Методические указания к лабораторной работе измерение давления

Содержание

Что такое абсолютное давление?

Каждый человек в своей жизни так или иначе сталкивается с атмосферным давлением, однако все ли знают, что это значит? Ниже рассмотрим не только понятие атмосферы, но и определение абсолютного, дифференциального и максимального избыточного давления воздуха.

Данные понятия иногда упоминаются, когда речь заходит об отоплении частного дома — это давление теплоносителя в самой системе отопления или же газа в газовом трубопроводе при центральном газоснабжении. Конечно, знать этого совсем не обязательно, но для общего развития ознакомиться с основными понятиями полезно.

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. Перевод единиц измерения давления. Таблица соотношения единиц давления.

Давление – важная физическая величина, часто использующаяся в автомобильной технике. Тут и самые простые случаи, например, всем известные требования к давлению в шинах и более скрытые, давление топлива, масла в двигателе и трансмиссии, многочисленные узлы гидравлики. При указании и измерении численных значений потребуется система единиц, которая различается в технических традициях разных стран и школ.

Виды давления. Максимальное избыточное давление воздуха

Давление в системе отопления

Каждый человек в своей жизни так или иначе сталкивается с атмосферным давлением, однако все ли знают, что это значит? Ниже рассмотрим не только понятие атмосферы, но и определение абсолютного, дифференциального и максимального избыточного давления воздуха.

Данные понятия иногда упоминаются, когда речь заходит об отоплении частного дома – это давление теплоносителя в самой системе отопления или же газа в газовом трубопроводе при центральном газоснабжении. Конечно, знать этого совсем не обязательно, но для общего развития ознакомиться с основными понятиями полезно.

Абсолютное давление = absolute pressure и приборное (избыточное) давление = gauge pessure. В частности — что такое psig и psia ? Вариант для печати.

Все эти понятия связаны следующим нехитрым равенством: Абсо­лютное давление на планете земля, это суммарное давле­ние, воздействующее на вещество, или другими словами это сумма атмо­сферного (барометрического) и избыточного давлений:

Рабс =Ратм +Ризб

Разница между понятиями в том, что:

  • приборное или избыточное («действующее», «манометрическое») давление измеряется относительно атмосферного, или:
  • ноль приборного (избыточного) давления равен атмосферному (барометрическому) давлению, или
  • абсолютный вакуум равен «минус одной атмосфере» приборного (избыточного,манометрического) давления и, при этом, равен нулю абсолютного давления.

Имейте в виду, что в подавляющем большинстве случаев в инжнерной жизни говоря о давлении имеют в виду именно приборное (избыточное) давление. Но всегда можно и переспросить.

Единица давления psig — приборное (избыточное над атмосферным) давление в psi (фунтах на квадратный дюйм) — единица англосаксов. Единица давления psia — абсолютное в psi (фунтах на квадратный дюйм).

  • Абсолютное давление — величина измеренная относительно давления равного абсолютному нулю. Другими словами — давление относительно абсолютного вакуума.
  • Барометрическое давление, атмосферное дваление — это абсолютное давление земной атмосферы. Свое названиеэтот тип давления получил от измерительного прибора барометра, который как известно определяет атмосферное давление в определенный момент времени при определенно температуре и на определенной высоте над уровнем моря. Относительно этого давления определяются избыточное давление и вакуум.
  • Давление избыточное — 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. Для измерения этого вида давления используют манометр. Это, очевидно, положительное приборное давление.
  • Вакуум или по другому вакуумметрическое давление это величина на которую измеряемое приборное давление меньше барометрического. Если избыточное давление обозначается в положительных единицах, то вакуум в отрицательных от -103 до 0 кПа. Приборы способные измерять этот тип давления называют вакуумметрами. Это, само-собой, отрицательное приборное давление.
  • Дифференциальное давление возникает когда сравнивается одно давление относительно другого. В строгом смысле все виды двления, кроме абсолютного — диффренциальные ????

