Понятие давления и единицы его измерения: Единицы измерения давления, теория и онлайн калькуляторы

Содержание

Единицы измерения вакуума — основные параметры насосов

При подборе вакуумного насоса наши партнеры часто используют специфические единицы измерения производительности и остаточного давления насосов.

Так кому-то привычней оперировать литрами в секунду, кому-то кубическими метрами в час или минуту. Кто-то привык измерять давление в атмосферах, а кому-то привычней милливольты, Паскали или Бары.

Специалисты «СЛЭМЗ» составили таблицы основных показателей вакуумных насосов АВЗ, водокольцевых насосов ВВН, пластинчато-роторных НВР: производительность и предельное остаточное давление. Также вы найдете таблицу перевода самых популярных единиц измерения давления.

Производительность или быстродействие вакуумного насоса определяет допустимые объемы, в которых может создаваться паспортное разрежение. Неправильно подобранный по производительности агрегат будет перегреваться, разбрызгивать уплотняющую жидкость, заклинивать либо же просто работать неэффективно.

Остаточное давление принято измерять в Паскалях, Барах, миллиметрах ртутного столба и атмосферах. При работе с аналоговыми вакуумметрами используется условная шкала от нуля до «минус единицы»

Основные параметры АВЗ и НВЗ

 Глубина вакуума Модель Быстродействие
Паскали Бары kgf/cm2 мм. рт. ст. атмосферы м3/час м3/мин л/с л/мин
1,1 0.000011 0.000011 0.0083 0.000011 АВЗ-20Д (НВЗ-20) 72 1,2 20 1200
6,7 0.000067 0.000068 0,05 0.000068 АВЗ-63Д 227 3,783 63 3780
6,7 0.000067 0.000068 0,05 0.000068 АВЗ-90 324 5,4 90 5400
6,7 0.000067 0.000068 0,05 0.000068 АВЗ-125Д 450 7,5 125 7500
6,7 0.000067 0.000068 0,05 0.000068 АВЗ-180 648 10,8 180 10800

Производительность и остаточное давление ВВН

 Единицы измерения вакуума Модель Быстродействие
Паскали Бары kgf/cm2 мм. рт. ст. атмосферы м3/час м3/мин л/с л/мин
20000 0,2 0,2 200 0,2 ВВН1-0,75 45 0,75 12,5 750
40000 0,4 0,41 300 0,41 ВВН1-1,5 90 1,5 25 1500
40000 0,4 0,41 300 0,41 ВВН1-3 198 3,3 55 3300
40000 0,4 0,41 300 0,41 ВВН1-6 372 6,2 103,3 6198
40000 0,4 0,41 300 0,41 ВВН1-12 720 12 200 12000
40000 0,4 0,41 300 0,41 ВВН1-25 1500 25 416,6 24996
40000 0,4 0,41 300 0,41 ВВН2-50М 3000 50 833,3 49998

 Быстродействие и глубина вакуумных насосов НВР

Давление вакуума в Модель Быстродействие
Паскали Бары kgf/cm2 мм. рт. ст атмосферы м3/час м3/мин л/с л/мин
1,1 0.000011 0.000011 0.0083 0.000011 3НВР-1Д (НВР-1,25) 4,5 0,075 1,25 75
6,7 0.000067 0.000068 0,05 0.000068 2НВР-5ДМ 19,6 0,3267 5,5 330
6,7 0.000067 0.000068 0,05 0.000068 НВР-16ДМ 60 1 16,6 996
6,7 0.000067 0.000068 0,05 0.000068 2НВР-90Д 90 1,5 25 1500

Таблица перевода единиц измерения вакуума (давления)

Таблица соответствия единиц измерения глубины вакуума помогает быстрее переводить паспортные показатели насосов в привычные Вам единицы измерения: Паскали в Бары, Атмосферы либо кгс/см2

Единицы измерения глубины вакуума

Перевести в:

Паскаль МПа Бар Атмосфера мм рт. ст. м. в.ст. кгс/см2
Паскали, Па (Н/м2) 1*10-6 10-5 9.87*10-6 0.0075 10-4 1.02*10-5
Мегапаскали, МПа 1*106 10 9.87 7.5*103 102 10.2
Бары 105 0,1 0.987 750 10.197 1.0197
Атмосферы, АТМ 1.01*105 1.01* 10-1 1.013 759.9 10.332 1.03
Миллиметры ртутного столба 133.3 133.3*10-6 1.33*103 1.32*10-3 0.013 1.36*103
Метры водяного столба 104 10-2 0.097 9.87*10-2 75 0.102
Килограмм-сила на квадратный сантиметр, кгс/см2 9.8*104 9.8*10-2 0.98 0.97 735 10

Теперь вы можете подобрать вакуумный насос под специфику техпроцесса, оперируя производительностью и остаточным давлением в любых единицах измерения.

Если у вас остались вопросы, звоните — менеджеры СЛЭМЗ подробно расскажут об единицах измерения вакуума и помогут с выбором!

Атмосфера (единица измерения) — это… Что такое Атмосфера (единица измерения)?

Атмосфера — внесистемная единица измерения давления, приблизительно равная атмосферному давлению на поверхности Земли на уровне Мирового океана.

Существуют две примерно равные друг другу единицы с таким названием:

  1. Стандартная, нормальная или физическая атмосфера
    (атм, atm, ата) — в точности равна 101 325 Па или 760 миллиметрам ртутного столба. Давление, уравновешиваемое столбом ртути высотой 760 мм при 0 °C, плотность ртути 13595,1 кг/м³ и нормальное ускорение свободного падения 9,80665 м/с².
  2. Техническая атмосфера (ат, at, кг*с/см², ати) — равна давлению, производимому силой от массы в 1 кг при действии на неё ускорения g (т. е. 1 килограмм-сила, кгс), направленной перпендикулярно и равномерно распределённой по плоской поверхности площадью 1 см² (98 066,5 Па).

Ранее использовались также обозначения ата и ати для абсолютного и избыточного давления соответственно (выраженного в технических атмосферах). Избыточное давление могло быть и отрицательным.

Литература

  • Краткий словарь физических терминов / Сост. А. И. Болсун, рец. М. А. Ельяшевич. — Мн.: Высшая школа, 1979. — 416 с. — 30 000 экз.

Ссылки

Единицы давления
  Паскаль
(Pa, Па)
Бар
(bar, бар)
Техническая атмосфера
(at, ат)
Физическая атмосфера
(atm, атм)
Миллиметр ртутного столба
(мм рт.ст.,mmHg, Torr, торр)
Метр водяного столба
(м вод. ст.,m H2O)
Фунт-сила
на кв. дюйм
(psi)
1 Па 1 Н/м2  10−5  10,197·10−6  9,8692·10−6 7,5006·10−3  1,0197·10−4  145,04·10−6
1 бар  105  1·106дин/см2  1,0197  0,98692  750,06  10,197  14,504
1 ат  98066,5  0,980665  1 кгс/см2  0,96784  735,56  10  14,223
1 атм  101325  1,01325  1,033 атм  760  10,33  14,696
1 мм рт.ст.  133,322  1,3332·10−3  1,3595·10−3  1,3158·10−3  1 мм рт.ст.  13,595·10−3  19,337·10−3
1 м вод. ст.  9806,65  9,80665·10−2  0,1  0,096784  73,556  1 м вод. ст.  1,4223
1 psi  6894,76  68,948·10−3  70,307·10−3  68,046·10−3  51,715  0,70307  1 lbf/in2

что это, формула измерения и в чем измеряется

На чтение 7 мин Просмотров 1.7к.

В гидравлике есть несколько ключевых понятий. Центральное место отводится понятию гидростатического давления жидкости. Оно тесно связано с понятием напора жидкости, о котором будет сказано чуть позже.

 

Что такое

Одно из широко распространенных определений гидростатического давления звучит так: «Гидростатическое давление в точке жидкости – это нормальное сжимающее напряжение, возникающее в покоящейся жидкости под действием поверхностных и массовых сил».

Напряжение – это понятие, широко используемое в курсе сопротивления материалов. Идея в следующем. В физике, мы знаем, есть понятие силы. Сила – векторная величина, характеризующая воздействие. Векторная – это значит, что представляется в виде вектора, т.е. стрелки в трехмерном пространстве. Эта сила может быть приложена в отдельной точке (сосредоточенная сила), или к поверхности (поверхностная), или ко всему телу (говорят, массовая / объемная). Поверхностные и массовые силы являются распределенными. Только такие и могут действовать на жидкость, так как она обладает функцией текучести (легко деформируется от любого воздействия).

Сила приложена к поверхности с какой-то конкретной площадью. В каждой точке этой поверхности возникнет напряжение, равное отношению силы к площади, это и есть понятие давления в физике.

В чем измеряется

В системе СИ единица измерения силы – Ньютон [Н], площади – квадратный метр [м2].

Отношение силы к площади: 1 Н / 1 м2 = 1 Па (Паскаль).

Паскаль является основной единицей измерения давления, но далеко не единственной. Ниже представлен пересчет единиц измерения давлений из одной в другую

100 000 Па = 0,1 МПа = 100 кПа ≈ 1 атм = 1 бар = 1 кгс/см2  = 14,5 psi ≈  750 мм.рт.ст ≡ 750 Торр ≈ 10 м.вод.ст (м)

Шкала и виды давлений

Далее, принципиально важным моментом является так называемая шкала давлений или виды давлений. На рисунке ниже представлено, как взаимоувязаны такие понятия как абсолютное давление, абсолютный вакуум, частичный вакуум, избыточное или манометрическое давление.

Абсолютное давление – давление, отсчитываемое от нуля.

Абсолютный вакуум – ситуация, при которой на рассматриваемую точку ничего не действует, т.е. давление, равное 0 Па.

Атмосферное давление – давление, равное 1 атмосфере. Отношение веса (mg) вышележащего столба воздуха к площади его поперечного сечения. Атмосферное давление зависит от места, времени суток. Это один из параметров погоды. В прикладных инженерных дисциплинах обычно все отсчитывают именно от атмосферного давления, а не от абсолютного вакуума.

Частичный вакуум (или еще часто говорят – «величина вакуума», « разрежение» или «отрицательное избыточное давление» ). Частичный вакуум – недостаток давления до атмосферного. Максимально возможная на Земле величина вакуума как раз равняется одной атмосфере (~10 м.вод.ст.). Это означает, что у вас не получится попить воду через трубочку с расстояния 11 м при всем желании.

* на самом деле при нормальном для трубочек для напитков диаметре (~5-6 мм) эта величина будет гораздо меньше из-за гидравлических сопротивлений. Но даже через толстый шланг вы не сможете попить воду с глубины 11 м.

Если заменить вас на насос, а трубочку – на его всасывающий трубопровод, то ситуация принципиально не изменится. Поэтому воду из скважин добывают как правило именно скважинными насосами, которые опускаются непосредственно в воду, а не пытаются засасывать воду с поверхности земли.

Избыточное давление (или также еще называемое манометрическим)– превышение давления над атмосферным.

Приведем следующий пример. На данной фотографии показано измерение давления в автомобильной шине при помощи прибора манометра.

Манометр показывает именно избыточное давление. На этой фотографии видно, что избыточное давление в данной шине приблизительно 1,9 бар, т.е. 1,9 атм, т.е. 190 000 Па. Тогда абсолютное давление в этой шине – 290 000 Па. Если мы шину проткнем, то воздух начнет под разницей давлений выходить наружу до тех пор, пока давление внутри и снаружи шины не станет одинаковым, атмосферным. Тогда избыточное давление в шине будет равно 0.

