67. ábra. A példa megoldása i-x diagrammon

Klímatechnikai mérĞeszközök

79

Infrastruktúra

67. ábra. A példa megoldása i-x diagrammon 3.6.5 Klímatechnikai mérĞeszközök Légtechnikai mérĞkészülékek használata az üzemeltetĞ számára is elengedhetetlen, mert ezek segítik az üzemeltetési paraméterek beállításában, ellenĞrzésében, illetve a mĬködési és üzemeltetési hibák felderítésében. 3.6.5.1 NyomásmérĞk Ventillátorok mĬködésének, kémények huzatának vizsgálatánál, de adott esetekben a technológiai térben is szükség lehet arra, hogy az ott uralkodó nyomást, vagy nyomáskülönbséget mérni tudjuk. A nyomáskülönbség a legmegbízhatóbban annak a folyadékoszlopnak magasságával mérhetĞ, amellyel egyensúlyt tart. E módszerrel általában 1 bar alatti nyomásdifferenciát, vagy vákuumot szoktak mérni. Nagyon kis értékek (pl. kéményben kimutatható nyomáskülönbségek) esetén különleges kialakítású, un. ferdecsöves légnyomásmérĞt alkalmaznak. A mĬszerrel mért nyomás-különbség

Infrastruktúra


80

'' p hg U > Pa @ h 'U g

(4.45)

a folyadékszint különbség >m@ a folyadékok sĬrĬségének különbsége >kg/m3@ a nehézségi gyorsulás >9,81 m/s2@

68. U- és ferdecsöméterek

ves mano-

A nyomás-mérés leggyakrabban alkalmazott eszközei a rugós manométerek. Pontosságuk és méréshatáruk a gyártási technológia függvénye, az azonban mĬködési jellemzĞjük, hogy bizonyos idĞ elteltével a rugóban maradandó alakváltozások jönnek létre a használat következtében, ezért idĞnként hitelesíttetni kell Ğket.

69. ábra. Rugós manométerek alaptípusai: a) membrános, b) csĞrugós, c) membránszelencés. Villamos berendezésekben nyúlás-mérĞ bélyeges, vagy félvezetĞs nyomás-érzékelĞket alkalmaznak. A félvezetĞs nyomásérzékelĞk általában vízérzékenyek.

70. ábra. FélvezetĞ nyomásérzékelĞ

A rugós, illetve félvezetĞs nyomás-érzékelĞk készülnek abszolút, relatív (légnyomáshoz viszonyított), és különbségmérĞ (differenciál) kivitelben.


81

Infrastruktúra

3.6.5.2 HĞmérsékletmérés A hĞmérsékletmérĞk legĞsibb csoportját a hĞtáguláson alapuló hĞmérĞk alkotják. Ezek négy fĞ típusa: - folyadékhĞmérĞk (alkoholos, higanyos), - gáz- és gĞznyomásos(tenziós) hĞmérĞk, - tágulórudas (szilárd testek hĞtágulásán alapuló) hĞmérĞk - bimetálos (két különbözĞ hĞtágulású fémbĞl készített) hĞmérĞk. Az említett hĞmérĞ típusokat általában kapcsoló típusú szabályzó, un. termosztát formájában villamos automatikákban is megtaláljuk. A hĞtágulás okozta elmozdulás ebben az esetben villamos kapcsolót mĬködtet. Klímatechnikai mérésekre illetve szabályzókban a folyadékos és gĞztenziós hĞmérĞket alkalmazzák leggyakrabban, mert a szokásos mérési tartományban ezek adják a legnagyobb változási meredekséget. Ez mind a skálázás, mind a kapcsolás szempontjából elĞnyös. 71. ábra. HĞtáguláson alapuló hĞmérĞk: a) higanyos, b) gĞztenziós, c) bimetálos, d) tágulórudas.

