Любое вещество может быть описано своими физико-химическим параметрами. В отличие от жидких и твердых веществ, чье состояние может быть охарактеризовано температурой и плотностью, газы имеют еще один показатель, который называется «давление». Эта физическая величина для газообразного вещества может быть представлена итоговым значением сил ударов молекул о стенки сосуда, содержащего газ. Чем больше молекул ударяется о стенки, чем больше их масса, скорость и сила воздействия на стенки сосуда– тем выше показатель давления.
Классификация
Физики различают атмосферное, абсолютное и избыточное давление. Эти виды величин связаны между собой посредством физических формул.
Единицы измерения давления
Существует множество традиционных единиц давления, которые сложились в результате развития физических дисциплин. Наиболее распространенными их них являются «бар», «атмосфера», “мм ртутного столба” и другие производные от них величины. В физических процессах этот параметр обозначается литерой Р, измеряется в паскалях и производных от него единицах. В письменном виде паскаль отображается так: [Па].
Понятие атмосферного давления
Окружающий нас воздух состоит из постоянно движущихся молекул, которые сталкиваются с земной поверхностью,находящимися на ней предметами и между собой. Из ударов крохотных частиц складывается итоговое давление. Данный параметр называется атмосферными, или барометрическим давлением.
Но, как показали измерения, Ратм в значительной степени зависит от температуры окружающей среды и высоты над уровнем моря. Поэтому для объяснения физических процессов и решения задач текущие параметры атмосферного давления сводят к нормальным условиям. Начальные параметры Ратм определяются при показателе температуры 0⁰ С над нулевым уровнем моря.
Что такое абсолютное давление
Стандартные способы измерения давления обычно используют атмосферное давление в качестве точки отсчета. Обычно этот параметр измеряется различными приборами. Наиболее популярными из которых являются барометры.
В других случаях применяют отношение наблюдаемого давления к вакууму или к другой выбранной отметке. Чтобы обозначить выбранные категории, применяют такие определения:
- Абсолютное давление газа: является параметром точки перехода между вакуумом и наблюдаемым давлением.
- Избыточное давление: для него точкой отсчета становится давление атмосферное. Вычисляется этот показатель как разность между абсолютным и атмосферным давлением.
- Дифференциальное давление – является разностью показателей между двумя произвольными точками измерений.
Дифференциальное, абсолютное и избыточное давление визуально может быть представлено так:
Избыточное и абсолютное давление логически связаны между собой. Значение абсолютного давления можно получить, измерив наблюдаемое давление и прибавив к нему величину атмосферного Р.
В случае избыточного давления точкой отсчета служит значение атмосферного P. Таким образом, эта величина может быть представлена как разность между абсолютным давлением и атмосферным. Абсолютное и избыточное давление не может быть отрицательным. При Рабс=0 давление становится равным атмосферному показателю этой величины. Если быть точным, то Рабс не может быть равно вакууму – всегда остается какая-то величина, сформированная, например, давлением насыщенных паров в жидкости. Но в случае тяжелых жидкостей этот параметр очень незначителен, поэтому в первоначальных расчетах, не требующих точного вычисления, вполне допустимо.
Что такое абсолютное давление воздуха
Абсолютное давление воздуха можно измерить лишь в сосудах с другими веществами – с жидкостями или газами. Так, данный параметр довольно часто измеряется в закрытых сосудах с жидкостями. Как и в первом случае, абсолютное давление воздуха в закрытом сосуде можно измерить,как разницу между наблюдаемым Р и атмосферным.
Пьезометрическая высота
Как это часто бывает, наряду с общепринятыми единицами измерения физических величин, используются и исторические. Пьезометрическая высота -это одна из таких величин. Она может быть измерена специальным прибором, представляющим собой стеклянную трубку, верхняя часть которой незапечатана и открыто сообщается с атмосферой, а нижняя присоединена к сосуду, в котором измеряется давление. Прибор, при помощи которого можно провести подобные измерения, представлен ниже:
Если к давлению, наблюдаемому в сосуде, применить законы гидростатики, можно получить такое выражение для абсолютного давления:
Здесь ра – атмосферное давление, а выражение gρhp представляет собой произведение высоты столба жидкости на ее плотность и на значение силы тяжести. Так можно измерить абсолютное значение газа в любом сосуде.
