- Давление
- Давление как физическая величина
- Единица давления
- Особенности использования разных давлений
- Что мы узнали?
- Тест по теме
- Оценка доклада
- Определение и единицы измерения давления в физике
- Примеры задач с решением
- Соотношение единиц измерения давления
- Паскали (Па) – единицы измерения атмосферного давления.
- Определение и формула давления
- Среднее давление
- Давление идеального газа
- Гидростатическое давление
- Примеры решения задач
- Перевод единиц измерения давления онлайн.
- Перевод единиц измерения давления (в табличном виде).
- Дополнительная классификация давления в инженерных расчетах.
- Видеоматериал по теме давление и виды давления
- Общая классификация манометров.
- По типу измеряемого давления.
- По принципу действия.
- Видеоматериал по теме типы манометров
- Расчет давления (классическая формула).
- Расчет абсолютного давления.
- Системные единицы
- Внесистемные единицы
Давление
Обновлено 22 Июля, 2021
Все механические изменения с телами происходят в результате действия сил. При этом в большинстве случаев оказывается важным способ приложения силы. В частности важно распределение этой силы в пространстве, которое характеризуется такой физической величиной, как давление. Из курса физики 7 класса важно запомнить, что такое сила давления: эти знания пригождаются и на практике.
Давление как физическая величина
Если нажать рукой на деревянную поверхность стола, с поверхностью ничего не произойдет, как максимум появится небольшой, незаметный глазу изгиб, который исчезнет, как только мы снимем усилие. Если взять отвертку и нажать с той же силой, то на деревянной поверхности возникнет четкая вдавленная отметина. Если взять острое шило, то его можно вогнать в столешницу на несколько сантиметров и даже проколоть ее насквозь.
Почему одна и та же сила в этих примерах приводит к совершенно различным результатам?
Ответом на этот вопрос является различие в способе приложения силы, а точнее в ее сосредоточении.
В самом деле, если давить на стол рукой, то вся мускульная сила будет распределена по всей площади руки. Если взять отвертку, то та же сила будет приложена к небольшой площади жала. А в случае шила приложенная сила сосредоточится на очень малой площади острия. В результате действие силы во всех трех случаях будет заметно различаться.
Для определения этих различий необходимо использовать специальную величину, которая покажет распределение силы к приложенной поверхности. Такая величина называется давлением (для обозначения используется латинская буква «p», лат. pressūra — давление) Она равна отношению силы к площади поверхности, на которую эта сила действует:
Рис. 1. Давление в физике
Из приведенной формулы давления можно видеть, что даже если сила $F$ будет одинаковой, давление $p$ возрастет, если уменьшить площадь $S$.
Это мы и наблюдаем, когда заменяем руку отверткой или шилом в вышеприведенном опыте. Знак давления будет всегда положительным.
Единица давления
Из формулы давления можно получить единицу измерения. Поскольку сила измеряется в ньютонах, а площадь — в квадратных метрах, то единицей давления будет ньютон на квадратный метр. В честь французского ученного Б. Паскаля эта величина названа паскалем (обозначается «Па»):
Рис. 2. Б. Паскаль.
Паскаль — относительно небольшая величина. Такое давление создаст на поверхность своей тяжестью алюминиевая фольга толщиной всего лишь 0,04 мм. Действительно, квадрат такой фольги площадью 1 кв. м. будет весить около 108 г, то есть сила тяжести, которую создает фольга, будет равна примерно 1 ньютону, а значит, давление будет равно 1 паскалю.
Особенности использования разных давлений
Различие в давлениях используется во многих сферах народного хозяйства. Увеличение площади опоры позволяет значительно уменьшать действие значительных масс на грунт. Именно поэтому более проходимыми являются машины на гусеничном ходу.
И наоборот, для того чтобы режущие и колющие предметы хорошо выполняли свою задачу, их рабочие поверхности затачивают — то есть делают площадь приложения силы как можно меньше.
Человек массой 60 кг в обычной обуви оказывает на грунт давление 50–60 кПа. Если же он станет на лыжи, давление на грунт может уменьшиться до 2–3 кПа, то есть в двадцать раз меньше! Именно поэтому человек на лыжах почти не увязает в снегу, хотя без лыж увязание может быть очень глубоким.
По той же причине при спасении человека, провалившегося сквозь лед, необходимо приближаться к нему лёжа, чтобы площадь, на которую распределяется масса тела, была как можно больше, и давление на лед было как можно меньше.
Рис. 3. Спасение человека из проруби.
Что мы узнали?
Давление — это физическая величина, характеризующая распределение силы на поверхность, к которой эта сила приложена. Давление равно отношению силы к площади ее приложения и измеряется в паскалях.
