Кал см2 мин в квт. Система стандартов безопасности труда
Перевод освещенность Ватт/м² в суммарная освещенность в Джоулях/см² за период времени.
Измерение освещенности в Ваттах и Джоулях часто вызывает вопросы. Попробуем разобраться…
Итак, зачем нам нужны Джоули, а зачем Ватты?
Когда Вы спрашиваете кого-либо про дождь за окном и получаете ответ типа «моросит» или «идет дождь» или «льет как из ведра» Вы получаете ответ об интенсивности осадков.
Для освещенности такой характеристикой является Ватт/метр квадратный (Вт/м² или W/m²). Эта цифра в Ваттах/квадратный метр говорит нам об освещенности в ДАННЫЙ момент.
А вот когда Вы слушаете информацию о погоде и Вам рассказывают, что за прошедший день вылилось 10 мм осадков или 25 мм или 100 мм — то это говорит нам о количестве выпавших за день осадков.
Для освещенности такую роль выполняют Джоули /см² (Дж/см² или J/cm²). Эта величина показывает нам количество света, полученное за какой либо ИНТЕРВАЛ ВРЕМЕНИ.
Связь между Ваттами и Джоулями очень простая: Джоуль=Ватт*секунда.
Но освещенность измеряется в Ваттах/м², а суммарная освещенность в Джоулях/см² Поэтому придется еще переводить сантиметры в метры и наоборот.
Очень часто агрономов интересует вопрос — через сколько времени (минут) при данной освещенности наберется 50 Джоулей/см кв.(или 75 или сколько хотите)
Считаем в минутах:
Минуты=Джоуль/[Ватт*60/(10000*сек)],
или проще говоря:
Минуты=(Требуемые Джоули)*1000/(Освещенность в Ваттах*6)
Рассмотрим пример:
Текущая освещенность равна 250 Вт/м2
Вопрос: через сколько минут наберется суммарная освещенность в 50 Дж/см2
Считаем: Минуты=50*1000/(250*6)= 33,3 минуты.
Те же 50 Дж/см2 при освещенности в 400 Вт/м2 наберутся за: 50*1000/(400*6)=20,8 минуты
Еще пример:
Текущая освещенность равна 537 Вт/м2
Вопрос: через сколько минут наберется суммарная освещенность в 70 Дж/см2
Считаем: Минуты=70*1000/(537*6)= 21,7 минуты.
В приведённых ниже таблицах Вы сможете найти данные по соотношениям между Вт\м 2 , Дж\см 2 и Люксами (Lux).
|
Интенсивность Ватт\м² |
Сумма солнечной радиации за обозначенный период времени в Дж\см² |
|||||||
| 1 минута | 5 минут | 10 минут | 20 минут | 30 минут | 40 минут | 50 минут | 60 минут | |
|
Люксы (Lux) |
Интенсивность Ватт/м 2 |
Сумма радиации Дж/см 2 /час |
||||||
|
1,000 |
24 |
8.6 |
||||||
|
2,000 |
47 |
16.9 |
||||||
|
3,000 |
69 |
24.8 |
||||||
|
4,000 |
90.1 |
32.4 |
||||||
|
5,000 |
110.2 |
39.6 |
||||||
|
10,000 |
196.2 |
70.6 |
||||||
|
15,000 |
258 |
92.9 |
||||||
|
20,000 |
295.8 |
106.2 |
||||||
|
25,000 |
313.1 |
112.7 |
||||||
|
30,000 |
350.7 |
126.2 |
||||||
|
40,000 |
454.6 |
163.6 |
||||||
|
50,000 |
551.9 |
198.7 |
||||||
|
60,000 |
642.8 |
213.4 |
||||||
|
70,000 |
727.1 |
261.8 |
||||||
|
80,000 |
805.5 |
289.8 |
||||||
|
90,000 |
876.3 |
315.5 |
||||||
|
100,000 |
941.1 |
338.8 |
||||||
С переводом Lux в W не всё так просто. Люксы «меряют» только часть спектра, видимую человеческому глазу, а Ватты — в гораздо более широком диапазоне. Поэтому четкой зависимости нет.
По данным таблицы 1 kLux=12,5 W/m2 в среднем.
Летом в солнечный день эта величина составляет около 10W, а зимой в пасмурный день — аж до 20W.
По поводу люксов, цифры в нижней таблице больше соответствуют условиям искусственного освещения (досветка лампами ДНаТ), а данные приведённые в верхней таблице — естественному освещению (солнце).
Перевод количества фотонов — микромолей на квадратный метр в секунду (1 µml/m2/sec) в ФАР, энергию и Люксы (Lux)
1 µml/m2/sec = 0,22 W/m2 (ФАР) = 0,43 W/m2 (энергия) = 56 Lux
1W/m2 (ФАР) = 4,6 µml/m2/sec = 2 W/m2 (энергия) = 260 Lux
1 W/m2 (энергия) = 2,3 µml/m2/sec = 0,5 W/m2 (ФАР) = 130 Lux
Как видите, суммарная энергия в 2 раза больше ФАР. Данные голландские (Erno Bouma «Weer Gewasbescherming»)
Среднее количество фотонов на Ватт (искусственный свет от специализированных фитоламп ДНаТ) 5,0 мкМоль/м2/сек (1.000 lux = 23,5 W ФАР)
Солнечный свет, в среднем на Ватт ФАР 4,6 мкМоль/м2/сек (1.000 lux = 38,76 W ФАР; также часто используется 4,3 если пасмурная погода).
