Меню

Давление воздуха при изменении температуры в замкнутом объеме

Зависимость давления в баллоне лодки ПВХ от температуры: расчеты (Просматривает: 1)

asdpro

Всем доброго дня, ночи и т.д. и т.м.
Этот вопрос плавает по многим веткам форума. Сатья не моя выкладываю как справочную информацию.

Каждый владелец лодки ПВХ знает, что понижение температуры приводит к снижению давления в надувном баллоне. И наоборот, нагрев на солнце оставленной на берегу лодки приводит к заметному повышению давления. В последнем случае всегда возникают вопросы, насколько велика угроза разрыва баллонов, и не стоит ли производителям надувных судов оснащать их аварийными клапанами сброса избыточного давления.

В данной статье мы напомним о возможности использования простой математической закономерности, позволяющей достаточно точно вычислить, насколько сильно изменится давление воздуха в баллоне при изменении его температуры. Подчеркнем, речь идет о температуре воздуха, находящегося в баллоне, а не о температуре окружающей среды.

Зная величину изменения давления, можно легко определить изменение натяжения ткани ПВХ и сравнить его с допустимыми значениями. Расчетам натяжения ткани посвящена отдельная статья, с которой можно ознакомиться по ссылке.

Зависимость давления газа от температуры в замкнутом объеме описывается законом Шарля, он же второй закон Гей-Люссака.

Математическое выражение закона предельно простое:
P1/T1 = P2/T2

где:
T1 и T2 – температуры в градусах Кельвина (К);
P1 и P2 – абсолютное давление газа в замкнутом объеме при температурах T1 и T2 соответственно.

Температура в кельвинах получается прибавлением к температуре в градусах Цельсия значения 273. Таким образом, например, температура 27°С будет соответствовать температуре в градусах Кельвина 273+27=300 К.

Значение абсолютного давления находится как сумма атмосферного и избыточного давления в баллоне. Т.е., например, баллон имеет значение избыточного давления 250 мБар. Если атмосферное давление принять равным 1 Бар, то абсолютное давление будет равным 1.250 Бар.

Приступим к расчетам. Предположим, в начальном состоянии лодка имеет избыточное давление в баллонах 0.250 мБар. Температура воздуха в баллонах 27°С.
При охлаждении на 10°С получим абсолютное давление в баллонах:

1.25×290/300 = 1.208 Бар

Таким образом, величина избыточного давления будет составлять 208 мБар.

При нагреве воздуха в баллоне на 10°С получим:

1.25×310/300 = 1.292 Бар, т.е. избыточное давление составит 292 мБар.

Предположим, испытуемая лодка лежит без контроля на берегу под палящим солнцем. При этом температура воздуха в баллоне достигла 57°С.
Легко посчитать, что избыточное давление в баллоне достигнет значения 0.375 мБар.

Является ли такое повышение давления в баллоне недопустимым? С точки зрения прочностных показателей такое увеличение давления не вызовет критичного увеличения натяжения ткани ПВХ. Особенно если учесть приблизительно десятикратный запас прочности (см. материал по ссылке).

Однако если при производстве лодки был допущен брак клеевых соединений или использовался клей, не предназначенный для судостроения, возможно разрушение швов. Лодка взорвется. Формально недобросовестный производитель может сослаться на значительное превышение давления над допустимым значением. Однако это уже вопросы репутации фирмы и защиты прав потребителей, и в рамках данной статьи они не рассматриваются.

Про прочность клеевых соединений, в частности, при нагревании на солнце, можно прочитать в нашей статье.

Подводя итог, можно сказать следующее.

1) В нормальных условиях изменение температуры воздуха в баллоне на 10°С ведет к изменению избыточного давления приблизительно на 42 мБар.

2) Увеличение давления при серьезном нагреве на солнце не является угрозой разрушения качественно изготовленного судна.

3) Что касается клапанов сброса избыточного давления, то, как следует из предыдущего пункта, для качественных изделий они не нужны.

4) При заведомо низком качестве, когда производитель экономит на таком важном компоненте, как клей, ждать установки аварийного клапана не стоит. Это приведет к увеличению себестоимости, и как следствие, потере некоторых конкурентных преимуществ в виде ценового демпинга.

Источник

Зависимость давления от температуры в замкнутом контуре

Теоретические расчеты и справочники говорят, что вода изменяется в объеме на 0,03..0,04% на каждый градус. Вопрос связан вот с чем. Закрытая СО, трубы PEX, радиаторы сталь. Экспериментально выяснено, что объем системы около 40 литров (4 радиатора + трубы + коллектор).

