Меню

Виды давления единицы измерения давления и его определение

Понятие о давлении и напоре. Единицы измерения.

Давление– физическая величина, характеризующая интенсивность нормальных (перпендикулярных к поверхности) сил, с которыми одно тело действует на поверхность другого. Давление — это сила, действующая на единицу площади перпендикулярно к ней.

Барометрическое (атмосферное) давление — создается массой воздушного столба земной атмосферы (давление столба атмосферного воздуха на единицу площади находящихся в нем предметов и на земную поверхность). За единицу давления принята техническая атмосфера (атм.)давление, равное одному килограмму силы на один квадратный сантиметр (кгс/см 2 ). Давление обозначается буквой Р, на уровне моря — Ро.

По международной системе СИ давление измеряется в Паскалях (Па). Па = Н/м 2 . Нормальным атмосферным давлением называют давление равное 101325 Па или 760 миллиметрам ртутного столба.

Избыточное давление —превышение давления над атмосферным в каком-либо замкнутом пространстве. То есть избыточное давление (манометрическое) есть разность между полным и атмосферным давлением. Избыточное давление измеряют приборами — манометрами, поэтому его называют манометрическим и обозначают — ptb. Давление ниже атмосферного — вакуум.

Под абсолютным или полным давлением среды понимают сумму барометрического и избыточного давлений и обозначают — Ра. Абсолютное давление — это давление, отсчитанное от абсолютного нуля (полного вакуума), подобно тому, как отсчитывается температура по шкале Кельвина. В технике промышленных измерений давления отсчет ведут от относительного нуля — атмосферного давления.

Напор (H) насоса — избыточное давление, создаваемое насосом. Напор измеряется в (м). То есть напор это удельная механическая работа, передаваемая насосом перекачиваемой жидкости. В основе Международной системы единиц измерения лежат семь единиц, охватывающих следующие области науки: механику, электричество, теплоту, оптику, молекулярную физику, термодинамику и химию: 1) единица длины – метр.1 метрдлина пути, которую проходит свет в вакууме за 1/299 792 458 долю секунды. 2) единица массы (механика) –килограмм. 1 килограмм считается приравненным к существующему международному прототипу килограмма. 3) единица времени (механика) – секунда.1 секундаравна 919 2631 770 периодам излучения, соответствующего тому переходу, который происходит между двумя, так называемыми, сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия 133(Cs133). 4) единица силы электрического тока (электричество) –ампер. 1 ампер сила, не изменяющегося во времени, электрического тока, который, протекая в вакууме по двум бесконечным и параллельным проводникам пренебрежимо малого круглого поперечного сечения, находящимися друг от друга на расстоянии 1 метр, создает электродинамическую силу, действующую на эти проводники равную 2•10 -7 Ньютона на каждый метр их длины. 5) единица термодинамической температуры (теплота) –кельвин.1 кельвин равен 1/273,16 части термодинамической температуры, так называемой тройной точки воды. 6) единица силы света (оптика) –кандела(лат. — свеча). 1 Кандела — сила света в заданном направлении источника, испускающего монохроматическое излучение частотой 540 . 10 12 Гц, энергетическая сила которого в этом направлении составляет 1/683 Вт/ср. 7) единица количества вещества (молекулярная физика, термодинамика и химия) – моль. 1моль равен содержанию такого числа молекул (атомов, ионов или каких-либо других структурных элементов вещества), сколько атомов содержится в 0,012 кг углерода с атомной массой 12 (C 12), т. е. 6,022.1023 (см. постоянная Авогадро).