Пересчёт Ваттов снаружи в мкМоль внутри теплицы:
Светопропускание теплицы(*0,50-*0,75)
45% от общей радиации есть ФАР (*0,45)
Пример: 9 утра в Августе солнечная радиация 344 Ватт/м²
344 Ватт*0,7*0,45*4,6 = 498
мкМоль/(м2*сек)
Чтобы от лампы ДНаТ получить туже освещенность: 498 /5/23,5 = нужно иметь 4238,2 Люкс или 99,6 Ватт/м², что бы «заменить» полностью естественный свет искусственным.
Расчет увеличения урожая для огурцов при искусственной досветке фитолампами ДНаТ.
Высшие растения производят около 0,6-0,65 г. сухого вещества на каждый Моль.
Сумма света в течение года варьирует от 2,5 до 25 moll/m2/день.
Ниже 3,1 moll/m2/день -плохое завязывание, меньше нормальных кистей, абортирование у томатов.
Расчет
Освещенность в 10.000 Люкс даёт 135 мкМоль/m2*сек
(400 Volt, 600 Watt лампы; 33%)
3477 часов досветки (Янв20, февр20, март14, апр4, сент 4, октяб13, ноябр20, декаб20) дают суммарно:
3477*3600*135 = 1689 Моль/м2
1689mol/m2 даст 1689*0,65 = 1098 грамм сухого вещества (0,65 грамм сухого вещества на каждый моль)
1098*65% = 713 грамм сухого вещества в плоды (65% от общего количества наработанных ассимилянтов направляется в плоды)
713/0,03 = 23,75 кг продукции (содержание сухого вещества в огурце = 3%; Для томата это, например, даст около 11,9 кг прибавки)
23,75/0,435 = 55 плодов (При среднем весе плода 435 грамм)
15000 Люкс даст (15/10)*55 = 82 штук огурца дополнительно от искусственного света на метр квадратный.
ТЕПЛОВОЙ РЕЖИМ
АТМОСФЕРЫ
В зависимости от длины волн энергетический спектр удобно разделить на три части:
0,1-0,4 мкм- ультрафиолетовое излучение и рентгеновские лучи, составляющие около 5 %.
0,4 – 0,76 мкм видимая часть спектра, составляющая 52%;
более 0,76 мкм- инфракрасное излучение, составляющее около 43% всей солнечной энергии;
Приблизительно 99% солнечной радиации имеют длины волн от 0,15 до 4 мк. Максимум интенсивности солнечного света приходится на длину волны 0,5 мк (зелено-голубой свет). Максимум излучения Солнца приходится на 0,5 мкм (сине-голубой участок спектра).
В метеорологии принято выделять коротковолновую и длинноволновую радиацию. К коротковолновой относят радиацию в диапазоне длин волн от 0,1 до 4 мкм, т. е. она включает, кроме видимого участка спектра, еще и ближайшие к нему по длинам волн участки ультрафиолетового и инфракрасного спектра. Длинноволновая - это радиация с длинами волн от 4 до 100-120 мкм. Такой радиацией обладают земная поверхность и атмосфера.
Количество тепла, приносимого солнечной радиацией на 1 см 2 поверхности, перпендикулярной солнечным лучам, в 1 мин называется интенсивностью солнечной радиации. Она измеряется специальными приборами - актинометрами и пиргелиометрами и выражается в
кал/(см 2 -мин) (1 кал =4,1868 Дж).
Вычисления, основанные на многочисленных измерениях у земной поверхности, и непосредственно измерения, проведенные с помощью искусственных спутников Земли, показали, что при среднем расстоянии Земли от Солнца интенсивность солнечной радиации составляет
кал/(см2-мин) или 1,36 квт/м2.
Эта величина называется солнечной постоянной .
Распределение солнечной радиации на верхней границе атмосферы и ее изменение по времени зависят от следующих причин.
1. От степени активности Солнца. В годы наибольшей активности солнечной деятельности солнечная радиация увеличивается. Солнечная постоянная в эти годы на 2% больше, чем в годы спокойного Солнца. С возрастанием активности солнечной деятельности на Земле увеличивается также интенсивность магнитных и ионосферных возмущений.
2. От расстояния между Землей и Солнцем. Так как орбита Земли представляет собой эллипс, в одном из фокусов которого находится Солнце, то расстояние от Земли До Солнца в течение года не остается постоянным.
В день зимнего солнцестояния - 22 декабря, когда Земля находится в перигелии, напряженность солнечной радиации примерно на 3,3% больше, а в день летнего солнцестояния - 22 июня на 3,3% меньше, чем весной и осенью.
3.0т угла падения лучей Солнца на поверхность.
Если обозначить через h ☼ высоту Солнца, то непосредственно на единицу горизонтальной поверхности АС приходится радиации во столько раз меньше, во сколько раз АС больше АВ.
Обозначив количество солнечной радиации, падающей на 1 см 2 в 1 мин на площадку АВ, через I 0 , а на площадку AC - через I h , получим
I h = I 0 sin h ☼ . Плотность потока солнечной радиации на горизонтальную поверхность называется инсоляцией
Из астрономии известно, что h ☼ = sin φ sin δ + cos φ co δ cos t .
где φ - широта места; δ - склонение Солнца; t - местный часовой угол Солнца.
Следовательно, приток тепла от солнечной радиации, поступающей на горизонтальную поверхность, зависит от: широты места φ, чем в основном обусловливаются различия климатических поясов земного шара; склонения Солнца δ, изменяющегося в течение года от 23,5°N До 23,5°S, чем обусловливаются времена года; местного часового угла Солнца t, что обусловливает суточный ход интенсивности солнечной радиации.
Приказ Министерства промышленности и энергетики РФ от 28
марта 2007 г. N 97
"Об утверждении Методических рекомендаций по определению технических
требований к комплектам для защиты от воздействия электрической дуги"В целях
обеспечения единства методических подходов к определению технических требований
к комплектам для защиты от воздействия электрической дуги приказываю:1. Утвердить
прилагаемые Методические рекомендации по определению технических требований к
комплектам для защиты от воздействия электрической дуги.2. Признать
утратившим силу приказ Минпромэнерго России от 21 октября 2004 г. N 128
"Об утверждении Методических рекомендаций по определению технических
требований к комплектам для защиты от воздействия электрической дуги".3. Контроль за исполнением
настоящего приказа возложить на заместителя министра Дементьева А.В.
Настоящие Методические рекомендации по определению технических требований к комплектам для защиты от воздействия электрической дуги (далее - Методические рекомендации) разработаны в соответствии с Трудовым кодексом Российской Федерации, Федеральным законом от 17 июля 1999 г. N 181-ФЗ "Об основах охраны труда в Российской Федерации", постановлением правительства Российской Федерации от 13 августа 1997 г. N 1013 "Об утверждении перечня товаров, подлежащих обязательной сертификации, и перечня работ, услуг, подлежащих обязательной сертификации" и постановлением Министерства труда и социального развития Российской Федерации от 26 апреля 2004 г. N 54 "О внесении изменений и дополнений в "Типовые отраслевые нормы бесплатной выдачи одежды, специальной обуви и других средств индивидуальной защиты работникам организаций электроэнергетической промышленности" (далее-Типовые нормы).
I. Введение
Степень опасности для жизни и здоровья работников, занятых в условиях риска возникновения электрической дуги, чрезвычайно высока. В соответствии с действующим законодательством работодатель обязан обеспечить электротехнический персонал надежными средствами индивидуальной защиты, в том числе и от воздействия электрической дуги.Комплекты для защиты от воздействия электрической дуги предоставляют шанс на спасение жизни и сохранение здоровья, позволяют продлевать время эвакуации из опасной зоны.Методические рекомендации могут быть использованы при проектировании, изготовлении, эксплуатации и сертификации, а также при выборе и приобретении работодателями комплектов для защиты от воздействия электрической дуги.Соблюдение рекомендуемых требований к комплектам для защиты от воздействия электрической дуги позволит снизить вероятность несчастных случаев в организациях электроэнергетической промышленности, в том числе и со смертельным исходом, и не допустить (исключить) поставки некачественных средств индивидуальной защиты.II. Классификация
По международной классификации комплекты для защиты от воздействия электрической дуги относятся к 3-му классу опасности (директива Совета ЕЭС 89/686/ЕЭС).При комплектовании средств индивидуальной защиты от воздействия электрической дуги (далее - комплекты) рекомендуется учитывать, что:- комплекты подбираются в соответствии с проведенной оценкой риска всех видов обслуживаемого оборудования;- комплекты обеспечивают защиту от выделяемой электрической дугой энергии в диапазоне до 100 кал/кв. см;- защитный уровень комплекта устанавливается не ниже максимально возможного уровня опасности на обслуживаемом оборудовании.Комплекты могут быть подразделены на уровни защиты в зависимости от параметров электрооборудования: I уровень - 5 кал/см 2 , II уровень - 20 кал/см 2 , III уровень - 40 кал/см 2 , IV уровень - 60 кал/см 2 , V уровень - 80 кал/см 2 , VI уровень - 100 кал/см 2 .Пример записи в технических условиях:- для комплекта: "Комплект для защиты от воздействия электрической дуги" (далее указываются тип, уровень защиты и модель изделия);- для костюма, входящего в комплект: "Костюм термостойкий для защиты от воздействия электрической дуги" (далее указываются модель изделия, наименование ткани и уровень защиты).III. Общие требования
При приобретении и эксплуатации комплектов следует учитывать, что они являются средствами индивидуальной защиты (далее - СИЗ), которые:- обеспечивают комплексную защиту работника от вредных производственных факторов (общие загрязнения, пониженная и (или) повышенная температура, открытое пламя, электрическая дуга или сочетания этих факторов);- предназначены для выполнения работ в соответствии с перечнем профессий на протяжении рабочей смены как в закрытых помещениях, так и на открытой местности в летнее и зимнее время с учетом особенностей климатических поясов;- могут быть доукомплектованы защитой от проникновения клеща к телу пользователя при выполнении работ в районах возможного обитания энцефалитного клеща;- изготавливаются из материалов с постоянными термостойкими свойствами в мужском, женском, летнем и зимнем исполнении;- предусматривают термостойкую защиту головы, туловища, рук и ног пользователя;- имеют фурнитуру и детали отделки из химо-, термостойких материалов, защищенную от теплового воздействия слоями термостойкого материала.Защищая от воздействия высоких температур, комплект:- не наносит дополнительного вреда здоровью и жизни пользователя;- не выделяет едких газов и дымов;- не плавится, не воспламеняется и не поддерживает горение;- не оказывает токсического воздействия;- не вызывает аллергической реакции;- обеспечивает дополнительное время для ухода электротехнического персонала из опасной зоны и сводит к минимуму ожоги 2-й степени.Все входящие в состав комплекта изделия:- соответствуют действующим гигиеническим нормам;- сопровождаются сертификатами соответствия.IV. Технические требования
В соответствии с требованиями действующего законодательства комплект подбирается в соответствии с характером опасности и условиями эксплуатации.Костюм, входящий в комплект, отвечает в части требований по:- огнестойкости и стойкости к воздействию конвективной теплоты и тепловому излучению - стандарту EN 531;- стойкости к тепловым факторам электрической дуги - международному стандарту IEC 61482-1;- защите от общих производственных загрязнений и пониженных температур - действующему законодательству.Материалы, из которых изготавливается костюм, входящий в комплект, отвечают следующим требованиям:- не обладают способностью самовоспламеняться, не поддерживают горение, не плавятся и не капают;- обеспечивают стойкость к воздействию конвективной и лучистой энергии, образованной электрической дугой;- сохраняют постоянство термостойких свойств на весь срок эксплуатации изделий;- стойки к сочетанию термических факторов риска;- не вызывают аллергии;- обеспечивают стойкость к вскрытию при воздействии электрической дуги. Примечание. Под вскрытием следует понимать разрыв защитного пакета, открывающий доступ к телу человека теплового потока и открытого пламени.Физико-механические свойства ткани верха костюма не должны быть хуже величин показателей, приведенных в таблице 1.Комплекты сохраняют свои защитные свойства и выдерживают не менее 50 стирок/химчисток на протяжении всего срока эксплуатации, определенного Типовыми отраслевыми нормами бесплатной выдачи одежды, специальной обуви и других средств индивидуальной защиты работникам организаций электроэнергетической промышленности (далее - Типовые нормы).В соответствии с Типовыми нормами эксплуатационные свойства комплекта обеспечивают работу персонала в летнее и зимнее время года на протяжении рабочей смены. Ресурс работы комплекта - не менее двух лет.V. Испытания комплектов
5.1. Комплекты в установленном порядке подвергаются испытаниям на соответствие физико-механическим, эксплуатационным, гигиеническим и защитным показателям, а также требованиям по эргономике костюма. Испытания комплектов для защиты от воздействия электрической дуги на соответствие международным стандартам EN 531 и IEC 61482-1 осуществляются в аккредитованных лабораториях по утвержденной программе испытаний.Таблица 1. Физико-механические свойства ткани верха костюма
|
Наименование показателя |
Величина, мин. значение |
| Поверхностная плотность, не более, г/м 2 | |
| Стойкость к истиранию, не менее, цикл | |
| Воздухопроницаемость, дм 2 ·м 2 ·с, не менее | |
| Гигроскопичность, не менее, % | |
| Изменение линейных размеров после стирки, %, не более | |
| Стойкость крашения в баллах (устойчивость окраски) к стирке, не менее |
VI. Эргономика
При разработке комплекта рекомендуется учитывать:- эргономические требования, обеспечивающие удобство носки при повседневном использовании и соответствие требованиям действующего в стране законодательства;- потребитель комплектов может проводить производственные испытания (опытные носки) сроком, не превышающим срок эксплуатации изделий, определенный Типовыми отраслевыми нормами.Порядок и срок проведения испытаний определяется типовой программой и методикой проведения производственных испытаний.VII. Комплектность, маркировка
В комплект могут входить следующие составляющие:- костюм термостойкий для защиты от воздействия электрической дуги (в том числе защитное белье: хлопчатобумажное или термостойкое);- термостойкие СИЗ головы, включая диэлектрическую каску и лицевой щиток с термостойкой окантовкой;- термостойкие СИЗ рук;- термостойкие СИЗ ног.Возможна раздельная поставка изделий, но пользователь обязан иметь полный комплект.При раздельной поставке изделий пользователю рекомендуется эксплуатировать комплект при наличии всех его составляющих.При приобретении и эксплуатации комплектов следует обращать внимание на то, что:- маркировка комплектов соответствует требованиям действующего законодательства;- комплекты (или их составляющие) имеют руководство по эксплуатации;- все составляющие комплектов имеют сертификаты соответствия.VIII. Упаковка, транспортирование и хранение
Упаковка, транспортирование и хранение изделий, входящих в комплект, осуществляется в соответствии с действующим законодательством. При приобретении и эксплуатации комплектов следует учитывать, что они формируются из моделей костюмов различного типа по уровню защиты. Комплекты могут быть дополнены иными СИЗ в соответствии с действующим стандартами, типовыми нормами.Термостойкий костюм, белье и термоустойчивая обувь должны соответствовать размеру пользователя. Комплектующие изделия, имеющие регулировку, тщательно подгоняются. Белье, входящее в комплект, изготавливается из огнестойких материалов, соответствующих требованиям стандарта EN 531, IEC 61482-1, а также документов в области стандартизации Российской Федерации, принятыми в установленном порядке.При проведении работ, связанных с риском возникновения электрической дуги, пользователь обеспечивается комплексной защитой. При этом костюм полностью застегивается. Шея, лоб, щеки, руки находятся в термостойких изделиях, а ноги - в термоустойчивой обуви. Щиток (экран) закреплен на каске и опущен.Правила эксплуатации комплектов указываются в технических условиях на продукцию.X. Гарантия изготовителя
При эксплуатации комплектов рекомендуется обращать внимание на то, что:- изготовитель гарантирует соответствие защитных свойств комплектов требованиям и техническим условиям на продукцию на срок не менее двух лет со дня поставки при соблюдении потребителем условий транспортирования, хранения и эксплуатации, установленных в эксплуатационных документах;- поставщик комплектов гарантирует соответствие качества изделий при соблюдении потребителем правил эксплуатации, ухода и хранения в течение 12 месяцев от даты их поставки.XI. Требования безопасности и экологии
В соответствии с действующим законодательством:- комплекты не должны быть источником опасных и вредных производственных факторов;- утилизация комплектов и (или) их составляющих не должна наносить вреда экологии окружающей среды.сти так называемой идеальной атмосферы, т. е. атмосферы, не со держащей водяных паров и взвешенных аэрозольных частиц. Фак тор мутности Т рассчитывается по формуле
где Pi - коэффициент прозрачности идеальной атмосферы
В качестве единицы измерения радиации на сети Росгидроме та используют киловатт на квадратный метр (кВт/м2). Суммы ра диации выражают в мегаджоулях на квадратный метр (МДж/м2). В таблицах, справочниках, монографиях значения радиации и её сумм могут быть представлены в других единицах. Для возможно сти сравнения значений, выраженных в различных единицах, сле дует использовать соотношения:
Срочные актинометрические наблюдения предусматривают выполнение измерений вручную в установленные сроки при по мощи актинометрических датчиков с показывающими измери тельными приборами характеристик солнечного излучения и оп ределение дополнительных характеристик условий наблюдений. По результатам срочных наблюдений определяют значения видов радиации и коэффициент прозрачности атмосферы в момент на блюдения, а также месячные суммы этих видов радиации.
Комплекс характеристик солнечного излучения (составляю щих радиационного баланса) включает прямую солнечную радиа цию, рассеянную радиацию, суммарную радиацию, отражённую коротковолновую радиацию, коротковолновое альбедо подсти лающей поверхности, радиационный баланс, баланс коротковол новой радиации, баланс длинноволновой радиации.
Комплекс характеристик состояния атмосферы и земной по верхности включает количество и форму облаков, цвет неба, со стояние диска Солнца, метеорологическую дальность видимости, состояние подстилающей поверхности, температуру воздуха, пар циальное давление водяного пара, температуру поверхности почвы.
При срочных наблюдениях погрешность AJ определения пря мой солнечной, рассеянной, суммарной, отражённой радиации и радиационного баланса вычисляется по формуле и округляется до
0,01 кВт/м2:
где J - измеренное значение радиации (кВт/м2), енты, значения которых указаны в таблице.
Ъ и с - коэффици
Вид радиации и её обозначение |
||
Прямая солнечная радиация S |
||
Рассеянная радиация D |
||
Суммарная радиация Q |
||
Отражённая радиация R |
||
Радиационный баланс В |
Погрешность ЛР2 определения коэффициента прозрачности атмосферы Р 2 при высоте Солнца более 17° не превышает 0,02.
Погрешность определения характеристик дополнительной информации при выполнении актинометрических наблюдений: определение температуры производится с погрешностью не более 1 °С, парциального давления водяного пара - не более 0,1 гПа, продолжительность солнечного сияния - не более 10 мин за сутки, скорость ветра - не более 1 м/с.
2. Актинометрические приборы
Почти все актинометрические приборы основаны на опреде лении изменения температуры теплочувствительных элементов под воздействием радиации. Радиация поглощается чувствитель ным элементом и превращается в тепло. Изменение температуры чувствительного элемента прибора, пропорциональное энергети ческой освещённости, измеряется термоэлементами или термоба тареями.
Основными измерительными приборами являются термоэлек трические: актинометр, пиранометр, балансомер. Определяемые виды радиации при попадании на приемную поверхность этих приборов преобразуются в электрический ток, который измеряется гальванометром. Поэтому при нахождении радиационных потоков
каждого прибора в паре с гальванометром вычисляется перевод ной множитель: Д
а = - ^- (R 6 + R r + Rd) , |
|
где К - чувствительность приемной поверхности измерительного прибора (мВ/кВт); а - цена деления гальванометра в микроампе рах (lO""6 A), R6 и Rr - сопротивление термоэлектрической батареи
и рамки гальванометра (Ом), - добавочное сопротивление если оно используется при измерениях (Ом).
Перечисленные характеристики указываются в проверочных свидетельствах приборов.
Актинометр термоэлектрический М-3 (АТ-50) (рис. 2). Прибор предназначен для измерений прямой солнечной радиации S, кроме того, используется в качестве образцового прибора для определения чувствительности пиронометров и балансомеров.
Для наблюдений на актинометрической стойке с неподвижной стрелой трубку 7 устанавливают с помощью штатива 10-11, кото рый ориентируют стрелкой на север, затем ослабляют винт 2 и
ставят сектор широт 9 по широте. Ослабляют винт 3 и, вращая трубку 7 и рукоятку 6 , нацеливают трубку на Солнце. Ось 8 шта тива и рукоятка 6 расположены по оси мира, и поэтому, вращая рукоятку 6 , можно вести трубку за Солнцем, лишь изредка по
правляя наклон трубки по склонению вращением на оси 4. Наце ливание производится с помощью экрана 5 на нижнем конце труб ки, где должна концёнтрично располагаться тень от оправы вход ного окна. Для более точного нацеливания служит отверстие в оп раве трубки 7 и чёрная точка на белой поверхности экрана 5, на которую устанавливается световой зайчик. При работе на актино метрической стойке с подвижной стрелой наводку осуществляют только вращением осей 4 и 8 и не осуществляют установку акти
нометра на север и по широте. Крышка 1 надевается на трубку для контроля места нуля. В комплекте также имеется футляр для за щиты актинометра от внешних воздействий в промежутках между наблюдениями.
Рис. 2. Актинометр термоэлектрический М-3 (АТ-50).
Приёмником актинометра служит диск из сусального серебра толщиной 0,003 мм и диаметром 11 мм, расположенный в конце трубки 7. Обращённая к Солнцу сторона серебренного диска по крыта матово-чёрной эмалью, а к обратной стороне приклеена па пиросная бумага толщиной 0,009 мм и 26 спаев термобатареи из константана и манганина в форме ленточек, расположенных звез дообразно. Внешние спаи приклеены через бумажную изоляцию к медному кольцу. В трубке имеются семь постепенно сужающихся к приёмнику радиации диафрагм, обеспечивающих угол зрения прибора в 10 °.
Выводы термобатареи присоединяются к гальванометру, по казания которого пропорциональны термоэлектродвижущей силе, а она пропорциональна разности температур центральных и пери ферийных спаев, а эта разность пропорциональна интенсивности радиации.
Перед наблюдением открытая трубка нацеливается на Солнце на 2 мин для просушки черни на приёмнике. Затем крышка наде вается и через 25 с отсчитывается место нуля. Через 25 с после снятия крышки можно производить наблюдения.
Контроль чувствительности актинометра производится парал лельными наблюдениями по пиргелиометру или по хорошо прове ренному образцовому актинометру. Проверка актинометра по пир гелиометру производится только при высотах Солнца больше 22°, при голубом небе и при отсутствии облаков на расстоянии 20 ° во
круг Солнца.
Термоэлектрический пиранометр М-80М (рис.3). Прибор предназначен для измерения суммарной радиации Q, отражённой коротковолновой RK , а также рассеянной D, при использовании теневого экрана.
Рис. 3. Термоэлектрический пиранометр М-80М.
Выпускается пиранометр с приёмником М-115, у которого квадратная термобатарея 3 окрашена в чёрно-белый цвет в виде шахматной доски. Чёрные поля закрашены платиновой чернью и закопчены сажей с коэффициентом поглощения 5=0,985, которая поглощает коротковолновую и длинноволновую радиацию, а бе лые поля закрашены магнезией, поглощающей только длинновол новую радиацию. Поля по-разному поглощают солнечную посту-
пающую радиацию и нагреваются пропорционально поглощённой радиации. Термобатарея размером 32x32 мм составлена из пло ских ленточек манганина и константана, уложенных зигзагообраз но и составляющих 87 термоэлементов. Ленты последовательно спаяны в 32 полосы. Приёмник пиранометра 1 защищается от вет ра и гидрометеоров полусферическим стеклянным колпаком, про пускающим радиацию в диапазоне от 0,33 до 3 мкм.
При измерениях на актинометрической стойке с неподвижной стрелой приёмник может быть установлен горизонтально с помо щью уровня 7 и винтов 4. Теневой экран 5 - диск диаметром 85 мм прикрепляется к стержню 6 длиной 485 мм, причём диск виден из центра термобатареи под углом 10 °, что позволяет исключить по
падание прямой солнечной радиации на приёмник. Для затенения ослабляют винт 8 и стойка поворачивается стержнем к Солнцу.
Рассеянную радиацию измеряют при затенённом приёмнике.
Для измерения отражённой радиации пиранометр, установ ленный на планке толщенной до 2 см, отгибая пружину 2, опроки
дывают приёмником вниз. Поверхность участка под пиранометром должна быть горизонтальна и в радиусе 5 м покрыта естественной растительностью.
При работе на актинометрической стойке с подвижной стре лой М-13а используют только приёмник радиации М-115. Все операции по горизонгированию, затенению и опрокидыванию производят с помощью рукояток и регулировочных винтов акти нометрической стойки. Стеклянный колпак пиранометра защищён от отражённой радиации чёрным плоским кольцевым защитным экраном, расположенным в плоскости приёмника. Экран защищает колпак также и от радиации неба при измерениях отражённой ра диации.
К пиранометру придаётся крышка, надеваемая на приёмник для определения места нуля. Перед измерениями приёмник пира нометра облучают прямой радиацией для просушки. Постоянная времени пиранометра 7-9 с, что требует выдержки до 35-50 с для достижения устойчивого показания.
Контроль чувствительности пиранометра производится парал лельными наблюдениями по образцовому актинометру и проверяе мому пиранометру установленному в поверочную трубу ПО-11.
В -S ",
Термоэлектрический балансомер М-10М (рис.4). Прибор предназначен для измерения радиационного баланса В, а также радиационного баланса без прямой солнечной радиации при использовании теневого экрана.