Тест по теме
Чтобы попасть сюда – пройдите тест.
Оценка доклада
А какая ваша оценка?
Определение и единицы измерения давления в физике
Давлением в физике называют физическую величину, которая равна пределу отношения нормальной силы ($Delta F_n$), действующей
на единицу поверхности тела:
Исходя из определения давления (1) логично предположить, что давление в международной системе единиц (СИ) можно измерять в:
Однако системе СИ паскаль (Па) – единица измерения давления. Паскаль, единица измерения давления, названная в честь ученого Блеза Паскаля. Название единицы измерения давления принято в 1961.г.
Один паскаль – это давление, которое вызвано силой в 1 ньютон, равномерно действующая на поверхность, площадь которой составляет 1 метр в квадрате.
Паскаль – это единица измерения давления в системе СИ, которая не является основной. Через основные единицы системы СИ паскаль можно выразить, опираясь на формулу (1):
В практических расчетах используют такие единицы измерения давления как 1 физическая атмосфера (1 атм.). Нормальным давлением в одну атмосферу считают давление равное:
Из школьного курса физики известна формула расчета давления, которое производит столб жидкости высотой $h$:
1 метр водяного столба создает давление, равное:
В системе СГС давление измеряют в барах.
В технических расчетах встречается внесистемная единица давления – техническая атмосфера (ат):
Примеры задач с решением
Решение. В результате перемещения поршня влево появляется избыточное давление на поршень со стороны газа внутри сосуда. Это давление можно компенсировать, если приложит к поршню силу, равную:
где $p_2$ – давление, которое под поршнем после того как его сдвинули в левую сторону.
Будем считать, что процесс, который проводят в нашей системе, является изотермическим, а газ под поршнем идеальным. Тогда поведение газа подчиняется закону Бойля – Мариотта:
где $V_2$ – давление, которое занимает газ после того, как поршень передвинули. Его можно найти как:
Выразим давление $p_2$ из (1.2), примем во внимание формулу (1.3), имеем:
Подставим правую часть выражения (1.4) в (1.1), получим:
Проверим размерности правой и левой части выражения (1.5), имеем:
Ответ. F=32 Н
Задание. Проверьте, какая единица измерения получается у давления в уравнении состояния идеального газа Клапейрона Менделеева.
Решение. Уравнение состояния идеального газа (уравнение Менделеева – Клапейрона) имеет вид:
Из этого уравнения давление получается равным:
Разберемся с единицами измерения величин, которые стоят в правой части формулы (2.1):
$1 Дж= 1Нcdot м left(2.2
ight).$Тогда получаем:
Ответ. Получили паскаль.
проверенных автора готовы помочь в написании работы любой сложности
Мы помогли уже ученикам и студентам сдать работы от решения задач до дипломных на отлично! Узнай стоимость своей работы за 15 минут!
Ниже представлена таблица с единицами измерения давления, включающая их названия, обозначения на английском (международном) и русском языках. Также отдельно приведено соотношение между перечисленными единицами.
- Из указанных единиц только Паскаль относится к международной системе СИ, поэтому все остальные единицы выражены через нее.
- Атмосферное давление, принятое за стандарт, равняется примерно 760 мм рт. ст. или 101 325 Па.
- psi (фунт-сила на квадратный дюйм) – внесистемная единица, которая в основном используется в США и Великобритании.
Соотношение единиц измерения давления
Атмосфера – это оболочка из воздуха, которая окружает Землю. Ее толщина несколько тысяч километров.
В результате действия силы тяжести верхние слои воздуха сжимают нижние. Слой воздуха, находящийся около Земли испытывает наибольшее сжатие. В соответствии с законом Паскаля, этот слой атмосферы передает давление, которое производится на него по всем направлениям. В результате чего поверхность Земли и все объекты, находящиеся на ней испытывают давление всей толщины воздуха. Давление, которое производит атмосфера на все тела, называется атмосферным давлением. Человек не замечает давления атмосферы, так как давление внутри равно давлению снаружи.
Паскали (Па) – единицы измерения атмосферного давления.
Как и для любого другого вида давления, паскали (Па) – единицы измерения атмосферного давления.
Вычислить величину атмосферного давления по формуле для нахождения давления столба жидкости не представляется возможным. Для подобного расчета следует знать высоту атмосферы и плотность воздуха. Но четко определённой границы у атмосферы нет, а плотность воздуха изменяется с высотой. Атмосферное давление находят экспериментально. Хорошо известен опыт Торричелли по измерению давления атмосферы. Ученый брал трубку из стекла длиной в 1 метр, запаянную с одного конца. Наполнял ее ртутью. Плотно закрывал открытый конец трубки, переворачивал ее опускал открытый конец в сосуд со ртутью, открывал его. Часть рту вылилась, но часть оставалась в трубке. Измерялась высота столба оставшейся ртути. Получалось, что она равна примерно 760 мм. Торричелли высказал предположение, что атмосфера оказывает давление на поверхность ртути в чашке. Ртуть в чашке и трубке находится в равновесии, значит давление столба ртути равно давлению атмосферы. При увеличении атмосферного давления увеличивалась высота вертикального столбика ртути. В рассматриваемом случае логично за единицу давления принять один миллиметр ртутного столба (1 мм рт. ст.).
