В чем разница избыточного и абсолютного давления

Абсолютное и избыточное давления. Вакуум

Абсолютным давлением р_абсназывается гидростатическое давление, определяемое по формуле (1). Из этой формулы следует, что абсолютное давление складывается из двух составляющих: внешнего давления р, передаваемого жидкостью по закону Паскаля, и давления, определяемого произведением у/г. Вторую составляющую называют относительным или, если на свободной поверхности жидкости действует атмосферное давление, избыточным давлением.Исходя из этого формулу (1) можно записать в следующем виде: р_абс = р_о + р_изб или р_абс/ γ = р_о/ γ + р_изб/ γ

где избыточное давление р_из6 =gh.

Из последнего равенства следует, что избыточное давление изменяется в зависимости от глубины по линейному закону. В координатах p/g —h такому изменению соответствует биссектриса координатного угла (рис. 3).

гидростатического давления по высоте.

Абсолютное давление не может быть отрицательным, так как жидкость не сопротивляется растяжению, т. е. р_абс> О (или р_а6с /g >0).

Избыточное давление, представляющее собой разность р_а6с— рможет быть как больше, так и меньше нуля, т.е. р_изб 0 (или r_изб /γ 0).

Отрицательное избыточное давление называют вакуумом,или вакуумметрическим давлением, т.е. —р_изб = р_вакили . —р_изб/γ =h _вак

где h_вак — вакуумметрическая высота.

Из приведенных выше формул следует: h _вак= —р_изб/γ = ( р_о — р_абс)/ γ

т.е. вакуумметрическая высота возрастает с уменьшением абсолютного давления и достигает максимума, когда р_а5с = 0 (отрицательным абсолютное давление быть не может): h _вакmax = r /g.

Пример 1.Определить избыточное давление в забое скважины глубиной h = 85 м, которая заполнена глинистым раствором плотностью р = 1250 кг/м 3 .

Решение. Избыточное давление

Пример 2.Определить избыточное давление воды в трубе по показаниям батарейного ртутного манометра. Отметки уровней ртути от оси трубы (рис. 2.22): z, = 1,75 м; z₂= 3 м; z₃ = 1,5 м; z₄ = 2,5 м.

Решение.

Батарейный ртутный манометр состоит из двух последовательно соединенных ртутных манометров. Давление воды в трубе уравновешивается перепадами уровней ртути, а также перепадами уровней воды в трубках манометра. Суммируя показания манометра от открытого конца до присоединения его к трубе, получим:

где r_В — плотность воды (р_в = 1000 кг/м 3 ); р_рт — плотность ртути (р_рт= 13 600 кг/м 3 ).

Подставив заданные значения, получим

r_ИЗБ= 13 600-9,81(2,5 — 1,5) — 1000-9,81(3- 1,5) + 13 600 ·9,81(3- 1,75) + 1000-9,81 1,75 @ 0,303 • 10 6 Па = 0,3 МПа.

Пример 3.Определить силу суммарного давления воды на плоский щит, перекрывающий канал (рис. 2.23), и усилие, которое необходимо приложить для подъема щита. Ширина канала b = 1,8 м, глубина воды в нем И = 2,2 м. Вес щита G = 15 кН. Коэффициент трения щита по опорам f= 0,25.

Решение.Сила суммарного давления на щит

Построим эпюру избыточного гидростатического давления. В точке В гидростатическое давление р_в= pgh.

Отложим от точки В в направлении, перпендикулярном щиту, отрезок, равный р_в(со стороны действия давления), и соединим начало полученного вектора (точку С) с точкой А. Полученный треугольник ABC — эпюра гидростатического давления.

По эпюре гидростатического давления определим силу суммарного давления на щит, которая равна объему этой эпюры:

Полученная формула одинакова с ранее написанной. Подставив в эту формулу заданные значения, получим

Р = 1000• 9,81 · 2,2 2 -1,8:2 = 42,7 • 10 3 Н « 42,7 кН. Усилие, необходимое для подъема щита,

Т= G+fP= 15 + 0,25-42,7 = 25,7 кН.

