Абсолютное и манометрическое давление

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство высшего образования, науки и инноваций Республики Узбекистан

Ташкентский государственный технический университет имени Ислама Каримова

Факультет нефтегазовое дело

Самостоятельная работа

Абсолютное и манометрическое давление

Группа: С 26-23

Выполнил: Багиров Дж.

Содержание

давление механический воздействие поверхность

Введение

1. Давление. Общие понятия

2. Виды давления

3. Абсолютное и манометрическое давление

4. Разница между избыточным и абсолютным давлениями

Заключение

Список использованной литературы

Введение

Давление характеризуется состояние сплошной среды и является диаганальной компонентой тензора напряжений. В простейшем случае изотропной равновесной неподвижной среды давление не зависит от ориентации. Давление можно считать также мерой запасённой в сплошной среде потенциальной энергии на единицу объёма и измерить в единицах энергии, отнесённых к единице объёма. Измерение давления необходимо практически в любой области науки и техники как при изучении происходящих в природе физических процессов, созданных человеком. Давление определяет состояние веществ в природе (твёрдое тело, жидкость, газ). Чрезвычайно многообразно применение давления в науке, технике и производстве. Давления характеризует напряженное состояние жидкостей и газов в условиях всестореннего сжатия и определяется частным от давления нормальной к поверхности силы на площадь этой поверхности.

Для измерения давления используют манометры, вакуумметры, мановакуумметры, напоромеры, тягомеры, тягонапоромеры, датчики давления, дифманометры.

1. Давление. Общие понятия

Давление - это физическая величина, характеризующая интенсивность механического воздействия среды на поверхность тела в направлении, перпендикулярном к этой поверхности. Давление численно равно отношению усредненной перпендикулярной составляющей силы к величине поверхности:

где P -- давление; Fn -- усредненная перпендикулярная составляющая силы; S -- площадь поверхности, где эта сила действует.

Физический смысл давления не сводится только к механической нагрузке, которую оказывает жидкость или газ на стенки трубопровода или резервуара. Давление является одной из ключевых теплотехнических величин и определяет:

* скорость и направление движения жидких и газообразных сред,

* плотность газов,

* агрегатное состояние вещества при заданной температуре,

* скорость и направление протекания многих химических реакций.

От той роли, которую играет давление в конкретном технологическом процессе, зависят требования к средствам измерения давления.

Давление - величина, равная отношению силы, действующей перпендикулярно поверхности, к площади этой поверхности, называется давлением. За единицу давления принимается такое давление, которое производит сила в 1Н, действующая на поверхность площадью 1м2 перпендикулярно этой поверхности. Следовательно, чтобы определить давление, надо силу, действующую перпендикулярно поверхности, разделить на площадь поверхности:

Известно, что молекулы газа беспорядочно движутся. При своем движении они сталкиваются друг с другом, а также со стенками сосуда, в котором находится газ. Молекул в газе много, потому и число их ударов очень велико. Например, число ударов молекул воздуха, находящегося в комнате, на поверхность площадью 1см2 за 1 сек. выражается двадцатитрехзначным числом. Хотя сила удара отдельной молекулы мала, но действие всех молекул о стенки сосуда значительно, оно и создает давление газа. Итак, давление газа на стенки сосуда (и на помещенное в газ тело) вызывается ударами молекул газа. Известно, что молекулы газа беспорядочно движутся. При своем движении они сталкиваются друг с другом, а также со стенками сосуда, в котором находится газ. Молекул в газе много, потому и число их ударов очень велико. Например, число ударов молекул воздуха, находящегося в комнате, на поверхность площадью 1 см2 за 1 с выражается двадцатитрехзначным числом. Хотя сила удара отдельной молекулы мала, но действие всех молекул о стенки сосуда значительно, оно и создает давление газа. Итак, давление газа на стенки сосуда (и на помещенное в газ тело) вызывается ударами молекул газа.

При уменьшении объема газа его давление увеличивается, а при увеличении объема давление уменьшается при условии, что масса и температура газа остаются неизменными.

Единицы измерения:

Единицей давления в системе СИ является 1 Н/мІ = 1 кг/(м·сІ). Данная единица имеет специальное наименование «паскаль» и обозначение «Па» (международное обозначение -- «Pa»). Согласно ГОСТ 8.417-2002, паскаль вместе со своими десятичными кратными и дольными единицами (кПа, МПа и т. д.) является единственной допущенной к применению в технике единицей давления.

