что такое разряженный воздух в горах
Разреженный газ и его свойства
Технический вакуум
Вообще говоря, идеального вакуума в природе не встретить. Ведь даже в космическом пространстве, где, казалось бы, ничего нет, всё равно встречаются атомы водорода (пара атомов на кубический сантиметр).
Но в теории достичь такого идеала всё же можно, в мизерных масштабах.
Техническим вакуумом считают газ, который находится при давлении ниже, чем в окружающем пространстве. Ну, к примеру, этого легко достичь в неких сосудах или в трубопроводе. Для этой цели существуют различные вакуумные насосы.
Разреженное состояние воздуха
А ещё разреженный воздух опасен низким давлением. Из-за него можно оказаться в такой ситуации, когда не можешь сделать вдох. Так случается по той причине, что разреженный воздух обладает гораздо более низким давлением, чем в ваших лёгких. Из-за этого в силу вступает один из законов парциального давления газов. Он гласит, что газ будет стремиться перетекать из области высокого давления в область низкого давлению. То есть, из наших лёгких в окружающее пространство. Именно по этой причине в горах настолько тяжело дышать, ведь приходится прилагать немалые усилия для того, чтобы отвоевать кислород у окружающего пространства, в то время, как оно стремится вытянуть его из ваших лёгких.
Давление газов
Парциальным давлением называют давление одного из газов в газовой смеси. Сумма парциальных давлений каждого из газов равняется давлению газовой смеси.
Акклиматизация в горах, горная болезнь
Высотная болезнь (высотная гипоксия) — болезненное состояние, связанное с кислородным голоданием вследствие понижения парциального давления кислорода во вдыхаемом воздухе, которое возникает высоко в горах, начиная примерно с 2000 метров и выше.
Разновидностью высотной болезни является горная болезнь, в возникновении которой наряду с недостатком кислорода играют роль и такие добавочные факторы, как физическое утомление, охлаждение, обезвоживание организма, ультрафиолетовое излучение, тяжелые погодные условия (ураганные ветры и т.п.), резкие перепады температур в течение дня (от +30 °С днем до —20 °С ночью) и т.д. Но основным патологическим фактором горной болезни является гипоксия. В своем профессиональном сленге горную болезнь русские альпинисты называют «горняшкой», «акклимашкой».
Эта статья является медицинской работой, однако в ней очень подробно изложены все особенности горной болезни и акклиматизации в горах.
Факторы, способствующие развитию горной болезни
Классификация высот и характерные физиологические изменения
Высота, на которой развивается горная болезнь, варьирует вследствие влияния многочисленных факторов, как индивидуальных, так и климатических.
На развитие горной болезни влияют следующие индивидуальные факторы:
Следующие факторы провоцируют развитие горной болезни и снижают переносимость больших высот:
Следующие климатические факторы способствуют развитию и более быстрому прогресc ированию горной болезни:
Высота развития горной болезни
Сочетание вышеперечисленных факторов приводит к тому, что высота развития горной болезни для разных людей и разных условий бывает весьма вариабельной. Некоторые начинают страдать от кислородной недостаточности уже на высоте 2000 м, другие же не чувствуют ее эффекта даже на 4000 м.
Большинство здоровых неакклиматизированных жителей равнин начинают ощущать действие высоты в районе 2500—3000 м, а при напряженной физической работе — и на меньших высотах. На высоте около 4000 м даже у абсолютно здоровых людей появляется легкое недомогание, а острая горная болезнь регистрируется у 15—20 % участников подъема. На высоте 6500—7000 м полная акклиматизация, по всей видимости, вообще невозможна, в связи с чем у участников экспедиций на восьмитысячники мира отмечаются многочисленные функциональные расстройства и прогрессирующие признаки горной болезни. В высотном альпинизме существует термин «летальная зона», или «зона смерти». Ввел его руководитель швейцарской экспедиции 1952 г. на Эверест Э. Висс-Дюнан, высказавший мнение, что существуют границы, пребывание выше которых приводит альпинистов к гибели. На высотах более 8000 м человек может находиться за счет внутренних резервов не более 2—3 дней, постепенно теряя сопротивляемость к действию высоты. Правда, опыт последних гималайских экспедиций, во время которых многие участники после успешной ступенчатой акклиматизации не использовали кислородные аппараты, несколько расширяет наши представления о пределах переносимости кислородной недостаточности.
Патогенез
Дефицит кислорода вызывает ряд приспособительных реакций, направленных, с одной стороны, на сохранение нормального кислородного снабжения органов и тканей, а с другой — на более экономное расходование энергии и жизнедеятельность в условиях кислородного голодания. К таким компенсаторным реакциям относятся:
Специалист по гипоксическим тренировкам, кандидат медицинских наук Алла Цветкова объясняет: «Чтобы нагнать больше кислорода, человек дышит глубже и чаще. А сердечно-сосудистая система старается быстрее отнести кислород к тканям и органам: повышается пульс, давление, объем крови».