Практическая работа № 3.

Тема: Расчет гидравлического пресса.

Цель работы: Ознакомиться с устройством гидравлического пресса;научиться определять усилие прессования.

1. Начертить схему гидравлического пресса.

2. Пояснить принцип работы гидравлического пресса.

3. Определить усилие прессования (η=0,8).

Данные для расчета взять из таблицы.

Вариант

F,H

D,мм

d,мм

а,мм

в,мм

Вариант

F,H

D,мм

d,мм

а,мм

в,мм

Контрольные вопросы:

1. Какой закон гидростатики лежит в основе работы гидростатических машин?

2. Объясните принцип работы гидравлического пресса.

3. Объясните принцип работы гидравлического домкрата.

Источник

Общая формула давления (физика 7-го класса)

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

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

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

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

Причина возникновения давления в газах

Прежде чем записать формулы расчета давления газа, необходимо разобраться, почему оно возникает в изучаемой системе.

Согласно физическому определению, давление – это величина, равная отношению силы, которая перпендикулярно воздействует на некоторую площадку, к площади этой площадки, то есть:

Выше мы отмечали, что существует только один единственный тип взаимодействия в идеальной газовой системе – это абсолютно упругие столкновения. В результате них частицы передают количество движения Δp стенкам сосуда в течение времени соударения Δt. Для этого случая применим второй закон Ньютона:

Именно сила F приводит к появлению давления на стенки сосуда. Сама величина F от столкновения одной частицы является незначительной, однако количество частиц огромно (≈ 10 23 ), поэтому они в совокупности создают существенный эффект, который проявляется в виде наличия давления в сосуде.

Принцип работы

Датчики давления основаны на принципе изгиба мембраны, вызванном давлением жидкости или газа. На мембрану нанесен очень тонкий проводящий экранированный слой, который повторяет изгибы мембраны. Этот прогиб можно измерить двумя разными способами:

• Проводящий (и резистивный) слой на мембране и опорный слой в корпусе датчика образуют конденсатор, деформация его обкладок вызывает изменение емкости, которое может быть измерено
• Сопротивление проводящих слоев изменяется при изгибе мембраны. Специальная механическая компоновка из четырех резистивных структур образовывает устойчивый мост Уитстона, сопоставимый с классическими тензометрическими датчиками

На практике широко используются оба способа измерения давления. Линейка датчиков давления Smartec основана на резистивной структуре, экранированной на мембране.

Принцип действия датчика давления

Емкостное измерение на основе тензометрического резистора на изгибающейся мембране

Изгиб мембраны (а также слоя) очень мал ( Такое отверстие, соединяющее подмембранный объем с атмосферой, обычно называют вентиляционным.

Принцип работы датчика относительного давления

Единственным интерфейсом между «внешним миром» и находящейся под давлением средой является мембрана. Если эта мембрана повреждена (например, из-за ударного давления), сторона под давлением непосредственно соединяется с вентиляционным отверстием, начинается выброс газа или жидкости, что может привести к опасной ситуации. Для измерения давления опасных газов этот тип датчика не используется, вместо этого применяют датчики абсолютного типа.

Все датчики относительного давления имеют вентиляционное отверстие, которое соединяет одну сторону мембраны с атмосферой. Если это отверстие закрыто или забито из-за загрязнения, могут возникнуть ошибки считывания. Если этот тип датчиков установлен в прочный корпус, вентиляционное отверстие должно всегда оставаться открытым.

Типичное применение датчиков такого типа – измерение давления в шинах.

Лимб токарно-винторезного станка мод. 16К20

Виды красок по ржавчине

• используемое базовое вещество;
• максимальная температура выдерживания;
• количество составляющих веществ.

