Как найти избыточное давление формула

В самых разнообразных областях техники и науки, в самых разных технических приборах и сооружениях
требуется проводить измерения давления жидкостей или газов. В зависимости от назначения
инженеры должны иметь возможность проводить измерения давления и использовать
соответствующие единицы для точного отображения этих показаний, а также уметь правильно или
оперировать.

Единицы измерения давления

Гидростатическое
давление, как и
напряжение, в системе СГС измеряется в дин/см², в
системе МКГСС — кгс/м², в
системе СИ — Па. Кроме того, гидростатическое давление измеряется в кгс/см², высотой
столба жидкости (в м вод. ст., мм рт.ст. и т. д.) и, наконец, в атмосферах физических (атм) и
технических (ат) (в гидравлике пока еще
преимущественно пользуются последней единицей). Для перевода одних единиц измерения давления в
другие Вы можете воспользоваться
нашим конвертером
давлений.
В ней есть возможность перевести бар, Psi. ат в Па, МПа в м.вод. столба или ртутного столба и
т.д.

Абсолютное значение

Абсолютное давление ─ это истинное давление жидкостей, паров или газов, которое отсчитывается от
абсолютного
нуля давления (абсолютного вакуума).

Избыточное давление

Разность между абсолютным давлением p и атмосферным давлением p_а называется избыточным
давлением и обозначается р_изб:

р_изб = p — p_а

или

р_изб/γ = (p — p_а)/γ = h_п

h_п в этом случае называется пьезометрической высотой, которая является мерой
избыточного давления.

На рисунке показан закрытый резервуар с жидкостью, на поверхности которой давление p_0.
Подключенный к резервуару пьезометр П (см. рис. ниже) определяет избыточное
давление в точке А.

Абсолютное и избыточное давления, выраженные в атмосферах, обозначаются соответственно ата и
ати.

Вакууметрическое давление

Вакуумметрическое давление, или вакуум, — недостаток давления до атмосферного
(дефицит давления), т. е. разность между атмосферным или барометрическим и абсолютным давлением:

р_вак = p_а — p

или

р_вак/γ = (p_а — p)/γ =
h_вак

где h_вак — вакуумметрическая высота, т. е. показание вакуумметра В,
подключенного к резервуару, показанному на рисунке ниже. Вакуум выражается в тех же единицах,
что и давление, а также в долях или процентах атмосферы.

Из выражений последних двух выражений следует, что вакуум может изменяться от нуля до
атмосферного давления; максимальное значение h_вак при нормальном атмосферном давлении
(760 мм рт. ст.) равно 10,33 м вод. ст.

Вернемся к основному
уравнению гидростатики в форме записи
(2.2):

.

Для покоящейся
жидкости возможно три случая действия
внешнего давления

Рассмотрим каждый
из этих случаев.

1.

На
рис. 2.7 изображен закрытый резервуар,
внутри которого помещена жидкость, на
свободной поверхности которой создано
давление
.
Для
измерения давления сбоку от резервуара
на высоте h
от
поверхности установлена стеклянная
трубочка с открытым верхним концом,
которая называется пьезометром.
Под
действием давления в резервуаре вода
в стеклянной трубочке поднимается на
высоту
,
а на поверхности воды в трубочке будет
давление
.
На
рисунке 0-0 — плоскость сравнения; 1-1 —
уровень жидкости, где давление в любой
точке будет такое же, что и в т. А.

Для
случая, изображенного в на рис. 2.7, в
точке А
согласно
(2.2) абсолютное гидростатическое давление

,
где

— весовое
давление
.
С
другой стороны, для любой точки уровня
1-1 со стороны пьезометра давление
запишется так:

где
-избыточное
давление
;

— высота, называемая пьезометрической
высотой.

Рис.
2.7.
Резервуар с жидкостью, на поверхности
которой

Но
,
так
как жидкость находится в состоянии
покоя, т.е.
тогда

(2.5)

а пьезометрическая
высота

(2.6)

Высота

называется
пьезометрическим напором.

Для
данного случая действия внешнего
давления избыточное давление есть
величина положительная и имеет специальное
название — манометрическое давление —
по названию приборов заводского
изготовления, манометров, которые по
своим конструктивным особенностям
способны измерять (как правило) только
избыточное давление

Как отмечалось в
п. 2.1, единицей измерения давления в
системе СИ является 1 Па, но на практике
часто используются и другие единицы
измерения, например «техническая
атмосфера» — 1 ат.

1ат =
1 кгс/см²
или при переводе в систему СИ 1 ат =
9,810⁴Па=
100 000 Па.