Каждый человек в своей жизни так или иначе сталкивается с атмосферным давлением, однако еще существуют такие понятия, как абсолютное давление газа и максимальное избыточное давление воздуха.
Абсолютное давление
Понятие «абсолютного давления» относится к способу указания давления относительно точки отсчета. Абсолютное давление – это то давление, для указания которого используется, в качестве точки отсчета, абсолютный вакуум. Предполагается, что не может существовать давления, меньшего, чем абсолютный вакуум – следовательно, относительно него любое давление может быть обозначено положительным числом.
То абсолютное давление, которое находится между абсолютным вакуумом и давлением, которое принято считать имеющемся на уровне моря (нормальное атмосферное давление = 101325 Па ≈ 760 мм ртутного столба ≈ 1 абсолютный бар), является частичным вакуумом.
То абсолютное давление, значение которого выше уровня нормального атмосферного давления, может быть также обозначено как избыточное давление, с точкой отсчета, за которую принято стандартное атмосферное давление. Абсолютное давление равно избыточному давлению плюс атмосферному давлению.
На письме, то, что указывается именно абсолютное давление, иногда подчеркивают литерой а как в русском, так и в английском и немецком языках, например: бар(а). Например, давление на уровне моря примерно составляет 1 бар(а).
Источник: http://Ndva.ru/gazi/izbitochnoe_absolutnoe_davlenie.html
Перевод избыточного давления в абсолютное
Техническая система единиц (кг/см2)
Система SI (кПа)
Источник: http://pronpz.ru/calculator/abs-izb.html
Что такое давление?
Давление обычно определяется как сила, которая действует равномерно по определенной области. Например, когда вы нажимаете кнопку на дверном звонке, давление вашего пальца прикладывает физическую силу, которая приводит в действие электрический выключатель в дверном звонке, который затем посылает сигнал на динамик. В промышленных применениях сила, которая воздействует на область, обычно представляет собой газ или жидкость, но она также может быть твердой.
Источник: http://metrology.su/article/chasto-zadavaemye-voprosy-o-davlenii-i-vazhnosti-absolyutnogo-davleniya/
Различают следующие виды давлений:
- барометрическое (атмосферное)
- нормальное
- абсолютное
- манометрическое (избыточное)
- акууметрическое (разряжения)
Для измерения давления применяются различные единицы: Паскаль (Па), бар, техническая атмосфера или просто атмосфера, миллиметр ртутного или водяного столба, которые находятся в следующих соотношениях:
1 Па = 10^-5 бар = 1,02 * 10^-5 кгс/см2 = 7,5024 * 10^-2 мм рт. ст.
Барометрическое давление зависит от массы слоя воздуха. Самое большое барометрическое давление было зарегистрировано на уровне моря и составило 809 мм рт. ст., а самое низкое — 684 мм рт. ст. Барометрическое давление выражается высотой столба ртути в мм, приведенного к 0 °С.
Нормальное давление — это среднее значение давления воздуха за год на уровне моря, которое определяется ртутным барометром при температуре ртути 273 К. Оно равно примерно 101,3 кПа (750 мм рт. ст.). То есть нормальным давлением называется барометрическое давление, равное одной физической атмосфере и является частным случаем барометрического давления.
Абсолютным давлением называется давление газов и жидкостей в закрытых объемах. Оно не зависит от состояния окружающей среды.
Манометрическое давление — это разность между абсолютным давлением и барометрическим давлением, если первое больше второго.
Манометр — прибор с помощью которого измеряют давление в закрытом сосуде, находясь вне этого сосуда, испытывает давление как со стороны окружающей среды, так и со стороны сосуда. Поэтому полное или абсолютное давление газа в сосуде равно сумме манометрического давления и барометрического.
Вакуумметрическим давлением называется разность между барометрическим давлением и абсолютным давлением, если последнее меньше первого.
(
1
оценок, среднее:
5,00
из 5)
Источник: http://ustroistvo-avtomobilya.ru/teoriya/absolyutnoe-davlenie/
Классификация
Физики различают атмосферное, абсолютное и избыточное давление. Эти виды величин связаны между собой посредством физических формул.
