ДЛЯ ВИКОНАННЯ ПРАКТИЧНИХ ЗАНЯТЬ ПО ДИСЦИПЛІНІ “ЕЛЕКТРИЧНЕ ОСВІТЛЕННЯ І ОПРОМІНЕННЯ”

 

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

ДЛЯ ВИКОНАННЯ ПРАКТИЧНИХ ЗАНЯТЬ ПО ДИСЦИПЛІНІ

“ЕЛЕКТРИЧНЕ ОСВІТЛЕННЯ І ОПРОМІНЕННЯ”

 

 

ЧАСТИНА ІІ

 

м. ХАРКІВ

 

В С Т У П

 

Дані методичні вказівки для проведення практичних занять призначені для вироблення, навиків і вмінь прведення світлотехнічних розрахунків освітлювально-опромінювальних установок улітарного і технічного призначення в сільськогосподарському виробництві.

Матеріал практичних занять складається з трьох основних частин: загальної теоретичної, безпосередніх методик розрахунку і прикладів розрахунку.

Приведені нижче методики можуть бути використані при виконанні курсових і дипломних проектів, а також, як посібник для розрахунку світлотехнічних розділів реальних проектів.

 

 

 

ЗАГАЛЬНІ ПОЛОЖЕННЯ СВІТЛОТЕХНІЧНИХ РОЗРАХУНКІВ.

· визначення встановленой потужності джерел оптичного випромінювання (ОВ) і пускорегулюючої аларатури (ПРА) по эаданій освітленності (прямий… · виэначення по заданому розміщенню світильників (С) і опромінювачів(О) і… Під розрахунковою площиною розуміють площину на якій визначаеться освітленність і опроміненість. Вибрана точка, яка…

КЛАСИФІКАЦІЯ ВИПРОМІНЮВАЧІВ І ОСВІТЛЮВАЛЬНИХ ПРИЛАДІВ

Точковими випромінювачами називаються випромінювачі, власні розміри яких в 5 і більше разів менш відстані до освітлювальної поверхні чи… На рис.1.1 зображен точковий випромінювач, розміщення якого в просторі… Якщо ОП не може рахуватися симетричним то його розподілення характеризується кривими рівної освітленості на…

Рис.2.2

Густина потоку лінійних джерел, які утворюють світлову лінію, виражається відношенням сумарного потоку ламп лінії Ф=nФ_л до довжини цієї лінії (L). Коли лінійні джерела в світловій лінії з’єднані без розривів, то (рис.2).

(1.8)

де Ф_сл – світловий потік лінії.

Якщо світлові елементи в лінії встановлені так, що між ними існують розриви, розміром l, тоді світловий потік такоі лінії визначається по формулі.

(1.9)

В цьому випадку можливі два варіанта. Перший, коли l<0,5h. Така світлова лінія може рахуватися, як лінія без розривів і для розрахунку її світлового потоку використовується вираз (9), в якому nФ_л – світловий потік в суцільному елементі довжиною (L) (рис.3). При l>0,5h світлова лінія рахується як лінія з розривами і світловий потік в цьому випадку необхідно визначити окремо від кожної лінійної ділянки (рис.4).

Випромінювачі кінцевих розмірів можуть бути виконані у вигляді світлової площини, дисків, прямокутників і т. д.

В загальному випадку до групи випромінювачів кінцевих розмірів прийнято відносити всі випромінювачі, в яких відносні розміри по всіх напрямках більше розмірів точкового випромінювача.

Основними характеристиками, за допомогою яких можна вибрати необхідний освітлювальний прилад, є світлорозподіл і типова крива сили світла (КСС).

На рис.5 показані основні типи кривих сил світла стандартних світильників в відносних одиницях.

На рис.6 дані криві сил світла світильників в канделах для світлового потоку світильника.

В табл.1 дана класифікація світильників по світлорозподілу, а в табл.2 – по типу КСС.

На рис.7 зображена схема побудови умовного позначення освітлювального приладу.

Світлова лінія без розривів

Рис. 2.3

Світлова лінія з розривами

Рис. 2.4

Типи кривих сил світла (в відносних одиницях)

 

Рис.2.5

Типи кривих сил світла (в канделах для світлового потоку світильника Ф_в=1000лм ).

