Диафрагма фотоаппарата является одним из трех факторов, влияющих на экспозицию. Поэтому понимание действия диафрагмы - это обязательное условие для того, чтобы делать глубокие и выразительные, правильно экспонированные фотографии. Есть как положительные, так и отрицательные стороны использования различных диафрагм, и этот урок научит вас, что они собой представляют и когда какие следует использовать.

Шаг 1 - Что такое диафрагма фотоаппарата?

Лучший способ понять, что такое диафрагма - представить ее как зрачок глаза. Чем шире открыт зрачок, тем больше света попадает на сетчатку.

Экспозицию составляют три параметра: диафрагма, выдержка и ISO. Диаметр диафрагмы регулирует количество света, поступающего к матрице, в зависимости от ситуации. Есть различные творческие варианты использования диафрагмы, но когда речь идет о свете, важно запомнить, что более широкие отверстия пропускают больше света, а более узкие меньше.

Шаг 2 - Как определяется и изменяется диафрагма?

Диафрагма определяется с помощью так называемой шкалы диафрагм. На дисплее вашей камеры вы можете увидеть F/число. Число означает, насколько широкая диафрагма, что, в свою очередь, определяет экспозицию и глубину резкости. Чем меньше число, тем шире отверстие. Это может сначала вызвать путаницу - почему малое число соответствует большей светосиле? Ответ прост и лежит в плоскости математики, но сначала вы должны узнать, что такое диафрагменный ряд или стандартная шкала диафрагм.

Диафрагменный ряд: f/1.4, f/2, f/2.8, f/4, f/5.6, f/8, f/11, f/16, f/22

Главное, что нужно знать об этих числах - то, что между этими значениями одна ступень экспозиции, то есть при переходе от меньшего значения к большему в объектив будет попадать в два раза меньше света. В современных камерах есть также и промежуточные значения диафрагмы, позволяющие более точно настроить экспозицию. Шаг настройки в этом случае равен ½ или 1/3 ступени. К примеру, между значениями f/2.8 и f/4 будут лежать значения f/3.2 и f/3.5.

Теперь о более сложных вещах. Точнее о том, почему количество света между основными значениями диафрагмы различается в два раза.

Это происходит из математических формул. Например, мы имеем объектив 50 мм с диафрагмой 2. Чтобы найти диаметр диафрагмы, мы должны разделить 50 на 2. Получится 25 мм. Радиус будет равен 12,5 мм. Формула для площади S=Пи х R 2 .

Вот несколько примеров:

50 мм объектив с диафрагмой f/2 = 25 мм. Радиус получается 12,5 мм. Площадь согласно формуле равна 490 мм 2 . Теперь посчитаем для диафрагмы f/2.8. Диаметр диафрагмы равен 17,9 мм, радиус 8,95 мм, площадь отверстия 251,6 мм 2 .

Если разделить 490 на 251, то получится не ровно два, но это только потому, что диафрагменные числа округлены до первого десятичного знака. На самом деле равенство будет точным.

Вот так реально выглядят соотношения отверстий диафрагмы.

Шаг 3 - Как диафрагма влияет на экспозицию?

С изменением размера диафрагмы изменяется и экспозиция. Чем шире диафрагма, тем сильней экспонируется матрица, тем более светлое изображение получается. Лучший способ продемонстрировать это - показать серию фотографий, где изменяется только диафрагма, а остальные параметры неизменны.

Все изображения ниже были сделаны на ISO 200, выдержка 1/400 сек, без вспышки, а изменялась только диафрагма. Значения диафрагмы: f/2, f/2.8, f/4, f/5.6, f/8, f/11, f/16, f/22.

Однако, основное свойство диафрагмы - это не управление экспозицией, а изменение глубины резкости.

Шаг 4 - Эффект глубины резкости

Глубина резкости - сама по себе обширная тема. Чтобы раскрыть ее, нужно несколько десятков страниц, но сейчас мы рассмотрим ее очень кратко. Речь идет о расстоянии, которое будет передаваться резко спереди и сзади объекта съемки.