Читайте также:  Проверить внутричерепное давление в харькове

Пара наблюдений:
1) При остывании до 18 град с

45 град на подаче и

40 град на обратке давление упало с 6,4 до 2 атм.
2) При остывании до 23 град с

30 град на подаче и

25 град на обратке давление упало с 6,2 до 4 атм.

Вопрос: можно ли объяснить падение давления температурным сжатием воды? Либо же это однозначно указывает на утечку?

Можно довериться сжатию.

genuimous написал:
это однозначно указывает на утечку?

А трудно проверить ? всего четыре радиатора и трубы.

У Вас есть только два варианта. Либо нанять проектировщика, либо сделать (рассчитать) всю систему самому.

Гидравлический расчёт систем отопления. Теплорасчёт (расчёт утепления) домов и квартир.Контакты в профиле.

молоток , трудно. Точно известно лишь то, что ручьем нигде не бежит, из конструкций не сочится.

Сравните, и всё будет понятно без слов.

Гидравлический расчёт систем отопления. Теплорасчёт (расчёт утепления) домов и квартир.Контакты в профиле.

genuimous , опрессовать систему что мешает?

genuimous написал:
Пара наблюдений:
1) При остывании до 18 град с

45 град на подаче и

40 град на обратке давление упало с 6,4 до 2 атм.
2) При остывании до 23 град с

30 град на подаче и

25 град на обратке давление упало с 6,2 до 4 атм.
Вопрос: можно ли объяснить падение давления температурным сжатием воды? Либо же это однозначно указывает на утечку?

Сначала поясните, у Вас автономная индивидуальная система отопления со своим котлом, или присоединенная зависимо, например, к общедомовой системе отопления?

Без этой информации — разговор ни о чём.

Гидравлический расчёт систем отопления. Теплорасчёт (расчёт утепления) домов и квартир.Контакты в профиле.

genuimous написал:
Теоретические расчеты и справочники говорят, что вода изменяется в объеме на 0,03..0,04% на каждый градус. Вопрос связан вот с чем. Закрытая СО, трубы PEX, радиаторы сталь. Экспериментально выяснено, что объем системы около 40 литров (4 радиатора + трубы + коллектор).

Пара наблюдений:
1) При остывании до 18 град с

45 град на подаче и

40 град на обратке давление упало с 6,4 до 2 атм.
2) При остывании до 23 град с

30 град на подаче и

25 град на обратке давление упало с 6,2 до 4 атм.

Вопрос: можно ли объяснить падение давления температурным сжатием воды? Либо же это однозначно указывает на утечку?

  1. Судя по цифрам нормально, но таких испытаний недостаточно.
  2. По уму — опрессовка с давлением около 9 бар, и оставить на сутки.
  3. При остыании с большей температуры давление может даже расти, тк сама труба уменьшает свои размеры.

1) то что это довольно дорого без явных пока показаний
2) это не было сделано изначально, а теперь уж и вовсе несвоевременно

Inch1964 написал:
Сначала поясните, у Вас автономная индивидуальная система отопления со своим котлом, или присоединенная зависимо, например, к общедомовой системе отопления?

Присоединенная зависимая. Закрыл запорные краны и стала независимая, но без котла : )

Судя по цифрам нормально, но таких испытаний недостаточно.
По уму — опрессовка с давлением около 9 бар, и оставить на сутки.
При остыании с большей температуры давление может даже расти, тк сама труба уменьшает свои размеры.

Ну вроде да. Продолжаю наблюдения. Оставил на сутки до полного остывания — опустилось до 4 атм (-2,2 атм), затем наблюдал сутки — не изменилось. Значит вроде как держит. После чего через сливной кран спустил около 100-150 мл, давление упало до .5 атм. Каково же было удивление, когда через сутки оно само собой поднялось до 2 атм! Видимо трубы сжались. Рост давления через запорные вентили исключен (их 2 в ряд).

Источник

Задачу которую никто не может решить. Так ли это? Как измениться давление воды в замкнутом сосуде при его нагреве?

Добрый день наш уважаемый читатель. Получая часто вопросы от наших клиентов в 90% процентов из всех случаев, мы даем быстрые, четкие и грамотные ответы нашему собеседнику. Дело в том, что нашего богатого опыта работа отлично хватает чтобы закрыть потребности среднестатистического клиента или спикера.

Читайте также:  Ipc portotecnica шланг высокого давления

Развернуто и не очень мы уже отвечали в нашем блоге людям на следующие вопросы:

Поставленная задача

Сейчас перед нами встала следующая задача вот такого содержания: есть сосуд с неизменяемым объемом жидкости внутри него. Предположим, что сосуд состоит из обыкновенного железа, например, возьмем простой накопительный бойлер (V = 50 литров). Начальное давление в системе 2 атмосферы, начальная температура воды Т1 = 17 градусов цельсия, конечная температура после нагрева Т2 = 57 градусов цельсия. Исходные параметры могут быть разные, но конечная задача, на которую нужно получить ответ будет следующая: какое давление будет в закрытом сосуде при нагреве воды до указанной температуры Т2, если учесть, что краны на сосуде (вход и выход) находятся в положении закрыто, и начальный объем не изменяется. Давление можно снимать (измерять) при помощи встроенного или выносного трубного манометра. Расширительного бака нет. Все для эксперимента.

Закон и формула Шарля

Начав решать эту задачу, каждый может прибегнуть к такому ответу: « да ладно, это же задачка за 7 класс , тут нужно применять формулу известного физика Шарля, Вы что учебник физики не читали?». Далее следует решение:

Формула: (273+t2)/(273+t1)=коэффициент увеличения давления от исходного.

1.13 умножаем на 2 получаем что давление будет равно 2.26 после нагрева жидкости с 17 до 57 на 40 единиц.

Ну дела, вот же решение, зачем страдать дальше? Но нет друзья, это решение конечно же хорошее – но применимо только для изохорных идеальных газов , но не в коем случае не для жидкости, представленной у нас на примере воды.

Едем дальше изучая попутно других известных святил физики, и в оуля мы натыкаемся на еще одно решение.

Для расчетов берем исходные данные из чего изготовлен сосуд, у нас это железо. Коэффициент объёмного расширения железа стабильно одинаковый, берем за основу среднее значение 0,000036, а вот коэффициент объема воды изменяется в зависимости от ее нагрева. Примерно 0,00015 при 20 градусах цельсия и 0,00045 при 60 градусах цельсия. Среднее значение путем сложения из двух данных получаем 0,00030.

Чтобы посчитать объем во сколько увеличиться объем в сосуде воспользуемся формулой: 1 + коэффициент расширения железа * (t2-t1).

В цифрах будет выглядеть так: 1 + 0,000036 * (57 — 17) = 1.002;

В качестве информационной нагрузки узнаем еще на сколько бы увеличился V воды если бы она была вне сосуда: 1 + 0,0003 * (57 — 17) = 1,012. Далее все упирается на сколько же прочный Ваш сосуд и не раздует ли его при повышении давления.

Чтобы узнать процентное увеличение объема воды с воздействием на сосуд воспользуемся следующей формулой подставим все цифры: 1,012 / 1,002 * 100 — 100 = 1 %.

Обратившись к учебнику физики, мы узнаем, что при давлении каждой атмосферы объем воды уменьшается на 0,000006. Например, 50 литров, при одной атмосфере сожмется на 0,001 и будет 49.999. Зато по сравнению с газами сжимаемость жидкостей действительно ничтожна: в десятки тысяч раз меньше.

Если объём воды при 2 атм = 50 литров, то при 500 атм объём станет примерно на 1 литр меньше. (разница в двух числах 2%).

1%/2% * 500 = 250 атмосфер, то значение при котором по идее должно разорвать Ваш бак и то давление которое будет у вас при нагреве. Честно, считаем это какой-то бред и не он никак не сочетается с реальными жизненными показателями, полученными в ходе эксперимента.

Изучав дальше интернет и опираясь на наши знания всех из коллег нашего отдела было перепробовано масса различных вариантов и изучено мнений других людей, которые потом можно было бы использоваться для выявления формулы по нашей задаче:

Вода при нагревании увеличивается в объеме до 4%, т.е. 50 наших литров должны превратиться в 52 литра за счет ее расширения, но применить данную теорию в нашем вопросе нам пока не удалось. Мы даже изучили соотношение плотности льда к плотности воды и поняли объем в этом случае увеличивается на 11 процентов.