Однако в силу традиций, а также соображений удобства (1 Па -- слишком маленькая единица для большинства практических целей) на производстве до сих пор применяется ряд внесистемных единиц давления:

* «килограмм-сила на квадратный сантиметр», называемая также «технической атмосферой» (1 ат = 1 кгс/смІ = 98,0665 кПа);

* «килограмм-сила на квадратный метр», численно равная «миллиметру водяного столба» (1 мм вод.ст. = 1 кгс/мІ = 9,80665 Па);

* «миллиметр ртутного столба» или «торр» (1 мм рт. ст. = 1 торр = 133,322 Па);

* «бар» (1 бар = 100 кПа = 0,1 МПа);

* «физическая атмосфера» (1 атм = 760 мм рт. ст. = 101,325 кПа).

У контрольно-измерительных приборов производства США, Великобритании и других стран давление указывается в единицах системы мер, принятых в этих странах:

* «psi» -- «фунт силы на квадратный дюйм» (1 psi = 6,894757 кПа),

* «inH2O» -- «дюйм водяного столба» (1 inH2O = 249,089 Па) и т. д.

2. Виды давления

В зависимости от начала и направления отсчета различают следующие виды давления:

* абсолютное давление (Рабс.) соответствует определению давления, данному выше. Нулевое абсолютное давление имеет полный вакуум, который на практике недостижим. Отрицательных значений абсолютное давление принимать не может. Именно абсолютное давление используется во всех формулах молекулярной физики и термодинамики, в частности, при расчете плотности газов, при определении агрегатного состояния вещества и т. д.;

* атмосферное давление (Ратм.) -- это абсолютное давление атмосферного воздуха у поверхности Земли. Атмосферное давление зависит от высоты над уровнем моря, ускорения свободного падения и метеоусловий и находится обычно в пределах 93…104 кПа (700…780 мм рт. ст.). Нормальное атмосферное давление принято равным 101,325 кПа (760 мм рт. ст., 1 атм).

* избыточное давление (Ризб. = Рабс. -- Ратм.) - измеряется относительно атмосферного. Нулевое избыточное давление означает равенство абсолютного давления среды и атмосферного давления. Положительное избыточное давление имеют среды с абсолютным давлением, большим, чем атмосферное. Отрицательное избыточное давление соответствует разреженным средам и вакууму и часто обозначается термином «вакууметрическое давление» (Рв = Ратм. -- Рабс. = -- Ризб.) или «разрежение». При этом под «избыточным давлением» понимается только давление, большее атмосферного.

Необходимо отметить, что никаких принципиальных отличий между давлениями, большими атмосферного и меньшими атмосферного, не существует. Поэтому в дальнейшем под избыточным давлением будет пониматься также и разрежение, кроме случаев, когда необходимо учитывать знак давления (пределы измерений датчиков и т. д.).

* дифференциальное давление (?Р = Р2 -- Р1) - это разность давлений двух различных сред или одной среды в различных точках. В частности, избыточное давление (и разрежение) является дифференциальным давлением среды, измеренным относительно атмосферы. Поэтому любое средство измерения разности давлений может быть использовано для измерения избыточного давления и разрежения.

Соотношение между различными видами давления:

Рис. 1

3. Абсолютное и манометрическое давление

Шкалу прибора можно настроить для измерения давления, включая или исключая атмосферное. Так как давление воздуха в атмосфере действует на все тела, которые она окружает, это влияет на показания приборов. Атмосферное давление всегда добавляет приблизительно 101.3 кПа к показаниям давления в сосуде. Если выбрать контрольную точку для измерения давления, которая будет нулем, что является абсолютным вакуумом, тогда давление на шкале прибора называют абсолютным. Если выбрать контрольную точку для атмосферного давления, как в манометре с U-образной трубкой, который показан на рис. 2, а), то давление на шкале прибора называют манометрическим.

Рис. 2

а) Простой манометр с U-образной трубкой. Так как оба колена манометра открыты, давление в них одинаковое, и уровень ртути также одинаковый.

б) Простой манометр показывает, что давление в сосуде превышает атмосферное на 100 мм рт. ст.

в) Манометр показывает, что давление в сосуде на 100 мм рт. ст. ниже, чем атмосферное

Абсолютное давление понимается как полное или истинное давление жидкости. Это измерение давления относительно идеального вакуума с отметкой 0 мм рт. ст. Не бывает давления ниже 0 мм рт. ст. Следовательно, измерение вакуума (ниже атмосферного давления) в единицах абсолютного давления всегда положительное число. Манометрическое давление - это давление, соотнесенное с атмосферным. Следовательно, манометрическое давление - это число выше или ниже атмосферного давления. Измерение давления ниже атмосферного дает отрицательное число.