Infrastruktúra

82


A hĞmérĞk másik nagy csoportjának mĬködése villamos jelenségeken alapszik. E villamos hĞmérĞket érzékelĞik mĬködési elve alapján három nagy csoportba sorolhatjuk: - ellenállás-hĞmérĞk - termoelemek - félvezetĞ hĞmérĞk. Az ellenállás-hĞmérĞk ugyancsak két nagyobb csoportba sorolhatók. A fémek közül hĞellenállásként leggyakrabban a rezet, nikkelt illetve a platinát alkalmazzák. A nikkel nagyobb változási meredeksége mellett nonlineáris karakterisztikájú. A platinának lineáris karakterisztikája mellett nagy elĞnye, hogy igen széles hĞmérséklettartományban alkalmazható.

72. ábra. Fém hĞellenállások karakterisztikái

A fémbĞl készült hĞellenállásokra a pozitív meredekségĬ karakterisztika jellemzĞ, ugyanis a fémrácsban rögzített atommagok a hĞmérséklet növekedésével egyre nagyobb amplitúdójú rezgést végeznek, ezzel egyre jobban gátolják a közöttük lévĞ elektronfelhĞ elmozdulását. A fém hĞellenállásokat általában szabványos értékĬre, 100, vagy 500 ohm ellenállásúra készítik 0 0C-on.

73 . ábra. Termisztor karakterisztikák

A hĞellenállások másik csoportját a félvezetĞ ellenállások, termisztorok alkotják. Ezek készülnek negatív, illetve pozitív hĞmérsékleti tényezĞvel. Vezetési elvük eltér a fém ellenállásokétól. A félvezetĞkre az a jellemzĞ, hogy atomjaik hullámtermészetĬ energiával gerjesztett külsĞ elektronjainak energiaszintje any-


83

Infrastruktúra

nyira megnĞ, hogy az atomokról leszakadva a villamos tér hatására mozgásba jönnek. Ez a mozgás a következĞ elektronját elveszített, "lyuk"-ként viselkedĞ atomig tart, amely "befogja" az elektront. Az ilyen lyukról-lyukra történĞ haladás természetesen jóval kisebb áramokat tesz lehetĞvé (ezért a félvezetĞ elnevezés).

Infrastruktúra

84


KülönbözĞ mérték szennyezéssel tetszĞleges ellenállás elĞállítható. Ma már nem a hagyományos félvezetĞ anyagokból (pl. szilícium), hanem nehézfém oxidokból készülnek. Meredekségük a fémekénél jóval nagyobb. ElĞnyük még, hogy érzékelĞjük igen kis méretĬre készíthetĞ, így tehetetlenségük a fém ellenállásokénál nagyságrendekkel kisebb. Ez a tulajdonságuk különösen ott fontos, ahol viszonylag gyors hĞmérsékletváltozások mérése, illetve kis szabályozási hiszterézis szükséges. Hátrányuk az öregedés, amely abban áll, hogy idĞvel a kötések szorosabbá válnak, így a félvezetĞ vezetĞképessége, illetve vezetĞképességváltozásának meredeksége megváltozik. Az ilyen érzékelĞvel ellátott mérĞkészülékeket idĞnként hitelesíteni kell. A termoelemek két különbözĞ fém összeforrasztásával készülnek. Ha a forrasztási és a mérési pontok eltérĞ hĞmérsékleten vannak, a két mérési pont között a termoelem anyagától és a hĞmérséklet-különbségtĞl függĞ termofeszültség keletkezik.

74. ábra. KülönbözĞ termoelemek termofeszültségei. 1.Cu-Konst; 2. FeKonst; 3. NiCr-Ni; 4.PtRh-Pt

A termoelem hĞmérséklet különbséget mér. Fenti tulajdonsága miatt a termo-elemes hĞmérĞt úgy kell kialakítani, hogy a mérĞpontok hĞmérsékletét konstans értéken kell tartani, illetve annak eltolódását ki kell egyenlíteni. Erre szolgálnak az un. nullpont-kompenzátorok. 75. ábra. Nullpontkompenzálás réz hĞellenállással

A hĞelemek anyaga igen költséges, ugyanakkor a mérĞpontoknak a forrasztási helytĞl éppen a hĞmérsékletdifferencia biztosítása miatt minél távolabb kell lenniük. Ezen ellentmondás áthidalására a hĞelem egyes ágainak anyagával közel egyezĞ hĞtechnikai tulaj-


85

Infrastruktúra

donságokkal rendelkezĞ, de olcsóbb, un. kompenzáló vezetéket szoktak alkalmazni.