И так, паскаль и миллиметр ртутного столба – единицы измерения атмосферного давления. Используя формулу для вычисления давления ($p$) столба жидкости:
Нормальным считают давление атмосферы равным 760 мм рт. ст. или 1013 гПа (гПа – гектопаскаль).
Если трубку Торричелли снабдить вертикальной шкалой, то получится простейший ртутный барометр, который можно использовать для измерения атмосферного давления.
Иногда используют внесистемную единицу измерения давления бар. Нормальное атмосферное давление равно:
Используют и метры водяного столба (м.вод.ст.) для измерения давления, в том числе атмосферного, при этом:
Мы получили: паскали, миллиметры ртутного столба, метры водяного столба, бары – единицы измерения атмосферного давления.
Решение. За основу решения задачи примем уравнение Менделеева – Клапейрона:
Выразим плотность воздуха из (1.1) для первого и второго состояний:
Найдем отношение плотностей:
Для вычисления отношения плотностей следует заданные температуры перевести, используя соотношение:
тогда $T_1=303 К;; T_2=243 К.$ Давление переводить в единицы системы СИ не обязательно, так как в числителе и знаменателе будет стоять один и тот же множитель. Проведем вычисления:
Задание. Барометр анероид показывает, что атмосферное давление равно 101300 Па. Какова высота столба ртути, установленной вертикально (рис.1)?
Решение. Барометр анероид показывает нормальное атмосферное давление $p=$101300 Па. Так как жидкость в трубке и чашке находится в состоянии равновесия, следовательно, давление столбика ртути в трубке равно давлению, которое атмосфера оказывает на поверхность ртути в чаше, это означает, что давление столбика ртути в трубке равно $p=$101300 Па, исходя из формулы:
Выразим высоту столика ртути в трубке:
Ответ. $h=760$ мм
Определение и формула давления
Давление – это физическая величина,характеризующая состояние сплошной среды. Оно равно пределу отношения нормальной составляющей силы,
которая действует на участок поверхности тела площади
$Delta S$ к размеру данной площади при
$Delta S
ightarrow 0$ . Обозначается давление буквой p. Тогда математической
записью определения давления станет формула:
Выражение (1) определяет давление в точке.
Среднее давление
Средним давлением на поверхность называют величину:
где Fn – нормальная составляющая силы, которая действует на рассматриваемую поверхность, S – площадь этой поверхности.
Давление идеального газа
Давление идеального газа вычисляют, используя основное уравнение молекулярно – кинетической теории:
$$p=n k T(3)$$
Гидростатическое давление
Гидростатическое давление – давление внутри столба жидкости или газа, находится по формуле:
где $
ho$ – плотность вещества, g=9,8 м/с2 –
ускорение свободного падения, h- высота столба вещества. p0 – внешнее давление на газ или жидкость.
Искривление поверхностного слоя жидкости ведет к возникновению дополнительного давления на жидкость, тогда давление под искривленной
жидкостью определяется как:
R1, R2 – главные радиусы кривизны.
Па= Н/м2 и 1 бар=105 Па.
Техническая атмосфера ~1 бар. Физическая атмосфера 1,01 бар=760 мм рт.ст.. 1 мм рт.ст.=133 Па.
Примеры решения задач
Задание. Каково давление в море на глубине h=8,5 м, если атмосферное давление равно
p0=105 Па, плотность морской воды равна
$
ho$=1,03•103 кг/м3
Решение. Основой для решения задачи служит выражение:
Все данные в задаче указаны в системе СИ, поэтому можно провести вычисления:
Задание. Каково давление струи на неподвижную плоскость, если струя воды ударяет ее под углом
$alpha$ к нормали
плоскости, и упруго отскакивает от нее без изменения скорости? Скорость струи v.
Решение. Сделаем рисунок.
За время $Delta t$ о стенку ударяется масса воды равная:
$$m=l S
ho=v Delta t S
ho$$
где S – поперечное сечение струи, $
ho$ – плотность воды. В соответствии с законом сохранения импульса имеем:
где F – сила, с которой вода действует на стенку.