Источник: http://syl.ru/article/219530/new_absolyutnoe-davlenie—formula-i-primeryi-raschetov
Почему мы измеряем давление?
Мониторинг давления является неотъемлемой частью современного общества. По всему миру бесчисленные датчики давления постоянно обеспечивают показания давления на нефтеперерабатывающих заводах, производственных объектах, домах и транспортных средствах. Это делается для обеспечения того, чтобы давление находилось в допустимых пределах и, если нет, чтобы предупредить операторов об исправлении ситуации.
Источник: http://metrology.su/article/chasto-zadavaemye-voprosy-o-davlenii-i-vazhnosti-absolyutnogo-davleniya/
В чем измеряется
В системе СИ единица измерения силы – Ньютон [Н], площади – квадратный метр [м2].
Отношение силы к площади: 1 Н / 1 м2 = 1 Па (Паскаль).
Паскаль является основной единицей измерения давления, но далеко не единственной. Ниже представлен пересчет единиц измерения давлений из одной в другую
100 000 Па = 0,1 МПа = 100 кПа ≈ 1 атм = 1 бар = 1 кгс/см2 = 14,5 psi ≈ 750 мм.рт.ст ≡ 750 Торр ≈ 10 м.вод.ст (м)
Источник: http://xn--b1ae2abcgz.xn--p1ai/2021/08/24/davlenie/
Абсолютное значение
Абсолютное давление ─ это истинное давление жидкостей, паров или газов, которое отсчитывается от абсолютного нуля давления (абсолютного вакуума).
Источник: http://techgidravlika.ru/view_post.php?id=104
Избыточное давление
Разность между абсолютным давлением p и атмосферным давлением pа называется избыточным давлением и обозначается ризб:
ризб = p – pа
или
ризб/γ = (p – pа)/γ = hп
hп в этом случае называется пьезометрической высотой, которая является мерой избыточного давления.
На рисунке показан закрытый резервуар с жидкостью, на поверхности которой давление p0. Подключенный к резервуару пьезометр П (см. рис. ниже) определяет избыточное давление в точке А.
Абсолютное и избыточное давления, выраженные в атмосферах, обозначаются соответственно ата и ати.
Источник: http://techgidravlika.ru/view_post.php?id=104
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
Источник: http://pronpz.ru/calculator/abs-izb.html
Каковы преимущества измерения абсолютного давления и избыточного давления?
Поскольку все объекты и процессы на заводе-изготовителе имеют одинаковую высоту и атмосферное давление, измерение избыточного давления является достаточно точным для большинства ситуаций. Тем не менее, измерения абсолютного давления требуются в специализированных ситуациях, например, когда вам требуется измерение давления, независимо от колебаний атмосферного давления, а также на промышленных предприятиях, где используются вакуумные насосы и машины вакуумной упаковки.
Абсолютные манометры и датчики присутствуют в многочисленных применениях, включая высотомеры для авиации, мониторы для давления жидкого пара, процессы перегонки, HVAC и производство полупроводников. Давление опасных арсиновых и фосфиновых газов, используемых в процессе производства полупроводников, должно тщательно контролироваться во время хранения и транспортировки. Поскольку атмосферные условия колеблются, важно следить за тем, чтобы опасные газы использовали контрольную точку, которая не изменяется.
Источник: http://metrology.su/article/chasto-zadavaemye-voprosy-o-davlenii-i-vazhnosti-absolyutnogo-davleniya/
Дифференциальное давление
Дифференциальное давление – это разница между давлением в двух точках измерения. Оно не является ни абсолютным, ни избыточным, и используется обычно как показатель падения давления на каком-либо оборудовании или его составляющем компоненте (чаще всего – на фильтрах для очистки сжатого возудха и газов).
Источник: http://Ndva.ru/gazi/izbitochnoe_absolutnoe_davlenie.html
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.
Источник: http://pronpz.ru/calculator/abs-izb.html
ГИДРОСТАТИКА
Задачи
и примеры их решения
|
|
|
Рис.1 |
Задача
1.
В закрытом сосуде находится вода, глубина
наполнения сосуда
Давление на поверхности
.
Определить высоту поднятия воды
в открытой трубке над уровнем в сосуде
(давление в открытом конце трубки
атмосферное); полное и избыточное
давление у дна сосуда. Построить эпюры
гидростатического давления на плоскую
боковую стенку в закрытом сосуде (рис.1).