Происходят также реакции на тканевом уровне:
При подъеме на высоты до 2000—4000 м кислородная недостаточность у здоровых людей компенсируется без каких-либо видимых нарушений и патологий.
Периодическое дыхание
В результате гипервентиляции в крови снижается содержание углекислого газа, в результате чего развивается дыхательный алкалоз. Это связано с тем, что уменьшение РаСО2 крови ниже 35 мм сдвигает реакцию в щелочную сторону за счет уменьшения свободных ионов Н+: СО2 + Н2О НСО3- + Н+.
Вследствие «вымывания» CO2 нарушается регуляция дыхания, так как избыток углекислого газа в крови возбуждает дыхательный центр. Пока человек бодрствует, его сознание подает сигналы на вдох. Во сне, когда контроль сознания ослабевает, возникает явление, называемое периодическим дыханием, или дыханием Чейна — Стокса: на несколько секунд (до 10—15) дыхание останавливается, после чего возобновляется, вначале с удвоенной силой. Первое событие связано с реакцией мозга на недостаток СО2, второе — с реакцией на критически низкий уровень О2. Практически это выглядит так, что человек просыпается, потому что задыхается.
Доцент кафедры экстремальных и прикладных видов спорта РГУФК, заслуженный мастер спорта по альпинизму Юрий Байковский отмечает: «Это очень неприятное ощущение. Бывает, в этот момент человеку снится, что он попал в лавину, задыхается и умирает».
Однако, отдышавшись, человек приходит в себя и может дальше спокойно спать. Несмотря на «неприятные» ощущения, это нормальная реакция организма на высоту и этот симптом самостоятельно не является признаком горной болезни [5].
Механизмы возникновения отека
При дальнейшем подъеме гипоксия нарастает, так как компенсаторные функции организма уже не обеспечивают достаточной компенсации. Недостаток кислорода в окружающем воздухе ведет к уменьшению парциального давления кислорода в легких и к снижению насыщения артериальной крови кислородом, вследствие чего возникает отек легких и головного мозга.
Существует точка зрения, что в основе главных клинических проявлений острой горной болезни лежит нарастающий отек головного мозга.
У человека наиболее чувствительными и уязвимыми к гипоксии являются ткани головного мозга и ткань легочной альвеолы, так как последние получают кислород непосредственно из воздуха. Именно недостаточное снабжение этих тканей кислородом и является причиной развития в них отечных процессов. Основные источники отека легких и головного мозга:
К гипоксическому механизму присоединяются другие механизмы:
Поэтому при низких температурах отек легких или головного мозга возникает более быстро — на больших высотах и при большом морозе этот период может составлять всего 8—12 часов вместо обычных 24 часов.
Отек мозга — это избыточное накопление воды в тканях мозга, а источником воды является главным образом кровь, протекающая по микрососудам и мозговым капиллярам.
Отек легких — это накопление светлой плазмы крови в тканях легких, а затем и в просветах альвеол: при вдохе заполняющая просветы плазма вспенивается, резко снижая полезный объем легких.
Как правило, отек мозга и отек легких развиваются ночью (пик кризиса чаще всего наступает в 4 часа утра), что обусловлено:
Из чего следует сделать вывод:
Причина скоротечности летального исхода в том, что они развиваются по принципу порочного круга, когда последующие этапы усугубляют исходную причину, а исходная причина усугубляет следствия (например, сдавление вен головного мозга приводит к более сильному отеку и наоборот).
Изменения в других органах и системах
Система пищеварения
На высоте значительно изменяется аппетит, уменьшается всасывание воды и питательных веществ, выделение желудочного сока, что приводит к нарушению процессов пищеварения и усвоения пищи, особенно жиров. В результате человек резко теряет вес (до 15—22 кг за 6—7 недель на высоте 6000 м). На высоте человек может ощутить мнимое чувство полноты желудка, распирание в подложечной области, тошноту, наблюдаются поносы, не поддающиеся медикаментозному лечению.
Зрение
На высотах порядка 4500 м нормальная острота зрения возможна только при яркости, в 2,5 раза больше обычной для равнинных условий. На этих высотах происходят сужение периферического поля зрения и заметное «затуманивание» зрения в целом. На больших высотах снижается также точность фиксации взгляда и правильность определения расстояния. Даже в условиях среднегорья зрение ночью слабеет, а срок адаптации к темноте увеличивается.