Примем за положительное направление нормали внешней к опоре и учитывая, что струя отскакивает от стены без потери скорости, получаем:
Подставим $Delta v$ из (2.3) в выражение (2.2), учтем выражение (2.1) имеем:
В таком случае искомое давление струи на стенку будет равно:
И СООТНОШЕНИЯ МЕЖДУ НИМИ
Согласно международной системе основной единицей измерения давления является паскаль. Кратные единицы: 1 кПа = 103 Па; 1 МПа = 106 Па.
Другие единицы измерения давления:
· техническая атмосфера, ат;
· физическая атмосфера, атм;
· psi, фунт-сила на кв. дюйм;
За эквивалент давления, измеренного в натуральную величину, принят мм рт. ст. или м вод. ст.
На практике применяют приближенные значения: 1 атм = 0,1 МПа; 1 МПа = 10 атм, 1 мм вод. ст.» 10 Па.
Нормальное атмосферное давление принято равным 101325 Па (101 кПа) или соответствующим 760 мм рт. ст (10 м вод. ст.)
Абсолютное значение вакуума не может превышать 1 кгс/см2.
Одной из основных величин в котельной практике является давление. Наравне с температурой, этот параметр обязателен для контроля, при эксплуатации любой котельной установки.
Давление- это действие газа (жидкости) на стенки сосуда или сила, которая приходится на единицу поверхности, воспринимающей удары молекул данного газа (жидкости). В физике давление обозначается латинской буквой Р и рассчитывается по формуле (1):
где F – направленная сила, а S – единица площади на которую воздействует данная сила.
Различают атмосферное, избыточное и абсолютное давление.
Атмосферным называют давление воздуха (атмосферы (рисунок 6)) на Землю и на предметы, которые на ней находятся. Атмосферное давление не постоянно и зависит от различных факторов, в первую очередь, связанных с погодой.
Рисунок 6 – Атмосфера земли
Прибором для измерения атмосферного давления является барометр (рисунок 7), поэтому атмосферное давление часто называют барометрическим. Учет атмосферного или барометрического давления при работе котельных установок необходим для определении наиболее точных показаний.
Рисунок 7 – Барометр
Избыточное давление – это излишек над атмосферным давлением. Это давление измеряется манометром (рисунок 8) и поэтому давление называют манометрическим.
Рисунок 8 – Манометр
При работе на котельном оборудовании мы осуществляем в основном контроль именно избыточного давления. Важно точно определять, какой именно вид избыточного давления необходимо контролировать или учитывать при проведении тех или иных работ. Рассмотрим эти моменты более подробно:
Рабочее давление – максимальное избыточное давление, возникающее при нормальном протекании рабочего процесса.
Рабочее давление указывается в технической документации, а также отмечается на манометре с помощью красной черты или специальной пластины. Это основной параметр, который контролируется оператором во время эксплуатации оборудования.
Расчетное давление- давление, на которое производится расчет на прочность оборудования.
Расчетное давление устанавливается проектировщиком и указывается в паспорте оборудования.
Разрешенное давление -максимально допустимое избыточное давление для оборудования (элемента), установленное на основании оценки соответствия и (или) контрольного расчета на прочность.
Разрешенное давление указывается в паспорте оборудования, а также должно быть нанесено на прикрепленной к оборудованию табличке. В процессе эксплуатации, на основании технического освидетельствования, или проведенной экспертизы промышленной безопасности, разрешенное давление может изменяться (как правило, оно может быть снижено).
Пробное давление -избыточное давление, при котором производится испытание оборудования на прочность и плотность.
Пробное давление важно учитывать во время проведения гидравлических испытаний котельной установки. Пробное давление должно определяться с учетом рабочего и разрешенного давлений. Во время проведения испытаний значение пробного давления неизменно в течении всего времени выдержки оборудования и указывается в инструкции и наряде-допуске.
Следующий вид давления – это абсолютное давление. Абсолютным давлением называется давление жидкостей или газов в закрытом сосуде, равное сумме избыточного и атмосферного давлений. Абсолютное давление может быть больше или меньше атмосферного.
Давление ниже атмосферного называется вакуумом. В котельной практике это разрежение (тяга) в топке котла и газоходах.
В международной системе единиц СИ (эмблема приведена на рисунке 9) основная единица измерения давления – ньютон на квадратный метр (Н/м2). По решению Международного комитета мер и веса, принятому в октябре 1969 г., эта единица названа паскалем (Па), 1 Па = 1 Н/м2
Рисунок 9 – Эмблема Международного комитета мер и весов
Физической атмосферой принято называть давление воздуха на уровне моря при температуре 0°С равное 760мм ртутного столба.
Сила, с которой тело с массой в 1 килограмм действует на 1 квадратный сантиметр площади принято называть технической атмосферой.
Рисунок10 – таблица соотношения единиц давления
Вопросы для закрепления темы:
1. Что такое давление?