 

Рис. 2.6

Таблиця 1.1

Класи світильників по світлорозподілу

Позначення	Назва	Доля світлового потоку, який направляється в нижню півсферу, від всього світлового потоку, %
П(I)	Прямого світла	Св. 80
H(II)	Переважно прямого світла	“60 до 80 включ.”
P(III)	Розсіяного світла	“40”60”
B(IY)	Переважно відбитого світла	“20”40”
O(Y)	Відбитого світла	“20”

Примітка: В лапках вказано позначення по СТ СЭВ 3182-81

 

Таблиця 2.2

Тип кривих сил світла

 

Позна-чення	Назва	Зона напрямку максимальної сили світла	Коефіцієнт форми кривої сили світла
К(а)	Концентруванна	0°- 15°	Кф ³ 3
Г(в)	Глибока	0°-30° ; 180°-150°	2 £ Кф < 3
Д(с)	Косинусна	0°-35° ; 180°-145°	1,3 £ Кф < 2
Л(д)	Півширока	35°-55°; 145°-125°	1,3 £ Кф
Ш(е)	Широка	55°-85; 125°-95°	1,3 £ Кф
М(f)	Равномірна	0°-180°	Кф £ 1,3 при Іmin > 0,7 Imax
С(q)	Синусна	70°-90°; 110°-90°	1 ,3 < Кф при І0 < 0,7 Іmax

 

Схема побудови умовного позначення світильника.

4а,б

-

-

8а,б,в

-

9а,б

Рис. 2.7

І – буква, яка означає джерело світла (лампу);

Н – Розжарення загального призначення; С – лампи-світильники (зеркальні і дифузні); И – кварцеві галогенні (розжарення); Л – прямі трубчасті люмінісцентні; Р – ртутні типу ДРЛ; Г – ртутні типу ДРИ, ДРИШ; Ж – натрієві типу ДНаТ; Б – бактерицідні; К – ксенові трубчаті.

2 – буква, що означає спосіб встановлення світильника:

С – підвісні; П – стельові; В – вбудовані; Д – прибудовані; Б – настінні; Н – настільні, опорні; Т – підложні, вінчаючі; К – консольні, торцеві; Р – ручні; Г – головні.

3 – буква, що означає основне призначення світильника:

П – для промислових і виробничих будівель; О – для громадянських будівель; Б – для житлових (побутових) приміщень; У – для зовнішнього освітлення; Р – для рудників і шахт; Т – кінематографічних і телевізійних студій.

4 – а,б – двозначне число (01-99), яке означає номер серії.

5 – цифра (цифри), які означають кількість ламп в світильнику.

7 – цифри, що означають потужність ламп в Bт;

8 – а,б,в – трьохзначна цифра (001 – 99), що означає номер модефікації.

9 – а,б – буква і цифра, що означають кліматичне виконання і категорію розміщення світильників.

Примітка: Кф – коефіцієнт форми сили світла;

І_о - значення сили світла в напрямку оптичної осі світильника (0°);

І_min ,I_max – мінімальне і максимальне значення сили світла.

Розглянуті нормативні світлотехнічні параметри освітлювальних приладів і опромінювачів приводяться в паспорті приладу, в технічних умовах чи визначаються по довідниках і використовуються при обґрунтуванні вибору ОП.

 

РОЗРАХУНОК ПРЯМОЇ СКЛАДОВОЇ ОСВІТЛЕННОСТІ

ВІД ТОЧКОВОГО ВИПРОМІНЮВАЧА.

Для розрахунку освітленості контрольної точки А, вибраної на поверхні об’єкту чи площині можуть бути використанні слідуючи формули які одержанні для різних співвідношень випромінювача об’єкту.

Точковий випромінювач О освітлює точку А, яка лежить в горизонтальній площині.

На рис.8 показаний точковий випромінювач О, вісь симетрії якого розміщена вертикально, а площина Q на якій знаходиться контрольна точка А,… В даному випадку освітленість визначається по формулі: (3.1)

Точковий випромінювач О освітлює точку А, яка лежить в вертикальній площині Р.

Для випадку, коли розрахункова точка А лежить в вертикальній площині, основний розрахунковий вираз приймає вигляд (рис. 3.2). Рис.3.2

Точковий випромінювач О освітлює точку А, яка лежить на похилій

Для випадку, коли розрахункова точка А лежить в площині, похилій по відношенні до випромінювача О, може бути використаний слідуючий вираз (рис.… (3.4) де Q - кут нахилу розрахункової площини Р по відношенні до площини Q, перпендикулярній вісі симетрії світильника…

Методика розрахунку горизонтальної освітленності від симетричного точкового випромінювача.