Обезвоживание организма
Выделение воды из организма, как известно, осуществляется в основном почками (1,5 л воды в сутки), кожей (1 л), легкими (около 0,4 л) и кишечником (0,2— 0,3 л) — всего около 3 л воды в сутки. При усиленной мышечной деятельности, особенно в условиях жары, резко возрастает выделение воды через кожу (иногда до 4—5 л). Напряженная мышечная работа, совершаемая в условиях высокогорья, в связи с недостатком кислорода и сухостью воздуха резко усиливает легочную вентиляцию и тем самым увеличивает также количество воды, выделяемой через легкие. Все это приводит к тому, что общая потеря воды у участников сложных высокогорных путешествий может достигнуть 7—10 л в сутки.
Прочие изменения
Болевая чувствительность по мере нарастания гипоксии снижается вплоть до полной ее потери.
Психические изменения
Многие альпинисты рассказывают о влиянии высоты на психику человека.
Экспедиционный врач П.В. Андригин (см. книгу «Слово об Эльбрусе»), указав на осколки стекла на снегу, пояснил: «Это — смеситель для счета эритроцитов в крови. Испытуемый, на уровне долины вполне владеющий собой субъект, на высоте взял да и вполне спокойно перекусил его зубами».
Райнхольд Месснер (высота 8200 м, бескислородное одиночное восхождение на Эверест в 1980 году) отмечал: «Ощущение, возникшее несколько часов назад, что у меня есть невидимый спутник, усиливается. Я даже спрашиваю себя, как же мы разместимся в этой крошечной палатке. Кусок сухого мяса разделяю на две равные части. Оборачиваюсь. Убеждаюсь, что я один».
Участник первого советского восхождения на Эверест Михаил Туркевич об одном из напарников во время спуска с вершины рассказывал: «Эдик идти отказывается. Сел, свесив ноги в сторону Непала, говорит, что ему и здесь хорошо. Оказывается, у него кончился кислород».
Клиника
Острая форма горной болезни возникает при быстром перемещении (в течение нескольких часов) неакклиматизированных людей в высокогорье, обычно на высоту более 3500 м. Клинические симптомы ее развиваются стремительно. При подострой форме горной болезни они развиваются не так быстро и сохраняются дольше (до 10 дней). Клинические проявления обеих форм горной болезни в общем совпадают.
Острая горная болезнь
Симптомы горной болезни легкой степени появляются в течение 6—12 часов (а иногда и раньше) после подъема на новую высоту. На большей высоте ее симптомы обнаруживаются раньше. У многих они проявляются вначале в ухудшении самочувствия, некоторой вялости. Первое время новичок ощущает в горах недомогание, учащенное сердцебиение, легкое головокружение, небольшую одышку при физических нагрузках, сонливость и вместе с тем плохо засыпает. Через 3—4 дня эти явления, если не подниматься выше, как правило, исчезают. Четких объективных клинико- неврологических симптомов этой формы горной болезни не существует.
Все вышеперечисленные симптомы не являются специфическими и могут быть следствием многих других заболеваний. Тем не менее считается правильным предполагать острую горную болезнь, если у неаккли- матизированного человека, поднявшегося на высоту более 2500 м, начинает болеть голова и появляется еще хотя бы один из вышеперечисленных симптомов. Если вышеописанные симптомы появляются после 36 часов хорошего состояния, то надо исключить наличие другого заболевания.
На высотах 2500—3500 м у некоторых людей могут наблюдаться признаки эйфории: приподнятое настроение, излишняя жестикуляция и говорливость, ускоренный темп речи, беспричинное веселье и смех, беззаботное, легковесное отношение к окружающей среде. В дальнейшем эйфорическое состояние сменяется упадком настроения, апатией, меланхоличностью, притупляется интерес к окружающему.
На высотах 4000—5000 м ухудшается самочувствие. Развивается умеренная и даже сильная головная боль. Сон становится беспокойным, тревожным, с неприятными сновидениями, некоторые засыпают с трудом и часто просыпаются от чувства удушья (периодическое дыхание). При физических усилиях сразу учащаются дыхание и сердцебиение, появляется головокружение. Аппетит понижается, возникает тошнота, которая бывает интенсивной и может перейти в рвоту. Изменяется вкус: хочется преимущественно кислой, острой или соленой пищи (что отчасти объясняется обезвоживанием и нарушением водно-солевого баланса). Сухость в горле вызывает жажду. Возможны кровотечения из носа.
На высотах 5000—7000 м и выше самочувствие редко бывает хорошим, чаще оно неудовлетворительное. Ощущаются общая слабость, усталость, тяжесть во всем теле. Не прекращается умеренная, а подчас и сильная боль в висках, лобной, затылочной части головы. При резких движениях и наклонах или после работы возникает головокружение. Человек засыпает с большим трудом, часто пробуждается, некоторые мучаются от бессонницы. Заболевший горной болезнью не способен длительно выполнять физическую нагрузку из-за одышки («дыхание загнанной собаки») и сердцебиения, работоспособность падает. Например, на высоте 8000 м остается 15—16 % работоспособности от таковой на высоте уровня моря [8].
