Формула избыточного давления: Избыточное давление | Формулы и расчеты онлайн

Содержание

Давление абсолютное, избыточное, вакуум — Студопедия

Числовое значение давления определяется не только принятой системой единиц, но и выбранным началом отсчета. Исторически сложились три системы отсчета давления: абсолютная, избыточная и вакуумметрическая (рис.2.2).

Рис. 2.2. Шкалы давления. Связь между давлением абсолютным, избыточным и вакуумом

Абсолютное давление отсчитывается от абсолютного нуля (рис. 2.2). В этой системе атмосферное давление . Следовательно, абсолютное давление равно

.

Абсолютное давление всегда является величиной положительной.

Избыточное давление отсчитывается от атмосферного давления, т.е. от условного нуля. Чтобы перейти от абсолютного к избыточному давлению необходимо вычесть из абсолютного давления атмосферное, которое в приближенных расчетах можно принять равным 1ат:

.

Иногда избыточное давление называют манометрическим.

Вакуумметрическим давлением или вакуумом называется недостаток давления до атмосферного

.

Избыточное давление показывает либо избыток над атмосферным, либо недостаток до атмосферного. Ясно, что вакуум может быть представлен как отрицательное избыточное давление

.

Как видно, эти три шкалы давления различаются между собой либо началом, либо направлением отсчета, хотя сам отсчет может вестись при этом в одной и той же системе единиц. Если давление определяется в технических атмосферах, то к обозначению единицы давления (ат) приписывается ещё одна буква, в зависимости от того, какое давление принято за «нулевое» и в каком направлении ведется положительный отсчет.


Например:

- абсолютное давление равно 1,5 кг/см2;

- избыточное давление равно 0,5 кг/см2;

- вакуум составляет 0,1 кг/см2.

Чаще всего инженера интересует не абсолютное давление, а его отличие от атмосферного, поскольку стенки конструкций (бака, трубопровода и т.п.) обычно испытывают действие разности этих давлений. Поэтому в большинстве случаев приборы для измерения давления (манометры, вакуумметры) показывают непосредственно избыточное (манометрическое) давление или вакуум.

Единицы давления. Как следует из самого определения давления, его размерность совпадает с размерностью напряжения, т.е. представляет собой размерность силы, отнесенную к размерности площади.

За единицу давления в Международной системе единиц (СИ) принят паскаль — давление, вызываемое силой , равномерно распределенной по нормальной к ней поверхности площадью , т.е. . Наряду с этой единицей давления применяют укрупненные единицы: килопаскаль (кПа) и мегапаскаль (МПа):


; ; .

В технике в настоящее время в некоторых случаях продолжают применять также техническую МКГСС (метр, килограмм-сила, секунда, а) и физическую СГС (сантиметр, грамм, секунда) системы единиц. Используются также внесистемные единицы — техническую атмосферу и бар:

Не следует также смешивать техническую атмосферу с физической , которая все ещё имеет некоторое распространение в качестве единицы давления:

Формула давления - примеры и условия расчетов

Точные науки

Единица измерения давления в физике и химии — буква «Р» (перевод на латинский — «pressūra).

Если наблюдается равновесие внутри и снаружи стенок цилиндра, показатель обозначается «П». По международной системе используются Паскали. Используя формулу давления жидкости и силу, можно прийти к выводу, что 1 Па=1 Н/ 1 кв. м. Так как единица мала, применять её в расчётах сложно.

Из таблицы стандартных конвертеров в физике чаще используются обозначения:

  1. Бары. 1 Бар=105 Па.
  2. Торры либо мм ртутного столба (1 торр равен 133 Па).
  3. Мм вод. столба.

Для определения давления используется сила и площадь: Р = mg / S. Существует зависимость величины от объёма и массы. Для показателя характерно следующее свойство: чем меньше площадь, тем большая сила оказывается на тело. Если давление не изменяется, но увеличивается S, тогда искомый показатель уменьшается.

Главные формулы

При изменении условия агрегатного состояния вещества наблюдаются отличные друг от друга свойства.

С учётом этого принципа определяется способ вычисления Р. Для гидростатического состояния используется формула: Р = pgh, где:

  • р — плотность;
  • g — ускорение;
  • h — высота.

Гидростатика применяется к газам. Исключение — вычисление АД. Это объясняется разностью высот и плотностей воздушных масс. От глубины погружения предмета либо объекта зависит значение Р вещества. Так как сила F вычисляется путём умножения m на g, а масса воды — p на V, идеальным вариантом для расчёта давления считается выражение: P = pVg / S. Формула применяется на онлайн-ресурсах, где можно решать задачи по физике и химии.

Если площадь записать в виде S= V/h, тогда Р= pgh. Давление в воде либо иной жидкости вычисляется с учётом изменения верхнего слоя. Это приводит к образованию другого Р. Чтобы найти абсолютную силу, используется формула:

Р = Р0 + 2QH, где:

  • Р0 — давление неизменяемого слоя;
  • Q — поверхность натяжения жидкого вещества;
  • H — среднее значение.

Последний показатель должен сообщаться между первыми двумя, поэтому он считается усреднённым. Для определения значения используются радиусы кривизны: ½ (1/R1+ 1/R2). Каждый вид газа оказывает особенное парциальное давление. Для идеального состояния характерна сумма Р каждого отдельного компонента смеси. Частая ошибка, которую допускают школьники при вычислении давления воздуха — применение только кислорода. Но воздух представлен в виде различных газов:

Для нахождения давления воздушных масс используется формула P=P1+P2+P3…

Виды величины

Давление может быть различным (избыточным, барометрическим). Абсолютное понятие характерно для вещества либо объекта, на которое не оказывают влияния иные газы. Показатель измеряется в Паскалях. Он вычисляется по следующему калькулятору: нормальное Р = Р2 + Р3 или Р = Р2 — Р4.

Начало отсчёта идёт от планеты Земля, силы внутри сосуда, из которого удалён воздух.

Величина используется во многих термодинамических формулах. Для определения гравитации используется понятие барометрическое либо атмосферное давление. Оно изменяется с учётом температуры атмосферы, времени, высоты.

В норме показатель равняется 760 мм рт. ст., при этом температура должна соответствовать нулю по Цельсию. Чем выше находится объект от Земли, тем ниже оказывается на него давление. Значение уменьшается на 100 Па через каждый восьмой километр.

В горах вода закипает быстрее, чем в домашних условиях: давление воздействует на температуру кипения. Если оно снижается, уменьшается t. Зависимость сохраняется и в обратном порядке. На подобном свойстве функционируют некоторые кухонные приборы: скороварка, автоклав. При повышении номинального Р внутри поднимается температура.

Для расчётов применяется стандартная формула, где используются переменные:

  • плотность воздушных масс вблизи уровня Земли;
  • высота;
  • ускорение;
  • температура;
  • молярная масса.

Если количество частиц задано в молях, используется формула с постоянной величиной К. При проведении расчётов учитывается вероятность изменения температуры, что связано со сменой погоды, набором высоты, географической широтой. Если из атмосферного Р вычесть измеренное, получится избыточная сила. С учётом результата изменяется название показателя:

  • положительный — манометрический;
  • отрицательный — вакуумметрический.

Последнее значение не может превышать барометрический уровень. Разница давлений в разных точках называется дифференциальным явлением. Его используют, чтобы определить Р на определённом оборудовании. Такое понятие используется в нефтедобывающей отрасли.

Решение задач

В задачах по физике формулы давления могут выглядеть по-разному. Задача первая: нужно найти Р, оказываемое телом на судно и грунт под водой, когда водолаз находится в движении.

Человек весит со снаряжением на суше 180 кг. Площадь стопы равняется 360 кв. см. Сила, с которой человек воздействует на судно равно 180/360 = 0.5 (кгс/см). Используя таблицу, величину можно перевести в Па. Получится 49 кПа. На грунт под водой оказывается сила в 2,46 кПа.

Пример 2: нужно вычислить абсолютное Р воды, если глубина равна 150 м, сила — 765, а масса тела — 1,024 кгс/л. Решение: P = 765/735,6+1,024x150/10=16.4.

Пример 3: ёмкость баллона равна 40 л, давление в нём 150 кгс/см2. Нужно найти V свободных воздушных масс. Решение: начальное Р вычисляется следующим образом: 150+1 = 151 кгс/кв.см. Начальное V равно 40 литров. Свободное V вычисляется p1xнач V/p2=6.04 куб. м. Аналогичным способом решаются задачи, где нужно найти Р любой жидкости, твёрдого объекта, газового вещества.

Измерительные приборы

Можно сэкономить время на расчётах, воспользовавшись специальными приборами, функционирующими путём определения давления в соответствующей среде, что схоже с манометром.

Их отличия между собой заключаются в инструкции по эксплуатации, сфере использования, точности, области применения.

Чтобы определить АД, понадобится манометр типа барометра. Для определения разряжения (Па меньше атмосферного) понадобится иная разновидность аппарата — вакуумметр. У человека показатель определяется с помощью сфигмоманометра. Большинство пациентов называют такое оборудование неинвазивным тонометром.

Подобные приборы классифицируются на следующие подвиды:

  • ртутные механические;
  • полуавтоматические;
  • автоматические цифровые.

Их погрешность зависит от материалов, используемых в процессе производства и области измерения. Некоторые устройства одновременно измеряют давление и пульс. Они работают автоматически от батареек. За счёт наличия цифрового табло легко узнать результат. Более точными считаются механические.

Чтобы определить Р, понадобится надеть манжет на правую руку больного.

Зажав механизм, производится накачка груши. Максимальный и минимальный пределы начинаются с появления, а затем с исчезновения характерного стука. Постепенно механизм ослабляется. Для получения точных данных потребуется опыт работы с механическим тонометром и внимательность. Если наблюдаются колебания давления в воздухе, понадобится дифнамометр либо манометр.


