1. Давление абсолютное, избыточное, вакууметрическое, формулы для их определения, приборы измерения давления
 Скачать 0.56 Mb.
|
|
1. Давление абсолютное, избыточное, вакууметрическое, формулы для их определения, приборы измерения давления. Абсолютное давление воздуха можно измерить лишь в сосудах с другими веществами – с жидкостями или газами. Абсолютным называют давление, отсчитываемое от абсолютного нуля, то есть истинное давление. Оно может быть, как выше, так и ниже атмосферного. Если абсолютное давление ниже атмосферного, его называют остаточным.  Рисунок 1 - Шкалы давления. Связь между давлением абсолютным, избыточным и вакуумом Абсолютное значение вычисляется суммой величин избыточного и атмосферного показателя. Измеряется оно в системе СИ в Па (Паскалях). Если данная величина находится между абсолютным «0» (вакуумом) и атмосферой (значение по уровню моря, равное 101325 Паскаль или ≈ 760 мм.рт.ст. или в барах — единица), то оно приравнивается к частичному «0» вакууму. Следовательно, абсолютное давление равно:  Абсолютное давление всегда является величиной положительной. Для измерения абсолютного давления применяют приборы, которые называются манометрами абсолютного давления. Для измерения абсолютного давления применяют также поршневые системы с одним простым поршнем и двумя цилиндрами, каждый из которых содержит измерительные камеры: нижнюю - для сообщения с измеряемым абсолютным давлением, верхнюю - для подключения откачанной вакуумной системы. Вес грузов, необходимых для уравновешивания абсолютного давления, посредством нагрузочного устройства действует на среднюю часть поршня, к которой обеспечен доступ со стороны окружающей манометр среды. Приборы этого типа, применяются в метрологических службах. Абсолютное давление газа — это независимая величина, существующая в безвоздушном пространстве. Если показатели абсолютной величины выше, чем показатель атмосферы воздуха, в данном моменте оно классифицируется избыточным. Точкой отсчета является показатель давления в атмосфере. Понятие избыточного давления также, как и абсолютного давления, относится к точке отсчета для указания давления. Избыточное давление - это то давление, для указания которого используется, в качестве точки отсчета, нормальное атмосферное давление. Избыточное давление  отсчитывается от атмосферного давления, то есть от условного нуля. Чтобы перейти от абсолютного к избыточному давлению необходимо вычесть из абсолютного давления атмосферное, которое в приближенных расчетах можно принять равным около 100 Кпа: Иногда избыточное давление называют манометрическим. Для измерения избыточного давления служат приборы, называемые манометрами, разделяемые по принципу действия на пять основных групп: жидкостные, пружинные, поршневые, электрические и комбинированные. 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. Вакуумметрическое давление показывает недостаток давления в данной точке до атмосферного. Вакуумметрическое давление — это давление разряженного газа - определяется как разность между атмосферным и абсолютным давлением, которое ниже атмосферного:  Соответственно численное значение вакуумметрического давления указывается со знаком «минус».  Рисунок 2 - Ваккуметр Вакуумметрическое давление замеряется с помощью пружинных вакуумметров (рисунок 2). Вакуумметрическое давление принято выражать в мм рт. ст. при температуре 0 С. 2. Понятие гидростатического напора, геометрической, пьезометрической и приведенной высоты Пьезометрическая высота - высота столба данной жидкости, соответствующая данному давлению P (абсолютному или избыточному). Пьезометрическую высоту, соответствующую избыточному давлению, можно определить по пьезометру, который представляет собой вертикальную стеклянную трубку, верхний конец которой открыт в атмосферу, а нижний присоединен к емкости, в которой измеряется давление (рисунок 1).  Рисунок 1 – Пьезометр Применяя формулу к жидкости, заключенной в пьезометре, получим  где  - абсолютное давление в жидкости на уровне присоединения пьезометра; - атмосферное давление.Отсюда высота подъема жидкости в пьезометре равна  Очевидно, что если на свободную поверхность покоящейся жидкости действует атмосферное давление, то пьезометрическая высота для любой точки рассматриваемого объема жидкости равна глубине расположения этой точки. Часто Давление в жидкостях или газах численно выражают в виде соответствующей этому давлению пьезометрической высоты. Если абсолютное давление в жидкости или газе меньше атмосферного, то говорят, что имеет место разрежение, или вакуум. За величину разрежения, или вакуума, принимается недостаток до атмосферного давления:  Приведенная высота всасывания зависит от геометрической высоты всасывания и гидравлических сопротивлений во всасывающей линии. Если на свободной поверхности в резервуаре давление  , а из запаянной сверху трубки удален воздух, то под действием давления жидкость в трубке поднимется над точкой на некоторую высоту , называемую приведенной высотой. Принимая приближенно, что на свободной поверхности в трубке давление равно нулю, согласно можно записать  . Следовательно, приведенная высота есть высота столба жидкости, на свободной поверхности которого давление равно нулю, а в основании – данному давлению жидкости.