Решение
задачи 1:
Примем
м,
атм,
кг/м3?
атм.
Так
как жидкость находится в покое, то
гидростатическое давление в трубке на
глубине
равно давлению на поверхности жидкости
в сосуде
и определяется из основного уравнения
гидростатики следующим образом:
откуда
высота поднятия воды в открытой трубке
над уровнем в сосуде:
Для
определения полного (или абсолютного)
давления у дна сосуда воспользуемся
основным уравнением гидростатики:
Избыточное
(или манометрическое) давление есть
превышение полного (абсолютного) давления
над атмосферным, то есть:
Эпюра
дает графическое изображение изменения
гидростатического давления вдоль
поверхности. Так как избыточное
гидростатическое давление в точке
боковой стенки закрытого резервуара у
поверхности равно 0,05 атм, а в точке у
дна – 0,3 атм, для построения эпюры давления
на эту стенку необходимо восстановить
перпендикуляры в удобном масштабе к
точкам у поверхности и дна, соединить
концы перпендикуляров прямой линией,
т. к. давление изменяется с глубиной
линейно и направлено по нормали к
площадке действия.
|
|
|
Рис. |
Задача
2.
На поршень одного из сообщающихся
сосудов (рис.2), наполненных водой,
действует сила
,
а
на поршень второго сосуда
.
Определить
разность уровней жидкости в сосудах
,
если диаметр первого поршня
,
второго
поршня
.
Примем
Н,
Н,
м,
м.
Давление
на единицу площади на поверхности
жидкости под первым поршнем
атм.
То
же, на поверхности жидкости под вторым
поршнем
атм.
Гидростатическое
давление во втором сосуде на глубине
определяется
по основному уравнению гидростатики
.
Так
как жидкость находится в покое, можно
записать
.
Тогда
,
откуда
м,
где
Н/м3
– объемный вес воды.
|
|
|
Рис. |
Задача
3.
Донное отверстие плотины перекрывается
плоским прямоугольным щитом (рис.3),
шарнирно прикрепленным к телу плотины
своей верхней кромкой. Определить, какое
усилие нужно, приложить к тросу для
открытия щита, если глубина погружения
нижней кромки щита
,
высота
щита
,
ширина
щита
,
угол
между направлением троса и горизонтом
.
Решение задачи 3:
Примем
м,
м,
м,
.
Давление
воды на щит
определяем
по формуле
,
где площадь щита
м2;
глубина
погружения центра тяжести щита
м.
кН.
Глубину
погружения центра давления щита находим
по формуле:
,
где
момент инерции площади щита
м4,
тогда
м.
Усилие
для открытия щита определится из
равенства моментов
,
откуда
м;
м,
кН.
|
|
|
Рис. |
Задача
4.
В
призматическом сосуде шириной
установлена
перегородка, имеющая в своей нижней
части форму четверти цилиндрической
поверхности с радиусом
(рис.4).
Определить
суммарное давление воды на криволинейную
часть перегородки, если глубина воды
слева
и
справа
.
Найти
точку приложения равнодействующей
давления воды.
Решение задачи 4:
Примем
м,
м,
м,
м.
Горизонтальная
составляющая давления воды слева
.
Горизонтальная
составляющая давления воды справа
.
Вертикальная
составляющая давления воды слева
,
где
– объем тела давления,
,
кН.
Вертикальная
составляющая давления воды справа
кН.
Суммарное
давление воды
кН.
Суммарное
давление воды направлено перпендикулярно
к поверхности перегородки, поэтому
линия ее действия должна пройти через
центр О.
Угол
наклона линии действия суммарного
давления к горизонту определяем из
соотношения
;
.
Из
центра О
проводим
линию под углом
к горизонту. Точка пересечения этой
линии с перегородкой является точкой
приложения равнодействующей давления
воды.
Задача
5.
Призматический
сосуд длиной
шириной
заполнен водой на глубину
(рис.5).
Определить
силы давления воды на переднюю и заднюю
стенки сосуда при его горизонтальном
перемещении с ускорением
.
|
|
|
Рис. |
Решение
задачи 5:
Примем
м,
м,
м,
м/с2.
