67. ábra. A példa megoldása i-x diagrammon

Átírás

1 Klímatechnikai mérğeszközök 79 Infrastruktúra 67. ábra. A példa megoldása i-x diagrammon 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 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

2 Infrastruktúra 80 Klímatechnikai méreszközök p hg Pa (4.45) h a folyadékszint különbség m a folyadékok srségének különbsége kg/m 3 g a nehézségi gyorsulás 9,81 m/s U- és ferdecsö- ves manométerek A nyomás-mérés leggyakrabban alkalmazott eszközei a rugós manométerek. Pontosságuk és méréshatáruk a gyártási technológia függvénye, az azonban mködési jellemzjük, hogy bizonyos id elteltével a rugóban maradandó alakváltozások jönnek létre a használat következtében, ezért idnként hitelesíttetni kell ket. 69. ábra. Rugós manométerek alaptípusai: a) membrános, b) csrugós, c) membránszelencés. Villamos berendezésekben nyúlás-mér bélyeges, vagy félvezets nyomás-érzékelket alkalmaznak. A félvezets nyomásérzékelk általában vízérzékenyek. 70. ábra. Félvezet nyomásérzékel A rugós, illetve félvezets nyomás-érzékelk készülnek abszolút, relatív (légnyomáshoz viszonyított), és különbségmér (differenciál) kivitelben.

3 Klímatechnikai méreszközök 81 Infrastruktúra Hmérsékletmérés A hmérsékletmérk legsibb csoportját a htáguláson alapuló hmérk alkotják. Ezek négy f típusa: - folyadékhmérk (alkoholos, higanyos), - gáz- és gznyomásos(tenziós) hmérk, - tágulórudas (szilárd testek htágulásán alapuló) hmérk - bimetálos (két különböz htágulású fémbl készített) hmérk. Az említett hmér típusokat általában kapcsoló típusú szabályzó, un. termosztát formájában villamos automatikákban is megtaláljuk. A htágulás okozta elmozdulás ebben az esetben villamos kapcsolót mködtet. Klímatechnikai mérésekre illetve szabályzókban a folyadékos és gztenziós hmérket alkalmazzák leggyakrabban, mert a szokásos mérési tartományban ezek adják a legnagyobb változási meredekséget. Ez mind a skálázás, mind a kapcsolás szempontjából elnyös. 71. ábra. Htáguláson alapuló hmérk: a) higanyos, b) gztenziós, c) bimetálos, d) tágulórudas.

4 Infrastruktúra 82 Klímatechnikai méreszközök A hmérk másik nagy csoportjának mködése villamos jelenségeken alapszik. E villamos hmérket érzékelik mködési elve alapján három nagy csoportba sorolhatjuk: - ellenállás-hmérk - termoelemek - félvezet hmérk. Az ellenállás-hmérk ugyancsak két nagyobb csoportba sorolhatók. A fémek közül hellenállásként leggyakrabban a rezet, nikkelt illetve a platinát alkalmazzák. A nikkel nagyobb változási meredeksége mellett nonlineáris karakterisztikájú. A platinának lineáris karakterisztikája mellett nagy elnye, hogy igen széles hmérséklettartományban alkalmazható. 72. ábra. Fém hellenállások karakte- risztikái A fémbl készült hellenállásokra a pozitív meredekség karakterisztika jellemz, ugyanis a fémrácsban rögzített atommagok a hmérséklet növekedésével egyre nagyobb amplitúdójú rezgést végeznek, ezzel egyre jobban gátolják a közöttük lév elektronfelh elmozdulását. A fém hellenállásokat általában szabványos értékre, 100, vagy 500 ohm ellenállásúra készítik 0 0 C-on. 73. ábra. Termisztor karakterisztikák A hellenállások másik csoportját a félvezet ellenállások, termisztorok alkotják. Ezek készülnek negatív, illetve pozitív hmérsékleti tényezvel. Vezetési elvük eltér a fém ellenállásokétól. A félvezetkre az a jellemz, hogy atomjaik hullámtermészet energiával gerjesztett küls elektronjainak energiaszintje any-

5 Klímatechnikai méreszközök 83 Infrastruktúra nyira megn, hogy az atomokról leszakadva a villamos tér hatására mozgásba jönnek. Ez a mozgás a következ elektronját elveszített, "lyuk"-ként viselked atomig tart, amely "befogja" az elektront. Az ilyen lyukról-lyukra történ haladás természetesen jóval kisebb áramokat tesz lehetvé (ezért a félvezet elnevezés).