Сухость в горле нарастает, все время хочется пить. Язык обложен. Многих беспокоит сухой кашель. Аппетит, как правило, понижен или отсутствует. Число случаев тошноты и рвоты при приеме пищи увеличивается. Часто отмечаются боли в области живота и желудочно- кишечные расстройства, вздутие живота. Ритм дыхания во время ночного сна нарушается (дыхание Чейна — Стокса). Кожные покровы лица, особенно губ, приобретают бледный, чаще синюшный оттенок в результате недостаточного насыщения кислородом артериальной крови, которая теряет свой алый цвет. Температура повышается на 1—2 °C, возникает озноб. Учащаются случаи кровотечений из носа, рта, легких (кровохарканье), иногда желудочные.
При определенных условиях, начиная с 4000 м, могут возникнуть опасные формы горной болезни, обусловленные срывом адаптационных механизмов и развитием более серьезных патологий: отека легких и отека головного мозга.
Высокогорный отек легких
На фоне тяжелых форм острой горной болезни, а иногда — внезапно, могут развиться застойные явления крови в малом круге кровообращения и отек легких, а также острая сердечная недостаточность.
Симптомы высокогорного отека легких, как правило, появляются на 2-3-й день пребывания на большой высоте. Из капилляров легких выходит жидкость, которая, попадая в просвет альвеол, мешает газообмену, в результате гипоксия усиливается и заболевание прогрессирует. Если не принять меры, то от первого появления симптомов до смерти от удушья могут пройти считанные часы. Его развитию способствуют перенесенные ранее заболевания органов дыхания и кровообращения, хроническая или острая инфекция дыхательных путей (например, ангина, бронхит, пневмония, хронические гнойные стоматологические заболевания), чрезмерные физические нагрузки, выполняемые прежде, чем наступила устойчивая адаптация.
Высотный отек легких из всех специфических для гор заболеваний является наиболее частой причиной смерти. На высоте 2700 м частота высокогорного отека легких составляет 0,0001 % и увеличивается до 2 % на 4000 м.
В развитии высокогорного отека легких различают 3 стадии.
Первая стадия протекает на фоне симптомов тяжелой степени острой горной болезни:
Для отека легких также характерны следующие специфические симптомы:
Вторая стадия наступает обычно через 8-12 ч после первых симптомов:
Третья стадия развивается еще через 6-8 ч и за 4-8 ч до летального исхода:
Без надлежащего лечения происходят падение давления, коллапс, кома, остановка сердца.
Высокогорный отек головного мозга
Участник одной из экспедиций на Эверест Дейл Круз описывает свои ощущения при отеке головного мозга: «Было ощущение, как будто я очень пьян. Я не мог идти не спотыкаясь и совершенно потерял способность думать и говорить. У меня в голове было несколько слов, но я никак не мог сообразить, как мне их произнести».
Различают 3 стадии отека головного мозга: Первая стадия протекает на фоне симптомов тяжелой степени острой горной болезни:
Из-за изменений в головном мозге появляются специфические симптомы:
Вторая стадия наступает обычно через 8—12 ч после появления первых симптомов:
Третья стадия наступает через еще 6—8 и за 4—8 ч до летального исхода:
В конце третьей стадии происходят потеря сознания, остановка дыхания и сердечной деятельности.
Острейшая форма горной болезни
Острейшая форма горной болезни — гипоксическое удушье — иногда наступает сразу же после доставки людей на большие высоты вертолетом, самолетом, автотранспортом или при быстром восхождении.
Внезапно возникают ощущение пустоты при вдохе, жгучая боль во всем теле, рябь в глазах или потемнение, прострация, появляется страх смерти, человек теряет сознание (например, при разгерметизации кабины самолета пилот теряет сознание через 2 минуты). Однако при быстром спуске и оказании необходимой медицинской помощи все явления быстро проходят.
Хроническая горная болезнь
Хроническая горная болезнь была описана в 1829 г. известным перуанским ученым Карлосом Монхе, поэтому она называется еще болезнью Монхе. Хроническая горная болезнь встречается значительно реже, ею заболевает небольшая часть горцев, проживающих на высотах свыше 3500—4000 м.
Для нее характерно снижение физической и умственной работоспособности, причем преобладают изменения со стороны центральной нервной системы. Из-за нарастания гипоксемии (понижение содержания кислорода в крови) происходит увеличение объема циркулирующей крови, ее объема в легких, отмечается увеличение размеров правой половины сердца, печени.