В международной системе единиц приняты дополнительные единицы: 1) единица измерения плоского угла – радиан.1 радиан равен углу между двух радиусов окружности, длина дуги между которыми равняется радиусу окружности. Если речь идет о градусах, то радиан равен 57°17′44,806″. (Плоский угол — неограниченнаягеометрическая фигура, образованная двумя лучами (сторонами угла), выходящими из одной точки (вершины угла).2) единица измерения телесного угла – стерадиан (ср). 1 стерадиан представляет собой телесный угол, расположение вершины которого фиксируется в центре сферы, а площадь, вырезаемая данным углом на поверхности сферы, равна площади квадрата, сторона которого равна длине радиуса сферы. (Теле́сный у́гол — часть пространства, которая является объединением всех лучей, выходящих из данной точки (вершины угла) и пересекающих некоторую поверхность (которая называется поверхностью, стягивающей данный телесный угол). Границей телесного угла является некоторая коническая поверхность). К внесистемным единицам относятся следующие: 1) децибел (дБ) — логарифмическая единица уровней, затуханий и усилений. Децибел — десятая часть бела, это безразмерное отношение физической величины к одноимённой физической величине, принимаемой за исходную, умноженному на десять. (Децибел — это безразмерная единица, применяемая для измерения отношения некоторых величин — «энергетических» (мощности, энергии, плотности потока мощности и т. п.) или «силовых» (силы тока, напряжения и т. п.). Иными словами, децибел — это относительная величина). 2) диоптрия – сила света для оптических приборов. 1 диоптрия равна оптической силе линзы или сферического зеркала с фокусным расстоянием в 1 . 3) реактивная мощность – Вар (ВА). Реактивная мощность — величина, характеризующая нагрузки, создаваемые в электротехнических устройствах колебаниями энергии электромагнитного поля в цепи синусоидального переменного тока, и равна произведению действующих значений напряжения U и тока I, умноженному на синус угла сдвига фаз между ними (Q=U . I . sin φ ) (если ток отстаёт от напряжения, сдвиг фаз считается положительным, если опережает — отрицательным). (Физический смысл реактивной мощности — это энергия, перекачиваемая от источника на реактивные элементы приёмника (индуктивности, конденсаторы, обмотки двигателей), а затем возвращаемая этими элементами обратно в источник в течение одного периода колебаний, отнесённая к этому периоду).

Читайте также:  Прибор для измерения давления показывающий установленный по месту

Единицей длины в физической системе измерений служит сантиметр, более мелкими являются:

1 миллиметр = 10 -1 см =10 -3 м;

1 микрон (мк, μ) = 10 -3 мм, = 10 -4 см =10 -6 м;

1 миллимикрон (ммк) =10 -3 мк = 10 -7 см = 10 -9 м; 1 ангестрём (А) = 10 -1 ммк = 10 -8 см = 10 -10 м ; ( в русской транскрипции -АНГСТРЕМ); 1 пикометр (пм) = 10 -3 ммк = 10 -10 см = 10 -12 м.

Ньютон — производная единица. Исходя из второго закона Ньютона, она определяется как сила, изменяющая за 1 сек. скорость тела массой 1 кг на 1 м/сек в направлении действия силы. Таким образом, 1 Н = 1 кг·м/сек 2 .

Дата добавления: 2018-06-01 ; просмотров: 2130 ;

Источник

Измерение давления. Единицы измерения. Классификация приборов.

Давление – это величина, характеризующая действие силы на единицу поверхности.

При определении величины давления принято различать давление абсолютное, атмосферное, избыточное и вакуумметрическое.

Абсолютное давление (ра)– это давление внутри какой-либо системы, под которым находится газ, пар или жидкость, отсчитываемое от абсолютного нуля.

Атмосферное давление (рв)создается массой воздушного столба земной атмосферы. Оно имеет переменную величину, зависящую от высоты местности над уровнем моря, географической широты и метеорологических условий.

Избыточное давлениеопределяется разностью между абсолютным давлением (ра) и атмосферным давлением (рв):

Вакуум (разрежение)– это такое состояние газа, при котором его давление меньше атмосферного. Количественно вакуумметрическое давление определяется разностью между атмосферным давлением и абсолютным давлением внутри вакуумной системы:

При измерении давления в движущихся средах под понятием давления понимают статическое и динамическое давление.

Статическое давление (рст)– это давление, зависящее от запаса потенциальной энергии газовой или жидкостной среды; определяется статическим напором. Оно может быть избыточным или вакуумметрическим, в частном случае может быть равно атмосферному.

Читайте также:  Способы снижения давления народным способом

Динамическое давление (рд)– это давление, обусловленное скоростью движения потока газа или жидкости.

Полное давление (рп)движущейся среды слагается из статического (рст) и динамического (рд) давлений:

Единицы измерения давления

В системе единиц СИ за единицу давления принято считать действие силы в 1 H (ньютон) на площадь 1 м², т. е. 1 Па (Паскаль). Так как эта единица очень мала, для практических измерений применяют килопаскаль (кПа = 103Па) или мегапаскаль (МПа=106Па).

Кроме того, на практике применяют такие единицы давления:

миллиметр водяного столба (мм вод. ст.);

миллиметр ртутного столба (мм рт. ст.);

килограмм силы на квадратный сантиметр (кг·с/см²);

При этом соотношение между этими величинами следующее:

1 кг·с/см² = 0,0981 МПа = 1 атм

1 мм вод. ст. = 9,81 Па = 10-4кг·с/см² = 10-4атм

1 мм рт. ст. = 133,332 Па

1 бар = 100 000 Па = 750 мм рт. ст.

Физическое объяснение некоторых единиц измерения:

1 кг·с/см² – это давление столба воды высотой 10м;

1 мм рт. ст. – это величина уменьшения давления при подъеме на каждые 10м высоты.

Классификация приборов измерения давления

Классификация по принципу действия

В соответствии с указанными методами, приборы измерения давления можно разделить, по принципу действия на:

Наибольшее распространение в промышленности получили деформационные средства измерения. Остальные, в большинстве своем, нашли применение в лабораторных условиях в качестве образцовых или исследовательских.

Классификация в зависимости от измеряемой величины

В зависимости от измеряемой величины средства измерения давления подразделяются на:

манометры – для измерения избыточного давления (давления выше атмосферного);

микроманометры (напоромеры) – для измерения малых избыточных давлений (до 40 кПа);

барометры – для измерения атмосферного давления;

микровакуумметры (тягомеры) – для измерения малых разряжений (до -40 кПа);

вакуумметры – для измерения вакуумметрического давления;

мановакуумметры – для измерения избыточного и вакуумметрического давления;

напоротягомеры – для измерения избыточного (до 40 кПа) и вакуумметрического давления (до -40 кПа);

манометры абсолютного давления – для измерения давления, отсчитываемого от абсолютного нуля;

дифференциальные манометры – для измерения разности (перепада) давлений.

Жидкостные средства измерения давления

Действие жидкостных средств измерений основано на гидростатическом принципе, при котором измеряемое давление уравновешивается давлением столба затворной (рабочей) жидкости. Разница уровней в зависимости от плотности жидкости является мерой давления.

U-образный манометр– это простейший прибор для измерения давления или разности давлений. Представляет собой согнутую стеклянную трубку, заполненную рабочей жидкостью (ртутью или водой) и прикрепленную к панели со шкалой. Один конец трубки соединяется с атмосферой, а другой подключается к объекту, где измеряется давление.

Верхний предел измерения двухтрубных манометров составляет 1…10кПа при приведенной погрешности измерения 0,2…2%. Точность измерения давления этим средством будет определяться точностью отсчета величины h(величины разности уровня жидкости), точностью определения плотности рабочей жидкости ρ и не зависеть от сечения трубки.

Жидкостные средства измерения давления характерны отсутствием дистанционной передачи показаний, небольшими пределами измерений и низкой прочностью. В то же время благодаря своей простоте, дешевизне и относительно высокой точности измерений они широко распространены в лабораториях и реже в промышленности.

Читайте также:  Устройство и принцип работы топливных насосов высокого давления

Деформационные средства измерения давления

Основаны на уравновешивании силы, создаваемой давлением или вакуумом контролируемой среды на чувствительный элемент, силами упругих деформаций различного рода упругих элементов. Эта деформация в виде линейных или угловых перемещений передается регистрирующему устройству (показывающему или самопишущему) или преобразуется в электрический (пневматический) сигнал для дистанционной передачи.

В качестве чувствительных элементов используют одновитковые трубчатые пружины, многовитковые трубчатые пружины, упругие мембраны, сильфонные и пружинно-сильфонные.

Для изготовления мембран, сильфонов и трубчатых пружин применяются бронза, латунь, хромоникелевые сплавы, отличающиеся достаточно высокой упругостью, антикоррозийностью, малой зависимостью параметров от изменения температуры.

Мембранные приборыприменяются для измерения небольших давлений (до 40кПа) нейтральных газовых средств.

Сильфонныеприборыпредназначены для измерения избыточного и вакуумметрического давления неагрессивных газов с пределами измерений до 40кПа, до 400кПа (как манометры), до 100кПа (как вакуумметры), в интервале -100…+300кПа (как мановакуумметрические).

Трубчато-пружинные приборыпринадлежат к числу наиболее распространенных манометров, вакуумметров и мановакуумметров.

Трубчатая пружина представляет собой тонкостенную, согнутую по дуге окружности, трубку (одно- или многовитковую) с запаенным одним концом, которая изготавливается из медных сплавов или нержавеющей стали. При увеличении или уменьшении давления внутри трубки пружина раскручивается или скручивается на определенный угол.

Манометры рассмотренного типа выпускаются для верхних пределов измерения 60…160кПа. Вакуумметры выпускаются со шкалой 0…100кПа. Мановакуумметры имеют пределы измерений: от -100кПа до +(60кПа…2,4МПа). Класс точности для рабочих манометров 0,6…4, для образцовых – 0,16; 0,25; 0,4.

Грузопоршневые манометры применяются как устройства для поверки механических контрольных и образцовых манометров среднего и высокого давления. Давление в них определяется по калиброванным грузам, помещаемым на поршне. В качестве рабочей жидкости применяют керосин, трансформаторное или касторовое масло. Класс точности грузопоршневых манометров 0,05 и 0,02%.

Электрические манометры и вакуумметры

Действие приборов этой группы основано на свойстве некоторых материалов изменять свои электрические параметры под действием давления.

Пьезоэлектрические манометрыприменяют при измерении пульсирующего с высоко частотой давления в механизмах с допустимой нагрузкой на чувствительный элемент до 8·103 ГПа. Чувствительным элементом в пьезоэлектрических манометрах, преобразующим механические напряжения в колебания электрического тока, являются пластины цилиндрической или прямоугольной формы толщиной в несколько миллиметров из кварца, титаната бария или керамики типа ЦТС (цирконат-титонат свинца).

Тензометрические манометрыимеют малые габаритные размеры, простое устройство, высокую точность и надежность в работе. Верхний предел показаний 0,1…40Мпа, класс точности 0,6; 1 и 1,5. Применяются в сложных производственных условиях.

В качестве чувствительного элемента в тензометрических манометрах применяются тензорезисторы, принцип действия которых основан на изменении сопротивления под действием деформации.

Давление в манометре измеряется схемой неуравновешенного моста.

В результате деформации мембраны с сапфировой пластинкой и тензорезисторами возникает разбаланс моста в виде напряжения, которое с помощью усилителя преобразуется в выходной сигнал, пропорциональный измеряемому давлению.

Применяются для измерения разности (перепада) давления жидкостей и газов. Они могут быть использованы для измерения расхода газов и жидкостей, уровня жидкости, а также для измерения малых избыточных и вакуумметрических давлений.

Мембранные дифференциальные манометрыявляютсябесшакальными первичными измерительными приборами, предназначенными для измерения давления неагрессивных сред, преобразующими измеряемую величину в унифицированный аналоговый сигнал постоянного тока 0…5мА.

Дифференциальные манометры типа ДМ выпускаются на предельные перепады давления 1,6…630кПа.

Сильфонные дифференциальные манометрывыпускаются на предельные перепады давления 1…4кПа, они рассчитаны на предельно допустимое рабочее избыточное давление 25кПа.

Дата добавления: 2018-08-06 ; просмотров: 2070 ;

Источник

Adblock
detector