6 Infrastruktúra 84 Klímatechnikai méreszközök Különböz mérték szennyezéssel tetszleges ellenállás elállítható. Ma már nem a hagyományos félvezet anyagokból (pl. szilícium), hanem nehézfém oxidokból készülnek. Meredekségük a fémekénél jóval nagyobb. Elnyük még, hogy érzékeljük igen kis méretre készíthet, így tehetetlenségük a fém ellenállásokénál nagyságrendekkel kisebb. Ez a tulajdonságuk különösen ott fontos, ahol viszonylag gyors hmérsékletváltozások mérése, illetve kis szabályozási hiszterézis szükséges. Hátrányuk az öregedés, amely abban áll, hogy idvel a kötések szorosabbá válnak, így a félvezet vezetképessége, illetve vezetképességváltozásának meredeksége megváltozik. Az ilyen érzékelvel ellátott mérkészülékeket idnként hitelesíteni kell. A termoelemek két különböz fém összeforrasztásával készülnek. Ha a forrasztási és a mérési pontok eltér hmérsékleten vannak, a két mérési pont között a termoelem anyagától és a hmérséklet-különbségtl függ termofeszültség keletkezik. 74. ábra. Különböz termoelemek termofeszültségei. 1.Cu-Konst; 2. Fe- Konst; 3. NiCr-Ni; 4.PtRh-Pt A termoelem hmérséklet különbséget mér. Fenti tulajdonsága miatt a termo-elemes hmért úgy kell kialakítani, hogy a mérpontok hmérsékletét konstans értéken kell tartani, illetve annak eltolódását ki kell egyenlíteni. Erre szolgálnak az un. nullpont-kompenzátorok. 75. ábra. Nullpontkompenzálás réz hellenállással A helemek anyaga igen költséges, ugyanakkor a mérpontoknak a forrasztási helytl éppen a hmérsékletdifferencia biztosítása miatt minél távolabb kell lenniük. Ezen ellentmondás áthidalására a helem egyes ágainak anyagával közel egyez htechnikai tulaj-

7 Klímatechnikai méreszközök 85 Infrastruktúra donságokkal rendelkez, de olcsóbb, un. kompenzáló vezetéket szoktak alkalmazni.

8 Infrastruktúra 86 Klímatechnikai méreszközök Ugyancsak igen jó tulajdonságokkal rendelkez hérzékél alakítható ki a félvezetk azon jellemzjének felhasználásával, hogy egy nyitó irányba igénybevett p-n átmeneten a feszültségesés a hmérséklet növekedésének hatására 0.2 mv/ 0 C értékkel csökken Példa 75. ábra. Elektronikus hérzékel-távadó A vázolt hérzékel egyszer, olcsó, házilagosan is elkészíthet, és pontossága kb. 0,1 0 C. Mködése a T1 tranzisztorból kialakított nyitó irányban igénybevett bázis-emitter dióda nyitófeszültségének változásán alapszik. A szilicium alapú tranzisztorok bázis-emitter diodájának nyitófeszültsége 20 0 C körüli hmérsékleten 0,7 V körül van. Tranzisztoronként kissé eltér (ez az eltérés az IC1/1 áramgenerátor IC-vel táplált P1 változtathat ellenállás beállításával kompenzálható, vagyis a 0 0 C érték beállítható), de adott elemre állandó árammal történ terhelés esetén ( amelyet a T2 tranzisztorból kialakított áramgenerátor biztosít) jó közelítéssel állandó. A nyitóirányú feszültségesés a hmérsékletváltozás hatására - 0,2 ma/k értékkel változik. A 0 0 C-nak megfelel értéket a tényleges hmérsékletnek megfelelvel az IC1/4 ersít hasonlítja össze, és a kett különbségét ersíti. A 3. ponthoz elektronikus kijelz (pl. ICL 7106 A/D átalakító-meghajtó és 3,5 digites LCD kijelz), a 2. ponthoz biztonsági hhatároló kapcsoló, az 1. ponthoz