2. Какие виды давления существуют?
3. Чему равна физическая атмосфера?
4. Что такое рабочее давление?
5. Что такое разрешенное давление? Где оно указывается?
6. В каких единицах измеряется давление в международной метрической системе?
физическая величина, численно равная силе, действующей на единицу площади поверхности перпендикулярно этой поверхности.
Перевод единиц измерения давления онлайн.
- Паскаль — единица измерения давления в СИ. Обозначение в России: Па; международное: Pa. Единицы измерения Па определяются выражением (P=F/S, Н/м2). Данная единица измерения широко применяется при инженерных расчетах, в современной справочной литературе, в обозначение параметров оборудования, технических устройств, при разработке проектной и рабочей документации;
- бар — внесистемные единицы измерения. Обозначение в России: бар; международное: bar. Один бар равен 105 Па. Данная единица измерения широко применяется при обозначение и выборе параметров оборудования, технических устройств;
- миллибар — внесистемные единицы измерения. Обозначение на сайте: мбар. Данная единица измерения широко применяется при обозначение и выборе параметров оборудования, технических устройств (встречает в документации на оборудование иностранного образца);
- мм рт. ст. — внесистемная единица измерения давления. Обозначение в России: мм рт. ст.; международное: mm Hg. Миллиметр рту́тного столба́ равен 101 325 / 760 ≈ 133,3223684 Па;
- мм вод. ст. — внесистемная единица измерения давления. Обозначение в России: мм вод. ст., мм H2O; международное: mm H2O. Миллиметр водяного столба́ равен гидростатическому давлению столба воды высотой 1 мм, оказываемому на плоское основание при температуре воды 4 °С. В Российской Федерации допущен к использованию в качестве внесистемной единицы измерения давления без ограничения срока с областью использования «все области»;
- атмосфера — внесистемная единица измерения давления, приблизительно равная атмосферному давлению на поверхности Земли на уровне Мирового океана. Различают техническую и физическую (нормальная, стандартная) атмосферу. В Российской Федерации к использованию в качестве внесистемной единицы допущена только техническая атмосфера с областью применения «все области». Обозначение в России: ат; международное: at. Существовавшее ранее ограничение срока действия допуска 2016 годом отменено в августе 2015 года. Техническая атмосфера равна давлению, производимому силой в 1 кгс, равномерно распределённой по перпендикулярной к ней плоской поверхности площадью 1 см². В справочной литературе и старой документации встречаются так же (на данный момент не используются):
ати — избыточной давление;ата — абсолютное давление; - ати — избыточной давление;
- ата — абсолютное давление;
- килограмм-силы на см2 — единица давления в системе единиц МКГСС (система единиц измерения, в которой основными единицами являются метр, килограмм-сила и секунд). Обозначение в России: кгс/см2. В Российской Федерации допущена к использованию в качестве внесистемных единиц без ограничения срока действия с областью применения «все области». Килограмм-сила равна силе, 9,80665 м/с².
Перевод единиц измерения давления (в табличном виде).
Различают три основных вида давления:
- вакуумметрическое давление;
- избыточной давление;
- абсолютное давление.
Вид давления непосредственно связан со сравнением его относительно атмосферного давления (Рат). или с использованием атмосферного давления.
Избыточное давление (Ризб) это величина показывающие на сколько давление в оборудовании или трубопроводе выше атмосферного давления. Т.е. если давление измеряют относительно атмосферного давления, то такое давление называется избыточным. Избыточное давление измеряется с помощью манометров.
Избыточное давление широко применяется в эксплуатации, в том числе:
- при выборе и подборе оборудования по паспортным данным;при различных классификациях оборудования и трубопроводов на стадиях проектирования и монтажа;при нанесении маркировки на оборудование и трубопроводы.
- при выборе и подборе оборудования по паспортным данным;
- при различных классификациях оборудования и трубопроводов на стадиях проектирования и монтажа;
- при нанесении маркировки на оборудование и трубопроводы.
Абсолютное давление (Рабс) это величина давления с учетом действующего атмосферного давления, т.е.:
Рабс=Ризб + Рат;
Другим словами, если давление определяют относительно давления равного 0, то измеренное давление называют абсолютным.
Абсолютное давление применяется в основном инженерно-техническим персоналом (ИТР) при инженерных расчетах и в расчетах при выборе оборудования (основных на применении абсолютного давления). Ярким примером использования абсолютного давления в расчетах служит уравнениеидеального
Примером использования абсолютного давления являются:
- подбор счетчиков на трубопроводах с газовыми средами (в том числе водяного пара);гидравлические расчеты трубопроводов газов (в том числе водяного пара);расчеты на прочность оборудования и трубопроводов с газовыми средами (в том числе водяной пар);и т.д.