Избыточное давление – что и как…

Бывает, что вспоминая школьные годы, на память приходят предметы химия, физика. Они расширяли для меня границы миропонимания через знакомство с теми или другими физическими понятиями. Некоторые из них никак не хотели «приживаться». Наверное, потому, что чаще всего озвученные учителем определения не имели конкретного физического образа, а были, поначалу, абстрактными понятиями.

Вот метр - тут все понятно. Время, тоже, вроде как нет вопросов, часы - любимая игрушка детства, тик-так, без устали. Метр, час, секунда - эти физические сущности «врастаются» в сознание. Но как себе представить 10 км воздуха, которые «давят» на тебя день и ночь без устали, а называются лирично и загадочно – атмосферное давление.

А оказывается, что это еще не все, есть и избыточное давление, и осмотическое, и кровяное, и… несть им числа, всем этим давлениям. Потом, правда, все становится на свои места, но судя по интернет-форумам, вопросы по разным аспектам понятия «давление» были, есть и будут. Так что ж это такое – давление?

Практический смысл понятия «давление» заключается в том, что это удельная силовая характеристика – нагрузка, приходящаяся на единицу площади. Любой предмет, окружающий нас, обязательно «опирается», давит на какую либо поверхность – стол, подоконник, подставка, дорога. А как определить, кто сильней давит на дорогу – танк или идущий по ней человек? Вот здесь и помогает понятие о физической величине «давление», которое вычисляется на основании других физических величин. Для этого определяют вес объекта и площадь его опоры. Вес делим на площадь и получаем значение давления – долю веса, приходящуюся на единицу площади, скажем, сантиметр квадратный. Вот теперь можно сказать уверенно, кто больше «давит».

И не сказать теперь, кто первый предложил, чтоб «столбик» воздуха площадью один квадратный сантиметр и высотой 100 км, именно такой условно считают высоту земной атмосферы, назвать атмосферным давлением. Если в качестве нулевого значения высоты принять уровень мирового океана, то численное значение давления атмосферы Ратм, его называют еще барометрическим, составит примерно 1 кгс/см кв. Так уж сложилось исторически, что эта замечательная физическая величина – одна атмосфера, равная 1 кгс/см кв. - имеет несколько прототипов. В частности, широко применяется вариант измерения в миллиметрах ртутного столба – 1 атмосфера равна 760 мм рт.ст. На разной высоте от Земли «давящий» столб воздуха разный, и давление, измеренное барометром, с изменением высоты меняется. Например, на высоте 5 км барометрическое давление равно 405 мм рт.ст.

Другие варианты названия давления классифицируются по их соотношению с барометрическим. Так, например, широко применяемый в технике прибор манометр измеряет избыточное давление. Определение так и звучит, что избыточным считается давление в диапазоне выше барометрического и обозначают его Рати. В технических приложениях чаще измеряют именно избыточное давление.

А может быть давление меньше атмосферного? Конечно, и в таком случае оно называется вакуумметрическим. Абсолютный вакуум – это давление, равное абсолютному нулю – меньше не бывает. Поэтому, если взять его за точку отсчета, то любое давление больше нулевого называется абсолютным, изменяется от нуля и до любого значения, а обозначают его Рабс.

Как же вычислить избыточное давление? Формула для расчета абсолютного давления имеет вид:

Рабс = Ратм + Рати

Отсюда не представляет труда вычислить избыточное давление, как разность:

Рати = Рабс – Ратм

Давление, имеющее простое аналитическое выражение, к сожалению, имеет такое огромное число единиц измерения, что в них разбираются только специалисты. Наиболее применимые из них это бар, паскаль, кг/см кв. и их производные с приставками мега, гекто, гига.

В системе Си единица давления – паскаль – это сила величиной в один ньютон на площадь в один метр квадратный. Сам по себе н/м кв. такая маленькая величина, что на практике применяют его производную бар, который равен примерно 100 килопаскалей или 750 мм рт.ст., т.е. почти 1 кг/см кв. Вот он, круг, замкнулся – мы опять пришли к прекрасной и поэтичной единице давления – атмосфере. Правда, в этом случае ее называют «технической атмосферой», и именно этой единицей часто, по старой памяти, измеряют избыточное давление. Полный перечень соответствия применяемых в разных областях единиц давления занимает страницу убористого текста.

Вот так, простое и понятное давление переросло в запутанный лабиринт собственных единиц измерения. Но нет причин волноваться – под рукой всегда есть справочник или… интернет.

Формула давления воздуха, пара, жидкости или твердого тела. Как находить давление (формула)?

Давление – это физическая величина, которая играет особую роль в природе и жизни человека. Это незаметное глазу явление не только влияет на состояние окружающей среды, но и очень хорошо ощущается всеми. Давайте разберемся, что это такое, какие виды его существуют и как находить давление (формула) в разных средах.

Что называется давлением в физике и химии

Данным термином именуется важная термодинамическая величина, которая выражается в соотношении перпендикулярно оказываемой силы давления на площадь поверхности, на которую она воздействует. Это явление не зависит от размера системы, в которой действует, поэтому относится к интенсивным величинам.

В состоянии равновесия, по закону Паскаля, давление одинаково для всех точек системы.

В физике и химии оное обозначается с помощью буквы «Р», что является сокращением от латинского названия термина – pressūra.

Если речь идет об осмотическом давлении жидкости (равновесие между давлением внутри и снаружи клетки), используется буква «П».

Единицы давления

Согласно стандартам Международной системы СИ, рассматриваемое физическое явление измеряется в паскалях (кириллицей – Па, латиницей - Ра).

Исходя из формулы давления получается, что один Па равен одному Н (ньютон - единица измерения силы) разделенному на один квадратный метр (единица измерения площади).

Однако на практике применять паскали довольно сложно, поскольку эта единица очень мала. В связи с этим, помимо стандартов системы СИ, данная величина может измеряться по-другому.

Ниже приведены наиболее известные ее аналоги. Большинство из них широко используется на просторах бывшего СССР.

  • Бары. Один бар равен 105 Па.
  • Торры, или миллиметры ртутного столба. Приблизительно один торр соответствует 133, 3223684 Па.
  • Миллиметры водяного столба.
  • Метры водяного столба.
  • Технические атмосферы.
  • Физические атмосферы. Одна атм равна 101 325 Па и 1,033233 ат.
  • Килограмм-силы на квадратный сантиметр. Также выделяются тонна-сила и грамм-сила. Помимо этого, есть аналог фунт-сила на квадратный дюйм.

Общая формула давления (физика 7-го класса)

Из определения данной физической величины можно определить способ ее нахождения. Выглядит он таким образом, как на фото ниже.

В нем F – это сила, а S – площадь. Иными словами, формула нахождения давления – это его сила, разделенная на площадь поверхности, на которую оно воздействует.

Также она может быть записана так: Р = mg / S или Р = pVg / S. Таким образом, эта физическая величина оказывается связанной с другими термодинамическими переменными: объемом и массой.

Для давления действует следующий принцип: чем меньше пространство, на которое влияет сила – тем большее количество давящей силы на него приходится. Если, же площадь увеличивается (при той же силе) – искомая величина уменьшается.

Формула гидростатического давления

Разные агрегатные состояния веществ, предусматривают наличие у них отличных друг от друга свойств. Исходя из этого, способы определения Р в них тоже будут другими.

К примеру, формула давления воды (гидростатического) выглядит вот так: Р = pgh. Также она применима и к газам. При этом ее нельзя использовать для вычисления атмосферного давления, из-за разности высот и плотностей воздуха.

В данной формуле р – плотность, g – ускорение свободного падения, а h – высота. Исходя из этого, чем глубже погружается предмет или объект, тем выше оказываемое на него давление внутри жидкости (газа).

Рассматриваемый вариант является адаптацией классической примера Р = F / S.

Если вспомнить, что сила равна производной массы на скорость свободного падения (F= mg), а масса жидкости – это производная объема на плотность (m = pV), то формулу давление можно записать как P = pVg / S. При этом объем – это площад, умноженная на высоту (V = Sh).

Если вставить эти данные, получится, что площадь в числителе и знаменателе можно сократить и на выходе - вышеупомянутая формула: Р = pgh.

Рассматривая давление в жидкостях, стоит помнить, что, в отличие от твердых тел, в них часто возможно искривление поверхностного слоя. А это, в свою очередь, способствует образованию дополнительного давления.

Для подобных ситуаций применяется несколько другая формула давления: Р = Р0 + 2QH. В данном случае Р0 – давление не искривленного слоя, а Q – поверхность натяжения жидкости. Н – это средняя кривизна поверхности, которую определяют по Закону Лапласа: Н = ½ (1/R1+ 1/R2). Составляющие R1 и R2 – это радиусы главной кривизны.

Парциальное давление и его формула

Хотя способ Р = pgh применим как для жидкостей, так и для газов, давление в последних лучше вычислять несколько другим путем.

Дело в том, что в природе, как правило, не очень часто встречаются абсолютно чистые вещества, ведь в ней преобладают смеси. И это касается не только жидкостей, но и газов. А как известно, каждый из таких компонентов осуществляет разное давление, называемое парциальным.

Определить его довольно просто. Оно равно сумме давления каждого компонента рассматриваемой смеси (идеальный газ).

Из этого следует, что формула парциального давления выглядит таким образом: Р = Р1+ Р2+ Р3… и так далее, согласно количеству составляющих компонентов.