Формула расчета давления в открытом сосуде

Теперь посмотрим, как определить гидростатическое давление в жидкости, находящейся в определенном объеме. Допустим, мы рассматриваем открытую бочку с водой.

На поверхности воды в бочке устанавливается атмосферное давление (обозначено маленькой буквой p с индексом «атм»). Соответственно, избыточное давление жидкости на поверхности равняется 0 Па. Теперь рассмотрим гидростатическое давление в точке X. Эта точка заглублена относительно поверхности воды на расстояние h, и за счет столба жидкости, гидростатическое давление в ней будет больше, чем на поверхности.

Давление в точке X (px) будет определяться, как давление на поверхности + давление, создаваемое столбом жидкости. Это называется основным уравнением гидростатики.

Для приблизительных расчетов можно принимать g = 10 м/с2. Плотность воды зависит от температуры, но для приблизительных расчетов может приниматься 1000 кг/м3.

При глубине h 2 м, абсолютное гидростатическое давление составит:

100 000 Па + 1000·10·2 Па = 100 000 Па +20 000 Па = 120 000 Па = 1,2 атм.

Избыточное давление жидкости – это значит за вычетом атмосферного: 120 000 – 100 000 = 20000 Па = 0,2 атм.

Таким образом, в избыточное давление в точке X определяется высотой столба жидкости. Форма емкости при этом никак не влияет. Если мы рассмотрим гигантский бассейн с глубиной 2 м, и трубку высотой 3 м, то гидростатическое давление на дне трубки будет больше, нежели на дне бассейна.

(Абсолютное гидростатическое давление на дне бассейна: 100000 + 1000*9,81*2 =

Абсолютное

Высота столба жидкости определяет давление, создаваемое этим столбом жидкости.pизб = ρgh.

Таким образом, гидростатическое давление можно выражать единицами длины (высоты): h = p / ρg

Например, рассмотрим, какое давление создает столб ртути высотой 750 мм:

p = ρgh = 13600 · 10 · 0,75 = 102 000 Па ≈ 100 000 Па, что отсылает нас к единицам измерения давления, рассмотренным ранее.

Т.е. 750 мм.рт.ст. = 100 000 Па.

По тому же принципу получается, что давление в 10 метров водяного столба равняется 100 000 Па:

1000 · 10 · 10 = 100 000 Па.

Выражение гидростатического давления в метрах водяного столба принципиально важно для водоснабжения, водоотведения, а также гидравлических расчетов отопления, гидротехнических расчетов и т. д.

Давление жидкости в трубах и его нормативы

Теперь посмотрим гидростатическое давление жидкости в трубопроводах. Что физически означает замеренное мастером давление в определенной точке (X) трубопровода? Манометр в данном случае показывает 2 кгс/см² (2 атм). Это избыточное давление в трубопроводе, оно эквивалентно 20 метрам водяного столба. Иными словами, если подсоединить к трубе вертикальную трубку, то вода в ней поднимется на величину избыточного давления, т.е. на высоту 20 м. Вертикальная трубка, которая сообщается  с атмосферой (т.е. открытая) называются пьезометром.

Основная задача системы водоснабжения заключается в том, чтобы в требуемой точке вода имела необходимое избыточное давление. Например, согласно нормативному документу:

[ Постановление Правительства РФ от 06.05.2011 N 354 (ред. от 13.07.2019) «О предоставлении коммунальных услуг собственникам и пользователям помещений в многоквартирных домах и жилых домов» (вместе с «Правилами предоставления коммунальных услуг собственникам и пользователям помещений в многоквартирных домах и жилых домов») ] >>> давление в точке водоразбора должно быть не менее 3 м.вод.ст (0,03 МПа)

Типовая схема водоразбора

Под точкой водоразбора можно понимать место подключения смесителя (1). Эта точка находится приблизительно на расстоянии 1 м от пола, там же, где и подключение к стояку самой квартиры (2) . То есть давление примерно одинаково при закрытых кранах (вода не движется!). Давление регламентируется именно в этих точках, и, как указано выше, должно быть не меньше 3 — 6 м.вод.ст.

Однако необходимо отметить, что нормативно допустимая величина в 3 м.вод.ст – это совсем не много, так как современное сантехническое оборудование может требовать гидростатическое давление жидкости до 13 м.вод.ст в месте подключения для нормальной работы (подачи достаточного количества воды). Например, даже в старом СНиП по внутреннему водопроводу (СНиП 2.04.01-85*), указано, что при использовании аэратора на смесителе (сеточка, перекрывающая выходное отверстие), в точке подключения смесителя необходимо давление 5 м.вод.ст.

Распределение давления жидкости в тубах

Калькулятор избыточного и абсолютного давления


Что такое давление?

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

Давление бывает:

  1. Атмосферное
  2. Абсолютное
  3. Избыточное

Атмосферное давление (барометрическое)

Атмосферное давление – это давление воздуха на землю.

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

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

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

Кстати, прочтите эту статью тоже: Перевод атмосфер в паскали

Избыточное давление

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

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

Абсолютное давление

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

Абсолютное давление

Понятие «абсолютного давления» относится к способу указания давления относительно точки отсчета. Абсолютное давление — это то давление, для указания которого используется, в качестве точки отсчета, абсолютный вакуум. Предполагается, что не может существовать давления, меньшего, чем абсолютный вакуум — следовательно, относительно него любое давление может быть обозначено положительным числом.

То абсолютное давление, которое находится между абсолютным вакуумом и давлением, которое принято считать имеющемся на уровне моря (нормальное атмосферное давление = 101325 Па ≈ 760 мм ртутного столба ≈ 1 абсолютный бар), является частичным вакуумом.

То абсолютное давление, значение которого выше уровня нормального атмосферного давления, может быть также обозначено как избыточное давление, с точкой отсчета, за которую принято стандартное атмосферное давление. Абсолютное давление равно избыточному давлению плюс атмосферному давлению.

На письме, то, что указывается именно абсолютное давление, иногда подчеркивают литерой а

как в русском, так и в английском и немецком языках, например: бар(а). Например, давление на уровне моря примерно составляет 1 бар(а).

Измерение абсолютного и избыточного давления

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

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

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

Избыточное давление

Понятие избыточного давления также, как и абсолютного давления, относится к точке отсчета для указания давления. Избыточное давление — это то давление, для указания которого используется, в качестве точки отсчета, нормальное атмосферное давление.

Избыточное давление равно абсолютному давлению минус атмосферное давление. Например, давление на уровне моря, которое составляет 1 бар(а), может быть также указано как избыточное давление, составляющее 0 бар(и).

На письме указание на избыточное давление иногда подчеркивается литерой и

в русском языке,
g
в английском (от слова
gauge
, то есть прибор[ное давление] — т.к. на манометрах обычно отображается именно избыточное давление), и литерой
ü
в немецком (от слова
Überdruck
, то есть «сверхдавление»).

Классификация приборов для измерения давления

Классификация приборов для измерения давления

В зависимости от назначения приборы для измерения давления делятся на следующие основные группы: Манометры – для измерения избыточного давления. Вакуумметры – для измерения вакуумметрического давления (вакуума). Мановакуумметры – для измерения вакуумметрического и избыточного давлений. Барометры – для измерения атмосферного давления. Баровакуумметры – для измерения абсолютного давления. Дифференциальные манометры – для измерения разности давлений.
По принципу действия все приборы для измерения давления можно разделить на:

Жидкостные — приборы, в которых измеряемое давление уравновешивается весом столба жидкости, а изменение уровня жидкости в сообщающихся сосудах служит мерой давления, называются жидкостными. К этой группе относятся чашечные и U-образные манометры, дифманометры и др.

Грузопоршневые — приборы, в которых измеряемое давление уравновешивается усилием, создаваемым калиброванными грузами, воздействующими на свободно передвигающийся в цилиндре поршень.

Приборы с дистанционной передачей показаний — приборы, в которых используются изменения тех или иных электрических свойств вещества (электрического сопротивления проводников, электрической емкости, возникновение электрических зарядов на поверхности кристаллических минералов и др.) под действием измеряемого давления. К таким приборам относятся манганиновые манометры сопротивления, пьезоэлектрические манометры с применением кристаллов кварца, турмалина или сегнетовой соли, емкостные манометры, ионизационные манометры и др.

Пружинные — приборы, в которых измеряемое давление уравновешивается силами упругости пружины, деформация которой служит мерой давления. Благодаря простоте конструкции и удобству пользования пружинные приборы получили широкое применение в технике. К этой группе относятся разнообразные приборы, отличающиеся по виду пружин: манометры с трубчатой пружиной, манометры с пластинчатой пружиной, манометры с коробчатой пружиной, манометры абсолютного давления (баровакуумметры), дифференциальные манометры.

По метрологическому назначению измерительные приборы делятся на образцовые и рабочие. Образцовыми измерительными приборами называются приборы, предназначенные для поверки других измерительных приборов. Образцовые манометры имеют следующие классы точности:

0,05; 0,2 — грузопоршневые манометры; 0,16; 0,25; 0,4 — пружинные манометры. Рабочими измерительными приборами называются все измерительные приборы, служащие для непосредственных измерений. Рабочие манометры имеют классы точности 0,4; 0,6; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0.

Что такое абсолютное давление, и как это соотносится с избыточным давлением?

Чтобы понять абсолютное давление, нужно сначала определить несколько терминов:

  • Атмосферное давление. Все вокруг нас — воздух и вода — имеет вес и создает давление. На уровне моря среднее давление составляет 1 атм, или 1,01325 бар; давление изменяется в зависимости от погодных условий. По мере увеличения высоты воздух становится тоньше, равно атмосферное давление.
  • Манометрическое давление. Ноль в манометрическом давлении представляет собой атмосферное давление, что означает, что показание избыточного давления включает только дополнительное давление внутри системы.
  • Абсолютное давление. Ноль в абсолютном давлении является идеальным вакуумом, что означает, что абсолютное считывание давления включает в себя как атмосферное давление, так и манометрическое давление.

Важным отличием последних двух типов давления является нулевая ссылка. Ноль инструментов, измеряющих избыточное давление, представляет собой атмосферный воздух, который изменяется в зависимости от высоты и погодных условий. Ноль в приборах, измеряющих абсолютное давление, — это полное отсутствие давления или вакуум; поэтому этот ноль не меняется.

Давление абсолютное, избыточное, вакуум

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:

Атмосферное давление, нормальное атмосферное давление

Понятие атмосферного давления качественно отличается от понятий избыточного и абсолютного давления, и относится не к точке отсчета, а к месту измерения. Атмосферное давление — это давление, имеющееся в какой-либо точке измерения на Земле. Атмосферное давление может сильно варьироваться в зависимости от высоты и погодных условий. Что касается точки отсчета, то атмосферное давление — всегда абсолютное.

В качестве нормального атмосферного давления приняты, в рамках разных стандартов, разработанных разными организациями, разные значения — наиболее распространенным, однако, является принятие за нормальное атмосферного давления 101325 Па. Среди европейских производителей оборудования принято также условно считать это давление соответствующим 1 бару.

Интеллектуальные датчики давления

     Давление —  физическая величина, характеризующая интенсивность нормальных (перпендикулярных к поверхности) сил, с которыми одно тело действует на поверхность другого. Давление характеризует напряженное состояние жидкостей и газов в условиях всестороннего сжатия и определяется частным от деления нормальной к поверхности силы на площадь этой поверхности. 