Понижение
уровня воды у передней стенки и повышение
уровня воды у задней стенки движущегося
сосуда определяем по зависимости
м.
Глубина
воды у передней стенки
м.
Глубина
воды у задней стенки
м.
Сила
давления воды на переднюю стенку
кН.
Сила
давления воды на заднюю стенку
кН.
Задача
6.
Два
горизонтальных цилиндрических
трубопровода А
и
В
содержат
соответственно минеральное масло
плотностью 900 кг/м3
и воду плотностью 1000 кг/м3.
Высоты жидкостей, представленные на
рис. 6, имеют значения:
,
,
.
Зная, что гидростатическое давление на
оси в трубопроводе А
равно
,
определить давление на оси трубопровода
В.
|
|
|
|
|
Рис.6 |
Рис. |
Рис. |
Задача
7.
Определить абсолютное давление воздуха
в сосуде, если показание ртутного прибора
,
высота
(рис.7).
Плотность ртути
кг/м3.
Атмосферное давление 736 мм рт. ст.
Задача
8.
Определить давление
на
поверхность воды в закрытом сосуде,
если ртутный манометр показывает
разность уровней ртути
(рис.8).
Известно:
,
,
.
Построить
эпюру гидростатического давления на
плоскую поверхность AВ.
Задача
9. Определить
давление на свободной поверхности в
закрытом сосуде (рис.9), если в трубке,
присоединенной к сосуду, ртуть поднялась
на высоту
.
|
|
|
|
|
Рис.9 |
Рис. |
Рис. |
Задача
10.
Определить манометрическое давление
воздуха в рабочей камере кессона
(рис.10), погруженного на глубину
от поверхности воды, при условии
непроникновения воды в кессон.
Задача
11.
Определить разность давлений в точках
А
и В расходомера Вентури, если показание
ртутно-водяного дифференциального
манометра
(рис.11).
Задача
12. Определить,
на какую высоту
поднимется
вода в пьезометрической трубке под
действием плунжеров (рис.12) при следующих
данных: диаметр плунжера
,
заглубление
плунжера
,
сила
давления на плунжер
.
Собственный
вес плунжера не учитывать.
|
|
|
|
|
Рис.12 |
Рис. |
Рис. |
Задача
13.
На поршень одного из сообщающихся
сосудов, наполненных водой (рис.13),
действует сила
.
Какую
силу
.
нужно
приложить ко второму поршню, чтобы
уровень воды под ним был на
выше уровня воды под первым поршнем?
Диаметр первого поршня
,
второго
.
Задача
14.
Определить манометрическое давление
в верхней части одного из сообщающихся
сосудов, наполненных водой (рис.14), под
действием силы
,
приложенной
к поршню правого сосуда. Исходные данные:
,
,
,
,
.
Задача
15.
Какую
силу
нужно
приложить к поршню левого сосуда,
наполненного водой, чтобы уравновесить
давление воды на поршень правого сосуда
(рис.15)? Исходные данные:
,
,
,
,
.
|
|
|
|
|
Рис.15 |
Рис. |
Рис. |
Задача
16.
Определять высоту
,
на
которую может поднять воду прямодействующий
паровой насос (рис.16) при следующих
данных: диаметр парового цилиндра
,
манометрическое
давление в паровом цилиндре
.
Задача
17.
Определить реакции верхнего и нижнего
опорных брусьев, на которые опирается
щит, перекрывающий прямоугольное
отверстие плотины шириной
при
,
,
,
(рис.17).
Задача
18.
Квадратное
отверстие со стороной
в
наклонной
стенке резервуара с водой закрыто
поворотным щитом. Определить натяжение
каната
при
следующих данных:
,
,
(рис. 18).
Задача
19.
В перегородке,
разделяющей резервуар на две части,
устроен вырез, который закрывается
прямоугольным щитком (рис.19). Определить,
на каком расстоянии
должна
быть расположена ось поворота щита,
чтобы он автоматически открывался при
уровне воды в правой камере
,
если
с другой стороны щита сохраняется
постоянный уровень
.
Определить
реакцию шарнира
?
Ширина щита
.
|
|
|
|
|
Рис.18 |
Рис. |
Рис. |
Задача
20.