Поиск в инженерном справочнике DPVA. Введите свой запрос:

Если Вы не обнаружили себя в списке поставщиков, заметили ошибку, или у Вас есть дополнительные численные данные для коллег по теме, сообщите , пожалуйста.
Вложите в письмо ссылку на страницу с ошибкой, пожалуйста.

Консультации и техническая
поддержка сайта: Zavarka Team

Единицы

Для начала выясним, какие единицы измерения давления воды в водопроводе используются в настоящее время.

Атмосфера

Эта единица соответствует атмосферному давлению на уровне моря. Здесь, однако, есть небольшая тонкость: речь идет об избыточном давлении относительно атмосферного. Его значение в водопроводе в 0,2 атмосферы, показанное манометром, соответствует абсолютному значению в 1,2 атмосферы.

Полезно: вместо слова “атмосфера” часто используется равноценное понятие – кгс/см2. Физический смысл единицы – усилие, с которым масса в 1 кг при земном ускорении свободного падения будет давить на площадь в 1 см2.

Устаревшая единица измерения, заимствованная из использовавшейся до СИ системы измерений СГС. О ней достаточно знать, что бар приблизительно (с точностью около 2%) равен атмосфере. Довольно часто манометр для измерения давления воды в водопроводе имеет две шкалы – в барах и мегапаскалях.

Мегапаскаль

Паскаль соответствует одному ньютону на квадратный метр поверхности. Поскольку масса в один килограмм давит на основание с силой в 9,8 ньютонов, 1 мегапаскаль примерно соответствует 9,8 кгс/см2. Иногда это значение округляют до 10.

Напор

Под понятием напора, измеряемого в метрах, понимается высота водяного столба, соответствующая определенному избыточному давлению. Как узнать напор при известных показаниях манометра в кгс/см2? Достаточно просто умножить их на 10: одна избыточная атмосфера способно поднять водяной столб на 10 метров.

Таблица перевода некоторых единиц измерения.

Примеры решения задач на давление в жидкостях.

Пример 1. В закрытом резервуаре с нефтью плотностью ρ = 880 кг/м 3 вакуумметр, установленный на его крышке, показывает рв= 1,18 ? 10 4 Па (рис. 2.1.2).

Определить показание манометра рм, присоединенного к резервуа­ру на глубине Н = 6 м от поверхности жидкости, и положение пьезомет­рической плоскости.

Решение: Проведем плоскость 1 — 1 на уровне присоединения манометра. В этой плоскости абсолютное давление в соответствии с ос­новным уравнением гидростатики (2.1.3) равно:

где р — абсолютное давление на поверхности, равное ра — рв.

С другой стороны, так как манометр измеряет избыточное давление (рм=ри), то

Так как на поверхности жидкости давление меньше атмосферного, то пьезометрическая высота отрицательна:

и пьезометрическая плоскость расположена ниже поверхности жидкости на расстоянии 1,37 м.

Пример 2. Найти избыточное давление в сосуде А с водой по пока­заниям многоступенчатого двухжидкостного ртутного манометра (рис. 2.1.3): h1 = 82 см; h2= 39 см; h3 = 54 см; h4 = 41 см; h5 = 100 см; ρв=10 3 кг/м 3 ; ρр=1,36?10 4 кг/м 3 .

Решение: Так как жидкость находится в равновесии, то давления в точке 1 и в точке 2 равны как давления в точках одного и того же объе­ма однородной покоящейся жидкости, расположенных на одной горизон­тали, т.е. р1 = р2. На том же основании р3 = р4, р5 = р6 . В то же время избыточное давление

Исключив из этих соотношений промежуточные давления p2, p4, p6, получим:

Пример 3. Определить давление на забое закрытой газовой скважины (рис. 2.1.4.), если глубина скважины Н = 2200 м, манометрическое давление на устье рм = 10,7 МПа, плотность природного газа при атмосферном давлении и температуре в скважине (считаемой неизменной по высоте) ρ = 0,76 кг/м3, атмосферное давление ра = 98 кПа.

