Импульсный блок питания или линейный: какой выбрать?

Импульсный блок питания или линейный. История вопроса

Наверно ни для кого не секрет, что большинство специалистов, радиолюбителей и просто технически грамотных покупателей источников питания с опаской относятся к импульсным блокам питания, отдавая предпочтение линейным.

Причина проста и понятна. Репутация импульсных блоков питания серьезно подорвана еще в 80-х годах, во времена массовых отказов отечественных цветных телевизоров, низкокачественной импортной видеотехники, оснащенных первыми импульсными блоками питания.

Что мы имеем на сегодняшний день? Практически во всех современных телевизорах, видеоаппаратуре, бытовой технике, компьютерах используются импульсные блоки питания . Все меньше и меньше сфер применения линейных (аналоговых, параметрических) источников. Линейный источник электропитания сегодня в бытовой аппаратуре практически не найдёшь. А стереотип остался. И это не консерватизм, несмотря на бурный прогресс электроники, преодоление стереотипов происходит очень медленно.

Давайте попробуем объективно посмотреть на сегодняшнее положение и попробуем изменить мнение специалистов. Рассмотрим «стереотипные» и присущие импульсным блокам питания недостатки: сложность, ненадёжность, помехи.

Импульсный блок питания. Стереотип «сложность»

Да, импульсные блоки питания сложные, точнее сказать сложнее аналоговых, но намного проще компьютера или телевизора. Вам не нужно разбираться в их схемотехнике, так же как и в схемотехнике цветного телевизора. Оставьте это профессионалам. Для профессионалов там нет ничего сложного.

Импульсный блок питания. Стереотип «ненадёжность»

Элементная база импульсного блока питания не стоит на месте. Современная комплектация, применяемая в импульсных блоках питания, позволяет сегодня с уверенностью сказать: ненадёжность - это миф. В основном надежность импульсного блока питания, как и любого другого оборудования, зависит от качества применяемой элементной базы. Чем дороже импульсный блок питания, тем дороже элементная база в нем. Высокая интеграция позволяет реализовать большое количество встроенных защит, которые порой недоступны в линейных источниках.

Импульсный блок питания. Стереотип «помехи»

А какие достоинства импульсного блока питания?

Импульсный блок питания. Высокий КПД

Высокий КПД (до 98%) импульсного блока питания связан с особенностью схемотехники. Основные потери в аналоговом источнике это сетевой трансформатор и аналоговый стабилизатор (регулятор). В импульсном блоке питания нет ни того ни другого. Вместо сетевого трансформатора используется высокочастотный, а вместо стабилизатора — ключевой элемент. Поскольку основную часть времени ключевые элементы либо включены, либо выключены, потери энергии в импульсном блоке питания минимальны. КПД аналогового источника может быть порядка 50 %, то есть половина его энергии (и ваших денег) уходит на нагрев окружающего воздуха, проще говоря, улетают на ветер.

Импульсный блок питания. Небольшой вес

Импульсный блок питания имеет меньший вес за счет того, что с повышением частоты можно использовать трансформаторы меньших размеров при той же передаваемой мощности. Масса импульсного блока питания в разы меньше аналогового.

Импульсный блок питания. Меньшая стоимость

Спрос рождает предложение. Благодаря массовому выпуску унифицированной элементной базы и разработке ключевых транзисторов высокой мощности сегодня мы имеем низкие цены силовой базы импульсных блоков питания. Чем больше выходная мощность, тем дешевле стоит источник по сравнению со стоимостью аналогичного линейного источника. Кроме того, главные компоненты аналогового источника (медь, железо трансформатора, радиаторы из алюминия) постоянно дорожают.

Импульсный блок питания. Надёжность

Вы не ослышались, надежность. На сегодняшний момент импульсные блоки питания надёжнее линейных за счет наличия в современных блоках питаниях встроенных цепей защиты от различных непредвиденных ситуаций, например, от короткого замыкания, перегрузки, скачков напряжения, переполюсовки выходных цепей. Высокий КПД обуславливает меньшие теплопотери, что в свою очередь обуславливает меньший перегрев элементной базы импульсного блока питания, что так же является показателем надёжности.