Все, что вам действительно нужно знать, с точки зрения взаимосвязи диафрагмы и глубины резкости, это то, что чем шире диафрагма (f/1.4) тем меньше глубина резкости, а чем уже диафрагма (f/22), тем поле резкости больше. Прежде, чем я покажу вам подборку фотографий, сделанных с разной диафрагмой, посмотрите на диаграмму ниже. Она помогает понять, почему это происходит. Если вы не понимаете точно, как именно это работает, ничего страшного, пока для вас важно знать о самом эффекте.

На нижнем рисунке представлено фото, сделанное на диафрагме f/1.4. На нем ярко выражен эффект ГРИП (Глубины резко изображаемого пространства)

Наконец подборка фотографий, сделанных в приоритете диафрагмы, таким образом экспозиция остается постоянной, а меняется только диафрагма. Диафрагменный ряд такой же, как в предыдущем слайд-шоу. Обратите внимание, как меняется глубина резкости при изменении диафрагмы.

Шаг 5 - Как использовать различные диафрагмы?

Прежде всего следует помнить, что нет правил в фотографии, есть рекомендации, в том числе когда дело доходит до выбора диафрагмы. Все зависит от того, хотите ли вы применить художественный прием или максимально точно запечатлеть сцену. Чтобы легче принимать решение, привожу несколько наиболее употребляемых традиционно значений диафрагмы.

f/1.4 : превосходно для съемки в условиях низкой освещенности, но будьте осторожны, при таком значении очень маленькая ГРИП. Лучше всего применять для небольших объектов или для создания эффекта мягкого фокуса

f/2 : Использование то же самое, но объектив с такой диафрагмой может стоить одну треть от объектива с диафрагмой 1,4

f/2.8 : Также хорошо применять в условиях низкой освещенности. Лучше всего применяется для съемки портретов, так как глубина резкости больше и в нее попадет все лицо, а не только глаза. Хорошие зум-объективы как правило имеют это значение диафрагмы.

f/4 : Это минимальная диафрагма, используемая для съемки человека при достаточном освещении. Диафрагма может ограничивать работу автофокуса, поэтому вы рискуете промахнуться на открытой диафрагме.

f/5.6 : Хорошо использовать для фотографии 2-х человек, но для низкой освещенности лучше использовать подсветку вспышкой.

f/8 : Используется для больших групп, так как гарантирует достаточную глубину резкости.

f/11 : На этом значении большинство объективов имеют максимальную резкость, так что это хорошо для портретов

f/16 : Хорошее значение при съемке на ярком солнечном свете. Большая глубина резкости.

f/22 : Подходит для съемки пейзажей, где не требуется внимания к деталям на переднем плане.

Расчетное задание.

Задание: Рассчитать диаметр отверстия диафрагмы, установленной на участке трубопровода, при котором максимальному перепаду давления Δр соответствовал бы максимальный расход Q м = 80 т/час. Рассчитать также величину безвозвратных потерь напора, соответствующую максимальному расходу

Исходные данные:

Диаметр трубопровода при нормальной температуре (20°С) D 20 = 200 мм;

Материал трубопровода Сталь 20;

Материал диафрагмы Сталь 1Х18Н9Т;

Давление перед диафрагмой р 1 = 100 кгс/см 2 ;

Температура пара t = 400 °С;

Перепад давления Δр = 0,4 кгс/см 2 ;

Диаметр трубопровода при рабочей температуре

где выбирается из таблицы 15.1 (С. Ф. Чистяков, Д. В. Радун Теплотехнические измерения и приборы) в зависимости от рабочей температуры и материала трубопровода.

D = 200 мм∙1,0052 = 201,04 мм

Определим плотность пара при р = 100 кгс/см 2 и t = 400°С из таблиц теплофизических свойств воды и водяного пара.

р = 100 кгс/см 2 = 9,8066 МПа

r = 36,9467 кг/м 3

Определим средний расход.

Известно, что для данного способа определения расхода

Тогда
т/ч

Определим произведение am из формулы (15-14) (С. Ф. Чистяков, Д. В. Радун Теплотехнические измерения и приборы):

,

где e - поправочный множитель, учитывающий сжимаемость среды. В первом приближении принимаем, что пар не сжимаем, тогда e = 1.