Нередки случаи, когда необходимо определить давление воздуха. Однако некоторые по ошибке проводят вычисления только с кислородом по схеме Р = pgh. Вот только воздух - это смесь из разных газов. В нем встречаются азот, аргон, кислород и другие вещества. Исходя из сложившейся ситуации, формула давления воздуха - это сумма давлений всех его составляющих. А значит, следует приметь вышеупомянутую Р = Р1+ Р2+ Р3

Наиболее распространенные приборы для измерения давления

Несмотря на то что высчитать рассматриваемую термодинамическую величину по вышеупомянутым формулам не сложно, проводить вычисление иногда попросту нет времени. Ведь нужно всегда учитывать многочисленные нюансы. Поэтому для удобства за несколько столетий был разработан ряд приборов, делающих это вместо людей.

Фактически почти все аппараты такого рода являются разновидностями манометра (помогает определять давление в газах и жидкостях). При этом они отличаются по конструкции, точности и сфере применения.

  • Атмосферное давление измеряется с помощью манометра, именуемого барометром. Если необходимо определить разряжение (то есть давление ниже атмосферного) - применяются другая его разновидность, вакуумметр.
  • Для того чтобы узнать артериальное давление у человека, в ход идет сфигмоманометр. Большинству он более известен под именем неинвазивного тонометра. Таких аппаратов существуют немало разновидностей: от ртутных механических до полностью автоматических цифровых. Их точность зависит от материалов, из которых они изготавливаются и места измерения.
  • Перепады давления в окружающей среде (по-английски - pressure drop) определяются с помощью дифференциальных манометров или дифнамометров (не путать с динамометрами).

Виды давления

Рассматривая давление, формулу его нахождения и ее вариации для разных веществ, стоит узнать о разновидностях этой величины. Их пять.

  • Абсолютное.
  • Барометрическое
  • Избыточное.
  • Вакуумметрическое.
  • Дифференциальное.

Абсолютное

Так называется полное давление, под которым находится вещество или объект, без учета влияния других газообразных составляющих атмосферы.

Измеряется оно в паскалях и являет собою сумму избыточного и атмосферного давлений. Также он является разностью барометрического и вакуумметрического видов.

Вычисляется оно по формуле Р = Р2 + Р3 или Р = Р2 - Р4.

За начало отсчета для абсолютного давления в условиях планеты Земля, берется давление внутри емкости, из которой удален воздух (то есть классический вакуум).

Только такой вид давления используется в большинстве термодинамических формул.

Барометрическое

Этим термином именуется давление атмосферы (гравитации) на все предметы и объекты, находящие в ней, включая непосредственно поверхность Земли. Большинству оно также известно под именем атмосферного.

Его причисляют к термодинамическим параметрам, а его величина меняется относительно места и времени измерения, а также погодных условий и нахождения над/ниже уровня моря .

Величина барометрического давления равна модулю силы атмосферы на площади единицу по нормали к ней.

В стабильной атмосфере величина данного физического явления равна весу столпа воздуха на основание с площадью, равной единице.

Норма барометрического давления - 101 325 Па (760 мм рт. ст. при 0 градусов Цельсия). При этом чем выше объект оказывается от поверхности Земли, тем более низким становится давление на него воздуха. Через каждый 8 км оно снижается на 100 Па.

Благодаря этому свойству в горах вода в чайниках закивает намного быстрее, чем дома на плите. Дело в том, что давление влияет на температуру кипения: с его снижением последняя уменьшается. И наоборот. На этом свойстве построена работа таких кухонных приборов , как скороварка и автоклав. Повышение давления внутри их способствуют формированию в посудинах более высоких температур, нежели в обычных кастрюлях на плите.

Используется для вычисления атмосферного давления формула барометрической высоты. Выглядит она таким образом, как на фото ниже.

Р – это искомая величина на высоте, Р0 – плотность воздуха возле поверхности, g – свободного падения ускорение, h – высота над Землей, м – молярная масса газа, т – температура системы, r – универсальная газовая постоянная 8,3144598 Дж⁄(моль х К), а е – это число Эйклера, равное 2.71828.

Часто в представленной выше формуле давления атмосферного вместо R используется К – постоянная Больцмана. Через ее произведение на число Авогадро нередко выражается универсальная газовая постоянная. Она более удобна для расчетов, когда число частиц задано в молях.

При проведении вычислений всегда стоит брать во внимание возможность изменения температуры воздуха из-за смены метеорологической ситуации или при наборе высоты над уровнем моря, а также географическую широту.

Избыточное и вакуумметрическое

Разницу между атмосферным и измеренным давлением окружающей среды называют избыточным давлением. В зависимости от результата, меняется название величины.

Если она положительная, ее называют манометрическим давлением.

Если же полученный результат со знаком минус – его именуют вакуумметрическим. Стоит помнить, что он не может быть больше барометрического.

Дифференциальное

Данная величина является разницей давлений в различных точках измерения. Как правило, ее используют для определения падения давления на каком-либо оборудовании. Особенно это актуально в нефтедобывающей промышленности.

Разобравшись с тем, что за термодинамическая величина называется давлением и с помощью каких формул ее находят, можно сделать вывод, что это явление весьма важно, а потому знания о нем никогда не будут лишними.

Основные понятия о давлениях в скважине

Давление, PМпа; кгс/см.2. Давление определяется как сила, действующая на единицу площади. Давление в любой точке скважины одинаково во всех направлениях.

Гидростатическое давление, Pr Мпа; кгс/см. кв. . . Гидростатическим давлением принято называть давление, определеяемое весом столба раствора выше рассматриваемого сечения, приходящегося на единицу площади.

В наклонных скважинах глубина скважины H определяется как вертикальная составляющая длины ствола.

Гидравлические потери (сопротивление) Pr. c, Мпа; кгс/см.2. Гидравлические потери определяются как давление, которое необъодимо создать, чтобы прокачать данный флюид с данной скоростью через данную систему. Гидравлические потери возникают только при прокачивании флюидов и суммируются со всеми другими давлениями, действующими в интересующей нас точке.Значение гидравлических потерь определяется по существующим методикам.

Избыточное давление, Pизкгс/см.2. Избыточное давление (противодавление) есть давление, действующее на закрытую или открытую (в динамике) систему, определяемое иными, чем гидростатическое давление, источниками. В нашем случае избыточным давлением в закрытой при ГНВП скважине будет давление в бурильных трубах Pиз. т. и колонне Pиз. к. Избыточным давлением в динамических условиях будут гидравлические потери в дросселе +Pr. c.

Избыточное давление добавляется к давлению, действующему в рассматриваемой точке в статических и динамических условиях. Это положение является основополагающим в понимании методики глушения скважины.

Избыточное давление в бурильных трубах. Pиз. т.кгс/см.2 Pиз. т. — это давление на стоянке при закрытой скважине без циркуляции. Pиз. т. равно разнице между пластовым давлением Pпл и гидростатическим давлением столба бурового раствора в бурильных трубах.

Избыточное давление в обсадной колонне, Pиз. к.кгс/см.2 Pиз. к. — это давление в затрубном (кольцевом) пространстве на устье закрытой скважины при отсутвии циркуляции. Pиз. к. равно разнице между пластовым давлением и общим гидростатическим давлением столба флюидов в затрубном пространстве.

Пластовое давление, P плкгс/см. 2. Пластовое давление есть давление флюида в рассматриваемом пласте. Пластовое давление равно гидростатическому давлению столба бурового раствора в бурильных трубах плюс Риз. т. при закрытой скважине. Нормальным пластовым давлением считается давление равное гидростатическому давлению столба воды на глубине залегания пласта. Пластовое давление выше давления столба воды называется аномально высоким пластовым давлением. Пластовое давление ниже давления столба воды называется аномально низким пластовым давлением.

Забойное давление, Рзабкгс/см.2 Забойное давление есть общее давление на забое скважины (или под долотом) в любых условиях. Рзаб=Рr+Pr. ск+Риз.

Рзаб. в зависимости от условий может быть равно пластовому давлению, больше или меньше его:
— в нормальных условиях бурения Рзаб>Рпл;
— при ГНВП , когда скважина закрыта, Рзаб=Рпл.

 

Основным условием начала ГНВП является превышение пластового давления вскрытого горизонта над забойным давлением.

Забойное давление в скважине во всех случаях зависит от величины гидростатического давления бурового раствора заполняющего скважину и дополнительных репрессий вызванных проводимыми на скважине работами ( или простоями ).

ЕТПБ требуют, чтобы гидростатическое давление ( Р г ) превышало пластовое ( Р пл ) в следующих размерах:
для скважин с глубиной до 1200м Р=10-15% Р пл, но не более 1,5 МПа
для скважин с глубиной до 2500м Р=5-10% Р пл, но не более 2,5 Мпа
для скважин с глубиной свыше 2500м Р=4-7% Рпл, но не более 3,5 Мпа

При известном пластовом давлении горизонта необходимая плотность промывочной жидкости, на которой должен вскрываться этот горизонт определяют:

 

 

Определение забойных давлений ( Р заб )

Забойное давление при механическом бурении и промывке

 

Ргск — гидравлическое сопротивление кольцевого пространства.

Ориентировочно, для неглубоких скважин оно составляет :

 

 

Ргс — полное гидравлическое сопротивление без учета перепада давления на турбобуре.

При промывке скважины после спуска труб или длительных простоях без промывки забойное давление может снижаться за счет подъема по стволу газированных пачек бурового раствора и резкого увеличения их объема к устью.

 

Забойное давление после остановки циркуляции первое время равняется гидростатическому

Забойное давление при отсутствии циркуляции длительное время снижается за счет явлений седиментации, фильтрации, контракции, а так же температурных изменений бурового раствора на величину D Рст

При спуске каждой свечи бурильного инструмента под долото возникают знакопеременные гидродинамические давления. В начале спуска свечи с ростом скорости спуска нарастает и репрессия под долотом. После того, как скорость выровнялась — репрессия достигает максимума и остается постоянной до момента начала торможения. При резком торможении репрессия снижается до «О» и переходит в депрессию.
Величина репрессии + DРдс — определяют по формуле ( X ).
Величина депрессии — DРдс при скорости спуска меньшей Iм/с составляет 0,01qgL при скорости спуска большей I м/с.