- подбор счетчиков на трубопроводах с газовыми средами (в том числе водяного пара);
- гидравлические расчеты трубопроводов газов (в том числе водяного пара);
- расчеты на прочность оборудования и трубопроводов с газовыми средами (в том числе водяной пар);
- и т.д.
В случаях когда атмосферное давления больше абсолютного давления речь идет о вакуумметрическом давлении (Рвак). Т.е. вакуумметрическое давление это величина давления показывающая на сколько атмосферное давления больше абсолютного давления.
Рвак=Рат — Рабс;
Вакуум широко применяется в технологических процессах на промышленных предприятиях. На всех этих объектах применяется вакуумметрическое давление на стадиях проектирования, монтажа и эксплуатации.
Дополнительная классификация давления в инженерных расчетах.
Это давление создаваемое собственным весом жидкости (газа) в определенном сечении, то есть:
Pg=Fg/S, где Fg — вес столба жидкости (газа), S — площадь сечения.
Другая наиболее распространения форма записи гидростатического давления (после преобразования) представляет из себя формулу:
Pg=ρgh, где ρ — плотность жидкости (газа), g — ускорение свободного падения, h — высота столба жидкости (газа).
Гидростатического давления учитывается при расчет открытых систем (связанных с атмосферой). В открытых системах низкого давления учитывать необходимо обязательно (например: вентиляция, системы дымоудаления, газопроводы низкого давления и т.д.).
Примерами гидростатического давления могут служить атмосферное давление, различные гидравлические затворы (например гидрозатвор на деаэраторе), использующие вес водяного столба для предохранения от повышения давления в системы выше допустимого.
Рассчитать гидростатическое давление можно в отдельной теме.
Естественное давление обычно рассчитывают по формуле (выведенной из разности гидростатических давлений в двух сечения с разной плотностью):
Pe =( ρ1 — ρ2)ghe,
где ρ1 — плотность жидкости (газа) в 1-ом сечении, ρ2 — плотность жидкости (газа) в 1-ом сечении, he — разность высотных отметок двух сечений.
Рассчитать естественное давление можно в отдельной теме.
- парциальное давление (Pp) — называют давление, которое оказывает отдельно взятый компонент из газовой смеси (например, на колбу, баллон или границу атмосферы) исходя из того, что он один займет весь объем смеси при той же температуре. Понятие парциального давления широко используется в химии. Возможно определение парциального давления по уравнению состояния идеального газа при заданном общем объеме смеси и той же температуре. Общее давление смеси газов определяется, как суммам парциальных давлений отдельных компонентов смеси.потери давления (ΔP) — называют давление, равное разности давлений в двух сечениях системы. Разность давления обуславливается в основном потерями на преодоления сопротивления при движении вещества в системе (возможно участие естественного и гидростатического давления). Различают сопротивления: путевые и местные. Путевые сопротивления связанны с преодолением трения в системе. Местные сопротивления связаны с изменением скорости движения или направления потока. Потери давления определяются расчетным методом в процессе выполнения гидравлического или аэродинамического расчета системы. гидравлический расчет газопроводов природного газа.разряжение (или тяга) — снижение давления в системе, способствующее притоку среды в область пониженного давления. Может быть естественное или принудительное. Примерами использования разряжения (тяги) служат:
системы естественной вентиляции;системы механического дымоудаления (перед дымососам);различные системы инжекции (элеваторы в системах отопления, инжекционные газовые горелки и т.д. ), основанные на уменьшении давления в сечении за счет уменьшения площади сечения и увеличении скорости истечения в нем. - парциальное давление (Pp) — называют давление, которое оказывает отдельно взятый компонент из газовой смеси (например, на колбу, баллон или границу атмосферы) исходя из того, что он один займет весь объем смеси при той же температуре. Понятие парциального давления широко используется в химии. Возможно определение парциального давления по уравнению состояния идеального газа при заданном общем объеме смеси и той же температуре. Общее давление смеси газов определяется, как суммам парциальных давлений отдельных компонентов смеси.
- потери давления (ΔP) — называют давление, равное разности давлений в двух сечениях системы. Разность давления обуславливается в основном потерями на преодоления сопротивления при движении вещества в системе (возможно участие естественного и гидростатического давления). Различают сопротивления: путевые и местные. Путевые сопротивления связанны с преодолением трения в системе. Местные сопротивления связаны с изменением скорости движения или направления потока. Потери давления определяются расчетным методом в процессе выполнения гидравлического или аэродинамического расчета системы. гидравлический расчет газопроводов природного газа.