9 Klímatechnikai méreszközök 87 Infrastruktúra pedig a P2 potenciométerrel beállítható alapérték hmérsékletszabályzó csatlakoztatható. Az áramkör táplálására szolgáló tápegység rajza az ábra alján látható Páratartalom-mérk A légnedvesség mérésére általában négy eltér módszert alkalmaznak. Ezek elvileg azonos eredményt adnak, azonban alkalmazhatóságukat jelents mértékben befolyásolja a mérend leveg tisztasága. A pszichrometrikus légnedvesség-mérés alapja, hogy a víz párolgáskor környezetétl ht von el. Ha két hmér közül az egyiket nedves szövettel vesszük körül, majd min. 3 m/s sebességgel levegt áramoltatunk át rajtuk, a száraz hmér állandóan magasabb hmérséklet értéket fog mutatni, mint a nedves hmér. Azzal a Lienveg által bevezetett közelít feltételezéssel, hogy a pszichrometrikus görbék egy ponton mennek keresztül (3%-os pontatlanságot okoz e feltételezés), 10 C feletti hmérsékletnél az alábbi összefüggés érvényes: s n 1 2 a t s bt s c t t amely összefüggésben (4.46) t s t n a,b,c a szárazhmérséklet C a nedveshmérséklet C a relatív páratartalom - konstansok 76. ábra. Pszichrometrikus görbék 77. ábra. Pszichrometrikus érzékel

10 Infrastruktúra 88 Klímatechnikai méreszközök A higroszkópos légnedvesség-mérk mködése azon a jelenségen alapszik, hogy adott hfokon egy telített sóoldat felett a leveg parciális gznyomása minden esetben alacsonyabb a telített gz nyomásánál. Az 78. ábra szerinti érzékelben a sóoldattal átitatott 3. üvegszövetet az 1. és 2. elektródákkal ftik. Az oldatban disszipálódó hteljesítmény nagysága az annak víztartalma által meghatározott ellenállásától függ. P I 2 R W (4.47) s amely összefüggésben I Rs az oldaton átfolyó áram erssége A az oldat ellenállása Ha a sóoldat feletti légtérben a telítési nyomásnál kisebb a parciális nyomás, a sóoldat vizet ad le, ezzel n az ellenállása, vagyis csökken a ftteljesítmény. Ha a sóoldat feletti levegbl víz csapódik le, a ftteljesítmény újra nni kezd, és olyan dinamikus egyensúly alakul ki, amelynél a sóoldat feletti és a telítési gznyomás megegyezik. Az 5. ellenállás-hmérvel megmérve az egyensúlyi hmérsékletet, az ábrán bemutatott, és az alkalmazott sóra jellemz görbe alapján a relatív páratartalom meghatározható. 78. ábra. LiCl higroszkópos légnedvesség-mér és jelleggörbéje A higroszkópos légnedvesség-mérk porra érzékenyek, ezért a mezgazdaságban elssorban növényházakban alkalmazzák ket. A hajszálas higrométerekben a hajszál hosszát a relatív páratartalomtól függen változtatja.

11 Klímatechnikai méreszközök 89 Infrastruktúra 79. ábra. Hajszálas higrométer A hajszálas légnedvesség-mérk viszonylag olcsók, de mind a porra, mind a leveg ammóniatartalmára érzékenyek, ezért istállóban nem alkalmazhatók. Az leggyakrabban kondenzátoros kivitelek. elektronikus légnedvesség-érzékelk Az anyagok relatív dielektromos állandója általában között mozog, a vízé 80. Víztartalmuk tehát dielektromos állandójuk mérése alapján meghatározható. A mér elektronikus kondenzátort oszcillátorba helyezve, annak kapacitásváltozása az oszcillátor frekvenciájának megváltozását eredményezi; a dielektromos állandó változásából adódó kapacitásváltozás mérhet Légsebességmérk A zárt terekben a leveg áramlási sebességének megállapítására leggyakrabban szárnykerekes vagy szárnylapátos, illetve termikus anemométereket, légsebességmérket alkalmaznak. Az els kettnél a finoman csapágyazott kerék fordulatát mérik; ez a terhelés csökkentése érdekében sokszor valamilyen érintkezés nélküli, pl. induktív jeladóval.

12 Infrastruktúra 90 Klímatechnikai méreszközök 80. ábra. Szárnylapátos anemométer 81.ábra. Termikus anemométer A termikus anemométer mködése azon alapszik, hogy egy, a környezeti hmérséklet fölé ftött test felületén a hátadás az áramlás sebességének függvénye. Ha ez a test fém-, vagy félvezet hellenállás, a lehlés mértékét az ellenállás mérésével meg lehet határozni, és így az áramlási sebességgel arányos jelet kapunk. Minél magasabb a mérelem hmérséklete és minél kisebb a tömege, annál nagyobb a mszer érzékenysége és reakciósebessége. A félvezet érzékelk adott hfokváltozásra nagyobb ellenállás-változással reagálnak és kisebb méretben készíthetk, így alacsonyabb hmérsékleten is megfelel érzékenységet biztosítanak