DРдс = ( 0,02 — 0,05 ) rgL

Для того, чтобы не возникало ГНВП при наличии вскрытого продуктивного горизонта необходимо, чтобы во всех случаях забойное давление превышало пластовое Рзаб > Рпл.

Допустимое давление, {Pr. p}кгс/см. кв.Допустимое давление — это давление, при котором не происходит разрушения скелетной решетки пласта или поглощения бурового раствора . Обычно {Рr. p}>Pпл.

Основные принципы анализа давлений

Давлениями, которые мы можем регулировать и контролировать при промывке скважины во время ликвидации проявления, являются:
— гидростатическое давление — Рr;
— гидростатические потери — Pr. c;
— избыточное давление — Pиз.

Общее давление в любой точке скважины будет складываться из этих трех давлений Pобщ=Рr+Рr. c+Pиз, поэтому представляет интерес рассмотреть вопрос, как рассчитать каждое из этих давлений, а также четко уяснить, как и где эти давления будут способствовать или отрицательно влиять на процесс ликвидации проявлений.

Поделитесь информацией:

Похожее

на дно и стенки сосуда, понятие гидростатического давления

Что такое давление жидкости

Наука гидростатика исследует ситуации, когда движение в жидкости отсутствует или скорость пренебрежимо мала, и позволяет понять некоторые свойства такой важной гидродинамической величины, как давление.

Теорема

Давление — физическая величина, описывающая силу, которая действует перпендикулярно поверхности на единицу ее площади. Для ее обозначения используется символ р или Р.

На опору под действием силы тяжести давят и твердые, и сыпучие вещества, но их воздействие отличается от гидростатического давления. Воздействие твердого тела определяется его весом, жидкости — ее глубиной. В газе и жидкости давящее воздействие на поверхности создается за счет хаотических столкновений молекул и связано с другими параметрами состояния вещества — например, температурой Т и плотностью \(\rho.\)

Для жидкости, учитывая ее малую сжимаемость, вместо уравнения Клапейрона, учитывающего температуру и молярную массу газа, обычно используют условие несжимаемости, которое существенно упрощает уравнения гидроаэромеханики:

\(\rho = const.\)

Сила гидростатического давления р на дно сосуда не зависит от его формы и изменяется пропорционально уровню налитой в сосуд жидкости и ее плотности в соответствии с основной гидростатической формулой:

\(р = р_{0} + \rho\times g\times h.\)

\(\rho\) здесь — плотность вещества, \(р_{0}\) — атмосферное давление, g — ускорение свободного падения, h — глубина погружения.

История открытия

Гидростатика как наука была достаточно хорошо известна еще в античные времена, поскольку она тесно связана с практической деятельностью людей. Для строительства лодок и кораблей, колодцев и различных гидравлических аппаратов, например, поршневых насосов, необходимо было понимать, как вода взаимодействует с твердыми материальными предметами.

Различие между давлением твердого тела и воды очень эффектно пояснил на опыте Блез Паскаль: всего лишь стакан воды, вылитый в высокую тонкую трубку, соединенную с наполненной водой закрытой бочкой, создал такое избыточное давление, что вода через щели брызнула наружу.

Определение

В 1653 году Паскаль сформулировал свой закон: давление, производимое на жидкость или газ, передается в любую точку одинаково.

Позже был сконструирован прибор, демонстрирующий действие закона Паскаля. Он называется шар Паскаля и представляет собой заполняемый водой шар с маленькими отверстиями, соединенный с цилиндрической рукояткой, внутри которой движется поршень. Внешнее давление, производимое поршнем, передается во все точки воды одинаково, и она выплескивается в виде одинаковых струек. Поэтому струйки, вытекающие из отверстий, расположенных в горизонтальной плоскости, оставляют на полу следы равной длины.

Факторы, влияющие на показатель

На давление жидкости могут влиять:

  • ее плотность;
  • атмосферное давление;
  • температура;
  • глубина сосуда;
  • площадь дна сосуда.

Давление на дно и стенку сосуда

Закон Паскаля утверждает, что давление в любом месте покоящейся жидкости или газа по всем направлениям одинаково, причем оно одинаково передается по всему объему вещества. Таким образом, разницы между давлением на дно и на стенку нет.

Расчет давления жидкости на дно и стенки сосуда

Чтобы найти давление на дно сосуда, нужно взять приведенное выше основное уравнение гидростатики и подставить туда глубину, плотность и атмосферное давление.

В случае стенок непосредственно прилагать эту формулу можно только к бесконечно малым горизонтальным полоскам на боковых стенках сосуда. Чтобы рассчитать давление на стенки, нужно суммировать давление на все горизонтальные элементы их поверхности, используя правила интегрального исчисления. Паскаль, проведя эти расчеты, доказал, что от формы сосуда давление жидкости не зависит.

Единицы измерения

В международной системе единиц давление измеряется в Паскалях. Один Паскаль равен силе в один ньютон, производящей равномерное давление на единицу поверхности в один метр. Но на практике часто используют такую единицу измерения, как атмосфера, равную 76 см ртутного столба при нулевой температуре по Цельсию.

Определение

Атмосфера — внесистемная единица измерения, которая примерно означает давление атмосферы Земли на уровне Мирового океана.

Формулы расчета

Для описания процессов в гидравлических прессах или любых других системах, в которых давление собственно жидкостей ничтожно мало по сравнению с передаваемым им извне, используется формула закона Паскаля:

\(р = \frac{F}{S}. \)

F — сила, с которой происходит воздействие на поверхности сосуда, S — площадь этой поверхности.

В учебных задачах обычно опускают такой параметр, как атмосферное давление, и используют для расчетов формулу:

\(р = \rho\times g\times h.\)

Можно вывести эту формулу для сосудов, имеющих форму прямой призмы или цилиндра, из закона Паскаля.

\(m = \rho\times V = \rho\times S\times h\)

Вес \(Р = g \times m = g\times \rho\times S\times h.\)

Вес столба, давящего на дно сосуда, равен силе, и тогда:

\(р = \frac{Р}{S} = g\times \rho\times S\times \frac{h}{S} = g\times \rho\times h.\)

Применение на практике

Для гидравлических механизмов, например, прессов, можно рассчитать пропорциональный изменению площади выигрыш в силе, зная, во сколько раз увеличивается площадь большего поршня по сравнению с меньшим.

 

Соотношение между полезной и затраченной работой описывается понятием КПД, коэффициент полезного действия, и рассчитывается по формуле:

\(\frac{F_{2}h_{2}}{F_{1}h_{1}}\)

Также закон Паскаля описывает работу жидкостных манометров, приборов для измерения давления, отличного от атмосферного. Давление в одном колене манометра вызывает повышение жидкости в другом колене — это явление называется избыточным столбом. По его высоте, соотнося ее с нанесенной шкалой, пользователь прибора узнает точную цифру в миллиметрах ртутного столба.

Гидростатический парадокс

Согласно гидростатическому парадоксу, давление жидкости на любую плоскую стенку равняется весу столба этой жидкости, давящему на основание, площадь которого равна площади этой стенки. Поэтому от формы емкости давление не зависит. Если емкость расширяется к горлышку, то вес содержимого распределяется по наклонным стенкам и передается вниз через стенки, не давя на дно, а если емкость к горлышку сужается, то содержимое давит на стенки снизу вверх, что уменьшает его воздействие на дно.

Полномасштабная экспериментальная проверка модели взрыво-ударной волны газопровода

По мере того, как разработки трубопроводов природного газа все чаще включают в себя более высокие марки стали, больший диаметр и более высокое давление, последствия аварии, вызванной утечкой, взрывом, или возгорание становятся все более серьезными. В настоящее время основные технические препятствия включают количественную оценку воздействия ударной волны взрыва высокопрочного газопровода большого диаметра и выбор разумной модели избыточного давления ударной волны, соответствующей условиям эксплуатации.В этой статье шесть моделей теорий избыточного давления ударной волны, а именно метод эквивалента TNT, метод TNO, метод мультиэнергетики, метод British Gas, метод Шелл и формула Ли, были сравнены и проанализированы для определения их применимости. Была предложена модель ударной волны, адаптированная к характеристикам натурных испытаний, и модельная проверка натурных взрывных испытаний была проведена на трубопроводах диаметром 1422 мм и 1219 мм соответственно. Последующие результаты показали, что модификации эквивалента TNT и параметров испытаний коррелировали с изменениями пригодности модели.Было обнаружено, что расчетная модель по формуле Генриха для метода British Gas сильно соответствует измеренному значению, в котором абсолютное значение относительной ошибки было менее 30%, а абсолютная ошибка в диапазоне от 78 до 800 м была не более 0,05 МПа. Таким образом, формула Генриха была принята в качестве основной модельной формулы для расчета избыточного давления ударной волны в данном исследовании. Для дальнейшего исправления ошибки модели была сравнена и проанализирована тенденция между кривой, полученной по формуле Генриха, и кривой аппроксимации измеренного значения.Положительные и отрицательные компенсации заштрихованной области до и после точки пересечения были выполнены, и новая формула модели избыточного давления с коррекцией ошибок была получена путем аппроксимации с контролем ошибки в пределах 15%.

1. Введение

Опасность ударной волны, вызванной взрывом трубопровода природного газа, оценивается с помощью настоящей расчетно-оценочной модели, в основном с использованием данных испытаний взрывчатых веществ [1]. При оценке разрушающего действия взрывной ударной волны следует учитывать различные критерии, и существует шесть широко используемых моделей для оценки опасных воздействий взрыва парового облака: метод эквивалента TNT, метод TNO, метод мультиэнергетики , метод British Gas, метод Шелла и формула Ли [2].Они кратко описаны ниже.