Грудная клетка приобретает бочкообразную форму, часто можно наблюдать утолщение пальцев рук («барабанные палочки»), выраженный цианоз. Больные хронической горной болезнью нередко жалуются на кашель, кровохарканье, одышку, боль в правом подреберье, возникают кровотечения в пищевом канале. Важным диагностическим признаком болезни Монхе является почти полное ее исчезновение после спуска в равнинную местность. При выраженных проявлениях хронической горной болезни применяются такие же меры и лечебные препараты, как и при острой горной болезни.
Профилактика
Основа профилактики острой горной болезни — это проведение активной ступенчатой акклиматизации. Немаловажное значение имеют также и рациональный отбор людей, их физическая и психологическая подготовка, наличие предыдущего высотного опыта, фармакологическая профилактика.
Акклиматизация
Основные принципы акклиматизации:
Материалы статьи в журнале:
Медицина неотложных состояний №4 (29), 2010, Никонов В.В., Чернов А.Л., Феськов А.Э.
Харьковская медицинская академия последипломного образования ВОЛКОВА Ю.В.
Харьковский национальный медицинский университет
Что такое разреженный воздух? его свойства и принципы
Что такое разреженный воздух? :
В первую очередь стоит упомянуть, что речь пойдет о значении слова «разреженный», а не «разряженный». «Разряженный» означает «быть лишенным заряда».
Разряженным может быть револьвер, а воздух — разреженный.
Что такое разреженный воздух
Слово «разреженный» происходит от прилагательного «редкий». То есть с пониженной плотностью. Это состояние воздуха, когда количество молекул на кубический сантиметр пространства становится меньше, чем в воздухе, которым все привыкли дышать.
В природе он встречается на высоте. Например, в горах или в слоях атмосферы, в которые можно подняться на самолете. Чем выше подниматься над уровнем океана, тем более разреженным будет становиться воздух. В итоге он превратится в вакуум, то есть полное отсутствие молекул воздуха в пространстве.
Снижение плотности с набором высоты происходит потому, что чем дальше от земли, тем меньше на частички кислорода воздействует сила притяжения земли. Получается, что максимальная плотность воздуха у поверхности, особенно там, где произрастает много растений, а в открытом космосе воздуха нет совсем, там полный вакуум. А также разредить воздух можно искусственно.
В самолетах
Пассажирский самолет поднимается над поверхностью земли примерно на 10-12 км. Летающие аппараты с ракетным и турбореактивным двигателем поднимаются и до 100 км, но обывателям на них не попасть, на них летают только специально подготовленные для этого люди. На такой высоте жизнедеятельность человеческого организма невозможна. Если в самолете, находящимся в полете, открыть дверь или произойдет аварийная разгерметизация кабины, то все пассажиры в самолете моментально погибнут.
Но даже в герметичном закрытом салоне люди испытают дискомфортные ощущения:
Частые полеты на самолете идут отнюдь не на пользу здоровью. Перепады давления, большое содержание оксида углерода, слишком большое ускорение — все это влияет на сердечно-сосудистую систему. Беременным и больным гипертонией вообще не рекомендуют передвигаться таким способом.
В горах
Самая высокая точка на земле — это вершина горы Эверест. Максимальная точка этой горы достигает более 8 тысяч метров, и это очень высоко.
Инстинктивно человек боится высоты и стремится спуститься пониже. Происходит это не только потому, что с высокого места можно упасть, но и потому, что высота может пагубно и даже фатально влиять на человеческое здоровье.
К свойствам разреженного воздуха невозможно полностью привыкнуть, но можно адаптироваться. Альпинисты, которые поднимаются высоко в горы, годами готовятся к этому. А также знают, что подниматься нужно постепенно, набрав определенную высоту — нужно к ней привыкнуть. Если неподготовленный человек поднимется резко на Эверест или даже гору значительно ниже, то его наверняка подкосит горная болезнь. Для здорового крепкого человека критичная высота от 2,5 км и выше, а для больного или пожилого — от 1 км и выше. Симптомы этой болезни следующие:
Если у человека есть ощущение, что он резко стал счастлив, то это очень нехороший признак. За ним последует сонливость, а если уснуть, то уже не проснешься.
Самое страшное, что горная болезнь может долгое время протекать практически бессимптомно, а потом человек резко теряет сознание. Если ничего не предпринимать и немедленно не спуститься, то человек умрет. Губительнее всего гипоксия или недостаток кислорода для центральной нервной системы.
Лечение разреженным воздухом
Но ведь существует мнение, что горный воздух очень полезен. И это мнение справедливо, более того, существует даже оротерапия – лечение и восстановление разреженным воздухом.
Принцип терапии заключен в помещении человека в капсулу с разреженным воздухом в определенной концентрации.
Эффективна оротерапия в следующих случаях:
Применяется методика в России с 1987 года. Проводиться такое лечение должно исключительно в клинических условиях и под наблюдением врача. Ведь и электрический ток, и радиоактивное излучение в неправильных дозах убивают, а в точно подсчитанных лечат. Разредить воздух в клинических условиях позволяет генератор горного воздуха.