     При этом принимается, что нормальная сила равномерно распределена по поверхности, а в жидкости или газе отсутствуют касательные напряжения. Т.к. действующая сила всегда перпендикулярна к поверхности вне зависимости от ее расположения, то давления является скалярной величиной.

     В общем случае при неравномерном  распределении действующих на жидкость или газ внешних сил вводится понятие давление в точке: 

где – нормальная сила действующая на сколь угодно малую площадь .

     Понятие давление как физической величины во всех его проявлениях едино. Вместе с тем, во многих естественных природных  явлениях и в различных технических устройствах и процессах определяющим является не само давление, а его значение относительно другого.

     При сравнении значений двух давлений одно из них принимается за начало отсчета  их разности. По этому признаку различают  следующие виды давлений.

     Абсолютное  давление – давление, значение которого при измерении отсчитывается  от давления, равного нулю. Давление, равное нулю, характеризуется состояние жидкости или газа, обусловленное различными физическими причинами, при котором в них отсутствуют напряжения сжатия.

     Давление  газа равно нулю, если его концентрация настолько мала, что молекулы газа практически не взаимодействуют  друг с другом, или если равна  нулюабсолютная температура газа.

     Равенство нулю давления жидкости имеет мест, если отсутствуют действующие на нее внешние силы.

     Во  всех других случаях измеряемое давление сравнивается с давлением, знаение которого не равно нулю. Данные виды давления, в отличии от абсолютного давления, являются относительными. Здесь следует выделить разность давлений и избыточное давление.

     Разность  давлений

     ,

где p1 и p2 – сравниваемые между собой абсолютные давления, причем p2 принято за начало отсчета. При p1>p2 разность давлений положительная, при p1<p2 – отрицательная.

     Следует подчеркнуть, что понятие «разность давлений равна нулю» по определению не адекватно равенству нулю давлений p1 и p2.

     

     Избыточное  давление – разность давлений, одно и которых, принятое за начало отсчета, является абсолютным давлением окружающей среды – это атмосферное давление в месте измерений.

      ,

где pабс – абсолютное давление; pатм – атмосферное давление.

     Так же как и ранее при pабс>pатм избыточное давление положительно, при pабс<pатм – отрицательно, а равенство нулю pи не адекватно равенству pабс и pатм. В этом заключается принципиальное различие между понятиями разность давлений, избыточное и давление. Последнее по определению не может быть отрицательно.

     Когерентной единицей Международной системы  единиц (СИ) является паскаль (Па). Единица  давления Па представляет собой отношение  единицы силы Ньютона к единице  площади квадратному метру: 1 Па = 1 Н/м2 = 1 кг/(м*с2).

Размер  единицы давления Па очень мал, его  значение соответствует давлению столба воды высотой 0.1 мм. Поэтому на практике применяются единицы давления, кратные 1 Па, которые образуются добавлением к наименованию паскаль

     Рис. 1. Адаптирование простого преобразователя давления для измерения абсолютного давления (а), разностного давления (б) и избыточного давления (в)

     приставок, узаконенных СИ: килопаскаль (кПа), мегапаскаль (МПа) и гигапаскаль (ГПа). Численное указание единицы давления 1 кПа = 1*103 Па: 1МПа = 1*106 Па; 1ГПа = 1*109 Па.

     Методы  и средства измерения давления

     Методы  измерения давления во многом предопределяют как принципы действия, так и конструктивные особенности средств измерений. В этой связи в первую очередь следует остановится на наиболее общих методологических вопросах техники измерения давления.

     Давления, исходя из самых общих позиций, может  быть определенно как путем его  непосредственного измерения, так  и посредством измерения другой физической величины, функционально  связанной с измеряемым давлением.

     В первом случае измеряемое давление воздействует непосредственно на чувствительный элемент прибора, который передает информацию о значении давления последующим  звеньям измерительной цепи, преобразующим  ее в требуемую форму. Этот метод  определения давления является методом прямых измерений и получил наибольшее распространение в технике измерения давления. На нем основаны принципы действия большинства манометров и измерительных преобразователей.

     Во  втором случае непосредственно измеряются другие физические величины или параметры, характеризующие физические свойства измеряемой среды, значения которых закономерно связаны с давлением (температура кипения жидкости, скорость распространения ультразвука и т.д.). Этот метод является методом косвенных измерений давления и применяется, как правило, в тех случаях, когда прямой метод по тем или иным причинам неприменим, например, при измерении сверхнизкого давления (вакуумная техника) или при измерении высоких и сверхвысоких давлений.

     Методологически не менее важен и вопрос о способе, которым средство измерений воспроизводит  единицу давления, что непосредственно  сказывается на его функциональных возможностях.

     Давление  является производной физической величиной, определяемой тремя основными физическими  величинами – массой, длиной и временем. Конкретная реализация значения давления зависит от способа воспроизведения  единицы давления. При измерении по формуле (1.1) давление определяется силой и площадью, а по формуле: 

длинной, плотностью и ускорением. Методы определения давления, основанные на измерении указанных величин, являются абсолютными (фундаментальными) методами и применяются при воспроизведении единицы давления эталонами грузопоршневого и жидкостного типа, а также позволяют, при необходимости производить аттестацию образцовых средств измерений.

     Относительный метод измерений, в отличие от абсолютного, основан на предварительном исследовании зависимости от давления физических свойств и параметров чувствительных элементов, средств измерения давления, при методах прямых измерений. Или других физических величин и свойств измеряемой среды – при методах косвенных измерений.

     Современные средства измерений давления представляют собой измерительные системы, звенья которых имеют различное функциональное назначение. Важнейшим звеном любого средства измерения давления является его чувствительный элемент, который  воспринимает измеряемое давление и  преобразует его в первичный  сигнал, поступающий в измерительную  цепь прибора. С помощью промежуточных  преобразователей сигнал от ЧЭ преобразуется  в измерительных преобразователях в унифицированный выходной сигнал, поступающий в системы измерения, контроля, регулирования и управления. При этом промежуточные преобразователи  и вторичные приборы во многих случаях унифицированы и могут  приниматься в сочетании с  ЧЭ различных типов.

Рис. 3. Структурная  блок схема ИПД:

p – измеряемое давление; ЧЭ – чувствительный элемент; 1 – n – промежуточные преобразователи; В.С. – выходной сигнал; к системам: I – измерения и контроль; II – регистрации; III – регулирования; IV — управления

 

2. Методы преобразования  давления

     Датчик  давления состоит из первичного преобразователя  давления, в составе которого чувствительный элемент и приемник давления, схемы  вторичной обработки сигнала, различных  по конструкции корпусных деталей  и устройства вывода (рис. 1). Основным отличием одних приборов от других является точность регистрации давления, которая зависит от принципа преобразования давления в электрический сигнал: тензометрический, пьезорезистивный, емкостной, индуктивный, резонансный. 

     

     Рисунок 1 – Блок-схема преобразователя  давления в электрический сигнал

     2.1 Тензометрический  метод

     В настоящее время основная масса  датчиков давления в нашей стране выпускаются на основе чувствительных элементов (рис. 2), принципом которых  является измерение деформации тензорезисторов, сформированных в эпитаксиальной пленке кремния на подложке из сапфира (КНС), припаянной твердым припоем к титановой мембране.

     Принцип действия тензопреобразователей основан на явлении тензоэффекта в материалах. Чувствительным элементом служит мембрана с тензорезисторами, соединенными в мостовую схему. Под действием давления измеряемой среды мембрана прогибается, тензорезисторы меняют свое сопротивление, что приводит к разбалансу моста Уитстона. Разбаланс линейно зависит от степени деформации резисторов и, следовательно, от приложенного давления. 

     

     Рисунок 2 – Упрощенный вид тензорезистивного  чувствительного элемента

     Следует отметить принципиальное ограничение  КНС преобразователя – неустранимую временную нестабильность градуировочной характеристики и существенные гистерезисные  эффекты от давления и температуры. Это обусловлено неоднородностью  конструкции и жесткой связью мембраны с конструктивными элементами датчика. Поэтому, выбирая преобразователь  на основе КНС, необходимо обратить внимание на величину основной погрешности с  учетом гистерезиса и величину дополнительной погрешности.

     К преимуществам можно отнести  хорошую защищенность чувствительного  элемента от воздействия любой агрессивной  среды, налаженное серийное производство, низкую стоимость.

     2.2 Пьезорезистивный метод

     Практически все производители датчиков проявляют  живой интерес к использованию  интегральных чувствительных элементов  на основе монокристаллического кремния. Это обусловлено тем, что кремниевые преобразователи имеют на порядок  большую временную и температурную  стабильности по сравнению с приборами  на основе КНС структур.

     Кремниевый  интегральный преобразователь давления (ИПД) представляет собой мембрану из монокристаллического кремния с  диффузионными пьезорезисторами, подключенными в мост Уинстона (рис. 3). Чувствительным элементом служит кристалл ИПД, установленный на диэлектрическое основание с использованием легкоплавкого стекла или методом анодного сращивания.

     

     Рис. 3. Кремниевый интегральный преобразователь давления

     Для измерения давления чистых неагрессивных  сред применяются, решения, основанные на использовании чувствительных элементов  либо без защиты, либо с защитой  силиконовым гелем (рис. 4).

     

     Рис. 4. Решение для пьезорезистивных чувствительных элементов с использованием защитного покрытия

     Для измерения агрессивных сред и  большинства промышленных применений применяется преобразователь давления в герметичном металло-стеклянном корпусе, с разделительной диафрагмой из нержавеющей стали, передающей давление измеряемой среды на ИПД посредством кремнийорганической жидкости (рис. 5).

атмосферы, паскали и мегапаскали, сколько атмосфер в 1 МПа

Физика объясняет давление как силу, которая действует на единицу поверхности площади. При воздействии двух одинаковых сил на разные поверхности большей из них будет та, что действует на меньшую площадь. Лезвие острого ножа при давлении на овощ разрежет его, а под воздействием тупого предмета овощ останется целым.

Вконтакте

Facebook

Twitter

Google+

Мой мир

Определение атмосферного давления

Под этим определением понимают воздействие воздуха на определённое место, а именно: столба воздуха на поверхность. Его изменения имеют влияние на погодные условия и температуру воздуха, а также на состояние здоровья людей и животных. Слишком низкий его уровень приводит к физическому и психическому дискомфорту, при ослабленном организме — к серьёзным заболеваниям и летальному исходу.

Давление атмосферы снижается с увеличением высоты. Поэтому в кабинах самолётов специально поддерживают уровень выше того, который за бортом. Люди и животные, проживающие в горной местности, адаптируются к подобным условиям, но путешественникам стоит принять все меры предосторожности для того, чтобы не заболеть высотной болезнью.

Это интересно: система отсчета это что такое в физике — определение и ее виды.

Внесистемная единица измерения

Атмосфера считается внесистемной единицей измерения. Одна атмосфера соответствует давлению на уровне мирового океана. Существует два типа этой единицы измерения:

  • физическая (нормальная или стандартная) атмосфера, краткое обозначение которой — атм;
  • техническая — ат.
Используют эту величину для измерения равномерного перпендикулярного воздействия силы на ровную поверхность. Одна стандартная атмосфера — это давление ртутного столба, высота которого 760 миллиметров, при нулевой температуре и плотности ртути, равной 13 595,04 килограмма на кубический метр.