Общий принцип метода тротилового эквивалента - это преобразование массы парового облака в его эквивалент в тротиловом эквиваленте. В целом, однако, поскольку лишь небольшая часть тепла от горения топлива выражается в форме ударных волн, этот метод предполагает, что только определенная доля (от 1% до 10%) топлива способствует образованию избыточного давления [ 3]. Метод TNO означает взрыв полусферических газовых облаков на земле, вычисляя их энергию сгорания, чтобы получить взрывное избыточное давление на определенном расстоянии по типичной длине взрыва [4].Третий, мультиэнергетический метод подчеркивает влияние препятствий и граничных ограничений на последствия взрыва. Этот метод разделяет облако пара на несколько объемов в соответствии со степенью ограничения по газу, причем каждый объем соответствует индексу прочности взрыва (от 1 до 10) [5]. Индекс прочности взрыва 1 указывает на неограниченный или беспрепятственный взрыв облака пара, а 10 соответствует детонации облака пара. Метод British Gas улучшает метод эквивалента TNT [6] за счет расчета последствий взрыва недетонационных облаков природного газа (газ метан с содержанием этана менее 5%).Этот метод допускает создание избыточного давления в 400 кПа в идентифицированной зоне взрыва, коэффициент полезного действия метода эквивалента TNT будет увеличен до 0,2, а коэффициент энергетического отношения будет равен 10. В-пятых, метод Shell предполагает, что Ранее упомянутые методы недооценивают эффект взрыва в дальней зоне. Общий принцип метода Shell такой же, как и принцип мультиэнергетического метода, хотя он оценивает избыточное давление взрыва, используя обратный пропорциональный закон затухания [7]. Ли исследовал механизм ускорения пламени и впоследствии предложил формулу для расчета максимального значения избыточного давления, когда облако газа взрывается на земле [8].

Эти шесть эмпирических моделей значительно различаются в ближнем поле, но имеют тенденцию быть согласованными в дальнем поле. Следовательно, были созданы особые условия испытаний для предварительной проверки этих моделей данного исследования: облако газа, образовавшееся при этом испытании на взрыв, будет приблизительно сферическим и относительно высоким, а установленные датчики будут также относительно высокими над землей и, следовательно, давление отражения от земли не принимается во внимание.Между тем, поскольку модель TNO описывает взрыв полусферического газового облака, в котором необходимо учитывать давление отражения от земли, она считается непригодной для целей этого теста. Взрыв, созданный в этом испытании, будет взрывом газового облака в открытом космосе без каких-либо препятствий или локальных ограничений, установленных на испытательном поле. Мультиэнергетическая модель и модель Shell подчеркивают влияние препятствий и граничных ограничений на последствия взрыва и, следовательно, обе считаются непригодными для теоретического анализа этих данных испытаний [9].Эта проверка, основанная на конкретных условиях испытаний, первоначально определила три теоретические модели для расчета избыточного давления детонации: модель эквивалента TNT, модель British Gas, основанную на методе эквивалента TNT, и модель Ли [10]. Таким образом, результаты полномасштабного тестирования будут проверены, а регрессионный анализ данных будет проводиться в соответствии с алгоритмами этих трех моделей.

2. Полномасштабный экспериментальный проект

Место проведения испытательного взрыва находится в Хами, Северо-Западный Китай.Эксперимент проводился в сотрудничестве с трубопроводной компанией PetroChina West Pipeline Company. Эта компания отвечает за разработку устройства связи для резки и зажигания природного газа, а также цифровой электронной системы инициирования детонатора CHDL-I, используемой при проведении взрывных испытаний. Для испытания были выбраны пьезоэлектрические датчики давления типа FPG и FPT (производитель: Wuxi Yutian Technology Co., Ltd., происхождение: Wuxi, Jiangsu) и малошумящий кабель STYV-2 (производитель: Beijing Kunxing Shengda Electronic Technology Co. ., Ltd., происхождение: Пекин, далее аналогично) использовалась в качестве сигнальной линии для испытания под давлением. Коаксиальный кабель SYV-5 использовался для линии сигнала запуска и кабель KWR для источника питания. Повреждение кабелей в суровых условиях окружающей среды было предотвращено за счет их захоронения в качестве защиты от таких элементов, как гравий, тепловое излучение и механические транспортные средства. Вся система сбора данных включает в себя датчик, сигнальные линии, формирователь сигнала, коллектор данных, линии связи приборов и другое вспомогательное оборудование, как показано на рисунке 1.


Для этого теста была принята схема испытаний в трехмерном космическом пространстве. Центр взрыва трубопровода служил круглой точкой, от которой массив монтажных стержней датчика располагался с интервалом 90 ° в четырех направлениях. Датчики были установлены в каждом направлении на соответствующих расстояниях 50 м, 100 м, 150 м, 200 м, 250 м, 300 м и 400 м от центра взрыва, как показано на Рисунке 2. Монтажные стержни датчика были установлены на высота 30 м и выше, чтобы исключить отражение от земли и испытать избыточное давление ударной волны, возникающее при дефлаграции газового облака на большой высоте.Расположение датчиков и монтажных стержней показано на рисунке 2.


В итоге на рисунках 3, 4 и 5 представлены общие установочные кривые трубопровода OD1422 X80 12 МПа, трубопровода OD1422 X80 13,3 МПа и Трубопровод OD1219 X90 12 МПа, согласно данным, собранным с четырех направлений: юго-восток, северо-восток, юго-запад и северо-запад соответственно.




3. Определение параметров типовой модели избыточного давления взрыва
3.1. Метод эквивалента TNT

Метод эквивалента TNT обычно используется при моделировании взрыва облака пара [11–13]. Принцип этой модели состоит в обеспечении равновесия между энергией ударной волны взрыва, произведенной взрывом неограниченного газового облака, и тротилом эквивалентной энергии. Первоначально этот метод использовался для проверки данных испытаний. Формула расчета выглядит следующим образом:

где представляет собой теплоту детонации тротила в МДж / кг, обычно оцениваемую в 4,2 МДж / кг; - теплота сгорания метана в МДж / кг, подтвержденное значение которой составляет 55 МДж / кг; - общая утечка топлива в кг; - скорость высвобождения энергии, оцениваемая между 0.От 02% до 14,9%; А - коэффициент отражения от взрыва земли, который обычно равен 1,8. Однако, поскольку положение контрольной точки находилось относительно высоко над землей, эффект отражения можно было игнорировать, впоследствии оценив коэффициент отражения равным 1.

Избыточное давление падающей ударной волны, вызванное взрывом, можно выразить масштабированным расстоянием как

где представляет собой расстояние между контрольной точкой и очагом взрыва в метрах.

Со временем бесчисленное количество ученых составили множество формул прогноза, относящихся к взаимосвязи между пиковым избыточным давлением и масштабированным расстоянием ударной волны [14, 15].Для этого исследования после скрининга были выбраны два набора формул прогноза [16], а именно, Генрич и Миллс. Генрич получил следующую формулу пикового избыточного давления для испытательной ударной волны:

Объединив теорию подобия и численное моделирование, Миллс получил это выражение для избыточного давления ударной волны взрыва тротила:

, где - масштабированное расстояние. Следует отметить некоторые существенные различия между взрывом газового облака и взрывом тротила. Во-первых, при взрыве тротила можно пренебречь объемом источника взрыва, тогда как объем газового облака слишком велик, чтобы его можно было игнорировать, а объем источника взрыва увеличивается по мере продолжения взрыва.Во-вторых, энергия, выделяемая тротилом, является мгновенной, а скорость выделения энергии ограничена в процессе взрыва газового облака. В-третьих, сила ударной волны процесса взрыва TNT велика, а затухание быстро. И наоборот, взрыв газового облака - это в основном процесс дефлаграции, который демонстрирует уменьшенное время действия положительного давления по сравнению с увеличенным временем отрицательного давления [17]. Следовательно, метод тротилового эквивалента может применяться только к особенно сильным взрывам газового облака.Отклонение мало для описания дальнего поля, но велико для описания ближнего поля.

3.2. Модель British Gas на основе эквивалентной модели TNT

Метод British Gas используется для расчета последствий взрыва недетонационных облаков природного газа (газообразный метан с содержанием этана менее 5%), в основном для сред природного газа. Это считается усовершенствованием метода эквивалента TNT. Метод предполагает, что в идентифицированной зоне взрыва будет создано избыточное давление в 400 кПа, коэффициент полезного действия метода эквивалента TNT будет увеличен до 0.2, а коэффициент отношения энергии будет 10. Формула испытания на максимальное избыточное давление ударной волны Генриха и метод Миллса, сочетающий теорию подобия и численное моделирование, могут быть эффективно использованы для прогнозирования ударной волны.

3.3. Расчетная модель Ли

Экспериментальное исследование Ли механизма ускорения пламени привело к формуле для расчета максимального значения избыточного давления, когда облако газа взрывается на земле [18–20]. Формулу Ли можно описать следующим образом.

Если,

В качестве альтернативы, если,

где - пиковое значение избыточного давления в барах;

где - расстояние контраста, а R S - расстояние до очага взрыва в м; - полная выделенная энергия в Дж; - местное атмосферное давление в барах.

4. Сравнение и анализ результатов взрывных испытаний трубопровода диаметром 1422 мм и последующие теоретические расчеты
4.1. OD1422mm X80 12MPa Взрывное испытание трубопровода

Если предположить, что весь природный газ в трубопроводе, рассчитанный на 80 тысяч кубометров, просочился в атмосферу, общее количество топлива составит приблизительно 57 143 кг. Эта скорость выделения энергии принята равной 3%, что основано на данных по большому количеству аварий со взрывом газового облака, в которых сообщалось, что скорость выделения энергии составляет в основном от 3% до 4%. Расчет тротилового эквивалента использовался в сочетании с формулами расчета избыточного давления Генриха и Миллса. Впоследствии этот процесс позволил получить значения избыточного давления при различных эквивалентах TNT в различных положениях по отношению к центру взрыва.