Импульсный блок питания. Требования к сетевому напряжению

Что творится в отечественных электросетях, вы наверно знаете не понаслышке. 220 Вольт в розетке скорее редкость, чем норма. А импульсные блоки питания допускают широчайший диапазон питающего напряжения, недостижимого для линейного. Типовой нижний порог сетевого напряжения для импульсного блока питания — 90…110 В, любой аналоговый источник при таком напряжении в лучшем случае «сорвется в пульсации» или просто отключится.

Итак, импульсный или линейный? Выбор в любом случае за вами, мы лишь хотели помочь вам объективно взглянуть на импульсные блоки питания и сделать правильный выбор. Только не забывайте, что качественный источник - это источник сделанный профессионально, на базе качественных комплектующих. А качество это всегда цена. Бесплатный сыр только в мышеловке. Впрочем последняя фраза в равной мере относится к любому источнику, и к импульсному и к аналоговому.

По размеру все источники света можно условно разбить на две группы:

точечные,

линейные.

Точечным называют такой источник света, размеры которого настолько малы по сравнению с расстоянием до приемника излучения, что ими можно пренебречь.

На практике за точечный источник света принимается такой, максимальный размер L которого по крайней мере в 10 раз меньше расстояния г до приемника излучения (рис.1).

Для таких источников излучения освещенность определяется по формуле Е = (I/r 2)· cosα ,

где Е,I - соответственно освещенность поверхности и сила света источника излучения; r - расстояние от источника света до фотоприемника; α - угол, на который фотоприемник переместился от нормали.

Рис. 1. Точечный источник света

Например, если лампа диаметром 10 см освещает поверхность на расстоянии 100 м, то эту лампу можно считать точечным источником. Но если расстояние от этой же лампы до поверхности будет 50 см, то лампу уже нельзя считать точечным источником. Типичный пример точечного источника света - звезда на небе. Размеры звезд огромны, но расстояние от них до Земли на много порядков больше.

Точечными источниками света в электрическом освещении считаются галогенные и светодиодные лампы для встраиваемых светильников. Светодиод является практически точечным источником света, так как его кристалл микроскопических размеров.

К линейным источникам излучения относят те излучатели, у которых относительные размеры по любому из направлений больше размеров точечного излучателя. По мере удаления от плоскости измерения освещенности относительные размеры такого излучателя могут достигнуть такого значения, при котором данный источник излучения превращается в точечный.

Примеры электрических линейных источников света: люминесцентные лампы, светодиодные RGB-ленты. Но, согласно определения, к линейным (протяженным) источникам света можно отнести все источники, которые не считаются точечными.

Если из точки, в которой расположен точечный источник излучения, отложить в различных направлениях в пространстве векторы силы света и через их концы провести поверхность, то получится фотометрическое тело источника излучения. Такое тело полностью характеризует распределение потока излучения в пространстве.

По характеру распределения силы света в пространстве точечные источники делятся также на две группы. Первую группу составляют источники с симметричным относительно некоей оси распределением силы света (рис. 2). Такой источник называется круглосимметричным.

Рис. 2. Модель симметричного излучателя

Если источник круглосимметричный, то его фотометрическое тело является телом вращения и может быть полностью охарактеризовано вертикальным и горизонтальным сечениями, проходящими через ось вращения (рис. 3).

Рис. 3. Продольная кривая распределения силы света симметричного источника

Вторую группу составляют источники с несимметричным распределением силы света. У несимметричного источника тело распределения силы света не имеет оси симметрии. Чтобы характеризовать такой источник, строят семейство продольных кривых силы света, соответствующих различным направлениям в пространстве, например через 30°, как на рис. 4. Обычно такие графики строят в полярных координатах.

Рис. 4. Продольные кривые распределения силы света нессиметричного источника

На свете есть столь серьезные вещи,
что говорить о них можно только шутя.

Нильс бор

Введение

Источники питания, которые вы используете для подключения ноутбука к сети 220В, к примеру, называются вторичными источниками питания. Вторичными они называются потому, что первичным источником питания будет генератор на электростанции, который вырабатывает ток, текущий по городским электросетям или химический элемент питания. Все источники питания можно грубо разделить так, как показано на диаграмме ниже.

Первичные источники питания

Первичные источники питания − это преобразователи неэлектрических видов энергии в электрическую. Например, ГЭС, ветрогенераторы, солнечные панели, химические источники тока, аккумуляторы, бензогенераторы и т.д. Первичными источниками занимаются в основном энергетики и производители всяких аккумуляторов. Мне они не сильно интересны, к примеру. Или интересны... Да, солнечные и геотермальные источники энергии мне интересны!