Из
наших рассуждений следует, что давление
можно измерять и высотой столба жидкости

.

Для
воды с плотностью

кг/м³
1 ат = 10 м вод. Для ртути с плотностью

кг/м³
1 ат=0,7382 м рт.ст.=738,2 мм рт.ст.

1 Па =
0,10210^-3
м вод.
ст.

1 Па =
0,0075210^-3
м рт. ст. = 0,00752 мм рт. ст.

2.

На
поверхности жидкости в закрытом
резервуаре путем откачки воздуха или
газа создано давление

(рис. 2.8) На глубине h
сбоку
от резервуара на уровне 1-1 установлен
так называемый обратный пьезометр или,
что то же, вакуумметр в виде U-образной
стеклянной трубки с открытым верхним
концом. Глубину h
выберем
таким образом, чтобы весовое давление

на
этой глубине было меньше разности
.

Рис.
2.8.
Резервуар с жидкостью, на поверхности
которой

Тогда
уровень жидкости в обратном пьезометре
будет ниже уровня 1-1 ().

Согласно
(2.2)

но,
с другой стороны, на уровне 1-1 в обратном
пьезометре давление
.
Соединив
знаком равенства приведенное выражение
(),
получим

.

В
данном случае избыточное давление

является
отрицательной величиной.

Если
избыточное давление отрицательно,
говорят, что в данной точке образуется
вакуумм.
Вакуумм —
это
недостаток давления в данной точке до
атмосферного

Величину

называют
вакуумметрической высотой:

(2.8)

Для
измерения

часто используют и другой тип вакуумметра
(рис. 2.9).

Рис.
2.9.
Вакуумметр

Один
конец стеклянной трубочки подсоединен
к точке, где определяется вакуумметрическое
давление, а другой опущен в жидкость со
свободной поверхностью, на которой
_.

Уровень
жидкости в стеклянной трубочке поднимается
на высоту
,
так как давление над уровнем 1-1 в трубке
равно абсолютному давлению
,
а
ниже уровня 1-1

отсюда

.

Вакуумметрическое
давление измеряется в единицах давления
— Па.

Величина

будет определяться значением плотности
жидкости в вакуумметре.

Для
воды значение

не должно превышать 10 м, так как избыточное
давление на глубине 10 м воды равно 1 ат.

Если
в рассматриваемой точке

м вод. ст., то это значит, что абсолютное
давление в этой точке будет соответствовать

м вод. ст.

3.

Рассмотрим
случай с открытым резервуаром, заполненным
жидкостью, на свободной поверхности
которой давление

(рис.
2.10).

Для
измерения давления на глубине h
установлен
пьезометр, уровень жидкости в котором,
очевидно, поднимется до уровня свободной
поверхности жидкости в резервуаре.

Рис.
2.10. Резервуар
с жидкостью, на поверхности которой

Согласно
формуле (2.2)
,
но,
с другой стороны,

Так как

и

,
для
открытого резервуара весовое ()
и избыточное давление ()
равны
().

Эта
схема действия внешнего давления на
поверхности жидкости является основной
для условий строительного производства,
водоподающих и водоочистных систем.
Особенностью этой схемы является то,
что внешнее давление для расчетных
случаев известно, т.е.

Поэтому
основной расчетной величиной для
различных задач будет являться избыточное
давление. Довольно часто в расчетной
практике под гидростатическим давлением
в точке понимается величина избыточного
давления, при этом индекс «изб» в
обозначении давления опускается (),
а понятие
весового давления совсем не используется.

Соседние файлы в папке лекции для заочн

• #
• #
• #
• #
• #

Перевод избыточного давления в абсолютное

Техническая система единиц (кг/см2)

Система SI (кПа)

Перевод абсолютного давления в избыточное

Техническая система единиц (кг/см2)

Система SI (кПа)

Что такое давление?

Всё на всё оказывает давление. Значит давление – это такая физическая величина, которая равна силе, действующей на единицу площади. Другими словами, чтобы найти давление, нужно силу разделить на площадь. В латинице для обозначения давления используют знак P.

Давление бывает:

1. Атмосферное
2. Абсолютное
3. Избыточное

Атмосферное давление (барометрическое)

Атмосферное давление – это давление воздуха на землю.

Давление, которое больше всего важно для земной жизни – окружающее нас давление. Обозначается как “amb” от ambiens — окружающий. Это давление, образующееся путем силы, которую оказывает атмосфера на землю. Несмотря на то, что воздух прозрачен и мы не можем его ни потрогать, ни увидеть, мы знаем, что у него есть масса. Она оказывает давление на поверхность земли. Это и принято называть атмосферным давлением. Нормальное атмосферное давление равно 101,325 кПа.