- разряжение (или тяга) — снижение давления в системе, способствующее притоку среды в область пониженного давления. Может быть естественное или принудительное. Примерами использования разряжения (тяги) служат:
системы естественной вентиляции;системы механического дымоудаления (перед дымососам);различные системы инжекции (элеваторы в системах отопления, инжекционные газовые горелки и т.д. ), основанные на уменьшении давления в сечении за счет уменьшения площади сечения и увеличении скорости истечения в нем. - системы естественной вентиляции;
- системы механического дымоудаления (перед дымососам);
- различные системы инжекции (элеваторы в системах отопления, инжекционные газовые горелки и т.д. ), основанные на уменьшении давления в сечении за счет уменьшения площади сечения и увеличении скорости истечения в нем.
Видеоматериал по теме давление и виды давления
Для измерения давления используются измерительные приборы под общим названием — манометры (согласно ГОСТ 8.271-77 манометр это измерительный прибор или измерительная установка для измерения давления или разности давлений). Но в практике сложилось ассоциировать манометры с измерением избыточного давления.
Общая классификация манометров.
- по типу измеряемого давления;по принципу действия;по классу точности;по назначению.
- по типу измеряемого давления;
- по принципу действия;
- по классу точности;
- по назначению.
По типу измеряемого давления.
Основные виды измеряемого давления разобраны выше. Типы измеряемых давлений шире и содержит производные типы от основных:
- манометр абсолютного давления;барометр (манометр абсолютного давления для измерения давления околоземной атмосферы), в том числе барограф (барометр с непрерывной записью);манометр избыточного давления (обычно просто манометр), в том числе напоромер (манометр избыточного давления в газовых средах с верхним пределом измерения не более 40000 Па /4000 кгс/м2 );вакуумметр (манометр для измерения давления разреженного газа) , в том числе тягомер (вакуумметр для измерения давления разреженного газа с верхним пределом измерения не более 40000 Па/4000 кгс/м2);мановакуумметр (манометр, для измерения избыточного давления и давления разреженного газа), в том числе тягонапоромер (мановакуумметр для газовых сред с верхним пределом измерения не более 20000 Па/2000 кгс/м2);дифференциальный манометр (манометр для измерения разности двух давлений), в том числе микроманометр (дифманометр с верхним пределом измерения не более 40000 Па/4000 кгс/м2);измеритель парциальных давлений (манометр для измерения давления, которое оказывал бы один из газов, входящих в газовую смесь, если бы из нее были удалены остальные газы, при условии сохранения первоначальных объема и температуры).
- манометр абсолютного давления;
- барометр (манометр абсолютного давления для измерения давления околоземной атмосферы), в том числе барограф (барометр с непрерывной записью);
- манометр избыточного давления (обычно просто манометр), в том числе напоромер (манометр избыточного давления в газовых средах с верхним пределом измерения не более 40000 Па /4000 кгс/м2 );
- вакуумметр (манометр для измерения давления разреженного газа) , в том числе тягомер (вакуумметр для измерения давления разреженного газа с верхним пределом измерения не более 40000 Па/4000 кгс/м2);
- мановакуумметр (манометр, для измерения избыточного давления и давления разреженного газа), в том числе тягонапоромер (мановакуумметр для газовых сред с верхним пределом измерения не более 20000 Па/2000 кгс/м2);
- дифференциальный манометр (манометр для измерения разности двух давлений), в том числе микроманометр (дифманометр с верхним пределом измерения не более 40000 Па/4000 кгс/м2);
- измеритель парциальных давлений (манометр для измерения давления, которое оказывал бы один из газов, входящих в газовую смесь, если бы из нее были удалены остальные газы, при условии сохранения первоначальных объема и температуры).
По принципу действия.
По принципу действия манометров общий список классификации включает:
В промышленности широко применяются следующие типы манометров:
- жидкостные манометры.грузопоршневые манометры.трубчато-пружинный манометры.
- жидкостные манометры.
- грузопоршневые манометры.
- трубчато-пружинный манометры.
Жидкостные манометров — манометр, принцип действия которого основан на уравновешивании измеряемого давления, или разности давлений, давлением столба жидкости.
Грузопоршневые манометры — манометр, принцип действия которого основан на уравновешивании измеряемого давления давлением, создаваемым весом поршня с грузоприемным устройством, и грузов с учетом сил жидкостного трения.
Трубчато-пружинный манометры- деформационный манометр, в котором чувствительным элементом является трубчатая пружина.
Видеоматериал по теме типы манометров
Манометры точности измерения согласно ГОСТ 8.271-77 «Манометры, вакуумметры, мановакуумметры, напоромеры, тягомеры и тягонапоромеры. Общие технические условия» классифицируются на несколько классов точности:
- 0,4*;0,6;1,0;1,5;2,5;4,0*.
- 1,0;
- 4,0*.