Вторичные источники питания

Вторичные же источники питания сами по себе не производят электроэнергию, они просто её преобразуют. Например, источник питания ноутбука преобразовывает переменное напряжение 220В в постоянное напряжение 19.2В.

Вторичные источники требуются, чтобы обеспечить устройствам заданные параметры напряжения, тока, пульсаций напряжения питания, частоты. Мы же не льем нефть в бензобак? Так и электронные устройства удобней и безопасней питать правильно.

Линейные источники питания

Так они называются за счет принципа работы. Дело в том, что регулирование выходного напряженния в них непрерывное, т.е. линейное. Эти источники питания появились в мире первыми. И строятся по классической схеме: трансформатор, выпрямитель, фильтр, стабилизатор:

На блок-схеме изображен стабилизированный линейный источник питания. Это значит, что он построен таким образом, чтобы поддерживать заданное напряжение, даже если прибор, подключенный к нему, будет кушать от него ток то 1А, то 5А.

А есть ещё нестабилизированные линейные источники питания. Если закрыть рукой на блок-схеме прямоугольник "стабилизатор", то получится именно такой ИП. Вот в нём при разной нагрузке напряжение на его выходе может слегка (ил в особо плоих случаях совсем не слегка) изменяться (обычно оно уменьшается).

Трансформатор понижает напряжение сети до требуемого, затем выпрямитель из обычного переменного напряжения делает пульсирующее напряжение, которое затем сглаживается фильтром до состояния постоянного, а стабилизатор используется для того, чтобы поддерживать напряжение на нагрузке в требуемых нагрузкой пределах. К примеру, нагрузка питается напряжением в 10В +/- 0.2В -- тут уже нужен очень хороший источник питания с хорошей стабилизацией.

Преимущества

Их достаточно просто изготовить в домашних условиях, с хорошим фильтром выдают напряжение питания с малым уровнем пульсаций и соответственно не мешают работать устройствам, которые от них питаются. А также гальваническая развязка от сети.

Недостатки

Низкий КПД, который падает с ростом потребления тока. Дело в том, что чем больше потребляет устройство от линейного источника, тем сильнее в нем нагреваются регулирующие элементы (обычно либо транзисторы, либо специализированные микросхемы-стабилизаторы), а значит в атмосферу улетает прорва энергии в форме тепла. Другой минус линейных источников питания - вес. Хороший мощный трансформатор весит как гиря и имеет приличные габариты, да и цена у него достойная веса.

Ипульсные источники питания

Или иначе ИИП. Эти источники работают принципиально иначе чем линейные источники питания. При этом они могут при меньших габаритах питать значительно большие нагрузки. Принцип их работы основывается на ШИМ (широтно-импульсной модуляции).

Сначала в ИИП входное напряжение преобразуется в постоянное, а затем постоянное напряжение преобразуется в импульсы, идущие с определённой частотой и скважностью, а потом на трансформатор (для гальванической развязки сети и нагрузки) или сразу на нагрузку без всякой развязки.

На блок-схеме видно, что ИИП сложней устроены, чем линейные источники питания. Но их также всё еще можно собрать в домашних условиях. Или вообще переделать блок питания ATX PC. В сети полно таких примеров.

Преимущества

Малый вес, хороший КПД (до 90-98%), малые размеры. Обладает меньшей стоимостью, если сравнивать ИИП и линейный источник одинаковых характеристик. ИИП вокруг нас везде: зарядки мобильных телефонов, блоки питания компьютеров и ноутбуков, ламп, светодиодных лет и прочих устройств.

Недостатки

Часто не имеют гальванической развязки от сети. Являются источниками высокочастотных помех, которые полностью устранить практические невозможно. Так же поговаривают, что есть ограничение на минимальную мощность нагрузки. Дело в том, что при нагрузке меньше требуемой ИИП может просто не запуститься.

В следующей части я хочу показать конкретные примеры схематики источников питания, а может быть даже будем пошагово создавать линейный или импульсный источник питания. Добавляй запись в закладки (Ctrl+D) и подписывайся на рассылку!)