• Акриловая, предназначенная для обработки металлических элементов, подлежащих постоянному нагреванию, например, системы отопления.
• Эпоксидная, также применяемая для нагревающихся металлических устройств, но в силу своей высокой токсичности не пригодная для бытового использования.
• Алкидная краска для ржавчины подходит для покрытия оцинкованного металла. Легко возгорается.
• Масляная краска, среди компонентов которой присутствуют натуральные масла и олифа, используется исключительно в помещениях для покрытия металлических поверхностей. Минусом такой краски является то, что она восприимчива к температурным перепадам, а также плохо справляется с поставленной задачей на открытом воздухе.
• Краска по коррозии «3 в 1» – бюджетный вариант обрабатывающего средства. Она хороша тем, что ее можно наносить на необработанные поверхности из металла, которые она, подобно грунтовке, разравнивает, придавая ровный тон. Сохнет такая краска быстро, а срок ее службы достигает 10 лет без повторного нанесения.
• Молотковая. Такое название эта краска получила из-за своего покрывающего эффекта: шероховатость с металлическим отблеском, что напоминает молоток. Есть разновидности матовых и глянцевых оттенков, различных цветов. Краска пригодна для обработки черных и цветных металлов. Удобна тем, что отлично наносится на неподготовленную поверхность, выполняя при этом свойства грунтовки, ликвидатора ржавчины и покрытия. Однако не терпит высоких температур.
• Антикоррозийная краска – средство для обработки автомобильных кузовов на начальном этапе «разъедания» поверхности.
• Краска-аэрозоль, содержащаяся в баллончиках. Пригодна для обработки всех видов металла, выполняет функции грунтовки, антикоррозийного средства и декоративной эмали. Удобна тем, что позволяет совершать подкрашивания в труднодоступных местах.
• Краска-грунт преобразователь.

Идеальные газы

Каждый школьник знает, что газ является одним из четырех (включая плазму) агрегатных состояний материи, в котором частицы не имеют определенных положений и движутся хаотичным образом во всех направлениях с одинаковой вероятностью. Исходя из такого строения, газы не сохраняют ни объем, ни форму при малейшем внешнем силовом воздействии на них.

В любом газе средняя кинетическая энергия его частиц (атомов, молекул) больше, чем энергия межмолекулярного взаимодействия между ними. Кроме того, расстояния между частицами намного превышают их собственные размеры. Если молекулярными взаимодействиями и размерами частиц можно пренебречь, тогда такой газ называется идеальным.

В идеальном газе существует лишь единственный вид взаимодействия — упругие столкновения. Поскольку размер частиц пренебрежимо мал в сравнении с расстояниями между ними, то вероятность столкновений частица-частица будет низкой. Поэтому в идеальной газовой системе существуют только столкновения частиц со стенками сосуда.

Все реальные газы с хорошей точностью можно считать идеальными, если температура в них выше комнатной, и давление не сильно превышает атмосферное.

Единицы измерения давления вакуума

Понятие вакуума

В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ДАВЛЕНИЯ

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ КИПЕНИЯ ВОДЫ

Цель работы: экспериментальное определение зависимости температуры кипения от давления ниже атмосферного, изучение «диаграммы p-v воды и водяного пара», знакомство с понятием вакуума.

Под вакуумом в технике понимают состояние газа, при котором его давление ниже атмосферного.

Величина вакуума в каком-либо сосуде определяется как разность между атмосферным и абсолютным давлением газа в этом сосуде.

В практике для оценки степени разрежения газов в сосуде пользуются величиной абсолютного давления, а словом «вакуум» характеризуют лишь состояние разрежения газов. Согласно основного уравнения гидростатики абсолютное давление вакуума равно:

где p_атм = p_бар — показание барометра; p_вак — показание вакуумметра.

Единицей давления в международной системе единиц СИ служит Ньютон на квадратный метр (Н/м 2 ), который назван Паскалем (Па)

В технике до настоящего времени имеют распространение внесистемные единицы давления:

1 ат = 1 кгс/ кв. см = 9,81*10 4 Па- техническая атмосфера;

1 ат = 10 мм вод. ст. =735,559 мм рт. ст.

Различают следующие состояния вакуума:

низкий………………..1,01*10 5 — 1,33*10 2 Па;

средний………………1,33*10 2 – 10 -1 Па;

высокий………………10 -1 — 10 -5 Па;

сверхвысокий……… 10 -5 — 10 -12 Па.