Общие значения давления сравнивались с результатами расчетов методом эквивалента TNT, как показано на Рисунке 6.


Это сравнение показывает, что измеренное значение выше расчетного, что указывает на неприменимость метода эквивалента TNT. Напротив, результаты, полученные с использованием метода British Gas, основанного на модели эквивалента TNT, оказались относительно идеальными для расчета последствий взрыва облака природного газа (метановый газ с содержанием этана менее 5%). Взрыв газовых облаков - неидеальный источник взрыва. В результате не наблюдается какой-либо фиксированной связи между полной энергией источника взрыва и эффектом взрывной волны от взрыва газового облака в открытом космосе.Таким образом, для создания эффекта взрыва используется только часть энергии. В общем, доля энергии взрыва газового облака составляет от 0,1% до 20%, в то время как метод British Gas считает, что коэффициент полезного действия в методе эквивалента TNT увеличивается до 0,2, а коэффициент отношения энергии становится 10, если избыточное давление 400 кПа производится в выявленной зоне взрыва.

В этом исследовании тротиловый эквивалент первого взрывного испытания трубопровода OD1422 был рассчитан примерно на 151 020 кг.Поскольку испытательная точка на расстоянии 50 м находилась в пределах досягаемости огненного шара, считалось, что она находится внутри идентифицированной зоны взрыва, а значение избыточного давления в испытательной точке составляло более 400 кПа, что соответствует требованиям к расчетам, установленным в метод британского газа. Сравнение с измеренным давлением было проведено во второй раз, как показано на Рисунке 7.


На Рисунке 7 видно, что результаты расчета, полученные методом British Gas, аналогичны измеренным значениям, но результаты, полученные с использованием формула Миллса показала более близкую связь с измеренными значениями.Связь между рассчитанными значениями и измеренными значениями была дополнительно проанализирована путем подгонки кривых измеренных значений, значений, рассчитанных по формуле Генриха, и значений, рассчитанных по формуле Миллса, и представлена ​​на рисунке 8.


Это ясно что кривая, построенная с использованием формулы Миллса, больше соответствует тенденции изменения измеренного значения. Тенденция изменения кривой имеет тенденцию быть более последовательной на более длинном расстоянии. Подгоняемая кривая, полученная по формуле Генриха, пересекается с кривой, аппроксимирующей измеренное значение.Кривая формулы Миллса предсказуема, тогда как кривая формулы Генриха в ближнем поле мала. На основе измеренных значений теста были проанализированы ошибки как в формуле Миллса, так и в формуле Генриха, как показано на рисунке 9.

Этот анализ выявил ошибки в результатах вычислений, полученных с применением двух формул, как относительно большие на обоих концах с максимальной относительной погрешностью до 35%. Результат объясняется тем фактом, что измеренное значение давления на дальнем конце было относительно небольшим, и относительная ошибка не могла напрямую отражать тенденцию роста между подобранной кривой рассчитанного значения и подобранной кривой измеренного значения.Однако результаты первого взрывного испытания показали, что результаты прогноза, рассчитанные с использованием модели British Gas, основанной на модели эквивалента TNT, больше соответствуют результатам измерений. Более того, расчетная модель, основанная на формуле Ли, предлагала определенную применимость. Таким образом, две модели по-прежнему применялись для сравнительного анализа и дальнейшей корректировки во втором и третьем тестах.

4.2. OD1422 X80, 13,3 МПа, взрывное испытание трубопровода

Тротиловый эквивалент во втором испытании на взрывание трубопровода OD1422 составил приблизительно 166 079 кг.Поскольку испытательная точка на расстоянии 50 м находилась в пределах досягаемости огненного шара, считалось, что она находится внутри идентифицированной зоны взрыва. Значение избыточного давления в контрольной точке составляло 611 кПа, что превышает 400 кПа, что соответствует требованиям к расчетам по методу British Gas. Обратный шаг был проведен для эквивалента TNT, чтобы устранить помехи от неточно измеренных значений внутри огненного шара. Управление процессом осуществлялось в соответствии со значением, полученным в точке измерения дальнего поля, исходя из принципа, согласно которому максимальное значение избыточного давления ударной волны одинаково в равноудаленной точке.Для расчета были выбраны все значения, измеренные на горизонтальном расстоянии 250 м от очага взрыва, и было получено среднее избыточное давление 0,0338 МПа. Согласно расчетной формуле, эквивалент в тротиловом эквиваленте, полученный при обратном шаге, составил 142000 кг. Когда учитывалось фактическое расстояние между испытательной точкой и центром огненного шара, высота центра огненного шара составляла 90 м, высота испытательной точки составляла 30 м, а фактическое расстояние составляло 257 м. Пересчитанный эквивалент в тротиловом эквиваленте составил 153 500 кг, а соответствующий коэффициент полезного действия был равен 0.185, что очень близко к 0,2. Поэтому выбор коэффициента полезного действия для этого метода был признан разумным и соответствовал принципу максимального диапазона безопасности. Было проведено сравнение с измеренным давлением, представленное на Рисунке 10.


Это сравнение показывает, что результаты, полученные методом British Gas, соответствуют измеренным значениям. Для дальнейшего анализа степени сходства между рассчитанными значениями и измеренными значениями кривые измеренных значений, значения, рассчитанные по формуле Генриха, и значения, рассчитанные по формуле Миллса, были подогнаны, как показано на рисунке 11.


Кривая, построенная в соответствии с формулой Генриха для этого теста, больше соответствует тенденции изменения измеренных значений, особенно в ближнем поле, и пересекается с кривыми, построенными по измеренным значениям с использованием формулы Миллса. Результаты, полученные с использованием формулы Миллса, указывают на более существенную тенденцию, чем результаты формулы Генриха, которая меньше, чем у измеренного значения в ближнем поле. Существует небольшая разница в дальнем поле и более близкое сходство с измеренным значением избыточного давления.

4.3. Сравнение и анализ расчетной модели Ли и результатов испытаний

Для дальнейшего анализа закона вибрации избыточного давления при взрыве газового облака была протестирована теоретическая модель, и было установлено, имеет ли газовое облако явление детонации. Избыточное давление взрыва рассчитывалось по расчетной формуле Ли при взрыве облака газа.

Модель Ли использовалась для расчета сравнения значений. Закон распределения разброса измеренных значений избыточного давления показан на рисунке 12.Видно, что расчетное значение очень близко к измеренному значению на 100 м, а расчетное значение явно выше и значительно отличается от измеренного значения после расстояния 100 м.


Соответствующие кривые рассчитанных значений и значений испытаний были дополнительно сравнены, как показано на Рисунке 13

Избыточное давление

Эффект взрыва обычно измеряется величиной избыточного давления, давления, превышающего нормальное атмосферное значение, в фунтах на квадратный дюйм (psi).

Через 10 секунд, когда огненный шар ядерного оружия мощностью в 1 мегатонну достиг своего максимального размера (5700 футов в поперечнике), фронт удара оказался примерно на 3 мили впереди. Через 50 секунд после взрыва, когда огненный шар больше не виден, взрывная волна прошла около 12 миль. Затем он движется со скоростью около 784 миль в час, что немного выше скорости звука на уровне моря.

Пиковое избыточное давление Максимальная скорость ветра
50 фунтов на кв. Дюйм 934 миль / ч
20 фунтов на кв. Дюйм 502 миль / ч
10 фунтов на кв. Дюйм 294 миль / ч
5 фунтов на кв. Дюйм 163 миль / ч
2 фунта / кв. Дюйм 70 миль / ч

Как правило, городские районы полностью разрушаются избыточным давлением 5 фунтов на квадратный дюйм, с серьезными повреждениями, распространяющимися по крайней мере до контура 3 фунта на квадратный дюйм.

Такое множество различных эффектов затрудняет создание простого практического правила для оценки масштабов травм, вызванных разной силой взрыва. Общее руководство приведено ниже:

Избыточное давление Физические эффекты
20 фунтов на кв. Дюйм Сильно построенные бетонные здания серьезно повреждены или снесены.
10 фунтов на кв. Дюйм Постройки из железобетона серьезно повреждены или снесены.
Большинство людей убито.
5 фунтов на кв. Дюйм Большинство зданий рушится.
Травмы универсальны, смертельные случаи широко распространены.
3 фунта / кв. Дюйм Обрушение жилых построек.
Часто случаются серьезные травмы, возможны летальные исходы.
1 фунт / кв. Дюйм Стекло разбивается.
Осколки легкие ранения.

