пособие. ТТД ч1 учебное пособие. Техническая термодинамика
Скачать 4.15 Mb.
|
ДавлениеДавление – это силовое воздействие (F) тела и его частей на окружающую среду или оболочку и на соседние части того же тела на единицу поверхности (S). Это силовое воздействие направлено перпендикулярно к любому элементу поверхности и уравновешивается обратно направленным силовым воздействием окружающей среды, оболочки или соседнего элемента того же тела. . В СИ используется единица давления паскаль (Па), это 1 Н/м2, т.е. сила в один ньютон, действующая по нормали на площадь в один квадратный метр. Для технических измерений паскаль очень небольшая величина, поэтому ввели кратную паскалю единицу давления бар: 1 бар = 105 Па. Выбор этой единицы измерения давления объясняется тем, что атмосферное давление воздуха над поверхностью Земли приблизительно равно одному бару. В технике часто используется единица давления в старой системе измерения (СГС) – техническая атмосфера: 1 атм = 1 кгс/см2 (не путать с понятием физической атмосферы). Часто измеряют давление, особенно небольшое, высотой столба жидкости (ртуть, вода, спирт и т.д.). Столб жидкости (рис.1.5) производит на основание сосуда давление, определяемое равенством Р = F/S = HSρg/S = ρgH, (1.4) где ρ – плотность жидкости, кг/м3; Н – высота столба жидкости, м; g – ускорение свободного падения, м/с2; F, S – сила, действующая на дно сосуда, и его площадь. Из уравнения (1.4) следует, что давлению Р соответствует высота столба жидкости Н = Р/(ρg), т.е. высота Н прямо пропорциональна давлению, поскольку ρg – величина постоянная. В практике высоту столба жидкости часто берут для оценки давления. Поэтому метры и миллиметры столба жидкости стали единицами измерения давления. Для перехода от высоты столба жидкости к паскалям необходимо в формулу (1.4) подставить все величины в СИ. Н апример, при 0 оC плотность воды составляет 1000 кг/м3, ртути – 13595 кг/м3 в земных условиях. Подставив эти величины в формулу (1.4), получим соотношения для 1мм столба этих жидкостей и давления в паскалях: Н = 1 мм вод.ст. соответствует Р= 103·9,81·10-3= 9,81 Па; Н = 1 мм рт.ст. соответствует Р = 13595·9,81·10-3= 133,37 Па. При определении давления высотой столба жидкости необходимо учитывать изменение ее плотности в зависимости от температуры. Это необходимо делать для сопоставления результатов измерения давления. Так, при определении атмосферного давления с помощью ртутного барометра его показания приводятся к 0 оС исходя из соотношения Во = В (1 - 0,000172 t), (1.5) где В – действительная высота ртутного столба барометра при температуре ртути t оС; Во – показания барометра, приведенные к температуре 0 оС. В расчетах используются давления столбов жидкости, приведенные к температуре 0 оС. Измерение давления в технике основано на показаниях различных приборов, действующих по принципу отражения на шкале величины, численно равной разности давлений в месте замера и давления окружающей среды. Как правило, приборы имеют положительную шкалу, т.е. разность между большим и меньшим давлением. Поэтому они подразделяются на приборы для замерадавления: больше атмосферного –манометры, меньше атмосферного –вакуумметры. П ример таких приборов в виде жидкостных U-образных манометров (вакуумметров) показан на рис. 1.6. Давление по шкале этих приборов называется манометрическим давлением РМ и вакуумом РВ соответственно. Давление в месте замера называется абсолютным Р, окружающей среды – давлением атмосферного воздуха или барометрическим В, поскольку прибор, как правило, установлен в окружающем его атмосферном воздухе. Расчетные зависимости давления по приборам будут следующие: манометрическое давление: РМ = Р - В, (1.6) где РМ – манометрическое давление (по прибору); Р – абсолютное давление; В – давление атмосферного воздуха (барометрическое давление); вакуум: РВ = В - Р, (1.7) где РВ – вакуум (показания вакуумметра). Параметром состояния термодинамического тела является абсолютное давление, при использовании приборов оно будет определяться в зависимости от типа прибора по следующим зависимостям: для манометра Р = РМ + В, (1.8) для вакуумметра Р = В - РВ . (1.9) |