• Ревич. Занимательная электроника (главы про источники питания)
• Борисов. Энциклопедия юного радиолюбителя (главы про источники питания)
• Белопольский. Источники питания радиоустройств
• Санджай Маниктала. Импульсные источники питания от A до Z
• Семенов. Силовая электроника (импульсная)
• Раймонд Мэк. Импульсные источники питания
• Москатов Е.А. Источники питания
• Ефимов И.П. Источники питания РЭА
• Микросхемы для линейных источников питания и их применение (справочник)
• Браун М. Источники питания. Расчет и конструирование
• Гейтенко. Источники вторичного электропитания

/blog/istochniki-pitaniya-chast-i/ В первой части я расскажу какие они бывают, чем отличаются, на что следует обращать внимание. Нет ни одной радиолюбительской конструкции без источника питания. Давайте в них разберёмся! 2016-03-30 2016-11-05 устройство источника питания, линейные источники питания, импульсные источники питания, схема источник питание, источники вторичного электропитания

Большой радиолюбитель и конструктор программ

Линейный источник - источник, выбрасывающий загрязняющие атмосферу вещества по установленной линии (например, аэрационный фонарь) .[ ...]

Источники выбросов подразделяют на точечные и линейные расположенные на значительной высоте от уровня земли, а также наземные. К точечным источникам относятся трубы, через которые удаляются промышленные выбросы, выбросные шахты вытяжных систем вентиляции, газоотводные трубы от аппаратов и т. п. К линейным источникам относятся аэрационные фонари, близко расположенные вытяжные шахты в покрытии здания, открытые окна, через которые удаляются вредные вещества и другие неорганизованные источники, имеющие значительную длину.[ ...]

Линейные источники имеют значительную протяженность в направлении, перпендикулярном к ветру. Это аэрационные фонари, открытые окна, близко расположенные вытяжные шахты и крышные вентиляторы.[ ...]

Линейные источники выбросов имеют в направлении, перпендикулярном ветру, значительную протяженность и расположены в наветренной циркуляционной зоне. К линейным относятся точечные источники, для которых области распространения примесей находятся в пределах примыкающей к зданию половины заветренной циркуляционной зоны (открытые оконные проемы, технологические линии и оборудование и т.д.).[ ...]

Линейный источник загрязнения. В отличие от точечного источника при линейном источнике загрязняющие газы поступают в атмосферу не из одной точки, а из ряда точек, расположенных на одной линии в непосредственной близости одна к другой. Мощность линейного источника Мл будет измеряться в г ¡сек м.[ ...]

Линейный источник - источник в виде канала (щели) для прохода газовоздушной смеси с поперечным сечением, имеющим значительную протяженность (длину): в несколько раз большую, чем ширина (высота).[ ...]

Для линейных источников, расположенных в межкорпусной зоне, коэффициент т= 1.[ ...]

Наземные источники загрязнений как самостоятельные выбросы в табл. 2 не включены, так как в зависимости от размеров они должны рассматриваться как линейные или как точечные источники выбросов, расположенные в зоне аэродинамической тени. Если наземный источник имеет удлиненную форму и вредные вещества’из него выделяются равномерно по всей длине, то его следует рассматривать как линейный. Источник, из которого вредные вещества выделяются в одном (или нескольких) фиксированном месте, рассматривается как точечный.[ ...]

В качестве источника загрязнения использовали двигатель внутреннего сгорания. Так как поток автомобилей на магистрали представляет собой ряд точек загрязнения, расположенных на близком расстоянии и составляющих как бы линию источников, моделировали линейный источник загрязнения.[ ...]

Для точечных источников расчет ведем по номограммам 4, 5, 6, а для линейного источника по номограмме 16 и формулам (5.11), (8,9), (8.10) табл. 8.1.[ ...]

При действии линейных источников (аэрационных фонарей, ряда близко расположенных шахт и труб) степень загрязнения воздуха в заветренной, единой и межкорпус-ной циркуляционных зонах достаточно рассчитать для любой точки этих зон, так как концентрации вредных веществ в их пределах одинаковы.[ ...]

Очевидно, что линейный источник (рис. 6.2) способен в течение продолжительного времени взаимодействовать когерентно с диполями колебательных мод частиц только в пределах углов нулевой зоны Френеля - ф. Конус ф определяет направление пространственно сосредоточенного (не плавающего) переменного электрического потенциала; (0 - частота индукционных ку-лоновских колебаний; у - направление силового поля пространственно-со-средоточенного потенциала (потенциала возбуждения выделенных колебательных мод); у - координата ветвления индукционного возбуждения аэрозольных частиц. Вне области углов ф возбуждение колебательных мод некогерентно, и следовательно, не обладает пространственной трансляцией.[ ...]