Для создания требуемой степени разрежения в экспериментальных и промышленных установках применяют вакуумные насосы, которые по назначению подразделяются на:

форвакуумные до 10 -2 Па;

высоковакуумные до 10 -6 Па;

сверхвысоковакуумные ниже 10 -6 – 10 -10 Па.

Вакуумные насосы по принципу действия различают на:

турбомолекулярные и специальные.

Приборы, измеряющие атмосферное давление называются барометрами,а измеряющие давление выше атмосферного – манометрами. Приборы для измерения давления газа ниже атмосферного называются вакуумметрами. По принципу действия вакуумметры делятся на приборы прямого и косвенного действия. Приборы прямого действия непосредственно реагируют на давление газа. К ним относятся:

1) жидкостные (ртутные, спиртовые) U-образные вакуумметры;

2) деформационные (механические) вакуумметры с датчиком сильфоном, мембраной или пружиной;

3) компрессионные вакуумметры, действие которых основано на законе изотермического сжатия идеального газа.

Приборы косвенного действия измеряют не само давление, а некоторую его функцию и состоят из датчика и измерительного блока. К ним относятся:

1) теплоэлектрические вакуумметры, использующие зависимость теплопроводности газа от давления. Они подразделяются на термопарные и вакуумметры сопротивления;

2) ионизационные вакуумметры, в которых используется ионизация газа. Они подразделяются на электрорязрядные, радиоизотопные и электронные ионизационные.

Дата добавления: 2015-05-26 ; Просмотров: 7000 ; Нарушение авторских прав?

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник

Важные понятия

Абсолютное давление — это давление относительно вакуума.

Атмосферное давление – это внешнее давление относительно абсолютного вакуума. Такое давление зависит от географического положения, высоты и погодных условий. Также называется барометрическим давлением.

Относительное давление – это давление относительно атмосферного давления.

Дифференциальное давление – разность давлений между двумя точками.

Смещение – разница между выходным сигналом при текущем и нулевом значении давления.

Линия наилучшего соответствия – математически полученная прямая линия лучше всего подходящая для мультиизмерения определенных уровней давления. Из каждой точки давления выходное значение усредняется. Прямая берется по минимальной квадратичной ошибке.

Нулевое смещение (рабочая точка) – это выходное значение при давлении 0 psi (вакуум) для датчика абсолютного давления, для относительных нулевое смещение – это выходное значение, когда измеряемое давление равно атмосферному, а для дифференциальных датчиков, когда давления с обоих портов равны между собой.

Рабочий диапазон – это разность между максимальным и минимальным значением давления.

Точность — отклонение между лучшей прямой линией и кривой полученной на основе реальных тестов. В точность также включены все погрешности. Выражается в процентах от полной шкалы (FSO).

Ратиометрический сигнал — означает, что выход датчика (аналог) связан с напряжением питания. Это означает, что если Vcc падает на 10% выходное напряжение также падает на 10%.

Время отклика – время необходимое для установления величины равной 95% от реальной.

• www.efo.ru Дистрибуция электронных компонентов
• www.powel.ru Источники питания
• www.korpusa.ru Конструктивы и корпуса РЭА
• www.wless.ru Беспроводные технологии
• www.altera.ru Микросхемы Altera
• www.efo-power.ru Силовая электроника
• www.efo-electro.ru Электротехническая продукция
• www.efometry.ru Контрольно-измерительные приборы
• www.golledge.ru Кварцевые резонаторы и генераторы Golledge
• www.sound-power.ru Профессиональные усилители класса D
• www.infiber.ru Волоконно-оптические компоненты в промышленности
• www.mymcu.ru Микроконтроллеры
• www.efomation.ru Компоненты для промавтоматики
• www.latticesemi.ru Продукция Lattice Semiconductor

2016 — 2020 All Right Reserved. EFO Ltd. При использовании материалов ссылка на источник обязательна.