І. По будівельному кресленні приміщення визначається (задається) розрахункова висота hp установки світильників. Задається тип світильника і лампи. … В масштабі будівельного плану виражається відстань d – проекція сили… Обчислюється тангенс кута падіння світлового променя в точку А від одного чи декількох світильників:

Таблиця 3.3

Умовні номера груп світильників

3.5. Методика розрахунку вертикальної освітленості точки від симетричного випромінювача.   1. Повторюються п.м. 1...8 попередньої методики і визначаються горизонтальна освітленність точки А Eг.

Таблиця 3.4

 

ЛС - люмінісцентні світильники

  3.6. Методика розрахунку освітленності точки, яка лежить на похилій площині…  

Рис.3.5

 

3. Визичаємо тангенси кутів падіння a світлового променя то точки А:

(3.17)

4. Визначаємо значення кутів a :

a₁ » 31° ; a₂ » 54° ; a₃ =66°

5. По табл. 4 визначаєм значення умовних сил світла.

І_31°у » 171 кд ; І_54°у = 168 кд ; І_66°у = 80 кд

6. Визначаєм реальну силу світла в напрямку кутів a і значення відстаней Р:

(3.18)

7. Освітленість точки А на похилій площині Q від кожного світильника при умові, що Q = 100°

(3.19)

тогда

(3.20)

 

(3.21)

8. Визначаємо освітленість точки А від всіх світильників :

(3.22)

Освітленість точки А складає Е_а = 92,9 лк.

До розрахунку вертикальної освітленості в точці А (приклад 3)

 

Рис.3.6

Таблиця 3.6.

Зведена таблиця до прикладу 3 “ Розрахунок вертикальної освітленності”.

Номер світильника	Розрахункова висота підвісу hp ,м	Значення параметру d , м	Значення кута a, град a=аrctqd/h	Умовна сила світла Іaу кд	Світловий потік лампи Фл , лм	Реальна сила світла Іa , кд Іa=ІaуФл/1000	Горизонтальна освітленність Еr , лк Еr=Іacos3a/h2p	Вертикальна освітленність Еb, лк Еb=ЕrР/hp
№
І	1,9	1,0					31,5	16,6
ІІ	2,4	2,0					3,7	3,08
ІІІ	2,9	3,0					0,2	0,3
IY	3,4	4,0					0,1	0,1

 

Вертикальна освітленність точки А від всіх світильників 19098 лк.

Сумарна вертикальна освітленність складає Е_в » 20 лк.

Розглянутий метод розрахунку освітленності точки на горизонтальній, вертикальній і похилій площинах без врахування відбитих потоків в сільськогосподарському виробництві може бути використаний в слідуючих випадках:

- для розрахунку освітленності контрольних точок в середині приміщення для СТУ, виконаних на базі світильників з ЛН і ЛВД (майстерні, кормоцеха, доїльні зали і т.д.), де висота підвісу сівтильника h_p чи відстань L від джерела випромінювання в 5 і більше раз розмірів Д освітлювального прибору.

- в випадку, коли для освітлення чи опромінення приймаються лампи низького тиску, якщо їх власні розміри меньш, чим відстань до об”єкту в 5 і більш раз.

- для розрахунку СТУ з прожекторами.

 

РОЗРАХУНОК ОСВІТЛЕННОСТІ ВІД ТОЧКОВИХ ВИПРОМІНЮВАЧІВ З НЕСЕМЕТРИЧНИМ СВІТЛОРОЗПОДІЛОМ

4.1. Загальні положення   Джерело О випромінення з несеметричним світлорозподілом може бути встановлен над горизонтальною площиною Q, а вісь ОО…

Таблиця 7.4

Характеристики джерел ІЧ - випромінення

7.2. Приклади розрахунку бактерицидних устоновок.   Методика розрахунку бактерицидних установок для обеззараження води заключається в виконанні слідуючих основних…

Рис.7.1

 

5. Визначаємо необхідний бактерецидний потік джерел випромінення:

(7.22)

де h_в - коефыцыэнт використання бактерицидного потоку ламп в шарі води товщиною

6. Визначаємо необхідне число ламп.

(7.23)

7. Відповідно товщина шару води.

(7.24)

8. Загальна ширина установки приймається близько до довжини ламп ДБ-15, в₀ = 45 см. Швидкість руху води в лотках, необхідна для доброго переміщування повинна бути не менш 0,2 м.с^-1.

9. Визначаємо ширину одного лотка:

(7.25)

10. Число лотків в установці.