Уровень шума от линейного источника снижается примерно на 3 дБ А при удвоении расстояния от источника.[ ...]

Как и в случае точечных источников, по ожидаемым значениям скорости ветра и устойчивости атмосферы, а также по значению выброса с помощью приведенных формул можно определить прогнозируемые значения концентраций от линейных источников.[ ...]

Рассеяние газового облака линейного источника было проверено на эксперименте E. Н. Теверовским В]. На основании его экспериментов при п = 0 коэфициенты рассеяния находились в пределах 0,072-0,092 при г0=0,1 м и в пределах 0,024-0,030 при 20= 0,005 м. Шероховатость z0 в первом случае соответствовала слегка пересеченной и покрытой травой местности. По другим данным в таких случаях Сг =0,12. В целях получения надежных значений рассчитываемых концентраций в табл.[ ...]

Более точная оценка мощности линейного источника затруднительна, поскольку она является функцией давления и температуры газа, которые в рассматриваемом случае переменны во времени. Однако для приближенных расчетов значение М, по-видимому, можно оценить по максимальному значению объема газа, выделяющегося из газопровода, и средней продолжительности его истечения.[ ...]

Расчет индивидуального риска от линейного источника опасности/ С.В.Овчаров, Г.Э.Одишария, В.С.Сафонов, А.А.Швыряев//Морские и арктические нефтегазовые месторождения и экология. М.: ВНИИГАЗ, 1996.[ ...]

В графах 10-13 приводятся координаты (м) источников загрязнения атмосферы в условной (заводской) системе координат. Начало заводской координатной сетки и направление осей по сторонам света задается региональным Центром по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды в городской системе координат. Для точечного источника указываются координаты X, и К, а для линейного источника (аэрационного фонаря) - координаты начала Л", К, и конца Л", К2. Задание координат плоского источника инструкцией не предусмотрено. На наш взгляд, их рационально задавать так же, как и в используемой в практике нормативов предельно допустимых выбросов компьютерной программе расчета рассеивания выбросов. По одной из программ плоский источник представляется в виде прямоугольника, для которого задаются координаты середины противоположных сторон Л, К, Х2, У2 и ширина 2.[ ...]

Расчетные формулы для низких (точечных и линейных) источников применительно к узким и широким зданиям, а также к группе смежных зданий разработаны под руководством В. С. Никитина .[ ...]

Все, о чем сказано выше, относится к точечным источникам выбросов с круглым устьем. При аналогичных расчетах для линейных источников или для одиночных источников с прямоугольным устьем (например, шахт) вносятся некоторые коррективы.[ ...]

Поскольку в нашем расчетном случае оба точечных источника и фонарь загрязняют воздух одновременно, расчет начинаем с линейного источника.[ ...]

Определение опасной скорости ветра для линейного источника, расположенного на крыше отдельно стоящего узкого здания; номограмма построена по формуле (5.11).[ ...]

При равных валовых количествах загрязняющих веществ линейные источники создают меньшие максимальные концентрации, чем точечные, так как при линейных источниках общее количество загрязняющих веществ удаляется равномерно по длине здания и рассеивание происходит в большем объеме воздуха.[ ...]

Согласно выполненным расчетам, получено, что в случае линейного источника с длительностью действия Ти = 20 с и при ui = = 2 м/с, fei = 0,2 м/с, /i = 50 м в зависимости q ¡М от t выявляется отчетливый максимум. Соответствующее ему время t принимает разные значения для различных х. Так, при я = 40 м максимум достигается при ¿=32 с, при х, равных 20 и 10 м, значения t соответственно равны 23 и 16 с. Однако максимальные значения q ¡М уменьшаются с удалением от источника.[ ...]

Путем интегрирования уравнения (5-4) по у О. Г. Сэттон получил уравнения для линейного источника бесконечной и конечной длины .[ ...]

Если на изменение величины приземной концентрации, создаваемой точечными источниками, можно влиять увеличением высот труб или повышением скорости выхода ГВС, то линейный источник не поддается какому-либо воздействию в этом направлении.[ ...]

В табл. 6.12 сопоставлены приземные концентрации примесей, рассчитанные по формулам для линейных источников (фонарей), расположенных на крышах отдельно стоящих узких зданий.[ ...]