Infrastruktúra

86


Ugyancsak igen jó tulajdonságokkal rendelkezĞ hĞérzékélĞ alakítható ki a félvezetĞk azon jellemzĞjének felhasználásával, hogy egy nyitó irányba igénybevett p-n átmeneten a feszültségesés a hĞmérséklet növekedésének hatására 0.2 mV/0C értékkel csökken. 3.6.5.2.1 Példa

75. ábra. Elektronikus hĞérzékelĞ-távadó A vázolt hĞérzékelĞ egyszerĬ, olcsó, házilagosan is elkészíthetĞ, és pontossága kb. 0,1 0C. MĬködése a T1 tranzisztorból kialakított nyitó irányban igénybevett bázis-emitter dióda nyitófeszültségének változásán alapszik. A szilicium alapú tranzisztorok bázis-emitter diodájának nyitófeszültsége 20 0C körüli hĞmérsékleten 0,7 V körül van. Tranzisztoronként kissé eltérĞ (ez az eltérés az IC1/1 áramgenerátor IC-vel táplált P1 változtathat ellenállás beállításával kompenzálható, vagyis a 0 0C érték beállítható), de adott elemre állandó árammal történĞ terhelés esetén ( amelyet a T2 tranzisztorból kialakított áramgenerátor biztosít) jó közelítéssel állandó. A nyitóirányú feszültségesés a hĞmérsékletváltozás hatására 0,2 mA/K értékkel változik. A 00C-nak megfelelĞ értéket a tényleges hĞmérsékletnek megfelelĞvel az IC1/4 erĞsítĞ hasonlítja össze, és a kettĞ különbségét erĞsíti. A 3. ponthoz elektronikus kijelzĞ (pl. ICL 7106 A/D átalakító-meghajtó és 3,5 digites LCD kijelzĞ), a 2. ponthoz biztonsági hĞhatároló kapcsoló, az 1. ponthoz


87

Infrastruktúra

pedig a P2 potenciométerrel beállítható alapértékĬ hĞmérsékletszabályzó csatlakoztatható. Az áramkör táplálására szolgáló tápegység rajza az ábra alján látható. 3.6.5.3 Páratartalom-mérĞk A légnedvesség mérésére általában négy eltérĞ módszert alkalmaznak. Ezek elvileg azonos eredményt adnak, azonban alkalmazhatóságukat jelentĞs mértékben befolyásolja a mérendĞ levegĞ tisztasága. A pszichrometrikus légnedvesség-mérés alapja, hogy a víz párolgáskor környezetétĞl hĞt von el. Ha két hĞmérĞ közül az egyiket nedves szövettel vesszük körül, majd min. 3 m/s sebességgel levegĞt áramoltatunk át rajtuk, a száraz hĞmérĞ állandóan magasabb hĞmérséklet értéket fog mutatni, mint a nedves hĞmérĞ. Azzal a Lienveg által bevezetett közelítĞ feltételezéssel, hogy a pszichrometrikus görbék egy ponton mennek keresztül (3%-os pontatlanságot okoz e feltételezés), 10°C feletti hĞmérsékletnél az alábbi összefüggés érvényes:

1M

ct s t n a t s

bt s2

(4.46)

amely összefüggésben

ts tn

M a,b,c

a szárazhĞmérséklet >°C@ a nedveshĞmérséklet >°C@ a relatív páratartalom >-@ konstansok

76. ábra. Pszichrometrikus görbék

77. ábra. Pszichrometrikus érzékelĞ

Infrastruktúra

88


A higroszkópos légnedvesség-mérĞk mĬködése azon a jelenségen alapszik, hogy adott hĞfokon egy telített sóoldat felett a levegĞ parciális gĞznyomása minden esetben alacsonyabb a telített gĞz nyomásánál. Az 78. ábra szerinti érzékelĞben a sóoldattal átitatott 3. üvegszövetet az 1. és 2. elektródákkal fĬtik. Az oldatban disszipálódó hĞteljesítmény nagysága az annak víztartalma által meghatározott ellenállásától függ.