Естественная тяга
Механизм
Основная статья: Сила Архимеда
Плотность ρ <\displaystyle \rho >нагретого воздуха и любого другого газа меньше, чем плотность более холодного, следовательно, давление столба высотой h (p = ρgh) у него меньше. Этот факт приводит к появлению разности давлений внутри и снаружи дымовой трубы или отапливаемого здания; наибольшее разрежение достигается снизу, где высота вышележащих столбов с разной плотностью максимальна: Δp=ρgΔh<\displaystyle \Delta p=\rho g\Delta h>.
В системе вентиляции зданий
Если здание не является герметичным, то за счёт этой разницы давлений возникает поток холодного воздуха, направленный внутрь, а тёплый воздух вытесняется (всплывает) и выходит наружу (могут быть предусмотрены специальные вытяжные вентиляционные каналы). Движущая сила тяги определяется перепадом средних высот входа и удаления воздуха. Так обеспечивается работа вытяжной вентиляции с естественным побуждением.
Если летом в здании работают кондиционеры, то происходит обратный эффект — холодный воздух выходит наружу, а тёплый проникает внутрь.
В современных высотных зданиях с замкнутыми внешними контурами эффект тяги может достигать больших масштабов
Поэтому при конструировании таких зданий уделяют внимание борьбе с этим эффектом. Частично это достигается за счёт принудительной вентиляции, частично за счёт встраивания внутренних перегородок
В случае пожара эффект тяги играет большую роль в распространении дыма.
В дымовых трубах
Аналогичный процесс протекает в печах и котлах. Воздух поступает в топку под колосник или подаётся на горелки. Там происходит горение, в ходе которого образуются горячие дымовые газы. Поверхностями нагрева котла или стенками печи тепловая энергия от них отбирается, иногда также в них проникает окружающий воздух, но на выходе они всё равно обычно гораздо горячее окружающего воздуха (даже если технически возможно охладить их сильнее, от этого обычно отказываются, чтобы предотвратить выпадение в системе едкого и токсичного конденсата). Дымовая труба по своему первоначальному назначению требуется для создания как можно большего столба нагретых газов, который создаёт довольно значительную тягу (тем не менее многие высокие трубы создавались в основном из экологических соображений, для рассредоточивания продуктов сгорания). Газы эвакуируются через устье трубы, где разрежение (с поправкой на гидравлическое сопротивление выхода) равно нулю. Тем не менее, в тракте сужающейся трубы может (обычно если есть устройства принудительной тяги) возникать и зона с избыточным давлением.
В небольших котлах и печах естественная тяга бывает достаточна для преодоления аэродинамического сопротивления всего газовоздушного тракта, и даже требует ограничения. В плохо отрегулированных системах печного отопления зданий иногда засасывается столько холодного воздуха снаружи, что тепла, выделяемого камином, не хватает даже на его нагрев. Для регулировки тяги применяются шиберы, заслонки, а также несложные автоматические устройства, подающие в газоход воздух при слишком большом разрежении — ограничители тяги.
Тяга может стать и недостаточной, что приводит к плохому горению в топке и выходу продуктов сгорания в помещение (наиболее опасен угарный газ). При естественной тяге с этим ничего нельзя сделать, кроме как прочистить дымоход и облегчить доступ воздуха в помещение, откуда он забирается.
Недостатки
Естественная тяга зависит от атмосферных условий: чем выше температура наружного воздуха, тем, как правило, меньше разница плотностей его и газов. Существенно увеличить её напор можно, только значительно увеличив высоту трубы, что конструктивно сложно и дорого, а для паровозов невозможно по транспортным габаритам; чтобы избежать аэродинамических сопротивлений, требуется делать широкие газоходы с малой скоростью газов. При таких скоростях дымоходы могут легко загрязниться золой, что опять же снижает тягу.
Для увеличения тяги без применения механических устройств можно установить на устье трубы или вентиляционного канала дефлектор, преобразующий в разрежение энергию обтекающего его ветра. Он может обеспечить естественную вентиляцию даже без перепада температур. Но когда нет ветра, дефлектор не работает, к тому же установка дефлекторов и зонтов на трубах отопительного оборудования в России была запрещена до г.. На выходе можно также использовать диффузор. Однако для устройств с высокофорсированным горением экономически оправдано создание принудительной тяги при помощи дымососов.
Первая топка печи и проверка тяги
После того как была сложена печь, нужно сделать две вещи: дать ей просохнуть и определить качество тяги. Для просушки печи должна пройти неделя. На этот период оставляют открытыми все дверцы, поддувало печи. Можно жечь бумагу и щепки в небольшом количестве. Если не дать ей качественно высохнуть, возможно, растрескивание материала в дальнейшем.