Приставки «ата» и «ати» использовали раньше для обозначения абсолютных и избыточных показателей. В том случае, когда атмосферное давление меньше абсолютного, рассчитывали разницу, которая и является избытком. Разрежение, или вакуум, — это разница, которую рассчитывают тогда, когда уровень атмосферного давления выше показателя абсолютного.

Это интересно: первый закон Ньютона — формула и примеры.

Общие сведения о паскалях

Такую величину, как паскаль, используют для измерения атмосферной силы, действие которой распространяется строго перпендикулярно на единицу поверхности. Сила в один ньютон на площадь в один метр квадратный равна одному паскалю. Эти цифры указывают на довольно маленькое атмосферное давление, поэтому полученные измерения указывают в мегапаскалях (МПа) или килопаскалях (кПа).

Атмосферное давление в разных сферах деятельности измеряется в различных величинах. К примеру, при его измерении в автомобилях могут указываться такие величины:

  • атмосферы;
  • бары;
  • фунты на один квадратный дюйм;
  • мегапаскали;
  • килограмм силы на один квадратный сантиметр — техническая атмосфера.

Это интересно: формула всемирного тяготения — определение закона.

Паскаль принадлежит к Международной системе единиц (СИ) и используется также для измерения модулей упругости, предела текучести, механического напряжения, фугитивности, предела пропорциональности, осмотического и звукового давления, сопротивления разрыву и срезу, модуля Юнга.

Размерности единиц измерения этой величины и энергии совпадают, но они описывают разные физические свойства объектов, а значит, не могут считаться эквивалентными. Поэтому паскали не используют как единицу измерения плотности энергии, а давление не измеряют в джоулях.

Общими правилами Международной системы единиц установлено то, что со строчной буквы пишется наименование единицы паскаль, а с заглавной — её обозначение. Это правило сохраняется и при написании других единиц измерения, образованных с использованием паскаля. Впервые об этой величине стало известно во Франции в 1961 году благодаря математику и физику Блезу Паскалю, в честь которого она и была названа.

Это интересно: МПА в атмосферы, как правильно перевести давление?

Мегапаскали

Мегапаскалем называют единицу измерения атмосферного столба, которая кратна паскалю. Для того чтобы перевести мегапаскали в атмосферы, чаще всего используют специальные калькуляторы, многие из которых работают в режиме онлайн.

Один мегапаскаль — это одна тысяча килопаскалей, что, в свою очередь, составляет один миллион паскалей. Сколько атмосфер тогда содержится в мегапаскале? Если точно переводить эти величины, то один мегапаскаль составляет 10,197 ат и 9,8692 атм — технические и физические атмосферы соответственно.

При решении физических задач редко проводят точные вычисления, поэтому стандартную 1 атмосферу в мегапаскалях принимают за 0,1 МПа, а физическую — за 0,987 МПа (при обратном расчёте 1 МПа — это 10 технических атмосфер и 9,87 физических). При этом один миллиметр водного столба равен около 10 Па, ртутного столба — 133 Па. Нормальный показатель — 760 миллиметров ртутного столба — равняется 101 325 паскалей или 101 килопаскалей.

Единица измерения гидростатического давления в системе си

Международная система единиц (СИ)

Давлением P называется физическая величина силы F, действующая на единицу поверхности площади S, направленная перпендикулярно этой поверхности.
т.е. P = F / S.

В международной системе единиц (СИ) давление измеряется в Паскалях:
Па — русское обозначение.
Pa — международное.
1 Па = 1 Ньютон / 1 кв. метр (1 Н/м²)

Для практических измерений в КИП и А, 1 Па часто оказывается слишком маленькой величиной давления, и для оперирования реальными данными применяются умножающие приставки — (кило, Мега), умножающие значения в 1тыс. и 1млн. раз соответственно.
1 МПа = 1000 кПа = 1000000 Па
Также, шкалы приборов для измерения давления могут быть непосредственно градуированы в величинах Ньютон / метр, или их производных:
Килоньютон, Меганьютон / м², см², мм².

Тогда получаем следующее соответствие:
1 МПа = 1 МН/м² = 1 Н/мм² = 100 Н/см² = 1000 кН/м² = 1000 кПа = 1000000 Н/м² = 1000000 Па

В России и Европе также широкое применение для измерения давления находят единицы бар (bar) и кгс/м² (kgf/m²), а также их производные (mbar, кгс/см²).
1 бар — это внесистемная единица, равная 100000 Па.
1 кгс/см² — это единица измерения давления в системе МКГСС, и широко применяется в промышленных измерениях давления.
1 кгс/см² = 10000 кгс/м² = 0.980665 бар = 98066.5 Па

Атмосфера

Атмосфера — это внесистемная единица измерения давления приблизительно равная атмосферному давлению Земли на уровне Мирового океана.
Существует два понятия атмосферы для измерения давления:

  • Физическая (атм) — равна давлению столба ртути высотой 760 мм при температуре 0° C. 1 атм = 101325 Па
  • Техническая (ат) — равна давлению, производимому силой в 1 кгс на площадь 1 см². 1 ат = 98066,5 Па = 1 кгс/см²

В России для использования в измерениях допущена только техническая атмосфера, и срок ее действия ограничен по некоторым данным 2016 годом.

Водяной столб

Метр водяного столба — внесистемная единица измерения давления, применяемая в ряде производств.
Физически он равен давлению столба воды высотой в 1 м при температуре около 4° C и стандартном для калибровки ускорении свободного падения — 9,80665 м/сек².
м вод. ст. — русское обозначение.
mH2O — международное.

Производными единицами являются см вод. ст. и мм вод. ст.
1 м вод. ст. = 100 см вод. ст. = 1000 мм вод. ст.
Соотносится к другим единицам измерения давления соответствующим образом:
1 м вод. ст. = 1000 кгс/м² = 0.0980665 бар = 9.80665 Па = 73.55592400691 мм рт. ст.

Ртутный столб

Миллиметр ртутного столба — внесистемная единица измерения давления, равная 133.3223684 Па. Синоним — Торр (Torr).
мм рт. ст. — русское обозначение.
mmHg. — международное.
Использование в России — не ограничено, но не рекомендовано. Применяется в ряде областей техники.
Соотношение к водному столбу: 1 мм рт. ст. = 13.595098063 мм вод. ст.

Единицы США и Британии

В США и Британии применяются также другие единицы измерения давления.

Это связано с тем, что длины выражаются в футах и дюймах, а вес в фунтах, британских и американских тоннах.
Примеры некоторых из них:

  • Дюйм водного столба
    Обозначение: inH2O = 249.08891 Па.
  • Фут водного столба
    Обозначение: ftH2O = 2989.006692 Па.
  • Дюйм ртутного столба
    Обозначение: inHg = 3386.38815789474 Па.
  • Фунт на квадратный дюйм
    Обозначение: psi = 6894.757293178 Па.
  • 1000 фунтов на квадратный дюйм
    Обозначение: ksi = 6894757.2931783 Па.
  • Фунт на квадратный фут
    Обозначение: psf = 47.8802589803 Па.
  • Американская (короткая) тонна на квадратный дюйм
    Обозначение: tsi = 13789514.58633672267344 Па.
  • Американская (короткая) тонна на квадратный фут
    Обозначение: tsf = 95760.51796067168523226 Па.
  • Британская (длинная) тонна на квадратный дюйм
    Обозначение: br.tsi = 15444256.3366971 Па.
  • Британская (длинная) тонна на квадратный фут
    Обозначение: br.tsf = 107251.780115952 Па.

Приборы для измерения давления

Для измерения давления применяются манометры, дифманометры (разность давлений), вакуумметры (измерение разряжения).

Гидростатикой называется раздел гидравлики, в котором рассматриваются законы равновесия жидкости и их практическое применение. В покоящейся жидкости возникают только напряжения сжатия и не могут действовать касательные напряжения, так как любое касательное напряжение жидкости вызовет ее движение, т.е. нарушит состояние покоя. В главе 1 было показано, что напряжения сжатия вызывает сила, действующая перпендикулярно на бесконечно малую площадку. Отсюда вытекает:

Первое свойство гидростатического давления: гидростатическое давление действует по нормали к поверхности и является сжимающим, то есть действует внутрь рассматриваемого объема.

Второе свойство гидростатического давления состоит в том, что в любой точке внутри покоящейся жидкости гидростатическое давление не зависит от ориентировки площадки, по которой оно действует, то есть одинаково во всех направлениях.

Единица измерения давления в СИ и в технической системе.

Единицы измерения давления

Официально признаной системой измерений является СИ. Единицей измерения давления в ней является Паскаль, Па(Ра)-1Па=1Н/кв.м.Производные от этой единицы 1 кПа=1000 Па и 1МПа=1000000 Па. В различных отраслях техники используются следующие единицы: миллиметр ртутного столба (мм.рт.ст или Торр), физическая атмосфера (атм.), техническая атмосфера (1 ат. = 1 кгс/кв.см), бар. В англоязычных странах популярностью пользуется фунт на квадратный дюйм (pounds per square inch или PSI).

Соотношения между этими единицами приведены в таблице:

Величина МПа Бар мм.рт.ст. Атм. кгс/кв.см PSI
1 МПа 7500,7 9,8692 10,197 145,04
1 бар 0,1 750,07 0,9869 1,0197 14,504
1 мм.рт.ст 133,32Па 0,00133 0,00136 0,001359 0,01934
1 атм 0,10133 1,0133 1,0333 14,696
1 кгс/кв.см 0,098066 0,98066 735,6 0,96784 14,223
1 PSI 6,8946 кПа 0,068946 51,715 0,068045 0,070307

Значение давления может отсчитываться от 0 (абсолютное давление) или от атмосферного (избыточное давление). Если давление измеряется в технических атмосферах, то абсолютное давление обозначается как «ата», а избыточное — как «ати», например 9 ата,
8 ати.

Соотношения между единицами измерения давления в системе СИ и технической системе.

Смотри 3 вопрос.

Соотношение между единицами измерения давления в мм рт. ст. и техническими атмосферами.

Смотри 3 вопрос. Таблица

Какая единица измерения давления называется бар?

Бар (русское обозначение: бар; международное: bar; от греч.6 дин/см² (в системе СГС).

Дайте понятие абсолютного давления, избыточного давления и вакуума.

Давление — действующая сила находящаяся на поверхности тела, деленная на площадь данной поверхности. В системе СИ измеряется в Па (Паскалях).

Абсолютное давление

Абсолютное давление — величина измеренная относительно давления равного абсолютному нулю. Другими словами давление относительно абсолютного вакуума.

Давление избыточное

Избыточное давление имеет место в том случае если имеется положительная разность между измеряемым давлением и барометрическим. То есть избыточное давление это величина на которую измеряемое давлением больше барометрического.

Вакуум

Вакуум или по другому вакуумметрическое давление это величина на которую измеряемое давление меньше барометрического. Если избыточное давление обозначается в положительных единицах, то вакуум в отрицательных.

Сформулируйте закон Паскаля.

Закон Паскаля формулируется так:

Давление, производимое на жидкость или газ, передается в любую точку без изменений во всех направлениях.

Закон Паскаля описывается формулой давления:

,

где — это давление,

— приложенная сила,

— площадь сосуда.

Из формулы мы видим, что при увеличении силы воздействия при той же площади сосуда давление на его стенки будет увеличиваться. Измеряется давление в ньютонах на метр квадратный или в паскалях (Па), в честь учёного, открывшего закон, Паскаля.