В
перегородке, разделяющей резервуар на
две части, имеется прямоугольное
отверстие, которое закрывается поворотным
щитом высотой
и
шириной b
(рис.20).
Определить,
какую силу
нужно приложить к тросу для поворота
щита при
,
,
.
Найти
реакцию донного порога
.
Задача
21.
Поворотный клапан закрывает выход из
бензохранилища в трубу квадратного
сечения (рис.21). Определить, какую аилу
нужно
приложить к тросу для открытия клапана
при следующих данных:
,
,
;
объемный вес бензина
кг/м3;
манометрическое
давление паров бензина в резервуаре
.
|
|
|
|
|
Рис.21 |
Рис. |
Рис. |
Задача
22.
В прямоугольном окне вертикальной
стенки резервуара установлен на цапфах
цилиндрический затвор диаметром
и шириной
(рис.22).
Определить
суммарное усилие на цапфы и момент от
воздействия воды на затвор при напоре
.
Задача
23.
Секторный
затвор плотины с центральным углом
имеет ось вращения, расположенную в
плоскости свободной поверхности воды
(рис.23). Определить величину и направление
суммарного давления воды на затвор,
если радиус затвора
и
ширина затвора
.
Задача
24.
Определить величину и направление
равнодействующей давления воды на
криволинейную стенку резервуара в виде
четверти цилиндрической поверхности
радиусом
шириной
,
если
глубина воды в резервуаре
и давление
на поверхности
(рис.24).
|
|
|
|
|
Рис.24 |
Рис. |
Рис. |
Задача
25.
Определить
растягивающее и срезающее усилия,
действующие на болты, которыми прикреплена
полусферическая крышка, закрывающая
круглое отверстие в наклонной стенке
резервуара при следующих данных:
,
,
(рис.25).
Задача
26.
Определить
величину и направление равнодействующей
давления воды на цилиндрический затвор
плотины, перекрывающий прямоугольное
донное отверстие высотой
и
шириной
(рис.26).
Глубина
воды слева
,
справа
.
Задача
27. Призматический
резервуар длиной
и
высотой
наполнен
жидкостью на глубину
(рис.27).
С
каким наибольшим ускорением
должен
перемещаться резервуар в горизонтальном
направлении, чтобы не происходило
перелива жидкости через его заднюю
стенку? При каком ускорении
начнется
обнажение дна резервуара у его передней
стенки?
|
|
|
|
|
Рис.27 |
Рис. |
Рис. |
Задача
28.
Призматический резервуар длиной
,
шириной
и
высотой
движется
в горизонтальном направлении с ускорением
.
Какой
наибольший объем жидкости
можно
налить в сосуд, чтобы не происходило
перелива жидкости через его заднюю
стенку? Какой объем жидкости
останется
в сосуде при его движении с ускорением
(рис.27).
Задача
29.
Цилиндрический
сосуд диаметром
и
высотой
наполнен
жидкостью на глубину
(рис.28).
С
каким числом оборотов
нужно
вращать сосуд, чтобы жидкость поднялась
до его краев? При каком числе оборотов
начнется
обнажение дна сосуда?
Задача
30.
Определить,
какой объем жидкости
нужно
налить в цилиндрический сосуд диаметром
и
высотой
,
чтобы
при его вращении с числом оборотов
жидкость
поднялась до краев сосуда (рис.28). Какой
объем жидкости
останется
в сосуде при его вращении с числом
оборотов
?
Задача
31.
В
цилиндрический сосуд диаметром
и
высотой
с
отверстием в верхней крышке диаметром
налит
объем жидкости
(рис.29).
Определить,
с каким наибольшим числом оборотов
можно
вращать сосуд, чтобы жидкость не
выливалась на него?
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
В самых разнообразных областях техники и науки, в самых разных технических приборах и сооружениях
требуется проводить измерения давления жидкостей или газов. В зависимости от назначения
инженеры должны иметь возможность проводить измерения давления и использовать
соответствующие единицы для точного отображения этих показаний, а также уметь правильно или
оперировать.