В 1975 г. под руководством В. С. Никитина разработаны расчетные формулы для низких точечных и линейных источников применительно к узким, широким и группе смежных зданий. Расчетные формулы вошли в , рекомендованный Главпромстройпроектом Госстроя СССР и Минздравом СССР для расчета загрязнения воздуха на промышленный площадках. Расчетные формулы сведены в табл. 2 и 4.[ ...]

Принцип защиты расстоянием осуществляется путем создания санитарно-защитной зоны (СЗЗ) между источником шума (железной или автомобильной дорогой, вентиляционной шахтой, строительной площадкой и т.д.) и жилой застройкой. Так, шум интенсивного автотранспортного многополосного потока в дневное время достигает 80...85 дБА на стандартном расстоянии 7,5 м. Автотранспортный поток (АТП) - линейный источник звука, поэтому его затухание равно ЗдБА при удвоении расстояния. Нетрудно подсчитать, что на расстоянии 100 м (при отсутствии зеленых насаждений и сооружений на пути распространения) шум АТП снижается приблизительно до 70...75 дБА при норме 55 дБА, т.е. требуемое дополнительное снижение шума составляет 15...20 дБА.[ ...]

Транспорт, особенно автомобильный, загрязняет также акустическую среду. В отличие от других точечных источников он является линейным источником, выделяющим вредные вещества и производящий шум по мере своего движения.[ ...]

Из приведенных данных нетрудно понять, что с математической точки зрения проблема моделирования неточечных источников является более сложной задачей, чем проблема точечных источников. Действительно, даже в простейшем случае моделирования диффузного загрязнения реки для схематизации изучаемой системы «река водосбор» требуется двумерное представление, по крайней мере, подсистемы «водосбор». Кроме того, неточечные источники, в отличие от точечных, требуют некоторой аппроксимации для применения в моделях качества воды и пространственной (например, в виде линейного источника вдоль береговой линии), и временной (постоянно действующая нагрузка или импульсный источник, возникающий в каких-то метеорологических условиях). Следовательно, если при учете точечных источников в детерминистических моделях качества воды достаточно было характеристик расхода источника, то в случае моделирования рассредоточенной нагрузки приходится одновременно проводить расчеты и самой этой нагрузки, и течений в русле (руслах), и параметров, определяющих качество воды.[ ...]

Приведенные в табл. 8.1 расчетные формулы для определения приземных концентраций вредностей, удаляемых точечными источниками, соответствуют направлению ветра, перпендикулярному продольной оси здания. Для направления ветра, совпадающего с продольной осью здания, в формулах для точечных источников следует заменить размер здания I размером Ь, а размер Ь размером I. Для линейных источников в таблице приводятся раздельные формулы определения приземных концентраций при направлении ветра, перпендикулярном продольной оси здания и совпадающем с ней.[ ...]

В этой же главе анализируются результаты расчетов по методикам В. М. Эльтермана и ЦНИИОТ , предложенным для затененных точечных и линейных источников выбросов, расположенных на крышах отдельно стоящих узких зданий. Причиной выполнения сопоставительных расчетов по этим методикам является возможность учета опасной скорости ветра и возвышения факела над устьем трубы, учитываемая в работе 4]. Чтобы избежать повторения в написании расчетных формул, в данной главе в некоторых случаях приводятся ссылки на номера формул, помещенных в табл. 8.1.[ ...]

Таким образом, отношение /м /« в действительности не что иное, как денсиметрическое число Фруда (уравнение (4.38)). Приведенный подход оказался полезным при анализе линейных источников (погруженные выводные коллекторы) (см., например, ). При выполнении такого анализа масштабы длин должны быть определены заново для линейного источника (сравни уравнения (4.55) - (4.57) для точечного источника). Робертс и Маттюс применили этот метод к измерению распространения притоков с очень слабой плавучестью в линейно стратифицированном водоеме. Согласно полученным ими выводам, ширина струи и расстояние до ее полного смешения с окружающей водной средой могут быть прямо связаны с указанными масштабами длин. Более подробный анализ результатов этого имитационного моделирования приводится в работе Робертса и Маттюса .[ ...]

За расчетное принимается направление движения ветра, перпендикулярное продольной стороне здания. - При продольном направлении движения ветра н размещении на крыше линейного источника выброса вредных вещест! или группы точечных источников концентрации вредных веществ будут меньшими и ориентировочно могут быть определены по формулам (8) - (59).[ ...]