P

I 2 Rs >W @

(4.47)

amely összefüggésben I Rs

az oldaton átfolyó áram erĞssége >A@ az oldat ellenállása >:@

Ha a sóoldat feletti légtérben a telítési nyomásnál kisebb a parciális nyomás, a sóoldat vizet ad le, ezzel nĞ az ellenállása, vagyis csökken a fĬtĞteljesítmény. Ha a sóoldat feletti levegĞbĞl víz csapódik le, a fĬtĞteljesítmény újra nĞni kezd, és olyan dinamikus egyensúly alakul ki, amelynél a sóoldat feletti és a telítési gĞznyomás megegyezik. Az 5. ellenállás-hĞmérĞvel megmérve az egyensúlyi hĞmérsékletet, az ábrán bemutatott, és az alkalmazott sóra jellemzĞ görbe alapján a relatív páratartalom meghatározható.

78. ábra. LiCl higroszkópos légnedvesség-mérĞ és jelleggörbéje A higroszkópos légnedvesség-mérĞk porra érzékenyek, ezért a mezĞgazdaságban elsĞsorban növényházakban alkalmazzák Ğket. A hajszálas higrométerekben a hajszál hosszát a relatív páratartalomtól függĞen változtatja.


89

Infrastruktúra

79. ábra. Hajszálas higrométer

A hajszálas légnedvesség-mérĞk viszonylag olcsók, de mind a porra, mind a levegĞ ammóniatartalmára érzékenyek, ezért istállóban nem alkalmazhatók.

Az leggyakrabban kondenzátoros kivitelĬek.

elektronikus

légnedvesség-érzékelĞk

Az anyagok relatív dielektromos állandója általában 2...10 között mozog, a vízé 80. Víztartalmuk tehát dielektromos állandójuk mérése alapján meghatározható. A mérĞ elektronikus kondenzátort oszcillátorba helyezve, annak kapacitásváltozása az oszcillátor frekvenciájának megváltozását eredményezi; a dielektromos állandó változásából adódó kapacitásváltozás mérhetĞ.

3.6.5.4 LégsebességmérĞk A zárt terekben a levegĞ áramlási sebességének megállapítására leggyakrabban szárnykerekes vagy szárnylapátos, illetve termikus anemométereket, légsebességmérĞket alkalmaznak. Az elsĞ kettĞnél a finoman csapágyazott kerék fordulatát mérik; ez a terhelés csökkentése érdekében sokszor valamilyen érintkezés nélküli, pl. induktív jeladóval.

Infrastruktúra

90

80. ábra. Szárnylapátos anemométer anemométer

Klímatechnikai mérĞeszközök 81.ábra. Termikus

A termikus anemométer mĬködése azon alapszik, hogy egy, a környezeti hĞmérséklet fölé fĬtött test felületén a hĞátadás az áramlás sebességének függvénye. Ha ez a test fém-, vagy félvezetĞ hĞellenállás, a lehĬlés mértékét az ellenállás mérésével meg lehet határozni, és így az áramlási sebességgel arányos jelet kapunk. Minél magasabb a mérĞelem hĞmérséklete és minél kisebb a tömege, annál nagyobb a mĬszer érzékenysége és reakciósebessége. A félvezetĞ érzékelĞk adott hĞfokváltozásra nagyobb ellenállás-változással reagálnak és kisebb méretben készíthetĞk, így alacsonyabb hĞmérsékleten is megfelelĞ érzékenységet biztosítanak. 3.6.5.5

67. ábra. A példa megoldása i-x diagrammon

Recommend Documents