Δр = 0,4 кгс/см 2 = 39226,4 Па

Воспользуемся таблицей 15.3 (С. Ф. Чистяков, Д. В. Радун Теплотехнические измерения и приборы) для составления таблицы коэффициентов a и am для диаметра трубопровода D = 200 мм в зависимости от модуля диафрагмы m.

Вычисленное значение am соответствует значениям m, принадлежащим интервалу 0,5¸0,6.

При помощи линейной интерполяции определим точное значение m.

Определим e во втором приближении.

Поправочный множитель e зависит от модуля m, показателя адиабатического расширения, а также от отношения Δр ср /р 1 .

Определим отношение Δр ср /р 1 .

Из формулы (15-29)

Показатель адиабатического расширения определяем из таблицы 15.5 в зависимости от рабочей температуры пара.

При t = 400°С c = 1,29

Определим e по формуле:

Определяем am во втором приближении, поскольку разница между значениями e, полученными в первом и во втором приближении больше чем 0,0005

e 1 - e 2 = 1 – 0,99900 = 0,001 > 0,0005

где - коэффициент термического расширения материала диафрагмы, определяется из таблицы 15.1 в зависимости от материала диафрагмы и рабочей температуры.

мм

Величину безвозвратных потерь напора определим из таблицы 15.2 в зависимости от модуля m.

тогда р n = 0,412∙0,4 = 0,165 кгс/см 2

Домашние задачи.

Задача №1

Исходные данные:

t 1 = 100°C; t 2 = 50°C; t 0 = 0°C

Определить: E(t 1 , t 0); E(t 2 , t 0)

Е Fe-Cu (t, t 0) = E Pt-Fe (t, t 0) + E Pt-Cu (t, t 0)

Воспользуемся таблицей 4.1 из этого учебника для определения термо-ЭДС пар Pt – Fe, Pt – Cu при t 1 = 100°C, t 0 = 0°C.

Январь 22 2018

Выбор диафрагм

1. Общее понятие диафрагм

Диафрагма представляет собой шайбу с определенным диаметром отверстия. Диафрагмы увеличивают сопротивление пожарного крана, вследствие чего расход воды через него уменьшается. Диаметр диафрагм подбирают таким образом, чтобы все пожарные краны обеспечивали расход воды, близкий к расчетному значению независимо от высоты здания.

2.Расчет диафрагм

Диаметр отверстия диафрагмы в зависимости от проходного диаметра клапан пожарного крана, давления и расхода определяется расчетным методом или по номограмме.

2.1.Расчетный метод определения диаметра диафрагм

Диаметр диафрагмы d определяется следующим образом:

d 2 /D 2 =F/F пк или d=D*(F/F пк) 0.5

Q=10*μ*F*(2*g*P) 0.5 ; Q н =Q в *(P н /P в) 0.5

по формуле Дарси-Вейсбаха:

ΔР=Р н -Р в =ε*V 2 /(200*g);

из формулы поучаем ε=200*g*ΔР/V 2

V=Q/F пк,

где D — проходной диаметр клапана пожарного крана; F, F пк — площадь проходного отверстия соответственно диафрагмы и клапана пожарного крана; Q н, Q в — расход соответственно через диафрагму и клапан пожарного крана; ΔР — разница давлений расположения наинизшего и наивысшего клапанов пожарных кранов; P н, P в — давление соответственно наинизшего и наивысшего клапанов пожарных кранов; ε — коэффициент сопротивления диафрагмы; V — скорость водяного потока через клапан.

Таблица 1. Взаимосвязь между коэффициентом сопротивления диафрагмы и соотношением площади проходного отверстия диафрагмы и клапана пожарного крана.

2.2. Определение диаметра диафрагм по номограмме

Для определения диаметра дисковой диафрагмы по номограмме (рисунок 1) на левой линейке (Р) отмечают точку, соответствующую максимальному значению давления на клапане пожарного крана, а на правой линейке (q) отмечают точку, соответствующую требуемому или расчетному расходу. Через эти точки проводится прямая. Точка пересечения этой прямой со средней линейкой (Ø50-70) и будет искомым значением диаметра диафрагмы: в левой части — для диаметра клапана пожарного крана DN50, а в правой — для диаметра DN65.