Чтобы узнать, сколько тепла даст печь, проводят проверку тяги. Она зависит от:
Пробные топки проводят не спеша. Сначала всегда жгут бумагу и щепки, а после уже поджигают дрова. Может возникнуть задымление помещения. Это свидетельствует о не очень хорошей тяге. Иногда проблему решает сжигание в дымоходе бумаги или щепок.
Ремонт и обслуживание впускных коллекторов
Современный впускной коллектор — деталь сложная. Случаются с ней и поломки. Рассмотрим типичные.
Нарушения герметичности
Это первое, чем «болеют» системы впуска, впрочем как и многие другие узлы автомобиля. Вибрации, перепады влажности, давления и температур сказываются на резиновых (паранитовых и др.) уплотнениях, которых в сложных системах впуска достаточно много. Возможно дополнительное попадание воздуха в смесь, так называемый «подсос».
Подсос воздуха во впускном коллекторе может значительно повлиять на динамические показатели двигателя в целом. После восстановления герметичности работа двигателя нормализуется.
Прокладки впускного и выпускного коллекторов ВАЗ 2106
Загрязнение впускного коллектора
Впускной тракт время от времени необходимо проверять на предмет налета на стенках. Подобная проблема может довольно сильно повлиять на динамику автомобиля. Особенно часто засоряется коллектор на двигателях с системой рециркуляции выхлопных газов. В таких случаях необходимо произвести разборку и чистку устройства специальным составом.
Отложения на стенках элементов впускных коллекторов
Деформации и механические повреждения корпуса
Для производства коллекторов широко используют пластик и алюминий, а эти материалы, как известно, могут деформироваться из-за воздействия высоких температур. Пластик со временем трескается и рассыхается. Алюминиевые коллекторы вследствие вибраций могут лопнуть. Элементы с сильно нарушенной геометрией подлежат замене. Алюминиевые детали можно заварить аргонодуговой сваркой.
Повышенная температура воздуха в впускном коллекторе
Причинами подобной проблемы могут быть:
Решением является проверка узлов системы охлаждения и диагностика электронных систем.
Хлопки во впускном коллекторе
Во время воспламенения топлива в цилиндрах двигателя должны соблюдаться условия герметичности (оба клапана должны быть плотно закрыты). При условии воспламенения топлива с открытым или слегка приоткрытым впускным клапаном топливно-воздушная смесь может воспламеняться в самом коллекторе, в результате чего слышны характерные «хлопки». Такие поломки довольно опасны — они могут привести к значительным повреждениям.
Причинами неисправности могут быть:
В подобных случаях необходимо провести комплексную диагностику двигателя для выявления причин хлопков.
Рассмотрим процедуру замены прокладки впускного коллектора на примере двигателя Шевролет Авео 2017 г.
1. До начала работ обесточить бортсеть автомобиля, сняв отрицательную клемму аккумулятора.
2. Демонтировать рычаги стеклоочистителей (необходимо только в случае с конкретным двигателем).
3. Снять пластиковые фиксаторы защелки 1 и винты 2, после чего удалить решетку воздухозаборника 3.
4. Выполнить опорожнение системы охлаждения, выкрутив сливную пробку радиатора 4.
5. Снять воздухопровод воздушного фильтра 5, открутив винты хомутов 6.
6. Снять трубку принудительной вентиляции картера 7.
7. Отсоединить коммуникации дросселя 8-11, снять сам дроссель 12, открутив винты 13.
8. Отсоединить трубку усилителя тормозов 14.
9. Выкрутить винты 16,17 кронштейна коллектора, демонтировать кронштейн 15.
10. Снять направляющую топливной форсунки, отсоединить шланг охлаждения дросселя 19, открутить болты коллектора 18.
11. Отодвинуть коллектор 20 в сторону, аккуратно снять прокладку 21.
12. Очистить и обезжирить посадочные места для новой прокладки, установить ее.
13. Собрать узлы впускной системы в обратном порядке разборки.
Обращайте внимание на порядок и силу утяжки ремонтируемых узлов. Затягивайте резьбовые соединения постепенно в порядке от центра к краю детали, либо крест-накрест
Правильная работа впускного коллектора гарантирует длительную эксплуатацию двигателя. При минимальных знаниях и наборе необходимых инструментов текущее обслуживание или мелкий ремонт возможно произвести самостоятельно. Со сложными деталями и электроникой лучше обратиться в сервисный центр.
От компании Keddy
Шведские инженеры славятся свое способностью работать с чугуном. Топки Кедди отличает качество используемого чугуна в первую очередь. Технологии его производства и обработки засекречены. Уже очень давно они освоили тонкости работы с этим материалом. По этой причине каждое их изделие отличает:
сниженный расход топлива. Температура будет поддерживаться в помещении долгое время без необходимости часто подкладывать топливо:
долговечность. Любое изделие выдержит не один год работы, гарантия до 10-ти лет.