(7.26)

Приймаємо n_лот = 3, тобто вся ширина ємкості з водою буде розділена двома перегородками на три частини.

11. Остаточна ширина одного лотка в₁ = 0,15 м, тоді швидкість води:

(7.27)

12. Відстань між лампами визначимо рівною l_n = 12 см, тоді загальна довжина корпуса буде.

(7.28)

 

Приклад 3.

Провести розрахунок для обеззараження води, яка містить 6 ламп типу

ДБ-60. Визначити потрібну кількість таких установок для обеззараження води з відкритого водойому, що містить 1000 мікробних тіл на 1 л, при розході = 17 л. С^{-1‑ .}

Виконання:

1. Вибираємо: Б = 1, коефіцієнт опору бактерій К_б = 2500 мкб.с.см^-2. Коефіцієнт a = 0,25 см^-1, коефіцієнт послаблення випромінення в кварцевому чохлі приймаємо h_в = 0,9, коефіцієнт використання такцерицидного потоку ламп N = 0,9. Бактерецидний потік ламп Ф_б.л. = 8 бк.

Враховуючи вищеподане, продуктивність установки:

(7.29)

2. Визначаємо необхідну кількість установок:

(7.30)

До розрахунку поверхні опромінюючої установки для обеззараження води.

1 - лампи ; 2 - відбивач.

Рис. 7.2

 

Приймаємо дві установки.

Приклад 4.

Провести розрахунок установки для обеззараження приміщення ветеринарного пункту розміром 4 ´ 4 м², висотою h = 3,0 м, лампою ДБ-30 з потоком випромінення Ф_лб = 6 бк.

Виконання.

1. Попередньо рахуємо, що лампа встановлена в центрі приміщення на висоті h_р = 2,2 м. При цьому відстань до крайнього кута кімнати складає h = 3,6 м.

2. Припускаємо, що обеззараження повітря в найбільш віддаленому місці забезпечить обеззараження повітря всієй кімнати. Лампа встановлюється без арматури і має равномірний світлорозподіл.

3. Сила випромінення лампи:

(7.30)

4. Коефіцієнт пропускання повітря:

(7.31)

5. Сила випромінення лампи, скоректована з врахуванням випромінювання в повітрі:

(7.32)

6. Визначаємо опроміненність в найбільш віддаленій точці:

(7.33)

7. Приймаємо Б/Б₀ = 1/1000, К_з 2,2 Н_б = 4100мкбн.е.см^-2 (для стафілококу), тоді час опромінення складає:

(7.34)

Тривалість роботи установки приймаємо рівною 4 ; і 35 хвилин.

 

Приклад 5.

Розрахувати установку для обеззараження повітря в вентиляційній камері перерізом 3,3% 3 м², висотою 5 м з розходом повітря 36000 м³.с^-1 Q = 10 м³.с^-1.

Виконання

1. Визначаємо коефіцієнт поглинання для 10,7.10^-3 см^-1 і h = 5,0 м;

2. Приймаємо лампи ДБ-30;

3. Визначаємо необхідну кількість ламп;

(7.35)

4. Враховуючи велечину кількість ламп, що призведе до високої вартості експлуатаційних росходів, змінимо тип лампи. Візьмемо лампу ДРТ-1000 з потоком випромінення ;

(7.36)

 

8. РОЗРАХУНОК РУХОМИХ ОПРОМІНЮВАЛЬНИХ УСТАНОВОК.

 

Загальні положення.

 

Розрахунок рухомих УФ-опромінювальних установок, в яких використовуються у якості випромінювання лампи високого тиску типу ДРТ, мають парабоциплічний відбивач. Основні формули для визначення опроміненності.

Для плоского об’єкту:

(8.1)

де hp - висота переміщення опромінювача над об’єктом;

a_к - найбільше значення кута між напрямком потоку від джерел, град;

n - число проходів опромінювача над об’єктом;

Ав - дози опромінення об’єкту, мВт.ч.м^-2;

V - швидкість переміщення опромінювачів, м.ч^-1.

Для сферичного об’єкту:

(8.2)   (8.3)

- для циліндричного об’єкта, вісь якого перпендикулярна напрямку силі випромінення:

(8.4)

До розрахунку опроміненності від рухомої УФ-опромінювальної установки.

 

 

Рис. 24

 

(8.5)

для циліндричного об’єкту, вісь якого паралельна напрямку сили випромінювача:

(8.6)

(8.7)

Довжина кроку опромінювача:

(8.8)

де – а – довжина примічення, м;

n - число опромінювачів в одному ряді;

Висота підвісу опромінювачів над підлогою

(8.9)

де h_о - висота, на якій знаходиться центр тіла тварини над підлогою, м.