% PDF-1.2 % 1719 0 объект > endobj xref 1719 108 0000000016 00000 н. 0000002516 00000 н. 0000002660 00000 н. 0000004369 00000 п. 0000004710 00000 н. 0000004761 00000 н. 0000005011 00000 н. 0000005278 00000 н. 0000005394 00000 п. 0000006735 00000 н. 0000006857 00000 н. 0000007026 00000 н. 0000007184 00000 н. 0000007720 00000 н. 0000007843 00000 н. 0000007866 00000 п. 0000008497 00000 н. 0000008520 00000 н. 0000008846 00000 н. 0000008869 00000 н. 0000009793 00000 п. 0000009816 00000 н. 0000010302 00000 п. 0000010325 00000 п. 0000010639 00000 п. 0000011887 00000 п. 0000012577 00000 п. 0000012600 00000 п. 0000012718 00000 п. 0000013531 00000 п. 0000013554 00000 п. 0000013826 00000 п. 0000013851 00000 п. 0000013876 00000 п. 0000013927 00000 п. 0000071331 00000 п. 0000071355 00000 п. 0000071378 00000 п. 0000071400 00000 п. 0000071712 00000 п. 0000071735 00000 п. 0000072301 00000 п. 0000072324 00000 п. 0000073016 00000 п. 0000073039 00000 п. 0000073763 00000 п. 0000073786 00000 п. 0000074486 00000 п. 0000074509 00000 п. 0000075203 00000 п. 0000075226 00000 п. 0000075932 00000 п. 0000075955 00000 п. 0000076707 00000 п. 0000076730 00000 п. 0000077594 00000 п. 0000077617 00000 п. 0000078490 00000 п. 0000078513 00000 п. 0000079339 00000 п. 0000079362 00000 п. 0000080204 00000 п. 0000080227 00000 п. 0000081088 00000 п. 0000081111 00000 п. 0000081960 00000 п. 0000081983 00000 п. 0000082882 00000 п. 0000082905 00000 п. 0000083776 00000 п. 0000083800 00000 п. 0000085592 00000 п. 0000085615 00000 п. 0000086495 00000 п. 0000086518 00000 п. 0000087446 00000 п. 0000087469 00000 н. 0000088400 00000 п. 0000088423 00000 п. 0000089514 00000 п. 0000089537 00000 п. 0000090484 00000 н. 0000090507 00000 п. 0000091406 00000 п. 0000091429 00000 н. 0000092206 00000 п. 0000092229 00000 п. 0000092970 00000 п. 0000092993 00000 п. 0000093962 00000 п. 0000093985 00000 п. 0000094945 00000 п. 0000094968 00000 п. 0000095932 00000 п. 0000095955 00000 п. 0000096940 00000 п. 0000096963 00000 п. 0000097940 00000 п. 0000097963 00000 п. 0000098816 00000 п. 0000098839 00000 п. 0000099729 00000 п. 0000099754 00000 п. 0000112620 00000 н. 0000112644 00000 н. 0000121055 00000 н. 0000002834 00000 н. 0000004345 00000 н. трейлер ] >> startxref 0 %% EOF 1720 0 объект > endobj 1721 0 объект > >> / DA (/ Helv 0 Tf 0 г) >> endobj 1825 0 объект > поток HUWTUw0ʄ | 2AE4i \ ֠ f` $ 8 `Ka @ wZ0` + s, HytPQ @! - URX3Ҳ?} Ϲ

Определение

избыточного давления и синонимы избыточного давления (английский)

Термин Избыточное давление (Δp) применяется к разности давлений относительно " нормальное "или" окружающее "давление при различных обстоятельствах:

Избыточное давление дутья

Согласно статье в журнале Toxicological Sciences,

"Взрывное избыточное давление (BOP), также известное как импульсный шум высокой энергии, является разрушительным результатом взрывов взрывных устройств и стрельбы из оружия.Воздействие только ударных волн противовыбросового превентора приводит к повреждению преимущественно систем полых органов, таких как слуховая, дыхательная и желудочно-кишечная системы ». [1]

В статье на dvice.com (включая интервью с инженером по баллистике) описывается, как костюм EOD, который носят специалисты по обезвреживанию бомб, защищает от смертельного воздействия BOP. [2]

Расчет избыточного давления (взрывчатое вещество)

Избыточное давление определяется по «формуле Вибалла»: [3]

где:

  • 2410 - постоянная на основе 1 бара (100 кПа; 15 фунтов на кв. Дюйм)
  • = масса нетто взрывчатого вещества, рассчитанная с использованием всех взрывчатых материалов и их относительной эффективности
  • = объем данной области (в основном используется для определения объема в замкнутом пространстве)
Давление Эффекты [4]
10 фунтов на квадратный дюйм (69 кПа)
  • Сильно поврежденные здания из железобетона
  • Тяжелое поражение сердца и легких
  • Конечности можно оторвать
4 фунта на квадратный дюйм (28 кПа)
  • Обрушивается большинство зданий, кроме бетонных
  • Травмы универсальные
  • Погибших
2 фунта на квадратный дюйм (14 кПа)
  • Обрушение жилых построек
  • Кирпичные стены разрушены
  • Обычные травмы
  • со смертельным исходом может произойти

Геологическое избыточное давление

Геологическое избыточное давление в стратиграфических слоях вызвано неспособностью связанных поровых флюидов уйти, поскольку окружающая минеральная матрица уплотняется под литостатическим давлением, вызванным вышележащими слоями.Утечка жидкости может быть затруднена за счет герметизации уплотняющей породы окружающими непроницаемыми слоями (такими как эвапориты, мел и цементированные песчаники). В качестве альтернативы, скорость погружения стратиграфического слоя может быть настолько большой, что истечение жидкости не будет достаточно быстрым для поддержания гидростатического давления.

Типичные ситуации, когда может возникнуть избыточное давление: в заглубленном речном канале, заполненном крупным песком, который со всех сторон закрыт непроницаемыми сланцами, или когда происходит взрыв в замкнутом пространстве.

Последствия

Чрезвычайно важно иметь возможность диагностировать устройства с избыточным давлением при бурении через них, так как вес (плотность) бурового раствора должен быть отрегулирован для компенсации. Если это не так, существует риск того, что перепад давления в нижней части скважины вызовет резкую декомпрессию слоя с избыточным давлением и приведет к выбросу на устье скважины с возможными катастрофическими последствиями.

Поскольку отложения с избыточным давлением имеют более высокую пористость, чем можно было бы спрогнозировать исходя из их глубины, они часто образуют привлекательные углеводородные коллекторы и поэтому представляют важный экономический интерес.

См. Также

Список литературы

Избыточное давление

, Стоковые Фотографии и Роялти-Фри Изображения избыточное давление

, Стоковые Фотографии и Роялти-Фри Изображения избыточное давление | Молодой человек сидит за столом в офисе и спитАфриканская женщина сидит за столом в офисе и спит Усталая сонная молодая женщина учится, работая дома Кровяное давление, избыточное давлениеМанометр с эскизом головы быкаЦветной манометр Шкала давления и стетоскопБольничный инструментБарометр на машинеМеталлический манометрШкала давления и стетоскопа. Главный запорный клапан воды, ручное отключение рычага управления питанием.РЕЛИГИЯ ЯРКОЕ ИЗБЫТОЧНОЕ ДАВЛЕНИЕ НА ФАСАДЕ ДВОРЕЦ ЕПИСКОПА г. КОМО, ЛОМБАРДИЯ, ИТАЛИЯ, 28-12-19 Дозатор жидкого азота. Система подачи жидкого азота для пластиковых баллонов. Конвейер на предприятии. Завод, производство. Крупный план автоматизированного стерилизатора периодической реторты в пищевой промышленности Избыточное давление может разрушить и разрушить жизнь - символизирует слово Избыточное давление и тиски, демонстрирующие отрицательную сторону избыточного давления, трехмерная иллюстрация Автоматический ретортный стерилизатор периодического действия для пищевой промышленности Пример оборудования химического завода в стиле ретро 3 манометры или манометры показывают нулевой крупный план с абстрактным промышленным фоном не в фокусе, с copyspace.Африканский парень, сидящий возле компьютера, потирающий виски, плохо себя чувствует. Вид на водопроводные клапаны, изолированные на белом фоне с копией пространства. Путь отсечения в том числе. Алюминиевые электролитические конденсаторы с отказом от неиспользования на белом фоне. Куча электрических конденсаторов с утечкой электролита. Повреждены пассивные электронные компоненты. Электронные отходы. Вид сбоку. Термоманометр для измерения температуры и избыточного давления на изолированном белом фоне Избыточное давление как проблема, усложняющая жизнь - символизируется человеком, нажимающим на вес со словом Избыточное давление, чтобы показать, что избыточное давление может быть тяжелым бременем, 3d иллюстрация Манометр или манометр оборудования в стиле ретро показывает нулевой крупный план с краном или клапаном на фоне не в фокусе, большой грязный корпус компрессора Grange, с copyspace.Дозатор жидкого азота. Система подачи жидкого азота для пластиковых баллонов. Конвейер на предприятии. Фабрика, производство. Молодой офисный работник, снимающий очки, страдает от перенапряжения глаз. Скороварка выпускает горячий пар. Разочарованная женщина сидит на работе за офисным столом. Дозатор жидкого азота. Система подачи жидкого азота для пластиковых баллонов. Конвейер на предприятии. Фабрика, производство. Шаровые клапаны изолированный объект на белом фоне. Стерилизатор партии реторты. Дозатор жидкого азота. Система подачи жидкого азота для пластиковых баллонов.Конвейер на предприятии. Завод, производство. Вид сзади шаровых кранов изолированный объект на белом фоне. Сливные прямые трубопроводные клапаны, изолированные на белом фоне. Путь отсечения Дозатор жидкого азота. Система подачи жидкого азота для пластиковых баллонов. Конвейер на предприятии. Завод, производство. Дозатор жидкого азота. Система подачи жидкого азота для пластиковых баллонов. Конвейер на предприятии. Завод, производство. Дозатор жидкого азота. Система подачи жидкого азота для пластиковых баллонов.Конвейер на предприятии. Завод, производство. Сердце в тисках. Понятие неволи, стресса, избыточного давления. Место добычи нефти в Сибири. Попутный нутральный газ сжигается в факельных трубах в качестве меры безопасности от избыточного давления. Вид сбоку на водопроводные клапаны, изолированные на белом фоне с копией пространства. Путь отсечения в том числе. Дозатор жидкого азота. Система подачи жидкого азота для пластиковых баллонов. Конвейер на предприятии. Завод, производство. Дозатор жидкого азота. Система подачи жидкого азота для пластиковых баллонов.Конвейер на предприятии. Завод, производство. Дозатор жидкого азота. Система подачи жидкого азота для пластиковых баллонов. Конвейер на предприятии. Завод, производство. Дозатор жидкого азота. Система подачи жидкого азота для пластиковых баллонов. Конвейер на предприятии. Завод, производство. Сливные клапаны прямой трубы, изолированные на белом фоне. Селективный фокус, Копировальное пространствоДозатор жидкого азота. Система подачи жидкого азота для пластиковых баллонов. Конвейер на предприятии. Завод, производство.Дозатор жидкого азота. Система подачи жидкого азота для пластиковых баллонов. Конвейер на предприятии. Завод, производство. Дозатор жидкого азота. Система подачи жидкого азота для пластиковых баллонов. Конвейер на предприятии. Фабрика, производство. Плита высокого давления, выпускающая горячий пар, трубопроводные клапаны, изолированные на белом фоне. Селективный фокус, Копировальное пространствоДозатор жидкого азота. Система подачи жидкого азота для пластиковых баллонов. Конвейер на предприятии. Завод, производство.Автоматический стерилизатор периодического действия для пищевой промышленностиДозатор жидкого азота.Система подачи жидкого азота для пластиковых баллонов. Конвейер на предприятии. Фабрика, производство. Фигура зажатого в тисках человека. Концепция пленения, смертельного исхода, избыточного давления, депрессии, беспокойства. Деловая женщина трогает виски и страдает от головной боли на работе. Дозатор жидкого азота. Система подачи жидкого азота для пластиковых баллонов. Конвейер на предприятии. Завод, производство. Дозатор жидкого азота. Система подачи жидкого азота для пластиковых баллонов. Конвейер на предприятии. Фабрика, производство. Крупный план автоматического стерилизатора периодической реторты в пищевой промышленности. Избыточное давление как тяжелый груз в жизни - символизируется человеком в цепях, прикрепленным к заключенному мячу, чтобы показать, что избыточное давление может причинить страдания, 3d иллюстрация Плохие раздутые алюминиевые электролитические конденсаторы, изолированные на белом задний план.Три конденсатора с канавками на металлической крышке для разрыва при избыточном давлении и утечки электролита. Высокая СОЭ. Электронные отходы.Автоматический стерилизатор периодического действия для пищевой промышленности Крышка колеса автомобиля лежит на земле рядом с гаечным ключом и тормозным диском. Разборка руля на внедорожнике. На крышке болты с гайками. Женщина сидит за столом в офисе и спит Мужчина проверяет артериальное давление, манометр показывает избыточное давление. Понятие о здоровье и медицине. Подготовка к анализу артериального давления.