Читайте также:  Низкие цифры нижнего артериального давления

Есть мнение (алгоритм) с нашей стороны что ни одну из формул применить тут нельзя, так как в баке или бойлере представленным нами невозможно заполнить его на все 100% жидкостью , какую часть в одной жидкости все равно будет составлять воздух, который в этом случае будет работать как расширительный бак и возможно поэтому те 800 атмосфер которые получаются у разных людей нормализуются тем количеством воздуха который содержаться в сосуде.

Если Вы физик или технически подкованный человек , разбираетесь в данном вопросе и готовы разрешить наш спор и получить ответ на поставленную задачу — ждем Ваших решений под этой записью в комментариях.

Со своей стороны хотим так же сказать, что при проведении реального эксперимента и нагрева воды в бойлере с 18-20 градусов до 50, давление поднялось по манометру с 1.5 очков (бар, атмосфер) примерно и до 5 бар.

Спасибо за проявленный труд, терпение и прочтение данной статьи. Надеемся что этот вопрос решится в ближайшее время и мы найдем грамотный ответ.

Всего Вам доброго и приятного дня.

Другие полезные записи в блоге — только для Вас!

  • Котел КСУВ наружного размещения. Почему он является лучшим из всех? Технические особенности, выбор большинства организаций. Котельная больше не нужна. Устанавливай прямо со зданием.
  • История на «миллион», как мы помогли ДОЛ «Лесное озеро». Крупный DIY проект России, сделай сам!
  • Тепловой пункт: какой промышленный котел выбрать?
  • Наглядный ремонт КЧМ руками наших специалистов.
  • ОАО «Кировский завод» банкрот. Какая судьба ожидает котлы КЧМ-5, КЧМ-5К, КЧМ-7 Гном?
  • Почему в котлах КЧМ-5К не используются колосники? Техническая информация и не только.
  • Все основные запасные части к котлу КЧМ, артикулы, описание и много полезной информации.
  • Лемакс — лучшее соотношение цена/качество в бытовых котлах.
  • 1000 колосников на складе компании МОНТАЖНИК — новый завоз.
  • Что такое колосник? Расскажем все очень подробно.
  • Почему котлы ИШМА покупают 90 из 100 клиентов. Лучшее соотношение цены-качества.
  • Лучший конкурент котла Buderus, Valliant, Protherm — это Кентатсу (Kentatsu) — или как мы его называем один в поле ВОИН! А так же там мы ответили на вопрос, что лучше русский КЧМ или Турецкояпонский гигант?
  • Полная подробная инструкция по монтажу промышленных котлов
  • Посмотреть все статьи и новости

Наши отправки (отгрузки), услуги и выполненные работы:

  • Котлы Rossen RS-A 100 кВт успешно доставлены в Актобе (Казахстан) — часть 1
  • Котел ФЕНИКС на 100 кВт успешно доставлен в Волгоград — часть 2. Собственная разработка. Уже более 2 лет делаем собственные котлы наружного размещения пользующиеся большим спросом.
  • Котел КСВа-0.25 мВт (250 кВт) успешно доставлен в Тамбов — часть 3. Школа готова к отопительному сезону!
  • Котлы КСУВ-500 успешно доставлены в г. Красный Сулин — часть 4. Теперь в больнице будет тепло!
  • Тыловая фронтальная секция КЧМ-5К успешно отправлена в г. Сыктывкар — часть 5.
  • Секция Факел-1Г задняя успешно отправлена в г. Пенза — часть 6.
  • Котлы КСУВ-30 успешно доставлены и смонтированы в г. Ростов на Дону.
  • Отличия между котлами промышленными чугунными У-5,6 и У-5М,6М. Отгрузка 78 секций нашему постоянному клиенту из г. Москвы.
  • Секция КЧМ-5К передняя успешно доставлена клиента в г. Воронеж ТК ПЭК. Постоянно в наличии — отличные цены для Вас. Отгрузка от 1 до 2 рабочих дней.
  • Крышная котельная на основе Rossen RS-A 500 в г. Брянск. Поставка и монтаж.

Статьи посвященные нашим отгрузкам не только поднимают наш авторитет как считаем мы, но они направлены на увеличение доверия со стороны потенциальных клиентов . Нам нечего скрывать — мы делимся с Вами своими продажами и успехами. У нас нет скрытых продаж и ухода от налогов. Мы стараемся делать наше с Вами сотрудничество и работу максимально прозрачными . Мы хотим чтобы Вы доверяли нашей команде!

Источник

Adblock
detector