потока или производительность прямо пропорциональны скорости насоса; напор прямо пропорционален квадрату скорости насоса; и мощность, требуемая двигателем насоса, прямо пропорциональна кубу скорости насоса. Эти законы суммированы в следующих уравнениях.

V˙ ∝ n (3-20)

H

_P ∝ n ² (3-21)

P ∝ n

³ (3-22)

где:

n = скорость рабочее колесо насоса (об / мин)

V = объемный расход насоса (галлоны в минуту или фут3 / час)

H _p = напор, развиваемый насосом (фунты на квадратный дюйм или футы)

p = мощность насоса (кВт)

Использование этих пропорциональности, можно разработать уравнения, связывающие условия на одной скорости с условиями на другой скорости.

V˙

₁ (n ₂ / n ₁ ) = V ₂ (3-23)

H

_p1 (n ₂ / n ₁ ) ² = H _p2 (3-24)

P

₁ (n ₂ / n ₁ ) ³ = P ₂ (3-25) Пример: законы о насосах

A насос охлаждающей воды работает на скорости 1800 об / мин. Его расход составляет 400 галлонов в минуту при напоре 48 футов. Мощность насоса составляет 45 кВт.Определите расход, напор и потребляемую мощность насоса, если скорость насоса увеличится до 3600 об / мин.

Решение:

Расход

V˙ ₂ = V˙ ₁ (n ₂ / n ₁ )

= (400 галлонов в минуту) (3600 об / мин / 1800 об / мин)

= 800 гал / мин

Напор

H _p2 = H _p1 (n ₂ / n ₁ ) ²

= 48 футов (3600 об / мин / 1800 об / мин) ²

= 192 футов

Мощность

P ₂ = P ₁ (n ₂ / n ₁ ) ³

= 45 кВт (3600 об / 1800 об / мин) ³

= 360 кВт

Рисунок 8 : Изменение скоростей центробежного насоса

Можно построить характеристическую кривую для новой скорости насоса на основе кривой для его исходной скорости.Метод состоит в том, чтобы взять несколько точек на исходной кривой и применить законы насоса для определения нового напора и расхода при новой скорости. Кривая зависимости напора насоса от расхода, которая возникает в результате изменения скорости насоса, графически проиллюстрирована на Рисунке 8.

Кривая характеристик системы

Рисунок 9: Типичная кривая потери напора в системе

В главе, посвященной потере напора, было определено, что оба фрикционные потери и незначительные потери в системах трубопроводов были пропорциональны квадрату скорости потока.Поскольку скорость потока прямо пропорциональна объемному расходу, потеря напора в системе должна быть прямо пропорциональна квадрату объемного расхода. Исходя из этого соотношения, можно построить кривую потери напора в системе в зависимости от объемного расхода. Кривая потери напора для типичной системы трубопроводов имеет форму параболы, как показано на Рисунке 9.

Рабочая точка системы

Рисунок 10: Рабочая точка для центробежного насоса

Точка, в которой насос работает в данной системе трубопроводов, зависит от от расхода и потери напора этой системы.Для данной системы объемный расход сравнивается с потерями напора в системе на характеристической кривой. Построив график характеристической кривой системы и характеристической кривой насоса в одной и той же системе координат, можно определить точку, в которой насос должен работать. Например, на рисунке 10 рабочая точка центробежного насоса в исходной системе обозначена пересечением кривой насоса и кривой системы (h _Lo ).

Система имеет расход, равный V˙ ₀ , и полную потерю напора в системе, равную ∆P ₀ .Для поддержания расхода V˙ ₀ напор насоса должен быть равен ∆P _o . В системе, описанной системной кривой (h _L1 ), в системе был открыт клапан, чтобы уменьшить сопротивление системы потоку. В этой системе насос поддерживает большой расход (V˙ ₁ ) при меньшем напоре насоса (∆P ₁ ).

Использование в системе нескольких центробежных насосов

Типичный центробежный насос имеет относительно небольшое количество движущихся частей и может быть легко адаптирован к различным первичным двигателям.Эти первичные двигатели включают электродвигатели переменного и постоянного тока, дизельные двигатели, паровые турбины и пневмодвигатели. Центробежные насосы, как правило, имеют небольшие размеры и могут быть изготовлены с относительно низкими затратами. Кроме того, центробежные насосы обеспечивают высокий объемный расход при относительно низком давлении.

Для увеличения объемного расхода в системе или для компенсации большого сопротивления потоку центробежные насосы часто используются параллельно или последовательно. На рисунке 11 изображены два идентичных центробежных насоса, работающих параллельно с одинаковой скоростью.

Рисунок 11: Кривая характеристик насоса для двух идентичных центробежных насосов, используемых параллельно Центробежные насосы

, подключенные параллельно

Так как вход и выход каждого насоса, показанные на рисунке 11, находятся в идентичных точках в системе, каждый насос должен производить один и тот же насос глава. Однако общий расход в системе представляет собой сумму индивидуальных расходов для каждого насоса.

Когда характеристическая кривая системы рассматривается с кривой для параллельных насосов, рабочая точка на пересечении двух кривых представляет более высокий объемный расход, чем для одиночного насоса, и большую потерю напора в системе.Как показано на Рисунке 12, большая потеря напора в системе происходит с увеличением скорости жидкости в результате увеличения объемного расхода. Из-за большего напора системы объемный расход фактически в два раза меньше расхода, достигаемого при использовании одного насоса.

Рисунок 12: Рабочая точка для двух параллельных центробежных насосов

Центробежные насосы серии

Центробежные насосы используются последовательно для преодоления больших потерь напора в системе, чем один насос может компенсировать по отдельности.Как показано на Рисунке 13, два идентичных центробежных насоса, работающих с одинаковой скоростью и одинаковым объемным расходом, создают одинаковый напор. Поскольку вход второго насоса является выходом первого насоса, напор, создаваемый обоими насосами, является суммой отдельных напоров. Объемный расход от входа первого насоса до выхода второго остается прежним.

Рисунок 13: Кривая характеристик насоса для двух идентичных центробежных насосов, используемых в серии

Как показано на Рисунке 14, использование двух насосов последовательно не увеличивает сопротивление потоку в системе вдвое.Два насоса обеспечивают достаточный напор для новой системы, а также поддерживают немного более высокий объемный расход.

Рис. 14: Рабочая точка для двух центробежных насосов серии

Основные моменты этой главы кратко изложены ниже.

• Чистый положительный напор на всасывании — это разница между давлением всасывания насоса и давлением насыщения жидкости.

• Кавитация — это образование и последующее схлопывание пузырьков пара на рабочем колесе насоса, когда местное давление падает ниже, а затем поднимается выше давления насыщения перекачиваемой жидкости.

• Законы насоса можно использовать для определения влияния изменения скорости центробежного насоса на расход, напор и мощность.

V˙ ₁ (n ₂ / n ₁ ) = V˙ ₂
H _p1 (n ₂ / n ₁ ) ² = H _p2
P ₁ (n ₂ / n ₁ ) ³ = P ₂

• Кривая комбинированного насоса для двух центробежных насосов, подключенных параллельно, может быть определена путем сложения индивидуальные потоки для любой данной головы.

• Комбинированная характеристика насосов для двух последовательно включенных центробежных насосов может быть определена путем добавления отдельных напоров для любого заданного расхода.

• Рабочая точка (напор и расход) системы может быть определена путем построения кривой насоса и кривой потери напора системы на одних и тех же осях. Система будет работать на пересечении двух кривых.

.
Расход жидкого пола на 1 м2: Наливной пол расход. Расход наливных полов – Элакор. От Производителя.