Единицы измерения давления
Гидростатическое
давление, как и
напряжение, в системе СГС измеряется в дин/см2, в
системе МКГСС — кгс/м2, в
системе СИ — Па. Кроме того, гидростатическое давление измеряется в кгс/см2, высотой
столба жидкости (в м вод. ст., мм рт.ст. и т. д.) и, наконец, в атмосферах физических (атм) и
технических (ат) (в гидравлике пока еще
преимущественно пользуются последней единицей). Для перевода одних единиц измерения давления в
другие Вы можете воспользоваться
нашим конвертером
давлений.
В ней есть возможность перевести бар, Psi. ат в Па, МПа в м.вод. столба или ртутного столба и
т.д.
Абсолютное значение
Абсолютное давление ─ это истинное давление жидкостей, паров или газов, которое отсчитывается от
абсолютного
нуля давления (абсолютного вакуума).
Избыточное давление
Разность между абсолютным давлением p и атмосферным давлением pа называется избыточным
давлением и обозначается ризб:
ризб = p – pа
или
ризб/γ = (p – pа)/γ = hп
hп в этом случае называется пьезометрической высотой, которая является мерой
избыточного давления.
На рисунке показан закрытый резервуар с жидкостью, на поверхности которой давление p0.
Подключенный к резервуару пьезометр П (см. рис. ниже) определяет избыточное
давление в точке А.
Абсолютное и избыточное давления, выраженные в атмосферах, обозначаются соответственно ата и
ати.
Вакууметрическое давление
Вакуумметрическое давление, или вакуум, — недостаток давления до атмосферного
(дефицит давления), т. е. разность между атмосферным или барометрическим и абсолютным давлением:
рвак = pа – p
или
рвак/γ = (pа – p)/γ =
hвак
где hвак — вакуумметрическая высота, т. е. показание вакуумметра В,
подключенного к резервуару, показанному на рисунке ниже. Вакуум выражается в тех же единицах,
что и давление, а также в долях или процентах атмосферы.
Из выражений последних двух выражений следует, что вакуум может изменяться от нуля до
атмосферного давления; максимальное значение hвак при нормальном атмосферном давлении
(760 мм рт. ст.) равно 10,33 м вод. ст.
Инфографика для лучшего запоминания и понимания.
Вильнер Я.М. Справочное пособие по гидравлике, гидромашинам и гидроприводам.
Pressure refers to the Physical force exerted on an object per unit area. It can alternatively be described as the force-to-area ratio (over which the force is acting). F/A is the basic pressure formula (Force per unit area). Pascals is a unit of pressure (Pa). Absolute, atmospheric, differential, and gauge pressures are examples of pressures. Have you ever noticed that when you drink from a straw, you actually suck the air out of it? You’re actually applying ‘Pressure’ while sipping your beverage.
What is Absolute Pressure?
Absolute pressure refers to the pressure in relation to the zero pressure existing, that is, the pressure in the empty, free space. In a vacuum, there is no pressure. Pabs is the abbreviation for absolute pressure. It is equal to measuring pressure plus ambient pressure and is measured with a barometer. The pressure measured in proportion to absolute zero pressure in a vacuum is known as absolute pressure. A measurement of pressure below atmospheric pressure is known as negative pressure or vacuum pressure.
Formula For Absolute Pressure
Pabs = Patm+Pgauge
Where,
Patm is atmospheric pressure
Pgauge is negative pressure
What is Atmospheric Pressure?
Air is present above sea level, and there are so many layers that the higher you go, the more pressure air exerts, and atmospheric pressure is the pressure exerted by air in the atmosphere. The atm unit is used to measure atmospheric pressure. A barometer is an instrument that is used to measure atmospheric pressure. The barometer is filled with Mercury and vacuumed within. The standard atmosphere (symbol: atm) is a pressure unit with a value of 101,325 Pa.