При разработке мероприятий по улучшению санитарно-экологической обстановки на территориях нефтедобычи необходимо учитывать латентный (скрытый) характер действия многих нефтепромысловых источников загрязнения, особенно в начальный период их функционирования. Для таких источников характерна определенная инерционность действия. Ликвидация точечных, очаговых и линейных источников нефтепромыслового загрязнения сказывается на улучшении санитарно-экологического состояния почв, растительности, поверхностных и подземных вод спустя определенный промежуток времени. Длительность инерционного периода (например, для подземных вод) зависит от геофильтрационных свойств покровных и других отложений, слагающих зону аэрации, а также от гидрогеологических условий водоносных горизонтов.[ ...]

Так, границы зон аэродинамической тени для отдельно стоящего узкого здания нами приняты по работе , а для широкого здания, или группы последовательно расположенных зданий по ; формулы для определения размеров зон аэродинамической тени, хотя и проработаны достаточно подробно, нами не приводятся, так как они усложняют расчет. Формулы для определения опасной скорости ветра для затененных источников приняты по . При этом вводятся многие ограничения, часть из которых носит условный характер. В целом расчет значительно усложняется. Поскольку возвышение факела над устьем трубы в работах принято по и результаты расчета опасной скорости резко не различаются, в таблице 8.1 включены формулы как более простые. В работе приводятся указания для определения местоположения точки максимальной концентрации и концентрации у заветренной стены только для линейного источника. Поскольку эти данные необходимы при проектировании, автор включил эти формулы и для точечных источников с учетом результатов, полученных в исследованиях В. Т. Титова и В. С. Тишкина.[ ...]

Среди технологических объектов газовой промышленности одно из важнейших мест занимают трубопроводы различного назначения. В связи с этим трубопроводы являются потенциально опасными объектами и в силу своей линейной макрогеометрии получили в рамках теории промышленного риска название линейных источников опасности.[ ...]

Газовоздушная смесь, удаляемая из цеха через окна и другие проемы, поступает в зону разрежения, которая ввиду возникновения в ней обратных токов воздуха является также зоной завихрения. Уже в зоне завихрения благодаря хорошему размыванию и перемешиванию концентрация газа в удаляемой газовоздушной смеси выравнивается и сильно падает; она может составлять около 6-7% от средней концентрации в местах выброса из цеха (С. А. Клюгин). Подмешивание незагрязненного воздуха к воздуху в зоне завихрения происходит в основном за счет вовлечения воздуха, перетекающего через крышу здания. На некотором расстоянии от здания с подветренной стороны поток приходит в свое первоначальное состояние; надо полагать, что размывание загрязненного потока при этом будет уже менее активным, и падение концентрации газа будет приближенно определяться по формуле (43). Как видно из формулы (43), падение концентрации газа с расстоянием при линейном источнике происходит обратно пропорционально первой степени х (прия=0).

Уравнение, описывающее приращение температур в пластине, получим так же, как в случае точечного источника теплоты. При­ращение температуры в точке А от мгновенного линейного источ­ника теплоты, который действовал в точке О’, составит в соот­ветствии с уравнением (6.6)

где r2 = x2—y2.

Уравнение (6.25) выражает приращение температур в пласти­не в стадии теплонасыщения. Предельное квазистационарное состояние достигается при оо. В этом случае уравнение (6.25) интегрируется и принимает вид

лг—=т^"да, Ытгл/’+^)’ <6-26>

где Ко-функция Бесселя 1-го рода нулевого порядка;

Ь = -~ (см. п. 5.2 и 6.1).

Предельное состояние. При нагреве пластины линейным ис­точником теплоты распределение температуры по ее толщине согласно уравнению (6.26) равномерно. Следует, однако, иметь в виду, что в действительности из-за наличия теплоотдачи с по­верхности пластины всегда наблюдается некоторая неравномер­ность распределения температуры по ее толщине. Эта неравно­мерность будет тем значительнее, чем больше величина 4ba/v2. Кроме того, при расчете температуры с учетом теплоотдачи коэф­фициент теплоотдачи а принимался не зависящим от темпера-

туры и имел некоторое среднее значение. Фактически это озна­чает, что в области высоких температур теплоотдача на самом деле будет происходить интенсивнее, а в области низких темпе­ратур слабее, чем это получается из расчета.