Последнее изменение этой страницы: 2016-08-25; Нарушение авторского права страницы

Гидростатика – раздел гидравлики, в котором рассматриваются законы покоя или равновесия жидкости и практическое применение этих законов в технике. Состояние покоя или состояние движения жидкости обуславливается, прежде всего, характером действующих на жидкость сил, их величиной и направлением.

По аналогии с теоретической механикой в гидравлике все силы, действующие в жидкости, подразделяют на внутренние и внешние.

Внутренние силы – это силы взаимодействия межу отдельные частицами жидкости. Рассматривая жидкость, как сплошную среду, можно говорить о частицах жидкости как об элементарных объёмах.

Внешние силы – это силы, приложенные к частицам рассматриваемого объёма жидкости со стороны жидкости, окружающей этот объём.

Внешние силы делятся на три группы:

Массовые силы в соответствии со вторым законом Ньютона пропорциональны массе жидкости (или для однородной жидкости – её объёму). К ним относится сила тяжести, а также сила инерции, действующая на жидкость при её относительном покое в ускоренно движущихся сосудах.

Поверхностные силы приложены к поверхности, ограничивающей рассматриваемый объём жидкости, и пропорциональны площади этой поверхности. Это, например, силы гидростатического давления внутри объёма жидкости и атмосферного давления на свободную поверхность; силы трения и движущейся жидкости.

Линейные силы возникают на границе жидкости и газа и называются силами поверхностного натяжения. Сила поверхностного натяжения направлена по касательной к поверхности жидкости и перпендикулярна к линии контура, на который она действует.

Гидростатическое давление и его свойства.

Рассмотрим некоторый объём жидкости, находящийся в покое (рис.1). Разделим этот объём жидкости поверхностью на две части: левую и правую и отбросим правую часть. Для того, чтобы левая часть рассматриваемого объекта оставалась в состоянии покоя на поверхностидолжны быть приложены рассредоточенные силы, равнодействующую которых обозначаем через.

Отношение силы к площадисоприкосновения левой и правой частей рассматриваемого объёма жидкости будут характеризовать среднее напряжениепо площади

Рис. 1. К вопросу определения гидростатического давления.

(6)

Для того, чтобы определить напряжение в некоторой точке, выделим на поверхности элементарную площадку. На эту площадку будет действовать элементарная сила.

Отношение элементарной силы к элементарной площадке при стремлении последней к нулю определяет собой напряжение или гидростатическое давление в точке m:

при ,; (7)

— элементарная сила, ;

— элементарная площадка, .

Следовательно, гидростатическим давлением называется предел отношения элементарной силы к элементарной площадке. Или гидростатическое давление является силой, действующей в данной точке жидкости.

Другими словами, все частицы жидкости испытывают давление, как вышележащих частиц, так и внешних сил, действующих по поверхности жидкости. Действие всех этих сил и вызывает внутри жидкости напряжение, называемое гидростатическим давлением.

В международной системе единиц (СИ) за единицу давления принят 1 Паскаль () – равномерно распределённое давление, при котором на 1 площадки приходится сила, равная 1 Н.

Размер единицы давления очень мал, его значение соответствует давлению столба воды высотойЧисленно указанные единицы давления составляют ;;. Наиболее применяемая в технике укрупнённая единица

Давление, равное , называетсятехнической атмосферой (ат).

Пересчёт между единицами измерения гидростатического давления следующий:

; ;.

Следует заметить, что раньше в литературе по гидравлике и на практике широко использовался ряд внесистемных единиц измерения давления – физическая и техническая атмосферы, миллиметры ртутного и водяного столба.

Физическая атмосфера (атм) – давление, уравновешивающее столб ртути высотой при плотностии ускорении свободного падения.

Техническая атмосфера (ат) – давление, производимое силой в 1 кгс на площадку в 1 см 2 .

Взаимосвязь между единицей давления, принятой в Международной системе (СИ), и применяемыми ранее единицами следующая:

Так же как сила, гидростатическое давление есть величина векторная, характеризующаяся не только величиной, но и направлением.

Гидростатическое давление обладает следующими двумя свойствами:

оно всегда направлено по внутренней нормали к площадке действия;

его величина не зависит от ориентации площадки действия, а зависит от координат рассматриваемой точки.

Первое свойство гидростатического давления следует из закона Ньютона. Так как жидкость находится в состоянии покоя, то касательные напряжения равны нулю; а напряжения, возникающие в жидкости, могут быть только нормальными. Из-за легкоподвижности жидкость в обычных условиях может находиться в состоянии покоя только под действием сжимающих усилий; поэтому гидростатическое давление может быть направлено лишь по внутренней нормали к площадке действия.

Второе свойство гидростатического давления докажем, рассматривая равновесие элементарной трёхгранной призмы, мысленно вырезанной в покоящейся жидкости (рис.2).

Проведём оси координат так, как показано на рисунке 2. Пусть ребро АВ, равное , параллельно оси, реброАЕ, равное , параллельно оси, а реброAD параллельно оси .

Гидростатическое давление в пределах грани АВСD примем равным ; в пределах граниADFE – равным ; в пределах граниBCFE – равным .

Рис 2. К вопросу второго свойства гидростатического давления.

Согласно первому свойству гидростатического давления, векторы давлений ,,направлены нормально к соответствующим граням.

Спроецируем все силы, действующие на элементарную трёхгранную призму, на оси координат.

Проецируя все силы на ось , получим

(8)

Из рис. 2 видно, что , поэтому или

(9)

Спроецируем теперь все силы, действующие на элементарную трёхгранную призму, на ось :

(10)

где — сила тяжести объема трехгранной призмы (0,5 объема прямоугольного параллелепипеда), Н.

Замечая, что и сокращая на и , получим

(11)

Величина в пределе стремится к нулю, поэтому

(12)

Так как наклон грани BCFE выбран произвольно, то отсюда следует, что величина гидростатического давления зависит не от ориентации площадки действия, а от координат рассматриваемой точки.

«>

единиц давления — Как измеряется атмосферное давление? — Видео и стенограмма урока

Какая единица используется для измерения атмосферного давления?

Помимо Паскаля, существует несколько дополнительных методов описания воздуха или атмосферного давления. Эти дополнительные методы возникают из-за различий в способах выражения свойства в метрической и имперской системах. Psi и Ksi являются общепринятыми имперскими единицами измерения, тогда как Паскаль (Па) и килоПаскаль (кПа) являются метрическими величинами.Другое объяснение наличия различных единиц давления заключается в том, что несколько ученых независимо друг от друга исследовали эту особенность и разработали единицы измерения или улучшили исторически сложившийся способ определения единиц. Например, примером этого может быть использование торра для указания условий давления для заданных температурных условий. Наконец, для удобства ученые и широкая общественность могут использовать разные единицы измерения в разных условиях. Поскольку 1 Паскаль является относительно небольшой единицей измерения, была разработана 1 атмосфера = 101325 Паскалей.Точно так же Ksi, или килограммы на квадратный дюйм, являются более крупной единицей измерения, которая используется для представления давления, создаваемого более тяжелыми материалами. Тем не менее, все эти единицы связаны друг с другом и могут быть взаимно преобразованы по мере необходимости.

Давление в английских единицах измерения

Фунт на квадратный дюйм, имперская или английская единица, является распространенным способом выражения измерений давления. Это аббревиатура фунта на квадратный дюйм, равная примерно 6890 Паскалям. Давление в шинах часто указывается в фунтах на квадратный дюйм, а рекомендуемое давление для автомобиля составляет 30-33 фунта на квадратный дюйм.Крайне важно понимать, что давление является относительным показателем, а это означает, что когда кто-то измеряет давление в шинах, они действительно сравнивают давление воздуха внутри шины с давлением окружающего воздуха. Например, спущенная шина содержит некоторое количество воздуха, но давление внутри шины такое же, как давление окружающего воздуха.

Для спущенной шины ее внутреннее давление равно атмосферному давлению.

Когда давление в шине составляет 32 фунта на квадратный дюйм, а атмосферное давление, скажем, 15 фунтов на квадратный дюйм, фактическое давление, оказываемое на внутренние стенки шины, равно сумме этих двух чисел, т.е.е. 47 фунтов на квадратный дюйм. В этом контексте показание 47 фунтов на квадратный дюйм можно назвать абсолютным давлением, тогда как показание 32 фунта на квадратный дюйм называется манометрическим давлением.

Что используется для измерения атмосферного давления?

Существует множество устройств, используемых для измерения уровня атмосферного давления, но ртутный барометр , разработанный Эванджелистой Торричелли, был одним из первых приборов, предназначенных для этого. Он измеряет атмосферное давление, обычно известное как барометрическое давление, в миллиметрах ртутного столба ( мм рт. ст. ).Показания этого гаджета могут указывать на местную погоду. Это связано с тем, что давление ветра регулирует погоду, и изменение обстоятельств давления ветра покажет метеорологический статус региона. Например, когда атмосферное давление в какой-либо области падает, воздух из окружающих географических точек будет устремляться в эту область, чтобы заполнить пустоту. Итак, такая капля предрекает дождливую и ветреную погоду. Вот как можно использовать барометры для предсказания погоды.

Другие общепринятые единицы измерения давления и их сокращения

Как указано выше, помимо паскалей существует множество других единиц, которые используются для выражения измерений атмосферного давления.В этом разделе рассматриваются аббревиатуры нескольких единиц давления и единиц давления. Наиболее распространенным методом является измерение высоты столбика ртути в вакуумной стеклянной колонке. Это измерение выражается в мм рт.ст. Однако давление, создаваемое ртутным столбиком, определяется его плотностью, которая несколько изменяется с температурой. Чтобы избежать этого недоразумения, был введен Торр, который определяется как давление, оказываемое 1 мм ртутного столба при определенных температурных условиях, 0°С.Стандартная атмосфера или просто Атмосфера (атм) — еще одна единица, часто используемая для выражения давления газа. Атмосфера – это давление, создаваемое столбиком ртутного столба высотой 760 мм при 0°C. Паскаль (Па) является стандартной единицей измерения давления в Международной системе, как упоминалось ранее. полоса используется в моменты времени, равные 105 паскалей. Значение Psi и psi по отношению к давлению обсуждалось в предыдущем разделе.

Атмосферы (атм)

Стандартное значение атмосферного или атмосферного (атм) давления на уровне моря составляет 1 атм.Это значение эквивалентно 760 мм рт.ст. при 0°C или 760 Торр. Однако, чтобы согласовать эту единицу с другими единицами СИ, она была переопределена по отношению к паскалю как 1 атм = 101 325 Па.

Миллиметры ртутного столба (мм рт.ст.)

идея равновесия для получения показаний давления. Как видно на изображении ниже, этот гаджет представляет собой столбик ртути в стеклянной трубке. Для создания вакуума весь газ в стеклянной трубке откачивают.Стеклянная трубка помещается в плоский контейнер, который позволяет ртути свободно течь.

Ртутный барометр

Барометр работает следующим образом: частицы газа в атмосфере сталкиваются с поверхностью ртути, вызывая ее колебания. При высоком атмосферном давлении, т. е. при наличии большего количества частиц воздуха, оказывающих давление, ртуть в контейнере агрессивно выталкивается. В результате он поднимается в столбик.Меньшая плотность воздуха оказывает меньшее давление и приводит к падению уровня ртути в колонке. Поскольку высота столбика ртути внутри трубки и атмосферное давление имеют пропорциональную связь, это движение ртути производит измерения атмосферного давления. Из-за того, как это устройство измеряет давление газа, оно часто выражается в миллиметрах ртутного столба (мм рт.ст.). И поскольку ожидается, что показания барометра будут меняться в зависимости от высоты, он также используется для обозначения высоты над уровнем моря.