Formula For Atmospheric Pressure
Patm = pgh
Where,
p is the density of air
g is acceleration due to gravity
h is height of the mercury
Difference Between Absolute Pressure and Atmospheric Pressure
|
Absolute Pressure |
Atmospheric Pressure |
|
| 1. | The pressure in respect to the zero pressure, that is, the pressure in empty, free space, is referred to as absolute pressure. There is no pressure in a vacuum. | Atmospheric pressure at that spot is the force acting on a unit area around a location as a result of the full height of the air column of the atmosphere above it. |
| 2. | Absolute pressure is the pressure measured in proportion to absolute zero pressure in a vacuum. Negative pressure, often known as vacuum pressure, is a measurement of pressure below atmospheric pressure. | The hydrostatic pressure created by the weight of air above the measurement point is very close to atmospheric pressure. Because the overlaying air mass decreases as elevation increases, atmospheric pressure decreases. |
| 3. | It is denoted by P abs | It is denoted by P atm |
| 4. | Formula for absolute pressure is, Pabs = Patm+Pgauge | Formula for atmospheric pressure is, Patm = pgh |
| 5. | This pressure is determined in psi (pounds per square inch). | Its unit is newton per square meter Nms-1. |
| 6. | Absolute pressure is also called as sealed pressure. | Atmospheric pressure is also known as barometric pressure. |
| 7. | At sea level it is 14.7 psi. | At sea level it is 1 atm. |
| 8. | For Example, Using an altimeter to determine the height of an aircraft. Because air pressure changes with altitude, using it as a reference is not a good idea, hence absolute pressure is employed to ensure precision in measurements, which is critical for flight safety. | For Example, When the bulb is squeezed, air from the tube and bulb exits as bubbles. However, there is air pressure on the liquid’s surface. The water inside the tube moves when we release the bulb. |
Sample Problems
Problem 1: When a dolphin glides through the air, it is subjected to a 0.75 m of mercury external pressure. When a dolphin is 5 m below the free surface of the water, the absolute pressure is?
Solution:
h= 5 m
Patm = 0.75 m of mercury = PHg × g × 0.75 = 13600 x 9.81 x 0.75 = 100062 Pa
P gauge = Pwater × g x h
Pgauge = 1000 x 9.81 x 5 = 49050 Pa
Pabs = P gauge + Patm
Pabs = 49050 + 100062
Pabs = 149112 Pa = 149112 N/m2
= 0.149 N/mm2
= 0.15 N/mm2
Problem 2: A vacuum gauge attached to a chamber indicates a pressure of 40 kPa. At the location, the atmospheric pressure is 100 kPa. The absolute pressure in the chamber is then measured.
Solution:
We know, Absolute Pressure = Vacuum Pressure – Atmospheric pressure
Vacuum pressure = 40 kPa, Atmospheric pressure = 100 kPa
Absolute pressure = 100 – 40 = 60 kPa
Problem 3: If the atmospheric pressure is equivalent to 750 mm of mercury, what is the absolute pressure at a location 3 m below the free surface of a liquid with a density of 1.53 103 kg/m3 ? Mercury has a specific gravity of 13.6 while water has a density of 1000 kg/m3.
Solution:
h= 3 m, Pliquid = 1.53 x 103 kg/m2
hatm = 750 mm of mercury (Hg) = 0.75 m,
specific gravity ,SHg = 13.6, p = 13.6 x 1000 kg/m2
Patm = pghatm = 13.6 x 1000 x 9.81 x 0.75 = 100,062 N/m2
Pabs = Patm + Pgauge
Pgauge = (pgh)liquid = 1.53 x 10ªx 9.81 x 3 = 45027.9 N/m2
Pabs = Patm + Pgauge = 100062 + 45027.9 = 145090 N/m2
Problem 4: If the air in a cylinder has a gauge pressure of 250 kPa, the absolute pressure is?
Solution:
Pg = 250 kPa
Pabs= Pg + Patm
Pabs = 250 + 101.3
Pabs = 351.3 kPa = 350 kPa.
Problem 5: In a closed vessel, the volume and temperature of air (assumed to be an ideal gas) are 2.87m3 and 300 K, respectively. A manometer mounted on the vessel’s wall indicates a gauge pressure of 0.5 bar. The mass of air (in kilograms) in the vessel is if the gas constant of air is R = 287 J/kg K and the atmospheric pressure is 1 bar.
Solution:
V = 2.87 m3 ; T= 300 K
Pgauge = 0.5 bar; Patm = 1 bar; R = 287 j/Kg-K
PV = mRT (P is absolute pressure)
Pabs = Patm + Pgauge = 0.5 + 1 = 1.5 bar = 150 kPa
PV = mRT
m=PV/RT
=150 x 2.87 / 0.287 x 300
m= 5 Kg
Last Updated :
18 May, 2022
Like Article
Save Article