Примечание: * Устанавливается по заказу потребителя.
Класс точности манометра отражает пределы допустимой основной погрешности в % от диапазона показания шкалы.
Нормы (ГОСТ) устанавливает зависимость диаметра или размера лицевой панели корпуса манометру классу точности:
Манометры в зависимости от области применения и рабочей среду по назначению классифицируются:
- общетехнические, общепромышленные;специальные манометры;судовые манометры;железнодорожные манометры.
- общетехнические, общепромышленные;
- специальные манометры;
- судовые манометры;
- железнодорожные манометры.
Манометры в зависимости от способа фиксации давления классифицируются:
- показывающие;самопишущие манометры;электроконтактные манометры.
- показывающие;
- самопишущие манометры;
- электроконтактные манометры.
В зависимости от метрологического назначения манометры делятся:
- на образцовые (эталонные);рабочие;
- на образцовые (эталонные);
- рабочие;
Расчет давления (классическая формула).
Результат расчета давления (Pf)
Формула расчета давления
Поделится ссылкой на расчет давления:
Расчет абсолютного давления.
Введите давление (избыточное) (P1)
Введите давление (атмосферное) (Pat)
Результат расчета давления (абсолютного) (Pa)
Формула расчета давления (абсолютного)
В отдельных областях человеческой деятельности используются различные единицы измерения давления. Некоторые из них встречаются на старых приборах, некоторые распространены в промышленности или специальных науках, а также в литературе прошлых веков, отчего умение переходить между ними становится важным для инженеров и ученых.
Системные единицы
О единицах измерения давления можно составить первое суждение, исходя из его определения и формулы. Это величина, которая численно равна отношению силы к площади, на которую она действует и которой перпендикулярна. Поэтому давление измеряется в ньютонах, деленных на метр квадратный. Со временем (в середине 20-го века) эта единица получила специальное название – Паскаль (Па), в честь ученого, установившего законы для давления в жидкостях.
Рис. 1. Давление на элементарную площадку.
В науке чаще всего пользуются именно паскалями, так как эта единица измерения наиболее универсальная и удобная для задач физики и смежных дисциплин. Иногда, ввиду того, что 1 Па – это малая величина, добавляют стандартные десятичные приставки – кило, мега, гига и так далее.
В системе СГС (сантиметр, грамм, секунда), получившей распространение в электродинамике, давление измеряется в динах, деленных на квадратные сантиметры. Эту единицу иногда называют бария. 1 дин/см2 = 0,1 Па.
В системе МКГСС (метр, килограмм-сила, секунда) давление измеряется в килограммах-силы, деленных на метр квадратный. И хотя МКГСС вышла из употребления, в России на предприятиях остаются старые приборы, шкала которых соответствует этой системе.
Внесистемные единицы
В зависимости от условий, в которых приходится работать, инженерами и учеными были введены внесистемные единицы.
В метеорологии, геологии и других специальных дисциплинах, а также на некоторых приборах, измеряющих давление, часто можно встретить такую единицу, как бары. 1 бар (bar – в западной литературе) = 105 Па.
Причина появления этой единица та же, из-за которой в СИ вводят десятичные приставки: 1 Па – слишком малая величина, чтобы ей удобно было пользоваться в сферах, где измеряют огромные давления (к примеру, в геологии речь идет о давлениях в 13 000 бар – таковое оно на глубине в 50-55 км, у подошвы коры).
Другой распространенной единицей являются атмосферы. Их две:
- Техническая – давление, производимое 1 кгс на см2: 1 ат = 98066,5 Па,
- Физическая (нормальная, стандартная) – давление, равное давлению атмосферы земли на поверхности в нормальных условиях: 1 атм = 101325 Па.
Как видно из приведенных соотношений, $1 : бар approx 1 : ат approx 1 : атм$, но все же из них наиболее распространена физическая атмосфера (обычно ее называют просто атмосферой). В быту о ней часто можно услышать из уст автомобилистов, поскольку давление в колесах измеряется именно в атмосферах.
Рис. 2. Переводная таблица между единицами измерения давления.
И, наконец, миллиметры ртутного столба и миллиметры водного столба – две исторически первые единицы, в которых измеряли атмосферное давление. 1 мм рт.ст = 101325 Па = 1 атм, а 1 мм вод.ст. = 9806,65 Па. В научной литературе миллиметры ртутного столба иногда называют торрами, в честь Торричелли – ученого, доказавшего существование атмосферного давления.
Рис. 3. Прибор из опыта Торричелли.
В ходе урока узнали о системных единицах измерения давления (в СИ – Па, в СГС – дин/см2, в МКГСС – кгс/м2), а также рассмотрели основные внесистемные единицы и соотношения, связывающие их между собой.