Ртутные барометры недавно были запрещены в некоторых странах из-за того, что ртуть является опасным тяжелым металлом, вызывающим отравление ртутью. Вместо ртути теперь можно использовать воду, этиловый спирт, минеральное масло и ряд других жидкостей.

Связь между различными единицами

Связь между несколькими единицами атмосферного давления обсуждалась в разделе выше. Математически все эти единицы давления взаимозаменяемы следующим образом;

{экв}1.01325\; бар =1\; атм = 760 мм рт. ст. = 14,7 фунт/кв. Какой будет его атмосфера, мм рт. ст. и эквиваленты в паскалях? Эти преобразования возможны с использованием коэффициентов преобразования, упомянутых в предыдущем разделе.

Мы знаем, что

1 атм = 14,7 psi

Итак,

{экв}1 \;атм /14,7\; psi \ = x\;atm/28\;psi \\ x = 1.9\;atm {/eq}

Далее, чтобы преобразовать это значение в mmHg, мы будем использовать коэффициент

1 atm = 760 mmHg

Следовательно,

{экв}1\;атм /760\; мм рт.ст. =1.5\;Па {/экв}

Резюме урока

Атмосферное давление , часто называемое атмосферным давлением, представляет собой явление, вызванное движением частиц газа. Поскольку частицы газа находятся в быстром беспорядочном движении, они постоянно сталкиваются друг с другом и любой другой твердой поверхностью. Это воздействие на поверхность и есть то, как создается давление. Большее количество частиц указывает на большее воздействие, что приводит к ситуациям с высоким давлением, тогда как меньшее количество частиц приводит к умеренному давлению. Этот эффект возникает спонтанно в природе, когда человек перемещается с более низких отметок на более высокие и обнаруживает изменение условий давления. Барометры — это устройства, которые контролируют атмосферное давление, а также высоту над уровнем моря и метеорологические условия в определенном месте. Исторически барометры записывали это число в миллиметрах ртутного столба ( мм рт. ст. ), но со временем было создано множество различных единиц измерения давления, таких как Паскалей, пси, торр, атмосфера, бар и так далее. Все эти блоки взаимосвязаны и могут быть преобразованы друг в друга по мере необходимости.

Объяснение измерения давления

Согласно Международной организации по стандартизации стандарт ISO 2533:1975 определяет стандартное атмосферное давление 101 325 Па (1 атм, 1013.25 мбар или 14,6959 фунтов на кв. дюйм). Окружающее атмосферное барометрическое давление является динамическим на Земле и изменяется в зависимости от погоды, климата и высоты над уровнем моря. Типичные колебания барометрического давления на уровне моря колеблются от 925 до 1050 гПа. Давление на поверхности земли уменьшается примерно на 0,1 гПа на метр (примерно до высоты 6 км).

Для более точного расчета зависимости атмосферного давления от высоты необходимо также учитывать температуру воздуха.

Датчик абсолютного давления

Абсолютное давление – это величина давления, измеренная относительно нуля, что с точки зрения давления является идеальным вакуумом.Например, измерение абсолютного давления используется для измерения изменений барометрического давления, вызванных изменениями погодных условий.

Мембранный датчик абсолютного давления имеет одну сторону диафрагмы, обращенную к постоянно герметизированной вакуумной полости, встроенной в чувствительный элемент, а другую сторону диафрагмы, подвергаемую воздействию измеряемой среды под давлением.

Датчик манометрического давления

Манометрическое давление – это величина давления, измеренная относительно атмосферного давления окружающей среды.В преобразователях давления с диафрагменным датчиком избыточного давления одна сторона диафрагмы подвергается воздействию атмосферного давления окружающей среды, а другая сторона диафрагмы подвергается воздействию приложенного давления.

Датчики избыточного давления обеспечивают отрицательное значение давления при воздействии вакуума и положительное значение при воздействии давления выше атмосферного. При атмосферном давлении окружающей среды давление выравнивается между двумя сторонами диафрагмы, и датчик дает нулевое значение.

Разновидностью датчика избыточного давления является герметичный датчик избыточного давления, в котором одна сторона диафрагмы подвергается воздействию герметичной полости со статическим давлением 1 бар, эквивалентным стандартному атмосферному давлению. Герметичные манометрические датчики обычно используются для датчиков высокого давления, где с точки зрения безопасности нецелесообразно отделять среду высокого давления от атмосферы только тонкой диафрагмой.

Датчик перепада давления

Перепад давления – это давление, измеряемое между двумя независимыми силами давления.

Преобразователи давления с диафрагмой Датчик перепада давления, одна сторона диафрагмы которого подвергается воздействию одной среды под давлением, а другая сторона диафрагмы подвергается воздействию второй среды под давлением. Значение перепада давления представляет собой разницу давлений между двумя средами под давлением.

Косвенный датчик давления

Уровни давления газа ниже атмосферного называются вакуумом. В вакуумных приложениях обычно давление измеряют косвенно. Из-за низкой плотности газа при давлениях ниже 1 × 10 90 137 -5 90 138 гПа (высокий вакуум) сила, действующая на газ, не может быть измерена прямыми методами, такими как отклонение диафрагмы.

Вместо этого давление измеряется в условиях высокого вакуума методами косвенного измерения давления. Например, давление может быть определено косвенно путем измерения теплопроводности газовой среды под давлением горячей проволоки, подвешенной в трубке, или горячего резистивного элемента на микромеханической кремниевой диафрагме. Термоанемометр Пирани может использоваться для измерения давления до 1 × 10 -4 гПа. Преимущество датчика MEMS Пирани состоит в более широком динамическом диапазоне измерения, а последние инновации в технологии вакуумметров расширили диапазон измерения до 1 × 10 -6 гПа.

Для измерения давления в диапазоне сверхвысокого вакуума используются ионизационные датчики с горячим или холодным катодом. Этот тип манометров измеряет косвенно путем ионизации молекул газа и может использоваться для измерения давления до 1 × 10 -12 гПа.

Обсуждение и выводы

Измерение давления и вакуума широко используется в промышленности и науке. Его можно измерить с помощью множества различных типов датчиков, методов и технологий измерения.Выбор метода измерения и типа датчика зависит от области применения и требований.

Ссылки на литературу

  1. А. Бренан; Измерение полного давления в вакуумной технике
  2. Международная организация по стандартизации; ISO 2533:1975, Стандартная атмосфера
  3. О. Венцель, С. К. Бак; Micro Pirani: полупроводниковый вакуумметр с широким диапазоном; Вакуум в Forschung und Praxis, Volume10, Issue4, 1998
  4. Бела Г. Липтак; Справочник инженера по приборостроению

Загрузить

Узнать о единицах измерения давления | Чегг.com

Давление определяется как перпендикулярная сила, действующая на единицу площади поверхности объекта. Существуют различные способы выражения единиц давления. В разных странах используются разные единицы измерения давления. Некоторые единицы измерения давления, такие как паскаль и фунт на квадратный дюйм, являются производными единицами. Производная единица получается путем умножения и деления основных единиц. Основными единицами измерения являются метр, килограмм, секунда, ампер, кельвин, кандела и моль. К другим единицам, в которых выражается давление, относятся атмосферное давление, бар и бар.\circ}C15∘C. Бар является метрической единицей давления и равен 100 килопаскалям, что почти равно 1 атм. Дюйм ртутного столба (в ртутном столбе) – это давление, создаваемое 1 дюймом или 25,4 мм ртутного столба. Пси является имперской единицей давления и определяется как сила в 1 фунт, действующая на поверхность площадью 1 квадратный дюйм.

Вы можете добавить к единице префикс, чтобы описать кратность исходной единицы. Например, исходной единицей давления в системе СИ является паскаль. Вы можете добавить такие слова, как кило, милли, гига и мега, в качестве префикса к паскалю, чтобы получить меньшие единицы, такие как миллипаскаль, и более крупные единицы, такие как килопаскаль, мегапаскаль и гигапаскаль.К настоящему моменту вы поняли, что давление может быть выражено в разных единицах и путем изменения префиксов. Но когда вы рассчитываете давление, убедитесь, что все размеры указаны в одной системе единиц.

Паскаль

Как известно, паскаль является официальной единицей измерения давления, напряжения, прочности на растяжение и модуля Юнга в системе СИ. Единица Паскаль названа в честь ученого Блеза Паскаля. Эта единица не принимается там, где требуется высокое давление, и, следовательно, возникает потребность в гигапаскалях (1 ГПа = 10 000 бар)\rm \left( {1 ГПа = 10 000 бар} \right) (1 ГПа = 10 000 бар) и терапаскалях (1 ТПа = 10 000 000 бар). бары)\rm \left( {1TPa = 10 000 000 бар} \right)(1TPa = 10 000 000 бар).Меньшие единицы включают гектопаскаль (1 гПа = 100 Па)\rm \left( {1 гПа = 100 Па} \ right) (1 гПа = 100 Па), что равно 1 миллибару, и килопаскаль (1 кПа = 1000 Па)\rm \left ( {1 кПа = 1000 Па} \ справа) (1 кПа = 1000 Па), что равно 1 сантибару.

Единица гектопаскаля рекомендована ВОЗ для прогнозирования атмосферного давления. За исключением таких стран, как США, паскаль и килопаскаль широко используются повсюду и заменили единицу измерения фунт/кв. дюйм. Единица килопаскаль используется в медицинской эластографии для измерения жесткости тканей с помощью ультразвука или магнитно-резонансной томографии.Единица паскаль используется в материаловедении и технике для измерения жесткости, прочности на растяжение и сжатие материалов. В технике единица измерения мегапаскаль предпочтительнее паскаля.

Гигапаскаль, большее кратное единице паскаля, используется геофизиками для измерения или расчета давления внутри земли. Давление в центре Земли превышает 300 ГПа\rm 300 \ ГПа 300 ГПа, объекты в самой глубокой впадине Тихого океана находятся под давлением 0,1 ГПа, а давление внутри Сатурна оценивается в 2 ТПа, а Юпитера — в 10 ТПа.Давление внутри звезд превышает 1 000 000 000 ТПа.

Psi — британская единица давления

Psi или фунт на квадратный дюйм — общепринятая единица измерения в таких странах, как США и Великобритания. В этих странах масса измеряется в фунтах или унциях, а площадь – в квадратных дюймах или квадратных футах. Как вы видите, используемые единицы массы и площади отличаются от единиц СИ, единицы измерения давления также меняются. Единица фунт/кв. дюйм обычно используется в жилых домах, рекламе и промышленности.

1psi=6894Pa=0⋅070атм=51⋅715торр\rm 1psi = 6894Pa = 0 \cdot 070атм = 51 \cdot 715торр1psi=6894Pa=0⋅070атм=51⋅715торр

Для измерения давления используются два варианта psi фунтов на квадратный дюйм А и фунтов на квадратный дюйм G.psi A измеряет абсолютное давление или общее давление в фунтах на квадратный дюйм. psi G измеряет разницу между давлением в резервуаре или трубе и атмосферным давлением. Измеряется с помощью манометра. Более крупные кратные единицы фунт/кв. дюйм – это килофунты на квадратный дюйм (ksi) и мегафунты на квадратный дюйм (Mpsi).