Пример определения диаметра диафрагмы по номограмме:

Например, требуется определить диаметра диафрагмы для клапанов DN 50 и DN65, если давление у них составляет 0.4МПа, расход через ручной пожарный ствол составляет q=5л/с. Для решения данной задачи необходимо провести прямую, соединяющую эти два значения на номограмме. Точка пересечения этой прямой со средней линейкой (Ø50-70) и даст нужное значение диаметра диафрагмы — Ø19мм (для клапана DN65), либо Ø18.7 мм (для клапана DN50).

Рисунок 1.

Примечание: Чтобы определить численное значение давления у клапана пожарного крана в «МПа», необходимо число на левой линейке (Р) разделить на 100.

Диафрагму следует устанавливать между клапаном пожарного крана и соединительной головкой. Таким образом при отсоединении пожарного рукава от клапана диафрагма будет открыта для наблюдения и проверки диаметра отверстия. Количество диафрагм различных диаметров должно быть по возможности наименьшим. Допускается устанавливать диафрагмы с одинаковым диаметром отверстий на 3-4 этажа здания.

Назначение изделия

Диафрагму для пожарных кранов ДУ65 используют для ограничения давления между самим пожарным краном и соединительной головкой.

Согласно выдержке из СНиП 2.04.01-85* «Внутренний водопровод и канализация зданий» при напорах у пожарных кранов более 40 м между пожарным краном и соединительной головкой следует предусматривать установку диафрагм, снижающих избыточный напор. Допускается устанавливать диафрагмы с одинаковым диаметром отверстий на 3-4 этажа здания.

Диафрагма для пожарных кранов ДУ65 выполняется из нержавеющей стали, согласно действующему ГОСТу, толщиной 3 мм . Она представляет собой шайбу с отверстием в центре. В зависимости от давления в трубопроводе применяют диафрагмы с отверстием различного диаметра. Диафрагма применяется в случаях, когда необходимо снизить давление на пожарные рукава. Диафрагма устанавливается на выходе пожарного крана непосредственно между краном и соединительной головкой. Диафрагма служит для снижения избыточного давления в системах пожарного водопровода. Установив диафрагмы для снижения избыточного напора, регулируется напор воды у пожарных кранов на всех этажах здания. Таким образом, в случае пожара, при одновременном открытии пожарных кранов на разных этажах, напор воды везде будет одинаковым.

Целесообразно применять диафрагму при длине рукава более 40 метров. Внутренний диаметр отверстия выполняется от 10 мм до 40 мм с шагом 0,5 мм.

Если соединительная головка на выходе будет муфтовая ГМ65, то диафрагма кладется внутрь головки, головка накручивается на кран и зажимает диафрагму:

Если соединительная головка на выходе будет цапковая ГЦ65, то диафрагма кладется внутрь головки и фиксируется стопорным кольцом, после чего головка закручивается в кран:

Определение нужного диаметра диафрагмы

Диафрагмы отличаются:

• внутренним диаметром отверстия;
• наружным диаметром.

Внутренний диаметр диафрагмы для пожарного крана определяется по СНиП 2.04.01-85* «Внутренний водопровод и канализация зданий» по номограмме:

1) Ставим точку 1 на оси Нср (кол-во метров избыточного напора);

2) Ставим точку 2 на оси q, л/с (шкала требуемого напора воды);

3) Проводим линию из точки 1 к точке 2;

4) Находим точку пересечения линии с центральной осью, значение в мм и будет диаметром внутреннего отверстия диафрагмы:

• Если диафрагма идет для пожарного крана ДУ50, берем значение с левой стороны центральной оси (округляется до шага в 0,5 мм).
• Если диафрагма идет для пожарного крана ДУ65, берем значение с правой стороны центральной оси (округляется до шага в 0,5мм).

Внешний диаметр диафрагмы зависит от двух факторов :

1) Диафрагма идет под пожарный кран ДУ50 или ДУ65.

2) Выход пожарного крана имеет внутреннюю или внешнюю резьбу, т.е. соединительная головка на выходе будет цапковая (ГЦ) или муфтовая (ГМ) соответственно.

Если выход пожарного крана имеет внешнюю резьбу, т.е. соединительная головка на выходе будет муфтовая ГМ50/ГМ65, будут следующие варианты:

• Для кранов ДУ50 - внешний диаметр диафрагмы будет 56 мм.
• Для кранов ДУ65 - внешний диаметр диафрагмы будет 72 мм.