Что такое датчик давления

Преобразователь давления , часто называемый преобразователем давления , представляет собой датчик, который преобразует давление в аналоговый электрический сигнал. Хотя существуют различные типы датчиков, одним из наиболее распространенных является датчик давления с тензометрическим мостом Уитстона.

Преобразование давления в электрический сигнал достигается за счет физической деформации тензодатчиков, которые прикреплены к диафрагме датчика давления и соединены проводом в виде моста Уитстона.Давление, приложенное к датчику, вызывает отклонение диафрагмы, которое вызывает деформацию датчиков. Деформация вызовет изменение электрического сопротивления, пропорциональное давлению.

Если вам нужен сертификат калибровки для датчиков давления, Omega Calibration Services может предоставить его. Связаться с нами.

Электрический выход датчиков давления

Датчики давления обычно доступны с тремя типами электрических выходов; милливольт, усиленное напряжение и 4-20мА.Ниже приводится сводка результатов и когда их лучше всего использовать.

Преобразователи милливольтного выхода

Преобразователи с выходом в милливольтах обычно являются наиболее экономичными датчиками давления. Выход милливольтного преобразователя номинально составляет около 30 мВ. Фактический выходной сигнал прямо пропорционален входной мощности или возбуждению датчика давления. Если возбуждение колеблется, выходной сигнал также изменится. Из-за этой зависимости от уровня возбуждения, регулируемые источники питания рекомендуется использовать с преобразователями милливольт.Поскольку выходной сигнал очень низкий, датчик не следует размещать в среде с электрическими помехами. Расстояния между датчиком и считывающим прибором также должны быть относительно небольшими.

Преобразователи давления на выходе

Преобразователи выходного напряжения включают встроенную систему преобразования сигналов, которая обеспечивает гораздо более высокий выходной сигнал, чем преобразователь милливольт. На выходе обычно 0-5 В постоянного тока или 0-10 В постоянного тока. Хотя выходной сигнал передатчика зависит от модели, он обычно не является прямой функцией возбуждения.Это означает, что нерегулируемых источников питания часто бывает достаточно, если они находятся в пределах указанного диапазона мощности. Поскольку они имеют более высокий выходной уровень, эти преобразователи не так восприимчивы к электрическим помехам, как преобразователи милливольт, и поэтому могут использоваться в гораздо более промышленных условиях.

Преобразователи выходного давления 4-20 мА

Эти типы датчиков также известны как датчики давления. Поскольку на сигнал 4–20 мА меньше всего влияют электрические помехи и сопротивление в сигнальных проводах, эти преобразователи лучше всего использовать, когда сигнал должен передаваться на большие расстояния.Нередко эти преобразователи используются в приложениях, где длина подводящего провода должна составлять 1000 футов или более.

Каков наиболее частый индикатор того, что датчик находится под избыточным давлением?

Наиболее частым признаком того, что датчик находится под избыточным давлением, является сдвиг нулевого показания, обычно в сторону увеличения. Он может показывать 5-6 мА или даже выше. Он может даже насыщаться при максимальном значении, которое обычно составляет около 24 мА.

Критерии отбора

Все еще не знаете, как решить, какой тип датчика давления или датчика давления вам нужен? Наш интерактивный инструмент выбора датчика давления проведет вас через все требования для вашего приложения и предоставит номер детали и цену для подходящего датчика.

Корпус датчика давления следует выбирать в соответствии с классификацией электрических зон и требованиями к коррозии конкретной установки.Требования к коррозии установки удовлетворяются за счет выбора коррозионно-стойких материалов, покрытий и использования химических уплотнений, которые обсуждаются далее в этой главе.

Если установка находится в зоне, где могут присутствовать взрывоопасные пары , преобразователь или передатчик и его источник питания должны подходить для этих сред. Обычно это достигается либо помещением их в продуваемые или взрывозащищенные корпуса, либо использованием искробезопасных конструкций.

Вероятно, наиболее важным решением при выборе датчика давления является диапазон . Следует иметь в виду два противоречивых соображения: точность прибора и его защиту от избыточного давления. С точки зрения точности, диапазон датчика должен быть низким (нормальное рабочее давление примерно в середине диапазона), чтобы минимизировать погрешность, обычно в процентах от полной шкалы. С другой стороны, всегда необходимо учитывать последствия повреждения из-за избыточного давления из-за ошибок эксплуатации, неправильной конструкции (гидравлический удар) или невозможности изолировать прибор во время испытания под давлением и запуска.Следовательно, важно указать не только требуемый диапазон, но и необходимую степень защиты от избыточного давления.

Большинство датчиков давления имеют защиту от избыточного давления в диапазоне от 50% до 200% (рисунок 3-12). Эти протекторы удовлетворяют большинству приложений. Если ожидается более высокое избыточное давление , и его характер временный (кратковременные скачки давления - секунды или меньше), могут быть установлены демпферы (как показано на изображении). Они отфильтровывают пики, но делают измерение менее чувствительным.Если ожидается, что чрезмерное избыточное давление будет продолжительным, можно защитить датчик, установив предохранительный клапан. Однако это приведет к потере измерения при открытом предохранительном клапане.

Если преобразователь должен работать при высоких температурах окружающей среды , корпус можно охлаждать электрически (эффект Пельтье) или водой, либо его можно переместить в зону с кондиционированием воздуха. Когда ожидаются отрицательные температуры, следует использовать резистивный обогрев или электрообогрев в сочетании с теплоизоляцией.

В этом техническом документе мы изучили оба подхода к измерению давления в высокотемпературных средах. При высоких температурах процесса можно рассмотреть возможность использования различных методов изоляции датчика давления от процесса. К ним относятся петлевые уплотнения, сифоны, химические уплотнения с капиллярными трубками для удаленного монтажа и продувки.

Преобразование входов тока и напряжения в технические единицы, такие как PSI


Очень часто необходимо преобразовать показания напряжения, милливотта или тока в более полезные значения, такие как PSI, GPM, LBS и т. Д.Например, при измерении силы с помощью тензодатчика было бы намного выгоднее для пользователя, если бы он мог читать и записывать данные в фунтах (фунтах), а не в милливольтах, которые обычно выдает тензодатчик. Другими примерами могут быть использование датчика давления для измерения PSI, датчика потока для измерения галлонов в минуту и ​​датчика относительной влажности для измерения единиц относительной влажности.

Масштабировать любой датчик очень просто, и одно и то же уравнение применимо ко всем методам отображения и сбора данных. Сначала формула:

Y = MX + B

Где Y - выход или ИНЖЕНЕРНЫЕ ЕДИНИЦЫ
Где M - наклон или МАСШТАБНЫЙ КОЭФФИЦИЕНТ
Где X - ВХОД (милливольты, вольт и т. Д.) И
Где B - СМЕЩЕНИЕ

ПРИМЕР

Вот типичный пример, когда датчик давления используется для измерения 0-500 фунтов на квадратный дюйм, а выходное напряжение составляет 1-5 В постоянного тока.

Во-первых, используя формулу Y = MX + B, мы определяем каждое значение, чтобы вычислить Y.

X = 4 (поскольку 1-5 В имеет диапазон 4 В. Если бы это было 0-10 В постоянного тока вывод, X будет 10)
M = 125 (используйте разделите единицы на напряжение или ток - 0-500 / 1-5 = 125), что даст в PSI / Volts
B = -125 (поскольку выход начинается с 1 В, есть смещение.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *