гидравлика. Лекция_03_Гидростатическое_давление. Лекция 3 Гидростатическое давление школа энергетики и нефтегазовой индустрии алматы 2022 2
 Скачать 2.5 Mb.
|
|
Алматы, Общая гидравлика Лекция 3 Гидростатическое давление ШКОЛА ЭНЕРГЕТИКИ И НЕФТЕГАЗОВОЙ ИНДУСТРИИ Алматы 2022 2 3.1 Методы и приборы для измерения давления, абсолютное и избыточное давление. Вакуум Единицей давления является Ньютон на квадратный метр – паскаль. Для практических вычислений эта единица неудобна, поэтому чаще применяют кратные единицы – килоПаскаль (кПа) и мегаПаскаль (мПа): 1кПа = 103 Па 1 мПа = 106 Па. Атмосферное давление в какой-либо точке зависит от высоты этой точки над уровнем моря и незначительно колеблется водной и той же точке. Нормальное атмосферное давление на уровне моря при температуре С принимают равным рат = 101,3 кПа (760 мм рт. ст Па = 0,0075 мм рт. стили мм рт. ст. = 133,3 Па Часто жидкость сверху соприкасается с газом. Поверхность раздела между жидкостью и газообразной средой называется свободной поверхностью жидкости. Школа энергетики и нефтегазовой индустрии 3 Различают абсолютное давление р аб , манометрическое ( избыточное ) – р м и вакуум – р в , между которыми следующие зависимости: м аб ат в ат аб в м ; ; p p p p p p p p Жидкость давит на поверхность, с которой она соприкасается. При определении силы гидростатического давления, как правило, оперируют манометрическим давлением или вакуумом, так как атмосферное давление действует на расчетную конструкцию со всех сторон, и поэтому его можно не принимать во внимание. При определении силы давления часто используется так называемая пьезометрическая плоскость или плоскость атмосферного давления – горизонтальная плоскость, проходящая через уровень жидкости в пьезометре, присоединенном к сосуду. Поверхность жидкости на уровне пьезометрической плоскости подвергается лишь воздействию атмосферного давления, терм Если сосуд с жидкостью открыт в атмосферу, то пьезометрическая плоскость совпадает со свободной поверхностью жидкости. В случае же герметично закрытого сосуда она может располагаться выше или ниже свободной поверхности. Школа энергетики и нефтегазовой индустрии Приборы, применяемые для измерения давления, можно разделить на две основные группы жидкостные металлические. Принцип действия жидкостных приборов основан на уравновешивании измеряемого давления высотой столба жидкости. Простейший прибор жидкостного типа -пьезометр, представляющий собой стеклянную трубку небольшого диаметра (около 8—10 мм, один конец которой открыт и сообщается с атмосферой. Второй конец присоединяется к сосуду, в котором измеряется давление. р ат Школа энергетики и нефтегазовой индустрии Пусть давление р А больше атмосферного р ат ( р А > р ат ), Жидкость в трубке пьезометра поднимается на определенную высоту, так, что вес столба жидкости будет уравновешивать разницу в давлениях р А и р ат . Давление в точке Ау основания пьезометрической трубки определяется по формуле гидростатического давления: Отсюда легко определить высоту на которую поднимется жидкость в трубке пьезометра Таким образом, высота жидкости в пьезометре характеризует не истинное давление в точке А, а избыток этого давления над атмосферным или барометрическим - p А ат p p h А ат p p p h Школа энергетики и нефтегазовой индустрии Рассмотрим случай измерения давления газа с помощью U-образного ртутного манометра . На основании формулы гидростатического давления можно записать Давления в точках В и С равны, так как они находятся на поверхности равного давления в жидкости (например, ртуть 2 B A в C ат рт p p h p p h Тогда Откуда 1 2 B C A в ат рт p p p h p h 2 1 A ат рт в p p h h Школа энергетики и нефтегазовой индустрии С Если абсолютное давление в сосуде меньше атмосферного, то для измерения его применяются вакуумметры . Если для измерения вакуума применяют жидкостные приборы, то последние обычно также выполняют в виде так называемого образного манометра, как и для измерения давления В точках Си Вдавление одинаково и равно атмосферному - p ат . Тогда по формуле гидростатического давления будем иметь B с ат ат ат p p p p h p p p h Разность ат называют вакуумом, те вакуумом называют разность между атмосферным давлением и абсолютным в том случае, когда абсолютное давление меньше атмосферного. Например, абсолютное давление в сосуде Школа энергетики и нефтегазовой индустрии 8 Манометр Барометр Ваукометр Школа энергетики и нефтегазовой индустрии Школа энергетики и нефтегазовой индустрии В качестве упругого элемента в деформационных манометрах, является трубка Бурдона. Трубка Бурдона представляют собой трубку в виде полукруга с поперечным сечением в виде овала для небольших давлений, а для средних и высоких давлений она имеет форму витка, изготовленную из латуни или фосфористой бронзы. Один конец трубки приварен к входному штуцеру манометра, а второй запаян. При подаче давления измеряемой среды овальное сечение трубки становится почти круглой формы. Заваренный конец трубки начинает разгибаться пропорционально приложенному давлению. Это движение через рычажно-зубчатую передачу воздействует на стрелку, которая на шкале прибора указывает величину приложенного давления. Школа энергетики и нефтегазовой индустрии Манометры состоят из металлического корпуса (Поз. 1) на (Рис. 1), изготовленного из стали или нержавеющей стали. Школа энергетики и нефтегазовой индустрии Название манометр произошло от греческого слова manos – редкий, неплотный, разрежённый – это прибор, позволяющий измерять давление жидкостей, газов и пара. Манометры используются в тех случаях, когда необходимо определить, регулировать или контролировать давление. Эти приборы применяются в различных отраслях промышленности, в сельском и жилищно-коммунальном хозяйстве, на транспорте, в строительстве ив быту. Существуют изделия для измерения избыточного и абсолютного давления. Избыточное давление – это давление в сосуде не учитывающее давления атмосферы (окружающей среды. Такое давление очень часто еще называют манометрическим. Избыточное давление составляет разницу между абсолютным давлением и атмосферным давлением. Абсолютное давление – это величина давления, измеренная относительно абсолютного вакуума (абсолютного нуля). Как известно в полном вакууме абсолютное давление равно нулю. На уровне моря абсолютное давление равно одной атмосфере (1 бар. Абсолютное давление составляет сумму между избыточными атмосферным давлением Школа энергетики и нефтегазовой индустрии Манометры для измерения атмосферного давления, называются барометрам Вакуумметры – это приборы используются для измерения давления ниже атмосферного. Мановакуумметры – это изделия которые могут измерять как избыточное так вакуумметрическое давление. Напоромеры – это приборы, которые используются для измерения малых избыточных давлений. Шкала приборов может быть проградуирована в мегапаскалях (МПа) или килопаскалях (кПа), а также в барах, кгс/см 2 , атмосферах или кгс/м 2 , мм вод. ст, мм рт. ст. и т.д. По классу точности манометры подразделяются на 0,15; 0,25; 0,4; 0,6; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0 (чем значение числа меньше, тем прибор точнее). Отечественные и импортные манометры изготавливаются согласно общепринятыми стандартами, при этом приборы различных марок и производителей могут заменять друг друга. Для подбора манометра, необходимо знать: какой нужен предел измерения, размер корпуса, класс точности, а также тип корпуса и подсоединительный размер штуцера. Оптимальный диапазон измерения манометра находится в средней трети измеряемого прибором давления. Для отечественных изделий и изделий, выпускаемых в Европе, эти данные одинаковы. Школа энергетики и нефтегазовой индустрии Школа энергетики и нефтегазовой индустрии Запаянный конец Школа энергетики и нефтегазовой индустрии Школа энергетики и нефтегазовой индустрии Школа энергетики и нефтегазовой индустрии Школа энергетики и нефтегазовой индустрии Школа энергетики и нефтегазовой индустрии Школа энергетики и нефтегазовой индустрии Школа энергетики и нефтегазовой индустрии Школа энергетики и нефтегазовой индустрии Школа энергетики и нефтегазовой индустрии Школа энергетики и нефтегазовой индустрии Школа энергетики и нефтегазовой индустрии Школа энергетики и нефтегазовой индустрии Школа энергетики и нефтегазовой индустрии Школа энергетики и нефтегазовой индустрии |