Обратите внимание: чем больше высота над уровнем моря, тем ниже давление.

Также, благодаря прогнозам погоды, нам хорошо известно, что атмосферное давление меняется в зависимости от капризов погоды. 

Избыточное давление

Оно представляет собой разницу между абсолютным и атмосферным давлением. Также такое давление можно создать искусственно в сосудах, паровых или водогрейных котлах. Избыточное давление показывает разницу между давлением внутри сосуда и атмосферным.

Если давление превышает атмосферное, то говорят о положительном избыточном давлении, если наоборот — используют понятие отрицательного избыточного давления.

Абсолютное давление

Абсолютное – это давление, отсчет которого производят от абсолютного нуля (вакуума).

Обозначения

Понять, о каком давлении идет речь, можно по указателям “abs”, “amb”, “e”,которые находятся рядом с обозначением давления — буквой P:

1. Pamb – атмосферное
2. Pabs – абсолютное
3. Pe – избыточное

Измерение абсолютного и избыточного давления

Атмосферное давление измеряют барометром, поэтому его еще называют барометрическим и обозначают Pamb или Pбар. 

Нормальное атмосферное давление равно 1 атм=1,033 ат=1,013 x 100 000 Па=760 мм рт.ст. 

Избыточное давление измеряют манометром, поэтому его еще называют манометрическим и обозначают Pe или Pизб. 

Избыточное давление

В технике часто указывается избыточное давление газа.

Избыточное давление это разность между внутренним (собственным) давлением газа и атмосферным давлением.

Если

то

[ p_{и} = p — p_{а} ]

Если в формуле p < p_а, то речь идет о разрежении газа.

2017-04-01

Давление и силы действующие на жидкость

Массовые и поверхностные силы действующие на жидкость

Из-за легкоподвижности на жидкость не могут действовать сосредоточенные нагрузки, а возможно лишь действие сил непрерывно распределенных либо по массе либо по поверхности жидкости. Все многообразие сил делят на массовые и поверхностные.

Массовые силы распределены по массе жидкого тела, и при их непрерывном распределении пропорционально этой массе.

В гидравлических расчетах используют единичные массовые силы, приходящиеся на единицу массы твердого тела.

Поверхностные силы — непрерывно распределены по поверхности жидкого тела и при их непрерывном распределении пропорционально площади этой поверхности. Это силы с которыми данные тела взаимодействую с жидким телом, воздействуют на него через поверхность соприкосновения.

Поверхностная сила ΔR, с которой выше лежащие потоки действуют на нижележащие.

ΔFр направленная перпендикулярно площадке нормально сжимающая сила или сила давления

ΔFt — сила трения в плоскости площадки

В механике жидкости и газа используют единичные поверхностные силы, то есть напряжения. Единица измерения напряжения Н/м² = Па (Паскаль).

Средняя величина нормально вжимающего напряжения в площадке ΔA определяется по формуле:

Fср = ΔFр/ΔA

Истинное давление в данной точке жидкого тела.

Давление

При равновесии ньютоновской жидкости в ней возможен только один вид напряжений — нормальные сжимающие напряжения, которые называют гидростатическим давлением.

Измеряется давление в системе СИ Н/м² или Па (Паскалях), также существует множество других единиц измерения давления.

Давление, приложенное к внешней поверхности жидкости передается вем точкам и во сех направлениях одинаково, это положение называют законом Паскаля.

В обычных условиях (медленное текущих) жидкость на растяжение не работает, а значит давление положительно.

Если жидкость очень чистая (дегазированная), а процесс проходит очень быстро, знакопеременно, то в жидкости возможны кратковременные растягивающие напряжения, то есть давление может быть отрицательным.

Давление в газе всегда положительно.

Абсолютное и избыточное давление

Давление может измеряться по избыточный или абсолютной шкалам.

В избыточной шкале за 0 принято давление атмосферы, давление ниже атмосферного записывается со знаком минус.

Истинное давление называют абсолютным.

Таким образом, можно записать зависимости:

• 1 атм. абс = 0 атм. изб
• P изб.= P абс. — 1 Атм.

Манометрическое и вакуумметрическое давление

Положительное избыточное давление называют манометрическим, его измеряют с помощью манометра.

Отрицательное избыточное давление называют вакуумметрическим, его измеряют с помощью вакуумметра.