Балансомер представляет собой круглую плоскую пластинку 1 диаметром 100 мм с двумя квадратными чёрными приёмниками 2
на противоположных сторонах, отмеченных №1 и №2. Приёмные пластинки из меди зачернены матово-чёрной эмалью. При измере ниях один приёмник обращён к исследуемой поверхности (вниз) и на него поступают коротковолновый поток отражённой солнечной радиации R K и земное издучение Е 3 вместе с отражённой частью длинноволнового Я д излучения атмосферы Е л и окружающих предметов. Другой приёмник, обращённый вверх, получает сум марную солнечную радиацию Q вместе с излучением атмосферы Е л. Следовательно, балансомер измеряет разность:
B = (S " + D + E a ) - (R k + R „ + E 3) . |
При затенённом балансомере исключается S", которая гораздо точнее вычисляется по показаниям актинометра.
Температура каждой пластины приёмника зависит от погло щённой радиации и отличается от температуры воздуха, а также зависит от скорости ветра, так как с увеличением скорости ветра усиливается конвективный теплообмен. Поэтому при измерении по балансомеру всегда производятся отсчёты скорости ветра по анемометру, установленному на одном уровне с балансомером.
Влияние ветра на показания балансомера учитывают введени ем поправочного множителя Фу. Поправочным множителем к по казаниям балансомера при ветре называется число, на которое нужно умножить показание балансомера при данной скорости вет ра, чтобы получить показание балансомера при штиле.
Разность температур приёмных пластин, зависящая от балан са, измеряется термобатареями, спаи которых поочерёдно распо ложены у пластин. Термобатареи представляют собой медные бруски с намотанной на них константановой лентой, на половину каждого витка нанесён слой серебра толщиной 0,03 мм.
Для установки на актинометрическую стойку с неподвижной стрелой балансомер выпускается с двумя шаровыми шарнирами 3,
Росенйиаш государственный
Б И Б Л И О Т Е К А
19619$, CHS, Малаотжнский пр., 98
4 и теневым экраном 5. При затенении экран должен быть виден из центра приёмника под углом 10 °. При этом тень от шарнира с за-
тенителем должна направляться в сторону шарнира с балансомером, а балансомер должен располагаться рукояткой перпендику лярно направлению на Солнце. Для такой установки планка с шарнирами прикрепляется к стойке одним винтом и при измене нии азимута Солнца вращается вместе с балансомером.
При работе на актинометрической стойке с поворотной стре лой поворот балансомера осуществляют поворотом всей стойки. Затенение осуществляют теневым экраном стойки.
Рис. 4. Термоэлектрический балансомер М-10М
Поворачивая первую сторону вверх при высоком Солнце и открытом приёмнике, соединяют балансомер с гальванометром так, чтобы стрелка отклонялась вправо. Если балансомер подклю чается через переключатель, то такое положение переключателя отмечается знаком “+”, причём знак меняется на обратный в сле дующих случаях:
а) при отклонении стрелки влево от нуля, б) при переключении в другое отрицательное положение пе
реключателя,
в) при переворачивании балансомера вторым приёмником. Для защиты балансомера от осадков и пыли, между измере
ниями, используют специальный футляр 6 .
Определение чувствительности производится сравнением по казаний актинометра с показанием балансомера, установленного в поверочную трубу ПО-11.
Гальванометр ГСА-1М (рис.5). Гальванометр стрелочный актинометрический служит для измерения тока, возникающего в термобатареях термоэлектрических актинометрических приборов.
На корпусе гальванометра 1 снизу укреплены три клеммы 2, обозначения которых “+”, “Р” и “С” нанесены на крышке корпуса 3 сбоку. Выводы рамки гальванометра припаяны к клеммам “+” и “Р”. К клеммам “Р” и “С” припаяны выводы добавочного сопро тивления. При включении гальванометра для измерения тока на клеммы “+” и “Р” в цепь тока включается только рамка гальвано метра. При включении же гальванометра на клеммы “+” и “С” в цепь тока последовательно с рамкой гальванометра включается
Рис. 5. Гальванометр ГСА-1М.
На выступах корпуса укреплена шкала 4, имеющая 100 деле ний. На шкале укреплены ограничители хода стрелки. В вырезах
шкалы укреплены зеркальная полоска 5 и термометр 6 . На шкале
нанесены: марка завода-изготовителя, год выпуска и заводской номер гальванометра, индекс гальванометра (ГСА-1), а также ве личины внутреннего сопротивления рамки и добавочного сопро тивления гальванометра. В крышке корпуса сделан вырез, закры тый стеклом 7, через которое производятся отсчёты показаний гальванометра и термометра. Для защиты от повреждений стекло закрывается откидным щитком 8 , на внутренней стороне которого
изображена электрическая схема гальванометра.
В крышке корпуса укреплён винт корректора 9, поворотом винта устанавливается нулевое положение стрелки гальванометра. При отсутствии тока стрелка должна находиться на пятом делении шкалы. Это деление при дальнейшей работе принимается за нача ло отсчётов и называется “местом нуля”.
Арретирование гальванометра осуществляется посредством вин та 10. При ввинчивании винта электрическая цепь рамки гальвано метра замыкается накоротко, в результате чего затухают колебания рамки, возникающие при перемещении гальванометра и толчках.
Гальванометр крепится к основанию футляра 11 специальным
винтом 12 с резиновыми амортизаторами. Сверху гальванометр закрывается кожухом 13, который соединяется с основанием по средством штифтов 14, укреплённых на кожухе, и пружины 15.
При включении гальванометра в цепь тока возникает взаимо действие магнитных полей рамки с током и постоянных магнитов. Рамка поворачивается, и прикреплённая к ней стрелка перемещает ся вдоль шкалы. Угол поворота рамки, а следовательно, и смещение стрелки пропорциональны силе тока, проходящего через рамку.