Большинство приборов, которые используются в нижней части холодильных систем, - это мановакуумметры, они показывают манометрическое давление. Такое устройство позволяет специалисту измерить нормальное рабочее давление, которое может быть ниже атмосферного.

Большинство приборов, которые используются в верхней части холодильных систем, - это манометры, они показывают манометрическое давление. Такое устройство позволяет специалисту измерить нормальное рабочее давление, которое всегда выше атмосферного. Важно понять, что приборы, которые показывают манометрическое давление, необходимо калибровать с учетом атмосферного давления, чтобы показания были точными.

Рис. 3. Соотношение между абсолютным и манометрическим давлением при стандартном атмосферном давлении

Ни простой, ни пружинный манометр не могут измерить полное или истинное давление жидкости в сосуде. Оба эти инструмента измеряют только разницу между полным давлением жидкости в сосуде и атмосферным давлением. Если давление жидкости больше, чем атмосферное, абсолютное давление жидкости в сосуде определяют сложением атмосферного и манометрического давления. Если давление жидкости меньше, чем атмосферное, абсолютное давление жидкости находят вычитанием манометрического давления из атмосферного. Эти отношения, между абсолютным и манометрическим давлением, показаны графически на рис. 2.

4. Разница между избыточным и абсолютным давлениями

Сначала стоит определить, какое давление нужно измерить: избыточное или абсолютное. Если вы выберете неверный эталон, тогда ваши измерения могут отличаться от правильных на 1 бар, а это в определенных ситуациях может стать серьезной ошибкой и иметь серьезные последствия.

Избыточное давление является наиболее часто используемым эталоном измерения, поскольку для его определения в качестве точки отсчета используется атмосферное давление, и любой тип камеры при сбрасывании давления будет выравнивать показатели именно по атмосферному давлению. Это означает, что при проведении измерения по изменению давления нет необходимости вычитать атмосферное давление, что делает его естественной точкой отсчета для большинства процессов и тестирований. Избыточное давление, также называемое манометрическим, обычно обозначается как barg и psig (или bare и psie).

Абсолютное давление используется в качестве эталона в меньшей степени, потому что оно всегда отсчитывается от нулевого давления или идеального вакуума. Вот почему области применения, в которых в качестве эталона для измерения используют абсолютное давление, часто являются более специализированными. Абсолютное давление обычно обозначается как bara или psia.

В каких случаях нужно измерять то или иное давление?

Как правило, если вы хотите измерить любой тип давления, на показатели которого влияет давление в атмосфере, тогда в качестве эталона стоит использовать избыточное давление (так вы сможете увидеть общее давление минус атмосферное давление). Например, его можно использовать как эталон при измерении выходного давления воздушных компрессоров. Если вы хотите измерить давление, которое не зависит от атмосферного, тогда в качестве эталона нужно использовать абсолютное давление. Примером таких измерений может служить испытание на герметичность полностью герметичного контейнера. Разница между манометрическим баром и абсолютным баром всегда равна атмосферному давлению.

Заключение

Абсолютное давление по сравнению с манометрическим давлением является важным различием для понимания в таких областях, как гидромеханика и различные промышленные приложения. Абсолютное давление относится к измерению относительно вакуума или абсолютного нулевого давления, в то время как манометрическое давление представляет собой разницу между атмосферным давлением и измеряемым давлением.

Самый простой способ различить эти два давления -- по их нулевым точкам: абсолютное давление использует абсолютный ноль в качестве точки отсчета, тогда как манометрическое давление рассматривает атмосферное давление в качестве отправной точки. Поскольку атмосферное давление может меняться, измерения манометрического давления могут быть неточными. Напротив, абсолютное давление остается постоянным и окончательным.

Список использованной литературы

1. http://www.holodilshchik.ru/index_holodilshchik_issue_3_2008_Absolute_and_manometric_pressure.htm.

2. https://www.docsity.com/ru/davlenie-vidy-davleniy/5208416/.

3. Вукалович М.П.,. Техническая термодинамика. -- Энергия, 1968. -- 496 с.

4. Кириллин В.А. Техническая термодинамика. -- Энергоатомиздат, 1983. -- 416 с.

5. Нащокин В.В. Техническая термодинамика и теплопередача. -- Высшая школа, 1975. -- 496 с.

Размещено на Allbest.ru