Если выход пожарного крана имеет внутреннюю резьбу, т.е. соединительная головка на выходе будет цапковая ГЦ50/ГЦ65, то внешний диаметр диафрагмы определяется внутренним диаметром цапковой головки ГЦ:

• Для кранов ДУ50 - внешний диаметр диафрагмы будет от 43 мм до 48 мм.
• Для кранов ДУ65 - внешний диаметр диафрагмы будет от 63 мм до 68 мм.

* Этот диаметр различается в зависимости от завода-производителя. Для того, чтобы не было ошибки, обязательно измерьте диаметр именно Вашей гайки.

Компания «АЛАРМ 01» изготовит:

• любой внутренний диаметр диафрагмы по желанию заказчика, в зависимости от необходимого давления;
• любой внешний диаметр диафрагмы.

Насосы К 20/18а создают напор в сетях, превышающий максимально допустимый

45 м п.6.7 на 5 м, насосы К 45/30 – на 20 м.

Для снижения гидростатического напора у пожарных кранов на 1–7 этажах предусматриваем установку диафрагм.

Пожарные краны на 1-м этаже расположены на высоте 2,35 м от поверхности земли, а каждый вышерасположенный на 2,8 м выше нижерасположенного. Величины избыточного гидростатического напора у пожарных кранов равны разности величины превышения напора в сети и геометрической высоты расположения кранов. Диаметр отверстия диафрагм определяем по номограмме черт. 5 . Диафрагмы устанавливают между соединительными головками и пожарными кранами.

Результаты расчета приведены в таблице 9.

Для снижения избыточного гидростатического напора в сети горячего водопровода у водоразборных приборов на 1–7 этажах, в соответствии с рекомендациями п.10.9 , предусматриваем установку регуляторов давления КФРД-10-2,0 на подводках в квартиры. Давление после регулятора равно 0,05 МПа (5 м).

5. Расчет и проектирование канализации

При проектировании внутренней канализации зданий руководствуются требованиями . В жилом доме проектируем хозяйственно-бытовую канализацию для отвода сточных вод от моек, умывальников, ванн, унитазов, установленных на кухнях и в ванных комнатах. Диаметры отводных труб от санитарных приборов назначаются не менее приведенных в приложении 2 . Трубы прокладываем с уклоном 0,03 при диаметре условного прохода

50 мм и 0,02 при 100 мм. Диаметр стояка назначаем не менее наибольшего диаметра присоединяемых к нему отводных труб и проверяем на пропуск расчетного расхода п.18.5 .

Максимальный секундный расход сточных вод q s , л/с, определяется согласно п.3.5 по формулам

а) при общем максимальном секундном расходе воды в здании или сооружении q tot  8 л/с

б) при q tot  8 л/с

, л/с.

Величину – расхода стоков от санитарно-технического прибора, л/с, принимают согласно приложению 2 . В качестве расчетного принимается прибор с наибольшим водоотведением.

Диаметр выпуска в соответствии с п. 17.29 назначаем не менее наибольшего диаметра присоединяемых к нему стояков.

Для проектируемого жилого дома предусматриваем устройство внутренней канализационной сети (отводные трубы и стояки), а также участков, прокладываемых в подвале, и выпусков из полиэтиленовых труб низкого давления ПНД по ГОСТ 22689.2-89 диаметром 50 мм и 110мм для отводных труб, 110 мм – для стояков.

Расчет канализационных трубопроводов следует производить, согласно п.18.2 , назначая скорость движения жидкости V, м/с, и наполнение H/d таким образом, чтобы было выполнено условие

,

принимая К = 0,5 – для трубопроводов из пластмассовых.

При этом скорость движения жидкости должна быть не менее 0,7 м/с, а наполнение трубопроводов – не менее 0,3.

Назначенные диаметры труб проверяем на пропуск расчетных расходов гидравлическим расчетом.

Общий максимальный секундный расход q tot = 4,05 л/с* (таблица 1), т.е. меньше

8 л/с. Поэтому расчетный расход сточных вод определяем по формуле

, л/с.