Гидростатический напор H — это энергетическая характеристика покоящейся жидкости. Напор измеряется в метрах по высоте (вертикали). Гидростатический напор - обобщённая характеристика потенциальной энергии жидкости, отражающая энергию гидростатического давления и энергию положения её уровня. При медленных движениях, характерных для подземных вод. Гидростатический напор является основным показателем энергии подземного потока и определяется по формуле:  где H - величина гидростатический напор в ед. высоты столба жидкости; g - ускорение силы тяжести; Z - ордината точки, в которой определяется гидростатический напор; P - гидростатическое давление в той же точке; hn - пьезометрическая высота; ρ - плотность воды. Гидростатический напор H характеризует потенциальную энергию жидкости (её энергию покоя). Его составляющая z отражает энергию положения. Геометрическая высота подъема определяется как разность между отметкой горизонта, на который производится подъем сточной жидкости, и отметкой расчетного горизонта жидкости в приемном резервуаре или подводящем канале станции. Уравнения для определения геометрической и высоты примет вид:  Отрицательное значение геометрической высоты всасывания обычно называется подпором. При достаточном подпоре давление на входе в насос может устанавливаться больше атмосферного на всех режимах его работы. В этом случае давление во всасывающем патрубке измеряется манометром. В зависимости от конструктивного исполнения центробежного насоса отсчет геометрической высоты всасывания ведется по-разному. Для горизонтальных насосов она равна разности отметок оси рабочего колеса и свободной поверхности жидкости в приемном резервуаре. Для насосов с вертикальным валом высота отсчитывается от середины входных кромок лопастей рабочего колеса (первой ступени для многоступенчатых насосов) до свободной поверхности жидкости в резервуаре. При определении геометрической высоты необходимо учитывать атмосферное давление Рат, которое определяет возможность размещения насоса над уровнем жидкости в приемном резервуаре, но при этом оно существенно изменяется в зависимости от высоты расположения насосной станции над уровнем моря. 3. Характеристика трубопроводной сети, график, рабочая точка ц/б насоса. Важно иметь сведения об изменении напора H, расхода мощности N и коэффициента полезного действия (КПД) насоса при изменении его подачи Q. В технике принято характеристики насоса представлять в виде графиков, которые характеризуют взаимное изменение основных параметров насоса в различных условиях работы. Основной считается зависимость подачи насоса от его напора, так называемую Q-H характеристику. Расход мощности и КПД являются уже следствием работы насоса по созданию подачи Q и напора H, которые и являются целью приобретения насоса. Характеристика каждого насоса определяется только путем его испытания. Аналитические способы построения характеристик очень сложны и не дают достаточно надежных результатов. Технические характеристики насосов получают при проведении испытаний. При испытании насоса жидкость совершает замкнутый цикл. Забираемая насосом из резервуара, жидкость подается в напорную сеть, состоящую из участка трубопровода с расходомером и дроссельной задвижкой, а потом снова возвращается в резервуар. При этом вся энергия, получаемая жидкостью в насосе, поглощается преимущественно в дроссельной задвижке. Закрывая и открывая задвижку, можно изменять подачу насоса с нуля от нуля до некоторого максимального значения. Число оборотов насоса в течение одного опыта сохраняется постоянным. При разных открытиях дроссельной задвижки производят замеры: подачи, напора, рабочее давление нагнетания насоса, давления всасывания, температуры жидкости и мощности, потребляемой насосом. Основные характеристики насоса: Производительность насоса – это количество жидкости, которое перекачивает насос в единицу времени. Обозначается буквой Q. Измеряется в кубических метрах в час(м3/ч), или литрах в час(л/ч). Напор насоса – это удельная механическая работа, передаваемая насосом перекачиваемой жидкости. Другими словами, напор — это высота столба воды, на которую насос способен поднять жидкость. Напор насоса обозначается буквой H. Измеряется в метрах водного столба (м). Мощность – это полное приращение энергии, получаемое всем потоком в насосе в единицу времени. Обозначается буквой N. Измеряется в киловаттах(кВт) КПД (коэффициент полезного действия) насоса – это отношение полезной мощность к потребляемой насосом. КПД является безразмерной величиной. Холостой ход насоса - это работа насоса при нулевой подаче Мощность насоса при нулевой подаче имеет некоторое значение N, которое называется мощностью холостого хода. Величина мощности холостого хода зависит от типа насоса, его коэффициента быстроходности. При холостом ходе его полезная мощность равна нулю, и, следовательно, КПД также равен нулю. Графики зависимостей напора, мощности, КПД, высоты всасывания от подачи называют графическими характеристиками насоса |