Что такое разреженный воздух? Его свойства и принципы
Плотность воздуха неодинакова. Там, где она меньше, воздух разреженный. Давайте узнаем, что значит разреженный воздух и какими особенностями он характеризуется.
Газовая оболочка Земли
Воздух — неосязаемая, но крайне важная составляющая нашей планеты. Он участвует в процессе обмена энергии, поддерживая все жизненные функции организмов. Он способствует передаче звуков, препятствует переохлаждению Земли и защищает её от чрезмерного влияния солнечной радиации.
Воздух — это внешняя оболочка планеты, называемая атмосферой. Он состоит из множества газов: неона, аргона, водорода, метана, гелия, криптона и т. д. Основная доля приходится на кислород и азот, которые составляют от 98% до 99% воздуха.
Соотношение газов и их количество может изменяться. Так, из-за выхлопов машин и выбросов заводов городской воздух больше насыщен углекислым газом. В лесах, на местности, где нет производств, увеличивается количество кислорода. А вот в районе пастбищ растет доля метана, который выделяют коровы в процессе пищеварения.
Плотность воздуха
На плотность газовой оболочки влияет много факторов, в разных уголках планеты и на разных высотах она отличается. Воздух с небольшой плотностью – это разреженный воздух (от слова «редкий»). Чем он реже, тем дальше его молекулы находятся друг от друга.
Плотность показывает, сколько воздуха находится в одном кубическом метре объема. В качестве стандарта этой величины выбрано значение 1,293 килограмм на кубический метр при нормальных условиях и сухом воздухе.
В физической науке принято различать плотность удельную и массовую. Удельная определяет, сколько весит воздух в одном кубическом метре. Она зависит от географической широты и иннерции от вращения планеты. Массовая определяется исходя из барометрического давления, абсолютной температуры и удельной газовой постоянной.
Главные закономерности возникновения и принципы разреженного воздуха описаны законом Гей-Люссака и Бойля-Мариотта. Согласно им, чем больше температура и ниже давление, тем воздух более редкий. Вместе с этим, важна и его влажность: с её возрастанием плотность уменьшается.
Разреженный воздух и высота
Сила притяжения Земли, как магнит, притягивает все доступные ей тела к себе. Поэтому мы ходим, а не хаотично витаем в пространстве. Поэтому молекул вещества собирается больше именно внизу, а значит, его плотность и давление тоже выше у земной поверхности. Чем дальше от неё, тем эти показатели меньше.
Вы замечали, что с подъемом на большие высоты, например в горах, дышать становится тяжелее? Все из-за того, что там разреженный воздух. С высотой общее содержание кислорода в одном литре воздуха становится меньше. Он не насыщает кровь должным образом, и мы испытываем трудности в дыхании.
Высоты горы Эверест — 8488 метров. На её вершине плотность воздуха составляет треть от стандартной плотности на уровне моря. Заметить изменения человек может уже на высоте от 1500 до 2500 метров. Дальше изменение плотности и давления чувствуется острее и уже представляет потенциальный риск для здоровья.
Наиболее разряженный воздух характерен для экзосферы – внешнего слоя атмосферы. Она начинается с высоты 500-1000 километров над земной поверхностью. Она плавно переходит в открытый космос, где пространство приближено к состоянию вакуума. Давление и плотность газа в космосе очень низкие.
Вертолет и разреженный воздух
От плотности воздуха зависит очень многое. Например, она определяет «потолок» для подъема над земной поверхностью. Для человека он составляет десять тысяч метров. Но чтобы подняться так высоко, необходима длительная подготовка.
У летательных аппаратов тоже есть свой предел. У вертолетов он составляет примерно 6 тысяч метров. Гораздо меньше, чем у самолетов. Все объясняется особенностями конструкции и принципами работы этой «птички».
Подъемную силу вертолет приобретает при помощи винтов. Они вертятся, разделяя воздух на два потока: над ними и под ними. В верхней части воздух движется по направлению винтов, в нижней части – против. Таким образом, плотность под крылом аппарата становится больше, чем над ним. Вертолет словно опирается на воздух под собой и взлетает.
Разреженный воздух не позволяет создать нужного давления. В таких условиях потребуется сильно увеличить мощность двигателя и скорость движения винтов, что не выдержат сами материалы. Как правило, вертолеты летают в более плотном воздухе на высотах 3-4 тысячи метров. Лишь однажды пилот Жан Буле поднял свою машину на 12,5 тысяч метров, правда, при этом загорелся двигатель.
От группы МЕТА
Целых четыре варианта топок для каминов выпускает компания МЕТА: