Категории
Корзина
Информация
Хиты продаж
Что такое абсолютное и относительное атмосферное давление
Абсолютное и относительное давление
Чтобы лучше разобраться в сути понятия, необходимо напомнить, что все газообразные тела имеют тенденцию расширяться. Следующий эксперимент демонстрирует такое свойство, как влияние атмосферного давления на количество воздуха, находящегося в сосуде.
Рисунок 1 в общем изображении.
В этом примере сосуд - воздушный шар без воздуха, оснащеннный краном. Воздушный шар будет «гибким» (вялым), даже если воздух уже находится внутри него.
Закрытие крана не будет изменять внутреннее давление, которое будет таким же, как и внешнее давление. Количество молекул воздуха внутри воздушного шара останется постоянным.
Воздушный шар помещен внутри прозрачного колокола, к которому присоединен вакуумный насос. В этом пространстве воздушный шар окружен воздухом при атмосферном давлении.
При подаче в колокол вакуума, воздух удаляется.
Можно наблюдать, что воздушный шар увеличивается в объеме.
Почему это происходит?
I. Потому что воздух (и все газы) обладает свойством расширения.
II. Потому что воздух из колокола был удален, это уменьшило силу давления на воздушный шар и сопротивление расширению воздухом шара снизилось.
Эта свойство расширения можно продемонстрировать, используя только атмосферный воздух и воздушный шар. Закрывая воздушный шар на уровне моря (нулевая высота), в нем установиться давление 1 бар. При перемещении воздушного шара вверх на гору, увеличивая высоту, таким образом, и уменьшая окружающее атмосферное давление, будет происходить расширение воздушного шара. Это явление происходит несмотря на то, что воздушный шар остается закрытым.
Как это объяснить?
Как было отмечено выше, атмосферное давление уменьшается по мере увеличения высоты над уровнем моря. Увеличение воздушного шара происходит из-за расширения воздуха внутри него (атмосферное давление), чему противодействует внешний воздух, давление которого ниже. При открытии крана, некоторое количество воздушных молекул будет перемещаться из воздушного шара в открытое пространство до тех пор, пока внутреннее давление не будет сбалансировано внешним давлением. Воздушный шар будет выглядеть не полностью раздутым (в вялом состоянии). Если кран закрыть и воздушный шар возвратить на уровень моря, то баллон будет находиться в «более вялом» состоянии, чем тогда, когда он был на горе. Это происходит потому, что внешнее давление (на уровне моря) больше, чем внутреннее давление (поскольку кран был закрыт на высоте выше уровня моря, то установилось более низкое давление) и оно будет действовать до разрушения оболочки воздушного шара.
Можно сделать следующие заключения:
a) Давление воздуха, содержащегося в резервуаре, может быть уменьшено до нулевого значения только в случае, если воздух из сосуда откачать, используя вакуумный насос.
b) Давление воздуха в сосуде, соединенным с атмосферой, будет равным давлению воздуха вне резервуара.
c) Резервуар, содержащий воздух с повышенным давлением, стравит в атмосферу только часть такого давления.
а) Внешнее давление – это давление атмосферы в 1 бар (рис.2). Воздух в резервуаре незначительного объема, относительно объема окружающего пространства, имеет более высокое давление. Когда резервуар соединен с атмосферой, то часть сжатого воздуха будет стравлена из резервуара. При этом достигается баланс между внутренним давлением резервуара и атмосферой.
b) На рис.3, резервуар с внутренним давлением 5 бар соединен через закрытый клапан с резервуаром равного объема с давлением в 1 бар (атмосферное давление). Когда клапан откроется, молекулы воздуха будут двигаться из резервуара с более высоким давлением в сосуд с атмосферным давлением.
Это уравнивает два давления в сосудах до среднего значения:
(5 бар + 1 бар) : 2 объема = 3 бар.
В этом случае, поскольку не было никаких «потерь» - утечек в атмосферу, число молекул, «потерянных» первым резервуаром, было меньшим, потому что некоторые из них переместились во второй сосуд.
Рисунок 4 в общем изображении.
Если прибор измерения давления (манометр) соединить с сосудом, где давление 5 бар, то он зафиксирует на различных высотах следующие значения давления:
Атмосферное давление Давление внутри сосуда Показания манометра
На уровне моря Р=1,0 бар 5 бар 5-1,0=4,0 бар
На 1000 м Р=0,9 бар 5 бар 5-0,9=4,1 бар
На 5000 м Р=0,5 бар 5 бар 5-0,5=4,5 бар
Заключение:
Давление воздуха, существующее внутри любого закрытого сосуда, называется «абсолютным давлением». Давление воздуха расположенного вне сосуда называют «относительным давлением» (или «давлением прибора измерения давления», то есть показанное манометром). Поэтому относительное давление равно разнице между «абсолютным давлением» и «атмосферным давлением» вне сосуда.
Принцип действия манометра.
Манометр использует упругое отклонение металлической трубки с профилем эллипса для изменения положения стрелки на шкале. Рисунок 4 показывает манометр «в покое», то есть когда разница давлений на внутренние и внешние поверхности трубки нулевое. Конец трубки «B» открыт для источника давления, тогда как конец «А» закрыт и присоединен к механизму рычага. Этот механизм преобразует отклонение «А» во вращательное движение, изменяя положение стрелки на шкале. На рисунке 5, манометр соединен с воздухом под давлением. Конец «А» будет прогибаться из-за различия давлений, внутреннего и внешнего, это различие можно увидеть на шкале манометра.
энциклопедия - Абсолютное и относительное давление
Вакуум - состояние среды, абсолютное давление которой меньше атмосферного (по ГОСТ 5197-85).
Абсолютное давление - давление, измеряемое от абсолютного нуля (абсолютного вакуума). Относительное давление - давление, измеряемое от атмосферного.
Если вакуумный насос откачивает вакуумную камеру и откачал половину всего находившегося там воздуха, то относительное давление, которое создано в камере -0,5 атм., а если то же самое давление представить в абсолютных единицах, то оно будет равно 0,5 атм. То есть - 0,5 атм. (отн.) = 0,5 атм. (абс.). Если давление, создаваемое вакуумным насосом указывается со знаком "-", это значит, что давление указано в относительных единицах.
В вакуумной технике, как правило, применяется абсолютная система измерения давления, в компрессорной относительная.
Атмосферное давление (то, чем мы с вами дышим) равно в абсолютных единицах:
1 атм.
1 Бар
1000 мбар
760 мм.рт.ст.
760 Торр
10 метров водяного столба
101 500 Па
101,5 кПа
0,1 МПа
Пример 1: в описании вакуумного насоса указан параметр "предельное остаточное давление 120 мбар" Как вакуум, которой создает насос соотносится с атмосферным давлением? 1 атм. (абс.) = 1000 мбар. (абс.) = 0 атм. (отн.). Следовательно: 120 мбар = - 0,88 атм.
Пример 2: Для работы оборудования требуется создавать вакуум -0,6...-0,7 Бар. Возможно ли использовать водокольцевой вакуумный насос Robuschi серии RVS для этого применения? По таблице на нашем сайте смотрим предельное остаточное давление водокольцевых насосов: 33 мбар. Атмосферное давление 1000 мбар, следовательно, водокольцевой насос может создать вакуум -0,967 атм., это более глубокий вакуум чем требуется, следовательно водокольцевой насос сможет обеспечить вакуум, необходимый для работы оборудования. В общем случае рекомендуем проконсультироваться с нашими специалистами при подборе вакуумного оборудования, так как существует множество других факторов определяющих возможность или невозможность использования конкретных типов вакуумных насосов в конкретных применениях.
Абсолютный ноль давления недостижим. На стрелочном вакуумметре мы можем увидеть значение "-1 Бар", но это не означает, что в откачиваемом объеме не осталось ни одной молекулы газа, это значит что точности вакуумметра не достаточно что бы адекватно измерить данный уровень вакуума.
Калькулятор избыточного и абсолютного давления
Перевод избыточного давления в абсолютное
Техническая система единиц (кг/см2)
Система SI (кПа)
Перевод абсолютного давления в избыточное
Техническая система единиц (кг/см2)
Система SI (кПа)
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:
- Атмосферное
- Абсолютное
- 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.
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).
Обозначения
Понять, о каком давлении идет речь, можно по указателям “abs”, “amb”, “e”,которые находятся рядом с обозначением давления — буквой P:
- Pamb – атмосферное
- Pabs – абсолютное
- Pe – избыточное
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.
Как задавать давление жидкости при решении задач вычислительной гидродинамики
Существует множество способов, позволяющих экспериментально измерить давление жидкости. При создании вычислительных моделей гидродинамических процессов важно использовать корректное значение давления для постановки граничных условий и определения свойств материалов. В данной статье мы рассмотрим отличия между относительным и абсолютным давлением, объясним, почему в программном пакете COMSOL Multiphysics® для решения задач гидродинамики используется относительное давление, и покажем, в каких случаях следует применять эти способы определения давления.
В чем различие между абсолютным и относительным давлениями?
В механике жидкостей давление определяется как отношение силы к площади поверхности, к которой приложена эта сила. COMSOL Multiphysics позволяет решать уравнения Навье — Стокса, описывающие течение жидкости, и находить поля скорости и давления движущейся среды.
В задачах вычислительной гидродинамики давление можно задавать двумя способами, используя либо абсолютное, либо относительное давление.
Абсолютное давление
Абсолютным давлением называют истинное давление жидкости относительно вакуума. Например, если измерить давление окружающего воздуха барометром в обычный день, то мы увидим, что абсолютное давление составляет около 1 атм или 101,325 кПа — это значение соответствует атмосферному давлению на уровне моря. Нулевое абсолютное давление соответствует вакууму.
Барометр позволяет измерять давление воздуха от 950 до 1050 мбар (1 мбар = 100 Па). Изображение, предоставленное Langspeed. Доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 из Wikimedia Commons.
Относительное давление
Относительное давление — это давление жидкости относительно базового значения, которое используется в качестве уровня отсчета давления. Манометрическое давление — это давление, измеренное относительно давления окружающей среды, то есть это относительное давление при условии, что давление окружающей среды принято за начало отсчета. Обычно относительное давление используется для характеристики закрытых систем. Его можно измерить манометром — прибором, который позволяет соотнести внутреннее давление с давлением внешней среды.
Манометры, используемые для измерения относительного давления на станции регулирования давления. Обратите внимание, что шкалы начинаются с нуля, который соответствует базовому значению давления в системе. Изображение предоставлено Holmium — собственное произведение. Доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 из Wikimedia Commons.
Абсолютное давление и относительное давление связаны следующим образом:
рА = р + рref.
В случае, когда в качестве базового давления используется давление вакуума, значения абсолютного и относительного давлений совпадают. Во многих случаях базовое значение давления соответствует атмосферному давлению или давлению окружающей среды.
Давайте соотнесем указанные способы определения давления с тем, что мы видим в COMSOL Multiphysics. При решении задач гидродинамики программное обеспечение COMSOL® рассчитывает значения компонент скорости (u,v,w) и относительного давления (р). Далее мы поясним, как использование относительного давления вместо абсолютного в качестве зависимой переменной позволяет точнее рассчитать давление в нашей модели. Мы можем использовать значения относительного давления при задании начальных и граничных условий, как показано в следующем примере.
Как задается давление жидкости в COMSOL Multiphysics®
Рассмотрим пример, показывающий, как правильно использовать переменные для относительного и абсолютного давлений в модели COMSOL Multiphysics. Для этого воспользуемся простой моделью течения воздуха, который поступает в канал со скоростью 1 м/с при абсолютном давлении в выходном сечении 1 атм. На верхней и нижней границах используются условия нулевой скорости за исключением короткого входного участка, на котором заданы условия симметрии. Специальные условия на коротком входном участке позволяют избежать несогласованности граничных условий, возникающей при задании равномерного распределения скорости на входе, которое не может быть удовлетворено на твердых стенках.
Схематическое изображение канала и проходящего через него потока воздуха.
В рассматриваемой модели переменные для относительного и абсолютного давлений обозначены соответственно р и spf.pA. В настройках интерфейса Laminar Flow (Ламинарное течение) видно, что искомые зависимые переменные представляют собой компоненты скорости (u,v,w) и относительное давление (р).
Окно Settings (Настройки) со списком зависимых переменных.
Как видно из рисунка ниже, базовое давление по умолчанию составляет 1 атм. Это значение используется при расчетах абсолютного давления: spf.pA = p + spf.pref.
Для сжимаемости выберем параметр Weakly compressible flow (Слабо сжимаемая среда), который означает, что плотность среды зависит только от температуры и рассчитывается для базового значения давления. Узнать больше о различных настройках сжимаемости можно в предыдущей статье блога.
Настройки сжимаемости и базового давления.
Теперь зададим граничные условия. Для нормальной компоненты скорости на входе зададим значение 1 м/с. При задании граничного условия в выходном сечении и начальных значений искомых переменных нужно вводить значение относительного давления с учетом заданного базового значения, поскольку мы используем настройки по умолчанию. При добавлении условия на выходе мы видим, что значение относительного давления по умолчанию р = 0, то есть абсолютное давление равно 1 атм при использовании заданного по умолчанию базового значения давления.
Окна настроек для граничных условий, в которых заданы значения относительного давления в качестве начальных (слева) и граничных (справа) условий.
Возможно, у вас возник вопрос, для чего в COMSOL® выполняется расчет переменной для абсолютного давления spf.pA. Абсолютное давление используется при расчете плотности сжимаемой жидкости. К примеру, если перейти к описанию свойств воздуха в канале, мы увидим, что плотность рассчитывается по уравнению состояния идеального газа, где рА — абсолютное давление, Т — температура. Поскольку в уравнение состояния идеального газа входит абсолютное давление, при расчете плотности нужно прибавить к уровню отсчета давления относительное давление р. Тем не менее вклад относительного давления в полное давление здесь настолько мал (0,00025%, см. ниже), что при расчете плотности можно использовать базовое значение давления — именно так и выполняется расчет плотности при выборе параметра Weakly compressible flow (Слабо сжимаемая среда). В системах с большим изменением давления в потоке можно выбрать вариант Compressible flow (Сжимаемая среда).
Расчет плотности по уравнению состояния идеального газа.
Теперь, задав граничные условия для нашей задачи, можно получить ее решение и визуализировать поле течения с помощью линий тока. 
Поле течения в канале, показанное с помощью линий тока и векторного поля скорости.
Кроме того, мы можем построить распределение давления во входном сечении канала (по оси у на левой вертикальной границе). Из графика ниже видно, что изменение давления в пределах входного сечения составляет примерно 0,1 Па при базовом давлении 105 Па. Это означает, что базовое давление примерно в миллион раз превышает изменение давления во входном сечении!
Распределение относительного давления вдоль вертикальной входной границы.
Решение гидродинамических задач с помощью относительного давления
По умолчанию при решении задач гидродинамики в COMSOL Multiphysics в качестве зависимой переменной используется относительное давление, а когда требуется получить значение абсолютного давления, например, для расчета плотности жидкости, к относительному просто прибавляется базовое давление. Это повышает точность расчета флуктуаций поля давления вокруг базового значения, а также расчета градиентов давления.
Теперь вернемся к нашему примеру и вычислим перепад давления. С помощью операции Line Average (Осреднение по линии) мы можем определить, что значение относительного давления на входе равно pinlet = 0,26 Па.
Представим теперь, что мы решили задачу, используя абсолютное давление. В этом случае значения давления на входе и на выходе оказались бы равны соответственно 101 325,26 Па и 101 325,00 Па. Относительное изменение давления между входным и выходным сечениями канала составляет 0,000253814%. Как показано на графике распределения давления, на входе изменения еще более незначительны: давление меняется в пределах одной миллионной от значения абсолютного давления. Столь малое относительное изменение очень сложно точно рассчитать при решении уравнений.
Так как мы решаем задачу численным методом, мы получаем лишь приближенные значения реального поля давления. Давление определено в каждой точке, тогда как численное решение позволяет найти значения давления в относительно малом числе точек. За счет погрешности округления и интерполяции появляется числовая погрешность. Кроме того, численное решение уравнений может быть получено только с некоторой ограниченной, заданной точностью. Погрешность найденных численными методами значений давления сопоставима с относительно малыми изменениями давления, которые мы ищем. С помощью разложение давления на базовое и относительное, мы можем более эффективно, чем при использовании абсолютного давления, рассчитывать градиенты давления и колебания давления относительно атмосферного при приемлемых значениях относительной погрешности.
Как задать базовое давление
Теперь, когда мы понимаем, для чего используется относительное давление при решении гидродинамических задач в COMSOL Multiphysics, становится ясно, насколько важно правильно задавать базовое давление. Очевидно, что значение базового давления 1 атм подходит для систем, работающих при давлении, близком к атмосферному. В системах с очень высоким либо низким давлением следует использовать базовое значение давления, которое соответствует уровню давления в потоке.
Например, в колбе обычной лампы накаливания находится разреженный аргон, предотвращающий окисление нити. В учебной модели из Галереи приложений значение базового давления задано в соответствии с давлением газа, заполняющего колбу (50 кПа). В разделе Initial Values (Исходные значения) относительное давление задано как р = 0, что соответствует абсолютному давлению 50 кПа при заданном уровне базового давления.
Моделирование свободной конвекции аргона в лампе накаливания.
При моделировании систем с очень низким давл
Давление атмосферное
Давление воды обычно измеряют с помощью манометра Бурдона (рис. 4.2, в). Полую металлическую трубку эллиптического поперечного сечения изгибают по дуге окружности, а к ее концу с помощью соответствующего приспособления прикрепляют стрелку. По мере того как давление внутри трубки увеличивается, эллиптическое поперечное сечение стремится приобрести круговое очертание, и свободный конец трубки движется вверх. Шкала манометра может быть проградуирована в кПа. С помощью манометров измеряют давление относительно атмосферного давления. Атмосферное, или барометрическое, давление обусловлено притяжением к Земле находящейся над ней большой массы воздуха. При стандартных атмосферных условиях барометрическое давление на уровне моря составляет 101,3 кПа. Если измеряемое давление больше атмосферного, то получаемую относительную величину иногда называют избыточным давлением. Если измеряемое давление меньше атмосферного, его называют вакуумом. Абсолютное давление — термин, применяемый для обозначения давления, включающего в себя атмосферное давление, т. е. это давление относительно нулевого уровня.[ ...]
Давление можно отсчитывать от условного нуля, за который принимается давление атмосферного воздуха рат в рассматриваемом месте (рис. 40).[ ...]
Давление атмосферного воздуха на находящие-, ся в нем предметы и на земную поверхность. В каждой точке атмосферы атмосферное давление равно весу вышележащего столба воздуха» с высотой убывает. Среднее атмосферное давление на уровне моря эквивалентно давлению ртутного столба высотой в 760 мм» или 1018,25 гПа.[ ...]
Конечно, теоретически следует использовать абсолютное давление, но при высоких значениях рабочего давления атмосферным давлением часто пренебрегают.[ ...]
Исходные данные. Количество воздуха, отсасываемого из аппарата, составляет 20 м3/ч. Давление атмосферного воздуха р = 9,93 ■ 104 Па. Ширина щели 6 в аппарате 1 мм. Концентрация хлористого водорода равна 10 г/м3. Длина щели 20 мм. Диаметр аппарата 1200 мм. Температура 7 = 20 °С.[ ...]
Высокогорье лимитирует те процессы, которые физиологически связаны с парциальным давлением атмосферных газов. Показано, например, что в Гималаях распространение зеленой растительности ограничено высотой 6200 м — пониженное парциальное давление СО2 закрывает возможность дальнейшего продвижения растений-фотосин-тетиков. Животные (насекомые, пауки) отмечены и выше — они питаются заносимой сюда пыльцой и другой органикой.[ ...]
Абиотические (физические) факторы — температура, свет, влажность воздуха, ветер, солевой состав воды, давление атмосферного воздуха, рельеф местности и др. Это все свойства неживой природы, которые прямо или косвенно влияют на живой организм.[ ...]
Фенкционирование организма человека возможно только в более или менее определенных, нешироких пределах изменений состава и давления атмосферного воздуха, температуры, питания и других непосредственно воздействующих на человека экологических факторов. Так, ширина зоны температурного благополучия не превышает 14° (примерно от 20 до 34 °С). Конечно, люди могут существовать и в гораздо более широком диапазоне температур окружающей среды, достигающем 50-70 °С и даже больше. Но жизнь за пределами экологического оптимума возможна лишь в течение короткого времени. Таким образом, закон оптимума применим и к виду Homo sapiens (человеку разумному). При этом укажем, что функции технических средств, позволяющих существовать человеку в необычных, экстремальных условиях, заключаются в сохранении нормальных показателей непосредственно его окружающей среды (внутри одежды, скафандра, помещения).[ ...]
Установки первичной переработки нефти. Для получения светлых нефтепродуктов (бензина, керосина и др.) первичную перегонку нефти ведут на установках, работающих под атмосферным давлением, — атмосферных трубчатках (АТ). При перегонке нефти на АТ в остатке получается мазут, который может быть подвергнут перегонке на установках, работающих под вакуумом, — вакуумных трубчатках (ВТ), с получением масляных дистиллятов и сырья для каталитического крекинга и гидрокрекинга.[ ...]
Выделение живицы при подсочке происходит как из нормальных, так и из патологических смоляных ходов. Выдавливанию живицы способствуют раздувающиеся выделительные клетки, которые увеличивают свой тургор, отсасывая воду из окружающих трахеид. По мере истечения живицы из канала эпителиальные клетки начинают вновь производить живицу.[ ...]
Обогащение воды молекулярным кислородом осуществляется за счет выделения его водной растительностью в процессе фотосинтеза, а также при поступлении из атмосферы. Обогащение кислородом атмосферы верхних слоев воды происходит при условии, что в воде его меньше, чем при нормальном насыщении, при соответствующей температуре и давлении атмосферного воздуха. Скорость распространения газов в воде значительно меньше, чем в воздухе, поэтому в стоячих водоемах этот процесс идет крайне медленно. При сильном течении, ветре, разбрызгивании процесс насыщения воды кислородом заметно ускоряется.[ ...]
Адаптационные ритмы жизни. Из-за осевого вращения Земли и движения вокруг Солнца развитие жизни на планете происходило в условиях регулярной смены дня и ночи, а также чередования времен года. Подобная ритмичность создает в свою очередь периодичность, т.е. повторяемость условий в жизни большинства видов. При этом вполне закономерно изменяется и действие большого числа экологических факторов: освещенности, температуры, влажности, давления атмосферного воздуха, всех компонентов погоды. Проявляется регулярность в повторении как критических для выживания периодов, так и благоприятных.[ ...]
При активном воздействии антропогенных источников, к которым относятся все объекты и производственные подразделения, входящие в систему управления отходами производства и потребления, на окружающую среду происходят процессы физико-химического превращения, оседания и вымывания загрязняющих веществ. На протекание этих процессов большое влияние оказывает трансграничный массоперенос, в результате которого меняются не только климатические (метеорологические) характеристики (температура, влажность, давление) атмосферного воздуха, но и состав и концентрация загрязняющих веществ в воздушной среде. Этот процесс усу-, губляется тем, что во многих регионах увеличивается число несанкционированных свалок, что в значительной степени влияет на организацию и проведение мониторинга ОС.[ ...]
Волоконнооптический мутномер типа АОМ-Ю2 предназначен для измерения содержания взвешенных частиц в жидкостях по интенсивности ослабления светового пото
Все виды давлений - абсолютное, атмосферное, избыточное, вакуум
Давление — единица силы, действующая перпендикулярно на единицу площади.
Абсолютным называют давление, создаваемое на тело отдельно взятым газом без учета других атмосферных газов. Измеряют его Па (паскалях). Абсолютное давление представляет собой сумму атмосферного и избыточного давлений.
Барометрическим (атмосферным) называют давление гравитации на все находящиеся в атмосфере предметы. Нормальное атмосферное давление создается 760 мм столбом ртути при температуре 0°С.
Избыточным давлением называют положительную разность между измеряемым и атмосферным давлением.
Вакуумом называют отрицательную разность между измеряемым и атмосферным давлением.
С какой целью меряют давление? С целью непрерывного контроля и своевременного регулирования всех технологических параметров. Для каждого технологического процесса разрабатывается режимная карта. К чему может привести ее несоблюдение? Например, известны случаи, когда при бесконтрольном повышении давления многотонный барабан энергетического котла улетал, словно футбольный мяч, на несколько десятков метров, разрушая все на своем пути. Снижение давления не несет разрушений, но приводит к:
- браку продукции;
- перерасходу топлива.
Преобразователи давления
Выходной неэлектрический сигнал большинства первичных преобразователей давления (дифманометр стрелочный) имеет вид перемещения или силы и объединен в одном корпусе с прибором измерения. Для передачи результатов измерений на расстояние используют промежуточный преобразователь для получения стандартизированного электрического или пневматического сигнала. Так происходит слияние первичного и промежуточного преобразователей в единый измерительный преобразователь.
- Преобразователями абсолютного давления измеряют давление какой-либо среды относительно вакуума.
- Преобразователями избыточного давления измеряют давление какой-либо среды относительно атмосферного давления.
- Преобразователями вакууметрического давления измеряют уровень вакуума относительно атмосферного давления.
- Преобразователями гидростатического давления измеряют гидростатический уровень жидкостей.
- Преобразователи дифференциального давления измеряют перепад давлений.
- Преобразователи избыточного давления-разряжения являются универсальными приборами, потому что измеряют одновременно и избыточное давление, и вакуум.
Читайте также:
EngArc - L - Абсолютное, избыточное, вакуумное и атмосферное давление
EngArc - L - Абсолютное, избыточное, вакуумное и атмосферное давление| Абсолютное, манометрическое, вакуумное и атмосферное давление |
Quick
Абсолютное давление - Фактическое давление в данной позиции называется абсолютным давлением, и оно измеряется относительно абсолютного вакуума (т. Е. Абсолютного нулевого давления).
избыточное давление - избыточное давление - это давление относительно атмосферного давления.Другими словами, насколько давление выше или ниже атмосферного.
вакуумное давление - Давление ниже атмосферного называется вакуумным давлением и измеряется вакуумметрами, которые показывают разницу между атмосферным давлением и абсолютным давлением.
атмосферное давление - Атмосферное давление - это давление, которое испытывает область из-за силы, действующей со стороны атмосферы.
Уравнения
| P Датчик = P абс - P атм | избыточное давление |
| P Vac = P атм - P abs | вакуумное давление |
| P абс = P атм + P датчик | абсолютное давление |
Номенклатура
| P abs | абсолютное давление | |
| P манометр | манометрическое давление | |
| P vac | давление вакуума | 900 атматмосферное давление |
Детали
Атмосферное давление - это давление, которое испытывает область из-за силы, действующей со стороны атмосферы.Для инженерных расчетов обычно используется давление на уровне моря. Обычно для инженерных расчетов используется величина 1 атм, или 101 кПа. Избыточное давление - это давление относительно атмосферного давления. Другими словами, насколько давление выше или ниже атмосферного. Абсолютное давление - это сумма атмосферного давления и избыточного давления. Если избыточное давление имеет положительное значение, абсолютное давление будет больше атмосферного.Если избыточное давление имеет отрицательное значение, абсолютное давление будет меньше атмосферного. Аббревиатура абсолютного давления может быть сокращена до P abs или просто P .
Фактическое давление в данной позиции называется абсолютным давлением, и оно измеряется относительно абсолютного вакуума (т. Е. Абсолютного нулевого давления). Однако большинство устройств для измерения давления откалиброваны для считывания нуля в атмосфере, и поэтому они показывают разницу между абсолютным давлением и местным атмосферным давлением.Эта разница называется избыточным давлением. Давление ниже атмосферного называется вакуумным давлением и измеряется вакуумметрами, которые показывают разницу между атмосферным давлением и абсолютным давлением.
Как и другие манометры, манометр, используемый для измерения давления воздуха в автомобильной шине, считывает манометрическое давление. Следовательно, обычное значение 32 фунта на квадратный дюйм (2,25 кгс / см 2 ) означает давление на 32 фунта на квадратный дюйм выше атмосферного давления.
Что касается термодинамических соотношений и таблиц, почти всегда используется абсолютное давление.Часто буквы «a» (для абсолютного давления) и «g» (для избыточного давления) добавляются к единицам измерения давления (например, фунтам на квадратный дюйм и фунтам на квадратный дюйм), чтобы прояснить, что имеется в виду.
.11.6: Манометрическое давление, абсолютное давление и измерение давления
Если вы хромаете на заправочную станцию с почти спущенной шиной, вы заметите, что манометр на авиалинии показывает почти нулевое значение, когда вы начинаете заполнять ее. Фактически, если бы в вашей шине была зияющая дыра, датчик показывал бы ноль, даже если в шине существует атмосферное давление. Почему шкала показывает ноль? Здесь нет никакой загадки. Манометры просто предназначены для считывания нуля при атмосферном давлении и положительного значения, когда давление выше атмосферного.
Точно так же атмосферное давление увеличивает кровяное давление во всех частях кровеносной системы. (Как отмечалось в Принципе Паскаля, полное давление в жидкости - это сумма давлений из разных источников - в данном случае от сердца и атмосферы.) Но атмосферное давление не оказывает чистого влияния на кровоток, поскольку оно добавляет к выходному давлению. сердца и возвращение в него тоже. Важно то, насколько кровяное давление на больше атмосферного. Таким образом, измерения артериального давления, как и давления в шинах, производятся относительно атмосферного давления.
Короче говоря, манометры очень часто игнорируют атмосферное давление, то есть считывают ноль при атмосферном давлении. Поэтому мы определяем манометрическое давление как давление относительно атмосферного давления. Избыточное давление положительно для давлений выше атмосферного и отрицательно для давлений ниже него.
Определение: избыточное давление
Манометрическое давление - это давление относительно атмосферного давления. Избыточное давление положительно для давлений выше атмосферного и отрицательно для давлений ниже него.
Фактически, атмосферное давление увеличивает давление в любой жидкости, не заключенной в жесткий контейнер. Это происходит из-за принципа Паскаля. Таким образом, полное давление или абсолютное давление складывается из манометрического и атмосферного давления:
\ [P_ {abs} = P_g + P_ {atm} \]
где \ (P_ {abs} \) - абсолютное давление, \ (P_g \) - манометрическое давление, а \ (P_ {atm} \) - атмосферное давление. Например, если ваш манометр показывает 34 фунта на квадратный дюйм (фунта на квадратный дюйм), то абсолютное давление составляет 34 фунта на квадратный дюйм плюс 14.7 фунтов на квадратный дюйм (\ (P_ {atm} \) в фунтах на квадратный дюйм) или 48,7 фунтов на квадратный дюйм (эквивалент 336 кПа).
Определение: Абсолютное давление
Абсолютное давление - это сумма манометрического и атмосферного давления.
По причинам, которые мы рассмотрим позже, в большинстве случаев абсолютное давление в жидкости не может быть отрицательным. Жидкости выталкивают, а не вытягивают, поэтому наименьшее абсолютное давление равно нулю. (Отрицательное абсолютное давление - это притяжение.) Таким образом, минимально возможное манометрическое давление равно \ (P_g = -P_ {atm} \) (это делает \ (P_ {abs} |) нулевым).
Теоретически нет предела тому, насколько большим может быть манометрическое давление.
Существует множество устройств для измерения давления, от шинных манометров до манжет для измерения кровяного давления. Принцип Паскаля имеет большое значение в этих устройствах. Непрерывная передача давления через жидкость позволяет точно измерять давление на расстоянии. Дистанционное зондирование часто удобнее, чем установка измерительного устройства в систему, например в артерию человека.
На рисунке показан один из многих типов механических манометров, используемых сегодня.Во всех механических манометрах давление представляет собой силу, которая преобразуется (или преобразуется) в некоторый тип считывания.
Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): В этом анероидном манометре используются гибкие сильфоны, соединенные с механическим индикатором для измерения давления. Целый класс датчиков использует свойство, согласно которому давление, обусловленное весом жидкости, определяется выражением \ (P = h \ rho g \).
Рассмотрим, например, U-образную трубку, показанную на рисунке. Эта простая трубка называется манометром .На рисунке (а) обе стороны трубы открыты для атмосферы. Таким образом, атмосферное давление оказывает одинаковое давление с каждой стороны, поэтому его эффект нивелируется. Если жидкость глубже на одной стороне, давление на более глубокой стороне больше, и жидкость течет от этой стороны до тех пор, пока глубины не станут равными.
Давайте посмотрим, как манометр используется для измерения давления. Предположим, что одна сторона U-образной трубки подключена к некоторому источнику давления \ (P_ {abs} \), например, игрушечному воздушному шарику на рисунке (b) или банке с арахисом в вакуумной упаковке, показанной на рисунке (c).Давление передается на манометр в неизменном виде, и уровни жидкости больше не равны. На рисунке (b) \ (P_ {abs} \) больше атмосферного давления, тогда как на рисунке (c) \ (P_ {abs} \) меньше атмосферного давления. В обоих случаях \ (P_ {abs} \) отличается от атмосферного давления на величину \ (h \ rho g \), где \ (\ rho \) - плотность жидкости в манометре. На рисунке (b) \ (P_ {abs} \) может поддерживать столб жидкости высотой \ (h \), и поэтому он должен оказывать давление \ (h \ rho g \), превышающее атмосферное давление (манометр давление \ (P_g \) положительное).На рисунке (c) атмосферное давление может поддерживать столб жидкости высотой \ (h \), и поэтому \ (P_ {abs} \) меньше атмосферного давления на величину \ (h \ rho g \) ( манометрическое давление \ (P_g \) отрицательное). Манометр с одной стороной, открытой в атмосферу, является идеальным устройством для измерения манометрического давления. Манометрическое давление равно \ (P_g = h \ rho g \) и определяется путем измерения \ (h \).
Рисунок \ (\ PageIndex {2} \): Манометр с открытой трубкой имеет одну сторону, открытую в атмосферу. (a) Глубина жидкости должна быть одинаковой с обеих сторон, иначе давление, оказываемое каждой стороной на дно, будет неравным, и поток будет идти с более глубокой стороны.(b) Положительное избыточное давление \ (P_g = h \ rho g \), передаваемое на одну сторону манометра, может поддерживать столб жидкости высотой \ (h \). (c) Аналогично, атмосферное давление больше отрицательного манометрического давления \ (P_g \) на величину \ (h \ rho g \). Жесткость банки предотвращает передачу атмосферного давления на арахис.Ртутные манометры часто используются для измерения артериального давления. Надувная манжета надевается на плечо, как показано на рисунке. Сжимая грушу, человек, производящий измерение, оказывает давление, которое в неизменном виде передается как на главную артерию руки, так и на манометр.Когда это приложенное давление превышает кровяное давление, кровоток ниже манжеты прекращается. Затем человек, производящий измерение, медленно снижает приложенное давление и ожидает возобновления кровотока. Артериальное давление пульсирует из-за перекачивающего действия сердца, достигая максимума, называемого систолическим давлением, и минимума, называемого диастолическим давлением, с каждым ударом сердца. Систолическое давление измеряется путем учета значения \ (h \), когда кровоток впервые начинается при понижении давления в манжете. Диастолическое давление измеряется по h, когда кровь течет без перерыва.Типичное артериальное давление молодого взрослого человека поднимает ртуть до высоты 120 мм при систолическом и 80 мм при диастолическом. Обычно это 120 на 80 или 120/80. Первое давление соответствует максимальной мощности сердца; второй - из-за эластичности артерий в поддержании давления между ударами. Плотность ртутной жидкости в манометре в 13,6 раз больше, чем у воды, поэтому высота жидкости будет 1 / 13,6 высоты в водяном манометре. Эта уменьшенная высота может затруднить измерения, поэтому ртутные манометры используются для измерения более высоких давлений, например артериального давления.Плотность ртути такова, что \ (1 \, мм \, Hg = 133 \, Па \).
Определение: систолическое давление
Систолическое давление - это максимальное артериальное давление.
Определение: диастолическое давление
Диастолическое давление - это минимальное кровяное давление.
Рисунок \ (\ PageIndex {3} \). При обычных измерениях артериального давления надувная манжета надевается на плечо на том же уровне, что и сердце. Кровоток определяется сразу под манжетой, и соответствующие значения давления передаются на манометр, заполненный ртутью.(Источник: фотография армии США, сделанная специалистом Мика Э. Клэр \ 4-й BCT) Пример \ (\ PageIndex {1} \): Расчет высоты мешка для внутривенных вливаний: артериальное давление и внутривенное введение
Настои
Внутривенные инфузии обычно производятся с помощью силы тяжести. Предполагая, что плотность вводимой жидкости составляет 1,00 г / мл, на какой высоте следует поместить мешок для внутривенного вливания над точкой входа, чтобы жидкость просто попадала в вену, если кровяное давление в вене на 18 мм рт. Ст. Выше атмосферного. ? Предположим, что мешок для внутривенных вливаний складной.
Стратегия для (а)
Для того, чтобы жидкость просто попала в вену, ее давление на входе должно превышать кровяное давление в вене (на 18 мм рт. Ст. Выше атмосферного давления). Поэтому нам нужно найти высоту жидкости, соответствующую этому манометрическому давлению.
Решение
Сначала нам нужно преобразовать давление в единицы СИ. Поскольку \ (1.0 \, мм \, Hg = 133 \, Па \),
\ [\ begin {align *} P = 18 \, мм \, Hg \ times \ dfrac {133 \, Pa} {1.0 \, mm \, Hg} = 2400 \, Pa \\ [5pt] & = 0 .24 \, Па \ end {align *} \]
Обсуждение
Мешок для внутривенных вливаний должен быть помещен на 0,24 м выше точки входа в руку, чтобы жидкость просто попала в руку. Как правило, мешки для внутривенных вливаний располагаются выше. Вы могли заметить, что мешки, используемые для сбора крови, размещаются под донором, чтобы кровь могла легко течь от руки к сумке, что является противоположным направлением потока, чем требуется в представленном здесь примере.
Барометр - прибор для измерения атмосферного давления.Ртутный барометр показан на рисунке. Это устройство измеряет атмосферное давление, а не манометрическое давление, потому что над ртутью в трубке создается почти чистый вакуум. Высота ртути такова, что \ (h \ rho g = P_ {atm} \). Когда атмосферное давление меняется, ртуть поднимается или падает, давая важные подсказки синоптикам. Барометр также можно использовать как высотомер, так как среднее атмосферное давление зависит от высоты. Ртутные барометры и манометры настолько распространены, что единицы измерения атмосферного и кровяного давления часто используются в миллиметрах ртутного столба.В таблице приведены коэффициенты пересчета для некоторых наиболее часто используемых единиц давления.
Рисунок \ (\ PageIndex {4} \): ртутный барометр измеряет атмосферное давление. Давление, обусловленное весом ртути, \ (h \ rho g \), равно атмосферному давлению. Атмосфера способна вытеснять ртуть в трубке на высоту \ (h \), потому что давление над ртутью равно нулю. | Преобразование в Н / м 2 (Па) | Конверсия из банкомата |
| \ (1.2 \) | \ (1.0 атм = 1013 миллибар \) |
Коэффициенты преобразования для различных единиц давления
Сводка
- Манометрическое давление - это давление относительно атмосферного давления.
- Абсолютное давление - это сумма манометрического и атмосферного давления.
- Анероидный манометр измеряет давление с помощью сильфона и пружины, соединенного со стрелкой калиброванной шкалы.
- Манометры с открытой трубкой имеют U-образную форму трубки, один конец которой всегда открыт.Он используется для измерения давления.
- Ртутный барометр - это прибор, измеряющий атмосферное давление.
Глоссарий
- абсолютное давление
- сумма манометрического давления и атмосферного давления
- диастолическое давление
- минимальное артериальное давление в артерии
- избыточное давление
- давление относительно атмосферного
- систолическое давление
- максимальное артериальное давление в артерии
Авторы и авторство
Пол Питер Урон (почетный профессор Калифорнийского государственного университета, Сакраменто) и Роджер Хинрикс (Государственный университет Нью-Йорка, колледж в Освего) с авторами: Ким Диркс (Университет Окленда) и Манджула Шарма (Университет Сиднея).Эта работа лицензирована OpenStax University Physics в соответствии с лицензией Creative Commons Attribution License (4.0).
.В чем разница между абсолютным и относительным давлением?
Абсолютное давление - это измеренное атмосферное давление.
Абсолютное давление не приводится в соответствие с условиями на уровне моря.
Чтобы сравнить условия давления из одного места в другое, метеорологи корректируют давление в соответствии с условиями на уровне моря (так называемое относительное давление или давление относительно уровня моря).
Поскольку давление воздуха уменьшается по мере того, как вы поднимаетесь на высоту, скорректированное давление на уровне моря (давление, в котором будет находиться ваше местоположение, если вы находитесь на уровне моря) выше, чем ваше измеренное давление, если вы живете выше уровня моря, и ниже измеренное давление, если вы живете ниже уровня моря.
Ниже приводится величина абсолютного перепада давления в зависимости от высоты для стандартных дневных условий:
Относительное давление - это атмосферное давление, скорректированное с учетом условий на уровне моря.
Чтобы сравнить условия давления из одного места в другое, метеорологи корректируют измеренное давление (называемое абсолютным давлением) в соответствии с условиями на уровне моря. Поскольку давление воздуха уменьшается по мере того, как вы поднимаетесь на высоту, скорректированное давление на уровне моря (давление, в котором будет находиться ваше местоположение, если вы находитесь на уровне моря) выше, чем ваше измеренное давление, если вы живете выше уровня моря, и ниже, чем измеренное вами. давление, если вы живете ниже уровня моря.
Относительное давление выше абсолютного, если вы не живете на уровне моря или ниже.
Вы можете проверить давление в вашем местном аэропорту здесь:
https://www.wunderground.com/
Вернуться в Справочный центр >>
.Давление
Давление в жидкости определяется как
"нормальная сила на единицу площади, действующая на воображаемую или реальную плоскую поверхность в жидкости или газе"
Уравнение давления может быть выражено как :
p = F / A (1)
где
p = давление (фунт / дюйм 2 (psi), фунт / фут 2 (psf), Н / м 2 , кг / мс 2 (Па))
F = сила (Н) 1)
A = площадь (в 2 , ft 2 , m 2 )
1) В британско-английской инженерной системе особое внимание следует уделять силовой единице.Базовая единица измерения массы - снаряд, а единица измерения силы - фунт ( фунтов ) или фунт силы ( фунтов, фунтов, ).
Абсолютное давление
Абсолютное давление - p abs - измеряется относительно абсолютного нулевого давления - давления, которое будет иметь место при абсолютном вакууме. Все расчеты, включающие газовый закон, требуют, чтобы давление (и температура) были в абсолютных единицах.
Манометрическое давление
Манометр часто используется для измерения разности давлений между системой и окружающей атмосферой. Это давление часто называется манометрическим давлением и может быть выражено как
p g = p s - p атм (2)
где
p g = манометрическое давление (Па, фунт / кв. Дюйм)
p с = давление в системе (Па, фунт / кв. Дюйм)
p атм = атмосферное давление (Па, фунт / кв. Дюйм)
Атмосферное давление
Атмосферное давление - это давление в окружающем воздухе на поверхности земли или "близко" к ней.Атмосферное давление зависит от температуры и высоты над уровнем моря.
Стандартное атмосферное давление
Стандартное атмосферное давление ( атм, ) обычно используется в качестве справочного материала при перечислении плотностей и объемов газа. Стандартное атмосферное давление определяется на уровне моря при 273 o K (0 o C) и составляет 1,01325 бар или 101325 Па (абсолютное) . Иногда используется температура 293 o K (20 o C) .
В британских единицах стандартное атмосферное давление составляет 14,696 фунтов на квадратный дюйм.
- 1 атм = 1,01325 бар = 101,3 кПа = 1,013 10 5 Па = 14,696 фунтов на кв. Дюйм ( фунт / дюйм / дюйм 2 ) = 760 мм рт. Ст. = 10,33 м вод. Ст. 2 O = 760 торр = 29,92 дюйма рт. = 1013 мбар = 1,0332 кг f / см 2 = 33,90 футов H 2 O
Единицы давления
Поскольку 1 Па - это малая единица давления, широко используется единица измерения гектопаскаль (гПа), в метеорологии.Единица измерения килопаскаль (кПа) обычно используется при проектировании технических приложений, таких как системы отопления, вентиляции и кондиционирования, трубопроводные системы и т. Д.
- 1 гектопаскаль = 100 Паскаль = 1 миллибар
- 1 килопаскаль = 1000 Паскаль
Некоторые уровни давления
- 10 Па - давление ниже 1 мм водяного столба - приблизительно давление, оказываемое массой 10 г на 1 см 2 площадь
- 10 кПа - давление ниже 1 м водяного столба или падение давления воздуха при движении с уровня моря до 1000 высота м
- 10 МПа - давление сопла в шайбе «высокого давления»
- 10 ГПа - давление, достаточное для образования алмазов
Некоторые альтернативные единицы давления
- 1 бар - 100000 Па
- 1 миллибар - 100 Па
- 1 атмосфера - 101325 Па
- 1 мм рт. Ст. - 133 Па
- 1 дюйм рт. Ст. - 3386 Па
A торр (часто используется в вакуумных приложениях) назван в честь Торричелли и представляет собой давление, создаваемое столбиком ртути 1 мм высотой - равно 1/760 th атмосферы.
- 1 атм = 760 торр = 14,696 фунтов на квадратный дюйм
фунтов на квадратный дюйм (фунтов на квадратный дюйм) обычно использовался в Великобритании, но теперь почти во всех странах, кроме США, заменен на единицы СИ. Поскольку атмосферное давление составляет 14,696 фунтов на квадратный дюйм - столб воздуха на площади в один квадратный дюйм от поверхности Земли до космоса - весит 14,696 фунтов .
Штанга (бар) обычно используется в промышленности.Один бар составляет 100000 Па , и для большинства практических целей его можно приблизить к на одну атмосферу , даже если
1 бар = 0,9869 атм
Есть 1000 миллибар (мбар) в бар bar , стандартная единица измерения в метеорологии и погодных приложениях.
1 миллибар = 0,001 бар = 0,750 торр = 100 Па
Связанные мобильные приложения из Engineering ToolBox
- бесплатные приложения для автономного использования на мобильных устройствах.
.Что такое статическое давление в гидродинамике?
Чтобы лучше понять, что такое статическое давление, нам сначала нужны некоторые общие сведения и пояснения по другим терминам. Термин «давление» широко используется во многих приложениях в гидродинамике и термодинамике, от аэродинамики до проектирования установок. Однако мы должны сделать вывод из контекста, если мы говорим о статическом, общем или динамическом давлении.
Большинство определений, упомянутых здесь, были взяты из книги Механика жидкостей Мерла К.Поттер, Дэвид К. Виггерт и Бассем Х. Рамадан.
Рекомендации по давлению Важные соображения перед запуском вычислительного ветроэнергетического моделирования
В гидромеханике давление определяется как нормальная сила, действующая на площадь. Математически давление p на точку определяется как:
Метрическими единицами измерения давления являются ньютоны на квадратный метр (Н / м²) или, как правило, килопаскаль (кПа). Например, атмосферное давление на уровне моря 101.3 кПа. Английские единицы измерения давления - фунты на квадратный дюйм (psi) или фунты на квадратный фут (psf).
Моделирование атмосферного давления Абсолютное давление
Давление, как и температура, можно измерять с помощью различных шкал, и существуют абсолютные шкалы для обоих свойств. В идеальном вакууме абсолютное давление достигает нуля. Таким образом, в пространстве нет молекул, оказывающих давление. Следовательно, невозможно достичь отрицательного абсолютного давления.
Все становится намного сложнее, когда мы рассматриваем относительные измерения давления. Когда дело доходит до терминологии, возникает большая путаница. Различные программы также часто рекомендуют интерпретацию своих измерений давления по-разному. Мы немного поговорим о том, как это работает с SimScale.
Моделирование давления воздуха Относительное давление
Существует множество различных способов измерения относительного давления. Первый и наиболее распространенный пример - это манометрическое давление , которое достигается при измерении давления относительно атмосферного давления.Его также обычно называют барометрическим давлением. Из этого следует, что преобразование манометрического давления в абсолютное давление получается путем прибавления его к атмосферному давлению.
Давайте теперь рассмотрим другие измерения давления, которые используются в области механики жидкости.
Моделирование давления воздуха Статическое давление
Чтобы проиллюстрировать, что такое полное давление, давайте начнем с проверки знаменитого уравнения Бернулли:
, которое измеряет разницу в скорости и давлении между двумя точками потока.
Давление p в этом уравнении - это статическое давление . При измерении относительно атмосферного давления статическое давление совпадает с манометрическим давлением. Однако можно измерить статическое давление, взяв за основу вакуум, так что измеренное значение равно абсолютному давлению.
Статическое давление измеряется, когда жидкость находится в состоянии покоя относительно измерения. Его можно измерить с помощью пьезометра, прикрепленного к стенке трубы, по которой течет жидкость.
Моделирование давления воздуха Динамическое давление
Обратите внимание, что при предварительном измерении статического давления мы не учитываем скоростные эффекты. Если не пренебрегать этими эффектами, то измеряемое давление возрастет. Это увеличение называется динамическим давлением . Динамическое давление является функцией скорости и плотности жидкости:
Моделирование давления воздуха Общее давление
Общее давление , также называемое давлением застоя, измеряется путем добавления статического давления к динамическому давлению:
Общее давление обычно измеряется с помощью устройства, называемого трубкой Пито.Вы можете видеть трубки Пито на самолетах, например, в виде небольших отверстий или металлических трубок, висящих в крыльях, как показано ниже:
Трубка Пито на Airbus A380, Источник: Дэвид Монниа GFDL, CC-BY-SA-3.0 или CC BY-SA 2.0 fr, из Wikimedia Commons Скорость внутри трубки Пито равна нулю, что делает ее точкой застоя. Другое устройство, называемое статической трубкой Пито, может использоваться для непосредственного измерения динамического давления. В основном он состоит из трубки Пито с отверстием для статического давления.
Для большинства повседневных случаев полное давление очень близко к статическому давлению. Это происходит потому, что большинство систем разработаны для обеспечения низких скоростей жидкости, как правило, для предотвращения потери напора из-за трения, которое пропорционально кинетической энергии жидкости. В этих случаях различие между общим давлением и статическим давлением может не иметь значения.
Статическое давление Давление в SimScale
Статическое давление на центробежном вентиляторе - анализ CFD, выполненный с помощью SimScale Как правило, при моделировании потоков жидкости мы используем уравнения Навье-Стокса.Теперь, когда мы выводим уравнения Навье-Стокса для несжимаемой жидкости, член давления имеет только математический смысл. Физический смысл имеет только градиент давления, который отвечает за движение жидкости. Другими словами, измерения давления используются в основном для проверки работоспособности решения.
Следуя этой логике, если мы изменим фиксированные граничные условия давления в нашей модели, например, суммируя постоянное значение, результирующий поток не будет изменен, потому что градиент давления останется прежним.
В частности, для несжимаемых потоков SimScale использует удельное давление, которое определяется путем нормализации давления по плотности.
SimScale также позволяет использовать богатый набор граничных условий. Для получения дополнительной информации о настройке и использовании граничных условий на облачной платформе моделирования SimScale вы можете обратиться к этой странице документации. Для граничных условий входа давления используется полное давление, а для выходов давления - статическое или манометрическое давление.Если вы хотите узнать больше об облачной платформе SimScale и ее возможностях, загрузите этот обзор функций.
Чтобы узнать больше о моделировании давления воздуха, посетите этот блог.
Зарегистрируйтесь и посетите наш блог SimScale, чтобы узнать больше!
Ссылки
- Мерл К. Поттер, Дэвид К. Виггерт и Бассем Х. Рамадан, «Механика жидкостей»
.
3 типа и единиц давления со всего мира
Несколько простых для запоминания формул давления
Последнее обновление 22 февраля 2020 г.
Что такое давление?
По определению, давление описывается как величина силы, приложенной перпендикулярно к поверхности на единицу площади.
Его можно рассчитать по следующей формуле:
P = F А
| где: | P | = | Давление |
| Ф | = | Результирующая сила | |
| А | = | Поверхность, на которую действует сила |
Как физически создается давление?
Один из способов взглянуть на давление - это увидеть его как результат веса всех уложенных друг на друга молекул на поверхности.Этот подход лучше всего подходит для твердых тел и жидкостей.
Твердый блок своим весом создает давление на поверхность.На рисунке выше показана поверхность с твердым блоком наверху.
Каждая молекула этого блока имеет вес, потому что на нее действует гравитация. Поскольку вес - это сила, направленная вниз, каждая молекула будет оказывать на поверхность небольшую силу.
Результирующая сила всех этих малых сил создает давление.
При использовании этого подхода для газов можно утверждать, что молекулы газа не складываются, поскольку они свободно плавают.Итак, как они могут воздействовать на эту поверхность?
Чтобы разобраться с этим аргументом, мы должны взглянуть на давление с другой точки зрения.
Молекулы создают давление на поверхность при каждом удареМолекулы газа находятся в постоянном движении. Когда они двигаются, у них есть импульс и кинетическая энергия. Часто они будут сталкиваться друг с другом и с поверхностью объекта.
При каждом столкновении с поверхностью молекулы передают импульс этой поверхности.Это создает силу, перпендикулярную этой поверхности.
Сумма сил всех этих сталкивающихся молекул создает давление.
Какие бывают типы давления?
Существует три различных типа давления:
- абсолютное давление
- манометрическое давление
- перепад давления
Разница между этими тремя значениями - это исходная точка, выбранная в качестве нулевой точки на шкале.Для абсолютного давления идеальный вакуум был выбирается в качестве контрольной точки, а для манометрического давления контрольной точкой является атмосферное давление. Для перепада давления там не является фиксированной точкой отсчета, потому что сравниваются два разных давления.
На следующем рисунке показаны различные типы давления. Начальная точка каждой стрелки совпадает с выбранный ориентир. Обратите внимание, что абсолютное давление и дифференциальное давление всегда положительны, в то время как относительное (манометрическое) давление также может быть незначительным. отрицательный.В последнем случае мы также называем это частичным вакуумом. Теоретически максимальный частичный вакуум составляет -1 013 бар, что соответствует идеальному вакууму.
Измерение давления - это, в принципе, всегда сравнение давлений между двумя разными места.
Для абсолютного давления сравнение проводится между точками с определенным давлением. и другое место в абсолютном вакууме.
Аналогично для относительного (манометрического) давления, когда сравнение будет проводиться с местом при нормальном давлении. атмосферное давление (1013 мбар на уровне моря).
При измерении перепада давления сравниваются давления между двумя случайными точками.
Устройства для измерения давления специально разработаны для измерения этих трех различных типов давления и, следовательно, могут быть соответственно классифицированы.
Абсолютное давление
Измерение чего-либо осуществляется путем сравнения с хорошо известной точкой отсчета. Для абсолютного давления ориентиром является идеальный вакуум. Эта точка была выбрана, потому что это самый низкий из возможных давление.В частности, никакого давления нет.
Идеальный вакуум означает, что все частицы удалены из замкнутого объема. В этом томе который тогда полностью опустеет, давление не может быть.
Как уже было сказано, абсолютное давление всегда положительное число. Отрицательные числа невозможны, потому что ниже идеального вакуума нет давления.
Манометрическое давление (относительное давление)
Вместо того, чтобы сравнивать измеренное давление с идеальным вакуумом, мы теперь сравним его с стандартное атмосферное давление на уровне моря.Последний составляет 1013,25 мбар (14,696 фунтов на кв. дюйм).
Разница между абсолютным и избыточным давлением, измеренная одновременно в одном и том же месте, всегда составляет около 1 бара (14,50 фунтов на кв. дюйм).
Манометрическое давление, иногда также называемое относительным давлением , может принимать как положительные, так и отрицательные значения. Для положительных значений это называется избыточное давление . Тогда измеренное давление выше стандартного атмосферного. давление и равно абсолютному давлению минус атмосферное давление.
P o = P абс - P атм
Если измеренное манометрическое давление отрицательное, оно называется разрежение или частичное вакуум . В этом случае измеренное давление ниже стандартного атмосферного давления и составляет находится путем вычитания абсолютного давления из атмосферного.
P u = P атм - P абс
Отметив, что это частичный вакуум, нам не нужно использовать знак минус.Если пылесос работает при абсолютном давлении 0,8 бар, можно также сказать, что он работает при разрежении 0,2 бар.
Дифференциальное давление
Иногда необходимо измерить разницу давлений между двумя разными точками. Когда одна или другая точка является точкой отсчета, например идеальный вакуум или эталон атмосферное давление, оно называется перепадом давления.
Теоретически можно утверждать, что абсолютное и манометрическое давление равны дифференциальному давлению. так как мы также измеряем разницу давления между двумя точками.Однако перепад давления составляет всего лишь что-то сказать о разнице давления между двумя точками. Он не дает информации о уровень давления в каждой из этих двух точек.
Например, перепад давления в 3 бара между точками A и B ничего не говорит о величине давления в точках A и B, и ничего не говорится о том, какая точка находится под самым высоким давлением.
Есть ли другие виды давления?
Все типы давления, которые мы обсуждали до сих пор, основаны на выборе между двумя стандартными контрольные точки или сравнение двух давлений.
Однако существуют определенные виды давления, которым дано определенное название, чтобы обозначить значение давления. Вот некоторые примеры стандартных давлений:
- Давление вакуума
- Атмосферное давление
- Гидростатическое давление
- Динамическое давление
Это не имеет ничего общего с их отношением к определенному типу давления, поскольку все они могут быть выражается как один из трех типов давления.
Итак, других типов нет.Есть только другие давления с конкретным названием.
Ниже приводится описание этих общих удельных давлений.
Давление вакуума
Строго говоря, вакуум - это пространство, в котором абсолютное давление равно нулю. Этого можно добиться только если все частицы удалены из этого пространства. Другими словами, пространство действительно пустое. Идеальный пылесос возможно только теоретически. Технически невозможно удалить все частицы в замкнутом объеме.
Вакуум не обязательно должен быть идеальным, чтобы его можно было назвать вакуумом. На практике вакуум будет только частично достигнуто. Поэтому его также называют частичным вакуумом. В общем, мы говорим о вакууме, когда давление ниже атмосферного.
Высокий вакуум означает, что абсолютное давление очень низкое.
Для создания вакуума используется вакуумный насос. С помощью этого насоса частицы, присутствующие внутри закрытый объем будет высосан в максимально возможной степени.Производительность вакуумного насоса определяет уровень вакуума.
Примером вакуумного насоса, который довольно часто используется в промышленности, является вакуумный насос с жидкостным кольцом. Эксцентрик вращается в корпусе насоса, не производя контакт с этим кожухом. Вода впрыскивается в корпус насоса, но недостаточна для полного заполнения насос. За счет центробежного ускорения вода образует жидкое кольцо у внутренней стенки насоса. кожух. Если впрыскивается достаточное количество воды, жидкое кольцо будет обеспечивать хорошее уплотнение между крыльчаткой. и корпус насоса.Поскольку рабочее колесо расположено эксцентрично, ячейки разных размеров возникают между лопатками. Эти ячейки образуют камеры сжатия. Где клетки самые большие, частицы газа всасываются, и там, где ячейки самые маленькие, они вытесняются снаружи. С этим типом насоса может быть достигнуто максимальное абсолютное значение 33 мбар (0,4786 фунт / кв. Дюйм абс.).
Вакуумный насосАтмосферное давление
Атмосферное давление, которое иногда называют барометрическим давлением, возникает из-за вес всех молекул в атмосфере.Накопление молекул в воздухе гарантирует, что самое высокое давление возникает в нижней части атмосферы.
Однако атмосферное давление - это не постоянная, а переменная величина. Условия в Атмосфера нашей Земли постоянно меняется. Под воздействием солнца воздух нагревается, ночью снова остывает. Влажность зависит от погоды. Плотность воздуха изменения зонами высокого или низкого давления. Все эти влияющие факторы гарантируют, что атмосферное давление никогда не остается неизменным в одном месте.
Для измерения манометрического давления это приводит к проблеме, поскольку измеренное давление сравнивается с атмосферным давлением.
Для получения однозначного измерения манометрического давления стандартное атмосферное давление был введен. В качестве ориентира было выбрано среднее атмосферное давление на уровне моря, который соответствует следующим условиям:
| Выражается в единицах СИ |
|---|
| P атм = 1013,25 мбара |
| t = 15 ° C |
| ρ = 1,226 кг / м³ |
| r = 287,1 Дж / (кг · К) |
| Выражается в общепринятых единицах |
|---|
| P атм = 14 696 фунтов на кв. Дюйм |
| t = 59 ° F |
| ρ = 0,002377 снарядов / фут³ |
| r = 1716,49 фут-фунт / снаряд ° R |
| P атм : абсолютное давление |
| t : температура |
| ρ : плотность |
| r : удельная газовая постоянная |
Гидростатическое давление
Термин «гидростатическое давление» в основном используется в жидкостях.Это давление при данном Глубина в жидкости вызвана весом столба жидкости над ней.
Гидростатическое давление будет зависеть от плотности жидкости, гравитационной постоянной и высота столба жидкости.
Гидростатическое давление является типом манометрического давления и может быть рассчитано по следующей формуле:
P гидро = ρgh
Если также учесть атмосферное давление над поверхностью жидкости, находим общее давление :
P общ = P атм + ρgh
Поскольку атмосферное давление теперь учитывается в уравнении, мы имеем в виду идеальный вакуум и поэтому общее давление становится абсолютным давлением.
Динамическое давление
Динамическое давление - один из членов уравнения Бернулли. Для несжимаемых жидкостей это уравнение говорит, что для устойчивого Для потока вдоль линии тока сумма энергии давления, кинетической энергии и потенциальной энергии остается постоянной.
Динамическое давление - это часть уравнения, которая представляет кинетическую энергию.
Это давление, которое создается кинетической энергией молекул жидкости при течении, например, по трубе.
Динамическое давление можно выразить следующей формулой:
q = 1 2 ρv 2
| где: | q | = | Динамическое давление |
| ρ | = | Массовая плотность жидкости | |
| в | = | Скорость потока |
Установки давления на нескольких континентах
Во всем мире давление выражается в разных единицах измерения.
В, мы используют систему СИ в качестве юридического стандарта. Все физические количества продуктов должны быть в соответствует европейской директиве 80/181 / EEC (метрическая директива ЕС) и выражается в соответствии с эта система. Таким образом, давление выражается в Па (Паскаль) или бар , где 1 бар = 10 5 Па. Старые устройства, такие как mH 2 O (метр водяного столба) или mmHg (миллиметры ртутного столба) нельзя использовать в Европейском Союзе с 31 декабря 1977 года.
В Соединенном Королевстве все еще часто используется фунтов на квадратный дюйм ( фунт / кв. Дюйм), с 14,5 фунтов на квадратный дюйм ≈ 1 бар, но теперь все больше и больше переключается на бар блок давления. В той степени, в которой теперь он в основном заменяет фунты на квадратный дюйм в качестве первичной единицы давления.
В Соединенных Штатах фунты на квадратный дюйм по-прежнему являются основной единицей измерения давления. Почти все манометры показывают давление в фунтах на квадратный дюйм.
В Азии, особенно единицы МПа (мегапаскаль) и кг / см² (килограммы на квадратный сантиметр) используются.
В таблице ниже вы найдете несколько других единиц и их коэффициенты пересчета в кПа и бар.
| Шт. | кПа | бар |
|---|---|---|
| 1 кПа | 1 | 0,01 |
| 1 МПа | 1000 | 10 |
| 1 бар | 100 | 1 |
| 1 мбар | 0,1 | 0,001 |
| 1 атм | 101,32500 | 1,01325 |
| 1 мГн 2 O | 9,80665 | 0,0980665 |
| 1 мм рт. Ст. | 0,133322368 | 0,00133322368 |
| 1 фунт / кв. Дюйм | 6,89475729 | 0,0689475729 |
| 1 дюйм H 2 O | 0,249082 | 0,00249082 |
| 1 кг / см² | 98,0665 | 0,980665 |
Как единица давления соотносится с типом давления
Выражение давления в основных единицах измерения, таких как Па, бар на кв. Дюйм, не имеет особого смысла, если вы этого не сделаете. знать, к какому типу давления относится.
Иногда можно угадать тип давления, исходя из контекста, но обычно сомнения остаются. Если вы догадались неправильно могут возникнуть серьезные ошибки.
Таким образом, всегда рекомендуется указывать тип давления после единицы измерения, что означает, что слова «абсолютное», «Манометр» или «дифференциал» следует писать после единицы давления. Тогда давление может быть выражено, например, как бар ман. или фунт / кв. Дюйм абс. .
Часто вы встретите единицу давления, за которой следует суффикс, такой как «g», «a» или «d» (или написанный заглавными буквами), как в бар изб. , фунт / кв. Дюйм или кПаД , где «g» означает манометр, «a» - абсолютный, а «d» для дифференциала.Суффикс также иногда указывается в скобках, например бар (изб.) .
Хотя эти суффиксы все еще широко используются, они устарели и больше не поддерживаются международными стандартами.
Связанные темы
.