1ksi=6⋅895 Mpa\rm 1ksi = 6 \cdot 895 \ Mpa1ksi=6⋅895 Mpa

ksi в основном используется в материаловедении для измерения прочности материала на растяжение. Mpsi используется в механике для расчета модуля упругости металлов.

Основы измерения давления

Основы измерения давления

Давление по определению является производным параметром. Нельзя создать артефакт в один фунт на квадратный дюйм или любую другую меру давления. Давление получается комбинацией измерения массы, возложенной на площадь. Это обычно выражается в фунтах силы или на единицу площади (фунты на квадратный дюйм).Давление также может быть выражено высотой столба жидкости (дюймы водяного столба или миллиметры ртутного столба), создающего такое же давление у своего основания.

Манометрическое и абсолютное давление

Измерения давления всегда выражаются как разница между измеренным давлением и некоторым базовым давлением. Манометрическое давление – это давление, измеряемое от атмосферного давления или в дополнение к нему. Манометрическое давление обычно выражается в таких терминах, как манометрический фунт на кв. дюйм или фунт на квадратный дюйм манометра.Абсолютное давление измеряется от базы нулевого давления и выражается как PSIA или фунты на квадратный дюйм абсолютного давления. Отрицательное давление, такое как вакуум, выражается как разница между атмосферным давлением и измеренным давлением.

Вакуум или отрицательное давление обычно выражаются в дюймах или миллиметрах ртутного столба или водяного вакуума.

Номинальное и фактическое давление

Точность генерируемого давления измеряется как разница между фактическим давлением, создаваемым эталоном давления, и стандартным давлением, используемым для калибровки вторичного эталонного прибора для измерения давления.Грузопоршневые манометры AMETEK относятся к «номинальному» или даже к единичному давлению, например, 1000, 2000, 3000 фунтов на кв. дюйм изб. и т. д.

Стандарты давления, изготовленные другими производителями, Ruska, D.H., соотносят выходное давление с фактическим выходным давлением, указанным в сертификате или рассчитанным по уравнению, включенному в сертификат. Таким образом, точность AMETEK представляет собой разницу между выходным давлением и номинальным давлением, указанную в процентах от показаний.

AMETEK также указывает способность прибора повторять одинаковое давление с одинаковыми грузами и поршнем в процентах от «Повторяемости».Ruska, заявленная точность D&H представляет собой статистическую способность прибора повторять одинаковое давление с теми же грузами и поршнем. Это сравнимо с заявленным AMETEK процентом воспроизводимости прибора.

Единицы измерения давления

Давление измеряется в нескольких различных единицах в зависимости от применения и страны, в которой проводится измерение. В Соединенных Штатах наиболее распространенной единицей измерения являются фунты (сила) на квадратный дюйм, для измерения низкого давления используются дюймы водяного манометра, а для измерения вакуума — миллиметры ртутного вакуума.Официальной единицей измерения давления в Соединенных Штатах является Паскаль, который определяется как ньютон на квадратный метр. Подробный перечень различных мер давления и эквивалентного давления в фунтах на квадратный дюйм выглядит следующим образом:

Низкое давление

дюйма водяного столба (20oC) =

0,036063 фунтов на квадратный дюйм (ISA RP 2.1)

дюйма водяного столба (60°F) =

0,036092 фунтов на квадратный дюйм (Отчет AGA 3)

дюйма водяного столба (4oC) = 0,036126 PSI

миллиметра водяного столба (20oC) = 0.0014198

фунтов на квадратный дюйм

миллиметра водяного столба (4oC) = 0,00142228 PSI

Вакуум

дюйма ртутного столба (0oC) = 0,49114999 PSI

торр = 1 миллиметр ртутного столба (0oC) = 0,019718 PSI

миллиметра ртутного столба (20oC) = 0,019266878 PSI

Давление

Паскаль = 1 Ньютон/метр2 = 0,0001450377 PSI

бар = 100 килопаскалей = 14,50377 PSI

Килограмм (сила) на квадратный метр = 14,22334 PSI

Единицы измерения массы

Термин «масса», используемый в математических выражениях для давления, понимается как истинная масса или значение массы, которое можно было бы измерить в вакууме.Хотя это значение требуется для уравнения давления, производители грузопоршневых манометров и калибровочные предприятия используют множество различных методов. Эти методы делятся на две категории: истинная масса и кажущаяся масса по сравнению с некоторым материалом с другой заявленной плотностью. Типичными материалами и условиями для кажущейся массы являются латунь с плотностью 8400 кг/м3 и нержавеющая сталь с плотностью 8000 кг/м3, измеренные при 20ºC.

Гравитация

Термин сила, который используется в математическом выражении грузопоршневого манометра для давления, определяется как математическое произведение истинной массы и местной силы тяжести.Полное изменение из-за силы тяжести над поверхностью земли может варьироваться до 0,5%. Ускорение свободного падения можно рассчитать следующим образом:

г = 980,6160 (1 – 0,0026373 cos2ö + 0,0000059 cos2ö)

Где ö — широта на уровне моря, а

g1 = gö- .0003086 ч + .0001118 (ч -h2)

Где h2 — высота общей местности в метрах в радиусе 70 км, а h в метрах — высота местности над уровнем моря.

Точное измерение конкретного места может быть достигнуто путем проведения гравиметрической съемки.Оценку местной гравитации для континентальных районов США можно получить по номинальной стоимости в Министерстве торговли США, National Ocean Survey.

Эталоны первичного и вторичного давления

Стандарты первичного давления

должны быть непосредственно связаны с физическими эталонами длины и массы, и любые ошибки должны быть либо устранены, либо оценены. В грузопоршневом манометре площадь поршня и цилиндра или шара и сопла может быть измерена и непосредственно соотнесена с физическим эталоном длины.Веса могут быть измерены непосредственно в соответствии с физическим эталоном массы. Единственным другим устройством для измерения давления, которое соответствует этому определению первичного устройства, является манометр с U-образной трубкой, в котором разность столбцов прослеживается по длине, а плотность жидкости прослеживается как по массе, так и по длине.

Все остальные приборы для измерения давления, независимо от точности, неопределенности и т. д., считаются второстепенными. Сюда входят электронные, кварцевые трубчатые, вибрационные цилиндры и т.п. приборы для измерения давления.

Источник: АМЕТЕК

Введение в единицы измерения давления – IOThrifty

Происхождение единиц давления

Все единицы изначально были получены из легкодоступных физических эталонов, которые лаборатории по всему миру могли воспроизвести. Температурная шкала Фаренгейта была установлена ​​так, что 0° был самым холодным, что можно было получить ледяной соляной суспензией, а 100° — температурой тела. Температурная шкала Цельсия составляла 0° при температуре замерзания воды и 100° при температуре кипения воды.Давление — более сложный параметр, определяемый как «сила на единицу площади».

В Англии и Америке единицей силы был фунт, а единицей площади – квадратный дюйм, следовательно, единицей давления стали фунты на квадратный дюйм (psi). В этой системе атмосферное давление составляло 14,7 фунтов на квадратный дюйм на уровне моря. В континентальной Европе единицей веса является грамм, а единицей измерения площади — метр, но г/м2 не была рабочей единицей, поэтому использовался кг/см2. Атмосферное давление было определено и приведено к единице БАР (1 БАР = 14.5 фунтов на квадратный дюйм). Это интересная аномалия, я не знаю предыстории, но подозреваю, что «точность» измерения в то время, например, с Фаренгейтом, определяющим температуру тела как 100 °, а не то, что сегодня составляет 98,6 °.

Температура и давление являются определенными базовыми единицами, которые закреплены в повседневной жизни каждого человека. Это затрудняет их изменение. Здесь, в Соединенных Штатах, мы отличаемся от остального мира тем, что придерживаемся дометрических (английских) единиц в общественной жизни.Мы по-прежнему используем систему Фаренгейта для температуры, дюймы/футы/ярды/мили для длины, чашки, пинты, кварты, галлоны для объема, мили в час для скорости и фунты на квадратный дюйм для давления. Когда я пошел в инженерную школу, мы выучили оба набора единиц (английские и метрические) и могли легко конвертировать их в расчеты; но в общественной жизни метрическая система так и не прижилась в Америке. Как вы могли бы построить дом без 2x4x8 или описать температуру 32 ° тепла в ° по Цельсию или холода в ° по Фаренгейту? То же самое верно и для скорости/скорости (хотя, если бы 60 км/ч было быстрее, чем 60 миль/ч, это могло бы прижиться).Давление также кажется особенно сложной единицей для перевода в метрическую систему. Атмосферное давление составляет 14,7 фунтов на квадратный дюйм на уровне моря, тогда как в метрической системе используется бар для атмосферного давления, а 1 бар равен всего 14,5 фунтов на квадратный дюйм. Путаницу усугубляет тот факт, что в метрическом мире использовалось несколько разных единиц измерения давления. Некоторые страны использовали бар, другие использовали кг/см2, где 1 кг/см2 = 14,22 фунта на кв. дюйм и 0,98 бар. Для измерения низкого давления и вакуума в Америке использовались «дюймы водяного столба», а в европейской системе — торр (мм ртутного столба).Поскольку все эти единицы измерения основаны на разных физических параметрах, никогда не было чистого преобразования американских/английских единиц измерения давления в европейские/метрические эквивалентные единицы. Теперь европейское сообщество стандартизировало систему измерения СИ (Международная система), где единицей измерения давления является Паскаль (Па).

Что такое ПАСКАЛЬ?

Паскаль является установленной единицей измерения давления в метрической системе СИ и определяется как 1 ньютон/метр2.Ньютон — это сила, которая сообщает массе 1 кг ускорение 1 м/с2. В американской/английской системе Ньютон равен примерно 0,225 фунта, а квадратный метр равен 10,76 кв. фута, поэтому 1 фунт на квадратный дюйм = 6895 паскалей или 6,8 кПа.

Как Паскаль соотносится с ранее существовавшими единицами измерения?  

1 паскаль равен 0,00014503773800722 фунтов на квадратный дюйм. Как видите, в практическом мире Паскаль — очень маленькая единица измерения. Таким образом, также широко используются единицы кПа (1000 Па) и МПа (1 000 000 Па).

1 кПа = 0.145 psi и 1 МПа = 145 psi

Атмосферное давление (14,5 psi в метрической системе) соответствует 0,1 МПа, 1 бар, 100 кПа и 99 974 Па.
1 psi в Паскалях равен 6 895 Па и 6,9 кПа; (в очень круглых числах 1 psi = 7 кПа). Там нет ничего, что было бы легко понять обычному населению. В промышленности управляющий воздух с давлением 3-15 фунтов на квадратный дюйм теперь становится от 20 до 103 кПа, а 100 фунтов на квадратный дюйм становится 689 кПа.

Многие превосходные датчики давления, изготовленные в метрических странах и откалиброванные и масштабированные в метрических единицах, обычно в барах, становятся все более популярными в США.Эти преобразователи электрически совместимы с подключаемыми модулями, но требуют небольшого изменения масштаба ваших инструментов. 1 БАР = 14,5 фунтов на квадратный дюйм (15 округлено). Диапазон 10 бар составляет примерно 150 фунтов на кв. дюйм, 20 бар — 300 фунтов на кв. дюйм, а 30 бар — 450 фунтов на кв. дюйм. 100 бар составляет 1500 фунтов на кв. дюйм…

 

Инструмент преобразования давления

Для облегчения масштабирования и настройки оборудования существует таблица преобразования давления, которая преобразует бары в фунты на квадратный дюйм (и наиболее распространенные метрические единицы). Он настроен на отображение давления в фунтах на квадратный дюйм на каждом полном выходном сигнале в мА датчика давления с выходным сигналом от 4 до 20 мА, масштабированном в барах.(преобразование BARS в PSI). Это также будет работать и наоборот, преобразовывая PSI в бары для каждого выхода мА.