Картины распределения приращения температуры в пластине (рис. 6.9) и в плоскости хОу массивного тела (см. рис. 6.8) качественно имеют много общего. Отличие заключается в том, что изотермы в пластине еще более вытянуты, чем в полубеско — иечном теле. Степень вытянутости изотерм зависит не только от условий сварки и теплофизических свойств материала, но и от теплоотдачи в воздух.

Неподвижный источник. Если в уравнении (6.26) принять v = 0, то получим уравнение стационарного температурного поля в пластине:

Температурное поле осесимметрично. В отличие от полубеско — нечного тела, где стационарное состояние достигается благодаря значительному теплоотводу в трех направлениях, стационарное состояние в пластине возможно лишь при наличии теплоотдачи в окружающее пространство. Если теплоотдача отсутствует, т. е.

0, температура АТпр возрастает беспредельно, так как при

V6F/W0 значение функции Ка{л1 Ьг2/а) стремится к бесконеч­ности. Распределение температуры при стационарном процессе в пластине зависит не только от мощности и коэффициента теп­лопроводности К, но и от коэффициента теплоотдачи а и толщи­ны пластины 6.

Пример 5. Построить график изменения температуры в пластине на участке от *=2см до х=-8 см, р= 2 см (см. рис. 6.7,6) при нагреве ее движущимся линейным источником теплоты, когда достигнуто предельное квазистационар — ное состояние; (?=4000Вт, п = 0,1 см/с, 6=1 см; а = 0,085 см2/с, Х=0,42 Вт/(см-К); ср = 4,9 Дж/(см3-К).

Коэффициент теплоотдачи а находим по графику, приведенному на рис. 5.6 для Т=900 К; о=6- 1(Г3 Вт/(см2-К).

Перед вычислением определяем необходимые коэффициенты:

6 = 2а(ср6) = 2,45-10-3 с-1; V v’^/^a’1) + Ь/а = 0,612 см-1;

V/(2a)- -0,59 см"’; q/(2лЩ= 1515 К-

Температуры определяем для точек л=2; 0; -2; -4; -6; -8 см по формуле (6.26). Для удобства вычислений результаты вносим в таблицу в такой последо­вательности: Ко (и) « e-“VV(2^ [ 1 — 1/(8“)]. ПЛОСКИЙ ИСТОЧНИК В БЕСКОНЕЧНОМ СТЕРЖНЕ Представим, что плоский источник теплоты ПОСТОЯННОЙ мощ­ности q равномерно распределен по поперечному сечению стерж­ня F и перемещается с постоянной скоростью v в направлении вдоль стержня (см. рис. 6.7, б). Боковая поверхность отдает теплоту в окружающую среду при постоянном коэффициенте теплоотдачи а. Приращение температуры в точке А от мгновенного плоского источника, который действовал в точке О’ t с назад, составит Начало координат движется вместе с источником теплоты и находится в точке О. Интегрируем приращения температуры от всех мгновенных источников теплоты в пределах от 0 до t„- (6.29) Уравнение (6.29) описывает приращение температуры в плас­тине в стадии теплоиасыщения. Предельное квазистационарное состояние достигается при tH оо. В этом случае уравне­ние (6.29) после введения замены t = и2 и интегрирования при­нимает вид 22- (см. п. 6.1). Предельное состояние. При нагреве стержня плоским источ­ником теплоты распределение температуры по поперечному сече­нию стержня согласно уравнению (6.30) равномерно. В действи­тельности из-за теплоотдачи с поверхности стержня всегда бу­дет наблюдаться некоторая неравномерность распределения тем­пературы по его поперечному сечению. Распределение температуры вдоль стержня будет характери­зоваться быстрым нарастанием температуры впереди источника теплоты и весьма плавным спадом температуры позади источ­ника (рис. 6.10). Если 4ba/v2 - 0, т. е. теплоотдача отсутствует, То температура позади ис­ точника теплоты будет ос­таваться постоянной. Неподвижный источ­ник. Если в уравнении (6.29) v = 0, то получим уравнение стационарного температурного поля в стержне: Стационарное состоя­ние в стержне возможно лишь при наличии тепло­отдачи в окружающую среду. Распределение приращений температуры при стационар­ном процессе в стержне зависит от к, b, F и eg.