Стойка актинометрическая М-13а (рис. 6 ). На стойке уста
навливают актинометр, пиранометр и балансомер, предназначен ные для выполнения срочных наблюдений.
Стойку М-13а крепят в грунте опорой 2 со стабилизаторами 1. Насадка 4 установлена на опоре 2. Горизонтальность стрелы 9 ре гулируют при помощи трёх винтов 3 по уровню установленному на стреле и фиксируют с помощью винта 5. Внутри направляющей трубы 10 проходит стрела 9, которую можно поворачивать в трубе 10 и фиксировать винтом 11. На стреле 9 крепят головку пирано метра 14 и балансомер 18.
Страница 2 из 6
III. 1. ХАРАКТЕРИСТИКА СОЛНЕЧНОЙ РАДИАЦИИ
Солнечная радиация представляет собой поток идущего от Солнца электромагнитного излучения в широком диапазоне длин волн. В Международной системе единиц (СИ) длины волн оптического диапазона измеряются в микрометрах (мкм) или нанометрах (им), для которых существует соотношение: 1 мкм= 10 3 нм.
К верхней границе атмосферы на перпендикулярную к солнечным лучам поверхность поступает 1,98 кал/(см 2 мин) лучистой энергии (~ 140 тыс. лк). Эта величина радиационных условий и характеризует «солнечную постоянную».
Для количественной оценки солнечного излучения используют два показателя. Плотность потока (интенсивность) радиации - поток лучистой энергии, проходящей в единицу времени через перпендикулярную лучам единицу поверхности. Наиболее распространенными единицами измерения являются Вт/м 2 или кал/(см 2 мин). Сумма (доза) радиации - количество радиации, приходящей на единицу площади соответственно ориентированной поверхности за время действия облучения (час, день и т. д.). Измеряется она в кал/см 2 , ккал/см 2 , Дж/см 2 постояные множители для различных единиц измерения радиации приведены в работе .
В энергетическом отношении солнечная радиация почти полностью (на 99%) сосредоточена в области 290-4000 нм. ;)|и коротковолновая, или интегральная, радиация (ИР). Ра-/пьчцпя с длиной волн свыше 4000 нм относится к длинноволновой, или тепловой.
Для физиологических процессов растения наибольшее значите имеет коротковолновая радиация. Она подразделяется на ультрафиолетовую (290-380 нм), оказывающую фотоморфоге-ический эффект, видимую, или фотосинтетически активную радиацию (ФАР, 380-710 нм), дающую фотосинтетический, фотоморфогенетический и тепловой эффект, и близкую инфракрасную радиацию (750-4000 нм), дающую морфогенетический и тепловой эффект .
Величина ФАР может определяться либо путем непосредственного измерения с помощью фитопиранометров, либо рассчитываться на основе ИР с помощью переходных коэффициентов .
Нсли актинометрическая станция находится на расстоянии не более 50 км от опытного участка, можно пользоваться данными прихода суммарной ИР, полученной на станции, и переходить от них к суммарной ФАР. Суммарную приходящую ФАР вычисляют приближенно по формуле
2q* = 2qc, (in. 1)
где - дневная (месячная, годовая) сумма ИР (прямой и рассеянной); С
- переходный коэффициент, равный 0,5.
Суммарная ИР может быть приближенно рассчитана по формуле :
Q = 49SU1 X 10-44-10,5(sinun)2,1, (Ш.2)
где S - продолжительность солнечного сияния за месяц; hu - полуденная высота Солнца на 15-е число месяца.
Определение месячных сумм радиации по этой формуле для территории от 35 до 65° с. ш. дает ошибку не более 10%.
Для оценки агроклиматических ресурсов по обеспеченности тершей ФАР могут быть использованы климатологические средние месячные суммы или карты сумм ФАР для районов Советского Союза .
Коротковолновая радиация подразделяется на следующие виды : S -прямая солнечная радиация; D
- рассеянная радиация; Q - суммарная радиация, равная S + D; R
- отраженная от поверхности земли или растений радиация; Вк =
-
(J R
--остаточная коротковолновая радиация, или коротковолновый радиационный баланс. Все указанные виды радиации количественно оцениваются через плотности лучистого потока.
Следует отметить, что до последнего времени в подавляющей части работ фитофизиологического и экологического характера световые условия оценивались в единицах освещенности - люксах. Это имело место и в исследованиях с виноградом. Характеристика освещенности в люксах дает неполное представление об обеспеченности растений энергией солнечной радиации .
Для перехода от освещенности (в люксах) к энергетическим единицам используют пересчетные коэффициенты - энергетические эквиваленты люкса. В случае обратного пересчета пользуются световыми эквивалентами радиации. Для суммарной ИР световой эквивалент 1
кал/(см 2 мин) составляет 70 тыс. лк с пределами колебаний примерно ±5% . Световой эквивалент 0,1 кал/(см 2 мин) ФАР равен 20 тыс. лк . Энергетический эквивалент люкса для суммарной ФАР в безоблачную погоду для высот Солнца 11, 19 и 65° практически одинаков - 5,72хЮ_6 кал/(см 2 мин). При сплошной облачности 1
лк равен 3,88х10- 6 кал/(см 2 - мин) . По Цельникер , энергетический эквивалент люкса для ясной погоды при высоте Солнца 40-50° равен 5,70х10 6 кал/(см 2 - мин) для ФАР в границах 380-710 нм.