Решение:

Для определения давления на забое газовой скважины воспользуемся барометрической формулой

В нашей задаче р – абсолютное давление газа на устье скважины

Из уравнения состояния газа следует, что

а показатель степени:

р = 10,8 ? 10 6 ? е 0,167 = 12,8 МПа.



Каковы преимущества измерения абсолютного давления и избыточного давления?

Поскольку все объекты и процессы на заводе-изготовителе имеют одинаковую высоту и атмосферное давление, измерение избыточного давления является достаточно точным для большинства ситуаций. Тем не менее, измерения абсолютного давления требуются в специализированных ситуациях, например, когда вам требуется измерение давления, независимо от колебаний атмосферного давления, а также на промышленных предприятиях, где используются вакуумные насосы и машины вакуумной упаковки.

Абсолютные манометры и датчики присутствуют в многочисленных применениях, включая высотомеры для авиации, мониторы для давления жидкого пара, процессы перегонки, HVAC и производство полупроводников. Давление опасных арсиновых и фосфиновых газов, используемых в процессе производства полупроводников, должно тщательно контролироваться во время хранения и транспортировки. Поскольку атмосферные условия колеблются, важно следить за тем, чтобы опасные газы использовали контрольную точку, которая не изменяется.

Манометр дифференциального давления

Таким пространным вступлением, я хотел представить новую серию статей про различные измерительные приборы, самого широкого назначения. Далее читаем про манометр дифференциального давления или сразу выбирайте манометры деформационные дифференциального давления для своих нужд.

Назначение дифманометра, заложено в его названии. Манометр это прибор для измерений давления газа или жидкости. Дифференциальный означает, что прибор измеряет разницу двух величин сравнением. Читателям этого сайта хорошо знакомо понятие дифференциального тока, есть такое понятие и для давления. В отличие от абсолютного давления, нолём измерения которого является вакуум, дифференциальное давление сравнивает два давления, одно из которых выбрано за контрольное.

Например, у вас бак с закачанной в него жидкостью или газом. Жидкость (газ) находится под давлением величиной X. Со временем, уровень жидкости понизился, это значит, что давление упало до значения Y. Разница между этими давлениями и будет дифференциальное давление, которое должен показать манометр дифференциального давления.

Во многих технологических процессах падение давления технологически недопустимо и даже опасно. Дифференциальные манометры следят за этим, более того при достижении минимальных величин, манометры могут управлять отключением процесса или сигнализировать о проблеме.

Работает манометр дифференциального давления в газообразных средах и жидкостях. Идеально подходят и активно используются для измерений потерь давления в фильтрах кондиционирования, а также в системах вентиляции. Используются дифференциальные манометры в системах отопления и водоснабжения, для измерения разницы давлений при прохождении насосов и фильтров.

Статьи по теме: Циркуляционные насосы Вило для отопления и водопровода

манометры дифференциального давления

дифманометр-уровнемер на емкости жидкого кислорода

Атмосферное

Виды давления. Максимальное избыточное давление воздуха

Наконец самым жизненно необходимым рассматриваемым видом давления для человека является атмосферное. Его обозначение на латыни – Pamb (amb – ambienes) – окружающий. Оно в первую очередь разнится от ранее рассмотренных типов тем, что значение получается методом измерения, точек отсчета у него нет.

Атмосферная величина складывается из массы атмосфер, окружающих земной шар на высоте до пятисот километров. Несмотря на тот факт, что в пределах этой высоты атмосферное давление примерно одинаковое, оно, в зависимости от метеорологических условий может сильно меняться.

Среднее значение Pamb на уровне моря имеет цифру в 101 325 Паскалей. Производители оборудования в Европе условно принимают эту величину за так называемый 1 Бар. Измерение атмосферного показателя в быту принято считать в мм ртутного столба. Нормальным считается значение 760 мм рт.ст. при температуре ноль градусов по Цельсия. Атмосферные погодные явления, такие, как циклоны и антициклоны заставляют изменяться величину в пределах 5 %.