 

 

 

 

 

Что такое бар – единица давления

Бар – это метрическая единица давления. Штанга широко используется в промышленности и в метеорологии. Один бар точно равен 100 000 Па. Теплотехника

Что такое давление

Давление является мерой силы, приложенной на единицу площади к границам вещества.Стандартной единицей измерения давления в системе СИ является ньютон на квадратный метр или паскаль (Па) . Математически:

p = f / a

, где

, где

57 p — давление
  • F — нормальная сила
  • A является площадью границы
  • Pascal определяется как сила 1 Н, действующая на единицу площади.

    Однако для большинства инженерных задач это довольно маленькая единица, поэтому удобно работать с кратными паскалю: кПа , бар и МПа .
    • 1 MPA 10 6 N / M 2 9 9
    • 1 бар 10 5 N / M 2
    • 1 KPA 10 3 N / M 2

    В общем случае давление или сила, действующая на единицу площади на границы вещества, вызывается столкновениями молекул вещества с границами системы. Когда молекулы ударяются о стенки, они прилагают усилия, которые пытаются вытолкнуть стенки наружу.Силы, возникающие в результате всех этих столкновений, вызывают давление, оказываемое системой на ее окружение. Давление как интенсивная переменная постоянна в замкнутой системе. Это действительно актуально только в жидких или газообразных системах.

    [xyz-ihs snippet=»pressure»]

    бар — единица давления

    бар — это метрическая единица давления . Он не входит в Международную систему единиц (СИ). бар обычно используется в промышленности и в метеорологии , а прибор, используемый в метеорологии для измерения атмосферного давления, называется барометром.

    Один бар в точности равен 100 000 Па , и немного меньше среднего атмосферного давления на Земле на уровне моря ( 1 бар = 0,9869 атм). Атмосферное давление часто указывается в миллибарах, тогда как стандартное давление на уровне моря определяется как 1013 мбар, 1,013 бар или 101,3 (кПа).

    Иногда «бар(абс.)» и «бара» используются для обозначения абсолютного давления, а «бар(изб.)» и «бар изб.» для обозначения манометрического давления.

     

    См. также: Паскаль — единица измерения давления

    См. также: Фунт на квадратный дюйм — psi ​​

    См. также: Типичное давление в технике

    Абсолютное иМанометрическое давление

    Давление, как обсуждалось выше, называется абсолютное давление . Часто бывает важно различать абсолютное давление и манометрическое давление . В этой статье термин давление относится к абсолютному давлению, если явно не указано иное. Но в технике мы часто имеем дело с давлениями, которые измеряются некоторыми приборами . Хотя абсолютные давления должны использоваться в термодинамических соотношениях, приборы для измерения давления часто указывают разность между абсолютным давлением в системе и абсолютным давлением атмосферы, существующей вне измерительного прибора.Они измеряют манометрическое давление .

    • Абсолютное давление. Когда давление измеряется относительно идеального вакуума, оно называется абсолютным давлением (psia). Абсолютные фунты на квадратный дюйм (psia) используются, чтобы прояснить, что давление относится к вакууму, а не к окружающему атмосферному давлению. Поскольку атмосферное давление на уровне моря составляет около 101,3 кПа (14,7 фунта на кв. дюйм), это значение будет добавлено к любому измерению давления в воздухе на уровне моря.
    • Манометрическое давление. Когда давление измеряется относительно атмосферного давления (14,7 фунтов на кв. дюйм), оно называется манометрическим давлением (фунты на кв. дюйм). Термин манометрическое давление применяется, когда давление в системе больше местного атмосферного давления, p атм . Последняя шкала давления была разработана потому, что почти все манометры регистрируют ноль, когда они открыты для атмосферы. Манометрическое давление является положительным, если оно выше атмосферного давления, и отрицательным, если оно ниже атмосферного давления.

    p манометр = p абсолютный – p абсолютный; атм

    • Атмосферное давление. Атмосферное давление – это давление окружающего воздуха на поверхности земли или «близко» к ней. Атмосферное давление зависит от температуры и высоты над уровнем моря. Стандартное атмосферное давление приблизительно соответствует среднему давлению на уровне моря на 45° северной широты.  Стандартное атмосферное давление определяется на уровне моря как o C) и есть:
      • 101325 Па
      • 1.01325 бар
      • 14.696 PSI
      • 960 MMHG
      • 760 Torr
    • Отрицательное давление давления — вакуумное. Когда местное атмосферное давление больше, чем давление в системе, используется термин вакуумное давление . Идеальный вакуум соответствовал бы абсолютному нулевому давлению. Конечно, возможно иметь отрицательное манометрическое давление, но невозможно иметь отрицательное абсолютное давление.Например, абсолютное давление 80 кПа может быть описано как манометрическое давление -21 кПа (т. е. на 21 кПа ниже атмосферного давления 101 кПа).

    p вакуум = p абсолютный; атм – p абсолютное

    Например, автомобильная шина, накачанная до 2,5 атм (36,75 фунтов на кв. дюйм) выше местного атмосферного давления (скажем, 1 атм или 14,7 фунтов на кв. 2.5 + 1 = 3,5 атм (36,75 + 14,7 = 51,45 фунтов на квадратный дюйм или 36,75 фунтов на квадратный дюйм изб.).

    С другой стороны, конденсационные паровые турбины (на атомных электростанциях) выбрасывают пар при давлении значительно ниже атмосферного (например, при 0,08 бар, или 8 кПа, или 1,16 фунта на кв. дюйм) и в частично сконденсированном состоянии. В относительных единицах это отрицательное манометрическое давление около – 0,92 бар, – 92 кПа или – 13,54 фунтов на кв. дюйм.

     

    Ссылки:

    Физика реакторов и теплогидравлика:
    1. Дж. Р. Ламарш, Введение в теорию ядерных реакторов, 2-е изд., Аддисон-Уэсли, Рединг, Массачусетс (1983).
    2. Дж. Р. Ламарш, А. Дж. Баратта, Введение в ядерную технику, 3-е изд., Prentice-Hall, 2001, ISBN: 0-201-82498-1.
    3. В. М. Стейси, Физика ядерных реакторов, John Wiley & Sons, 2001, ISBN: 0-471-39127-1.
    4. Гласстоун, Сезонске. Разработка ядерных реакторов: разработка реакторных систем, Springer; 4-е издание, 1994 г., ISBN: 978-0412985317
    5. Тодреас Нил Э., Казими Муджид С. Ядерные системы, том I: Основы термогидравлики, второе издание.CRC-пресс; 2 выпуск, 2012 г., ISBN: 978-0415802871
    6. Зохури Б., Макдэниел П. Термодинамика в системах атомных электростанций. Спрингер; 2015 г., ISBN: 978-3-319-13419-2
    7. Моран Михал Дж., Шапиро Ховард Н. Основы инженерной термодинамики, пятое издание, John Wiley & Sons, 2006 г., ISBN: 978-0-470-03037-0
    8. Кляйнстройер К. Современная гидродинамика. Спрингер, 2010 г., ISBN 978-1-4020-8670-0.
    9. Министерство энергетики США, ТЕРМОДИНАМИКА, ТЕПЛОПЕРЕДАЧА И ПОТОК ЖИДКОСТИ.Справочник по основам Министерства энергетики США, тома 1, 2 и 3. Июнь 1992 г.

    Мы надеемся, что эта статья бар — единица измерения давления поможет вам. Если это так, дайте нам лайк на боковой панели. Основная цель этого веб-сайта — помочь общественности узнать интересную и важную информацию о теплотехнике.

    Единицы давления: определение, единица СИ, система MKS

    Единица измерения давления: Единица измерения давления является важной главой в 10-м классе физики.В этой статье будут обсуждаться все детали, такие как типы, измерения и примеры единиц давления. Студенты смогут посещать различные предметы по физике, если у них есть четкое понятие давления и его единиц. Студенты, выходящие на 10-й совет CBSE, строго должны следовать книгам NCERT. В связи с пандемией НЦЭРТ проведет экзамены 10-й комиссии в два срока. NCERT еще не объявил даты экзамена на второй срок. Учебная программа для обоих терминов отличается, и учащимся необходимо пройти учебную программу, чтобы понять темы, которые им необходимо охватить.Перейдите на эту страницу, чтобы найти прямую ссылку для загрузки учебного плана для обоих терминов в формате PDF.

    Embibe предлагает ряд учебных материалов, которые включают в себя наборы решений, экзаменационные листы за предыдущий год и пробные тесты MCQ. Студенты могут ознакомиться с этими учебными материалами, чтобы улучшить свою подготовку. Наборы решений, которые вы найдете здесь, подготовлены экспертами, обладающими достаточными знаниями о схеме экзамена и схеме выставления оценок на доске CBSE. Также важно подчеркнуть, что студенты могут получить доступ ко всем этим учебным материалам бесплатно.

    Единица измерения давления: Паскаль

    Мы уже обсуждали систему МКС или единицу измерения давления в системе СИ, то есть Паскаль. Единицей давления в системе СГС является барье (Ва), что эквивалентно 1 дине на квадратный сантиметр. Здесь имеется в виду сила, необходимая для ускорения тела массой 1 г до скорости 1 см в секунду.

    Мы также можем найти единицу давления с точки зрения стандартных мер, которые используются в нашей стране, т.е. кг, м, с.

    По определению давления i.д., сила, действующая на единицу площади поверхности.

    Давление = Сила / Площадь, на которую оно действует

    P = \(\frac{F}{A}\)

    Здесь сила имеет единицу Ньютон (Н), а площадь — единицу квадратный метр.

    Следовательно, Давление = Н/м² .

    Изучите концепции 10-го экзамена CBSE

    Другие единицы измерения давления

    Единицы, описанные выше, используются в основном, но есть и другие единицы:

    ²

    9 Unit 0

    9 0

    9 бар эквивалент 0

    PASCAL PA 1 бар = 100 000 PA
    бар бар 1 бар = 1 бар
    Килопаскаль кПа 1 бар = 100 кПа
    Мегапаскаль МПа 1 бар = 0.1 МПа
    фунт на квадратный дюйм PSI 1 бар = 14,5 фунтов на PSI
    килограмм на квадратные сантиметры кг / см

    ²

    0 ² 0 1 бар = 1,02 кг / см
    Дюйм ртутного столба дюйм ртутного столба 1 бар = 29,53 дюйма ртутного столба

    Исследование Embibe

    Студенты могут получить доступ к следующим бесплатным учебным материалам на Embibe для подготовки к экзамену:

    Часто задаваемые вопросы о единицах давления в системе СИ

    Теперь давайте посмотрим на некоторые вопросы, которые задают по теме.

    Q1. Что такое 5 единиц давления?
    Ответ:
    Пять единиц измерения давления:
    i) Паскаль (Па)
    ii) килопаскаль (кПа)
    iii) мегапаскаль (МПа)
    iv) psi (фунт на квадратный дюйм)
    v) торр (мм рт.ст.)
    vi) Атм (атмосферное давление)
    vii) Бар

    Q2.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.