Середня опроміненність, мВт.м₂, для плоскогоризонтальних, сферичних і циліндричних об’єктів відповідно:

(8.10)   (8.11)   (8.12)   (8.13)

Опромінювальна установка повинна задовольняти вимоги:

(8.14)

де – Е_доп – величина допустимої опроміненності;

Z – коефіцієнт мінімальної опроміненності.

Тривалість опромінення в кінці строку служби джерела вітального випромінення, рік:

(8.15)

де в – коефіцієнт, що враховує відмінність ефективного потоку лампи в процесі розгорнення від потоку робочої лампи (в = 0,35...0,7).

t_раз - час повного розгорання лампи (t = 5...10 хв в залежності від умов оточуючого середовища), рік.

Час роботи, рік опромінювальної установки на протязі доби;

(8.16)

де t₁ – час повного проходу одного опромінювача, рік.

Потік випромінювання опромінювача і сила випромінення зв’язані між собою:

(8.17)

де Ф_уфл – потік УФ- випромінення лампи;

І_в.о – осьова сила випромінення лампи;

g - захисний кут опромінювача;

r - коефіцієнт відбиття матеріалу, з якого зроблений відбивач (табл. ).

При розрахунках приймають, що:

(8.18)

В реальних умовах можлива екрануюча дія відбивачів, тобто :

(8.19)

або

(8.20)

Для випадку, коли в формулу ( ) підставляють

 

В таблиці приведені сили вітального випромінювача деяких джерел.

 

Таблиця 8.1

Сила вітального випромінювання

 

Тип лампи	ДРТ-1000	ДРТ-400	ДРТ-230	ЛЄ-30-1	ЛЄ-15
ІВ.О,вит.ср-1	3,0	0,95	0,56	0,06	0,03

 

Приклад .

Розрахувати опромінювальну установку для корівника на 100 голів розміром 12´62м², висотою конька h_к = 5м при висоті стін H_с = 3,0 м. Корови знаходяться в стійлах розмірами 1,22м². Опромінювач має конусний світлорозподіл, при дозі опромінювання А_в =270 мВтч.м^-2. Скорость установки УО-4, V = 18 м.ч^-1.

 

Виконання .

1. Приймаємо число проходів над тваринами: n = 2

2. По справочному визначаємо Ф_л; в установці використовується лампа ДРТ-400. Ії потік випромінювання: Ф_л =4750 мВт.

3. Коефіцієнт відбиття r = 0,4.

4. Визначаємо силу випромінення:

(8.19)

5. Визначаємо висоту підвісуопромінювачів над коровами, беручи корову об’єктом у вигляді циліндру.

(8.20)

6. Висота підвісу опромінювача над тваринами з врахуванням росту корів (ріст тварин h_nc = 1,35...1,5 м):

(8.21)

7. В установці нараховується 4 опромінювача, кожний з яких обслуговує ј частину приміщення (по 2 на ряд). Відповідно довжина ділянки, що опромінюється:

(8.22)

де а = 62 м - довжина приміщення.

8. Визначаємо середню опроміненність :

(8.23)

9. Приймаємо z = 1,34; Е_доп = 930 мвит.м^-2 (табл.. ):

(8.24)

Нерівність виконується.

10. Визначаємо тривалість опромінення однієї тварини в кінці строку служби ламп:

(8.25)

11. Час роботи опромінювальної установки за добу складає:

(8.26)

 

Таблиця 8.2

Добові дози Уф - опромінення сільськогосподарських тварин

 

Вид і вікова група тварин	Добова доза опромінення мвіт.ч.м-2	Допустима нерівномірність	Допустима опроміненність, мвіт.м-2
Корови і бики Телиці і телята Телята старші 6 міс. Телята до 6 міс. Вівцематки Ягнята до відбиття Свині на відгодівлі і свиноматки Поросята- віднімні Поросята- сосуни Курчата при утриманні: в штампованих клітках в сітчатих клітках на підлозі Кури несучки при утриманні : в клітках на підлозі	270...90 180...210 160...180 120...140 245...260 220...240   80...90 60...80 20...25   40...50 20...25 15...20     20...25 40...50	1,34 1,35 1,28 1,36 1,30 1,27   1,70 1,76 1,50   1,57 1,57 1,76     1,57 1,57