Литература

  • Вукалович М. П. Техническая термодинамика. — Энергия, 1968. — 496 с.
  • Кириллин В. А. Техническая термодинамика. — Энергоатомиздат, 1983. — 416 с..
  • Нащокин В. В. Техническая термодинамика и теплопередача. — Высшая школа, 1975. — 496 с.

Как работают абсолютные манометры?

Абсолютные манометры включают внутреннюю вакуумную камеру, которая используется в качестве эталона для проведения измерений давления. Манометрические датчики абсолютного давления на основе диафрагмы имеют прочную, но гибкую панель, которая разделяет камеру и вакуумную камеру. Локальное атмосферное давление заставляет диафрагму деформироваться в вакуумную камеру. Величина деформации преобразуется в значение давления. Это значение затем указывается на табло индикатора.

Узнайте больше о давлении и различных приложениях для измерения давления, обратившись к нашим консультантам по телефону.

Какие единицы давления переводят чаще всего

При работе с автомобилями импортного производства приходится иметь дело с единицами совершенно непривычными, особенно это касается фунтов на квадратный дюйм (psi). Тут быстро сообразить в уме сколько это будет в привычных барах (bar) или атмосферах (атм) неподготовленному человеку затруднительно.

Даже если ему всё понятно с фунтом и дюймом, то с их сочетанием попадают в тупик. Приходится заглядывать в таблицы или специализированные калькуляторы. С прочими единицами ситуация не лучше.

Сколько бар в 1 МПа

Бар – единица внесистемная, но поскольку он примерно равен одной атмосфере, то сложностей не возникает, а незначительные погрешности почти всегда ни на что не влияют. Но если точно, то бар – это десять ньютон на квадратный сантиметр, то есть 0,1 мегапаскаля (МПа).

Поскольку паскаль – это один ньютон на квадратный метр, чисто системная единица в международной системе СИ. Значит в одном МПа точно 10 бар.

Сколько бар в 1 атмосфере

Строго говоря, атмосфера, как единица измерения давления, может быть технической или физической. Техническая точно равна одной килограмм-силе на квадратный сантиметр (кгс/см2), физическая чуть больше за счёт неравенства между килограмм-силой и десятком ньютон.

Разница получается из-за того, что связь между ньютоном и килограмм-силой выводится через ускорение свободного падения на уровне моря, а это не ровно 10, а примерно 9,87. То есть в 1 технической атмосфере (1 at) примерно 0,98 бар, а в физической (1 атм) – 1,013 бар. Такими ошибками всегда можно пренебречь, как и разницей между обеими атмосферными единицами.

Дифференциальное

Виды давления. Максимальное избыточное давление воздуха

Разницей между двумя замеренными показателями называют дифференциальным давлением (pressure differentialis) – перепад или разность. Его используют для определения падения давления при использовании какого-либо оборудования. Как правило на фильтрах очистки сжатого газа или воздуха. К абсолютному значению или избыточному данный вид отношения не имеет.

Все вышеперечисленные виды измеряемых величин применяются при эксплуатации и проектировании газопроводов и трубопроводов промышленных и частных объектов, автомобильных систем газобалонного оборудования, снабженных датчиками абсолютного показателя (ДАД). Поэтому для общего развития не помешает знать данные понятия, но вдаваться в подробности не имеет смысла, если конечно не захочется понять физику процессов.

Единицы измерения давления

Единица измерения давления в СИ- паскаль (русское обозначение: Па; международное: Pa) = Н/м2

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).

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 — т.к. на манометрах обычно отображается именно избыточное давление), и литерой ü в немецком (от слова Überdruck, то есть «сверхдавление»).

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.

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.

Оцените статью
Рейтинг автора
4,8
Материал подготовил
Максим Коновалов
Наш эксперт
Написано статей
127
А как считаете Вы?
Напишите в комментариях, что вы думаете – согласны
ли со статьей или есть что добавить?
Добавить комментарий