Источник

Пример задачи

Известно, что средняя скорость молекул кислорода составляет 500 м/с. Необходимо определить давление в сосуде объемом 10 литров, в котором находится 2 моль молекул.

Ответ на задачу можно получить, если воспользоваться формулой для P из МКТ:

Здесь содержатся два неудобных для выполнения расчетов параметра – это m и N. Преобразуем формулу следующим образом:

Объем сосуда в кубических метрах равен 0,01 м 3 . Молярная масса молекулы кислорода M равна 0,032 кг/моль. Подставляя в формулу эти значения, а также величины скорости v и количества вещества n из условия задачи, приходим к ответу: P = 533333 Па, что соответствует давлению в 5,3 атмосферы.

Источник

Барометрическое

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Абсолютный вакуум: существует ли он?

Иными словами, существует ли место в пространстве, которое бы не содержало никакой материи. Современные технологии позволяют создать вакуум 10 -10 Па и даже меньше, однако это абсолютное давление не означает, что в рассматриваемой системе не остается частиц материи.

Обратимся теперь к самому пустому пространству во Вселенной — к открытому космосу. Какое давление в вакууме космоса? Давление в космическом пространстве вокруг Земли составляет 10 -8 Па, при этом давлении существует около 2 млн молекул в объеме 1 см 3 . Если говорить о межгалактическом пространстве, то по оценкам ученых даже в нем существует как минимум 1 атом в объеме 1 см 3 . Более того, наша Вселенная пронизана электромагнитным излучением, носителями которого являются фотоны. Электромагнитное излучение — это энергия, которую можно перевести в соответствующую массу по знаменитой формуле Эйнштейна (E = m*c 2 ), то есть энергия, наряду с веществом, является состояние материи. Отсюда следует вывод, что абсолютного вакуума в известной нам Вселенной не существует.

Источник

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.

Источник

Массовые и поверхностные силы действующие на жидкость

Из-за легкоподвижности на жидкость не могут действовать сосредоточенные нагрузки, а возможно лишь действие сил непрерывно распределенных либо по массе либо по поверхности жидкости. Все многообразие сил делят на массовые и поверхностные.

Массовые силы распределены по массе жидкого тела, и при их непрерывном распределении пропорционально этой массе.

В гидравлических расчетах используют единичные массовые силы, приходящиеся на единицу массы твердого тела.

Поверхностные силы — непрерывно распределены по поверхности жидкого тела и при их непрерывном распределении пропорционально площади этой поверхности. Это силы с которыми данные тела взаимодействую с жидким телом, воздействуют на него через поверхность соприкосновения.

Поверхностная сила ΔR, с которой выше лежащие потоки действуют на нижележащие.

ΔFр направленная перпендикулярно площадке нормально сжимающая сила или сила давления

ΔFt — сила трения в плоскости площадки

В механике жидкости и газа используют единичные поверхностные силы, то есть напряжения. Единица измерения напряжения Н/м 2 = Па (Паскаль).

Средняя величина нормально вжимающего напряжения в площадке ΔA определяется по формуле:

Истинное давление в данной точке жидкого тела.

Как выбрать датчик давления

Измеряемое давление

• Абсолютное
• Избыточное (относительное)
• Дифференциальное (перепад)
• Вакуум (разрежение)
• Гидростатическое давление (уровень).

Измеряемая среда

• Измеряемая среда
• Диапазон рабочих температур измеряемой среды
• Максимальное статическое давление измеряемой среды.

Метрологические характеристики

• Единицы измерения (градуировка)
• Погрешность измерений
• Перестраиваемый интервал измерений
• Влияние температуры окружающей среды
• Влияние статического давления
• Влияние питания
• Влияние вибрации
• Долговременный дрейф
• Межповерочный период
• Электромагнитная совместимость.

Преобразователь

• Индикатор
• Диагностические функции
• Степень защиты корпуса
• Материал корпуса
• Питание
• Кабельный ввод
• Выходной сигнал:
  • токовый 4..20мА
  • HART
  • PROFIBUS PA
  • Foundation Fieldbus.

Источник

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.

Источник