Содержание

Какое давление показывает манометр абсолютное или избыточное

Часто задаваемые вопросы о давлении и важности абсолютного давления

Ответы на вопросы об основах измерения давления, в том числе, почему измерение манометрического давления является прекрасным для большинства применений, но в некоторых случаях требуется измерение абсолютного давления.

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.

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.

Что такое абсолютное давление, и как это соотносится с избыточным давлением?

Чтобы понять абсолютное давление, нужно сначала определить несколько терминов:

Атмосферное давление. Все вокруг нас — воздух и вода — имеет вес и создает давление. На уровне моря среднее давление составляет 1 атм, или 1,01325 бар; давление изменяется в зависимости от погодных условий. По мере увеличения высоты воздух становится тоньше, равно атмосферное давление.
Манометрическое давление. Ноль в манометрическом давлении представляет собой атмосферное давление, что означает, что показание избыточного давления включает только дополнительное давление внутри системы.
Абсолютное давление. Ноль в абсолютном давлении является идеальным вакуумом, что означает, что абсолютное считывание давления включает в себя как атмосферное давление, так и манометрическое давление.

Важным отличием последних двух типов давления является нулевая ссылка. Ноль инструментов, измеряющих избыточное давление, представляет собой атмосферный воздух, который изменяется в зависимости от высоты и погодных условий. Ноль в приборах, измеряющих абсолютное давление, — это полное отсутствие давления или вакуум; поэтому этот ноль не меняется.

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.

Как работают абсолютные манометры?

Абсолютные манометры включают внутреннюю вакуумную камеру, которая используется в качестве эталона для проведения измерений давления. Манометрические датчики абсолютного давления на основе диафрагмы имеют прочную, но гибкую панель, которая разделяет камеру и вакуумную камеру. Локальное атмосферное давление заставляет диафрагму деформироваться в вакуумную камеру. Величина деформации преобразуется в значение давления. Это значение затем указывается на табло индикатора.

Узнайте больше о давлении и различных приложениях для измерения давления, обратившись к нашим консультантам по телефону +7 (831) 218-05-61.

Абсолютное и избыточное давление

Давление, отсчитываемое от абсолютного нуля, называется абсолютным давлением и обозначается p_абс. Абсолютный нуль давления означает полное отсутствие сжимающих напряжений.

В открытых сосудах или водоемах давление на поверхности равно атмосферному p_атм. Разность между абсолютным давлением p_абс и атмосферным p_атм называется избыточным давлением

Когда давление в какой-либо точке, расположенной в объеме жидкости, больше атмосферного, т. е. , то избыточное давление положительно и его называют манометрическим.

Если давление в какой-либо точке оказывается ниже атмосферного, т. е. , то избыточное давление отрицательно. В этом случае его называют разрежениемили вакуумметрическим давлением. За величину разрежения или вакуума принимается недостаток до атмосферного давления:

Максимальный вакуум возможен, если абсолютное давление станет равным давлению насыщенного пара, т. е. p_абс = p_н.п. Тогда

В случае если давлением насыщенного пара можно пренебречь, имеем

Единицей измерения давления в СИ является паскаль (1 Па = 1 Н/м 2 ), в технической системе – техническая атмосфера (1 ат = 1 кГ/см 2 = 98,1 кПа). При решении технических задач атмосферное давление принимается равным 1 ат = 98,1 кПа.

Манометрическое (избыточное) и вакуумметрическое (разрежение) давление часто измеряются с помощью стеклянных, открытых сверху трубок – пьезометров, присоединяемых к месту измерения давления (рис. 2.5).

Пьезометры измеряют давление в единицах высоты подъема жидкости в трубке. Пусть трубка пьезометра присоединена к резервуару на глубине h₁. Высота подъема жидкости в трубке пьезометра определяется давлением жидкости в точке присоединения. Давление в резервуаре на глубине h₁ определится из основного закона гидростатики в форме (2.5)

где – абсолютное давление в точке присоединения пьезометра;

– абсолютное давление на свободной поверхности жидкости.

Давление в трубке пьезометра (открытой сверху) на глубине h равно

Из условия равенства давлений в точке присоединения со стороны резервуара и в пьезометрической трубке получаем

Если абсолютное давление на свободной поверхности жидкости больше атмосферного (p₀ > p_атм) (рис. 2.5.а), то избыточное давление будет манометрическим, и высота подъема жидкости в трубке пьезометра h > h₁. В этом случае высоту подъема жидкости в трубке пьезометра называют манометрической или пьезометрической высотой.

Манометрическое давление в этом случае определится как

Если абсолютное давление на свободной поверхности в резервуаре будет меньше атмосферного (рис. 2.5.б), то в соответствии с формулой (2.6) высота подъема жидкости в трубке пьезометра h будет меньше глубины h₁. Величину, на которую опустится уровень жидкости в пьезометре относительно свободной поверхности жидкости в резервуаре, называют вакуумметрической высотой h_вак (рис. 2.5.б).

Рассмотрим еще один интересный опыт. К жидкости, находящейся в закрытом резервуаре, на одинаковой глубине присоединены две вертикальные стеклянные трубки: открытая сверху (пьезометр) и запаянная сверху (рис. 2.6). Будем считать, что в запаянной трубке создано полное разряжение, т. е. давление на поверхности жидкости в запаянной трубке равно нулю. (Строго говоря, давление над свободной поверхностью жидкости в запаянной трубке равно давлению насыщенных паров, но ввиду его малости при обычных температурах, этим давлением можно пренебречь).

В соответствии с формулой (2.6) жидкость в запаянной трубке поднимется на высоту, соответствующую абсолютному давлению на глубине h ₁:

А жидкость в пьезометре, как показано ранее, поднимется на высоту, соответствующую избыточному давлению на глубине h ₁.

Вернемся к основному уравнению гидростатики (2.4). Величина H, равная

где z – расстояние по вертикали от рассматриваемой точки до некоторой плоскости сравнения, называется гидростатическим напором в некоторой точке объема жидкости относительно плоскости сравнения.

Если в выражении (2.7) давление равно избыточному (p = p_изб), то величина

называется пьезометрическим напором.

Как следует из формул (2.7), (2.8), напор измеряется в метрах.

Согласно основному уравнению гидростатики (2.4) как гидростатический, так и пьезометрический напоры в покоящейся жидкости относительно произвольно выбранной плоскости сравнения являются постоянными величинами. Для всех точек объема покоящейся жидкости гидростатический напор одинаков. То же самое можно сказать и про пьезометрический напор.

Это значит, что если к резервуару с покоящейся жидкостью подключить на разной высоте пьезометры, то уровни жидкости во всех пьезометрах установятся на одинаковой высоте в одной горизонтальной плоскости, называемой пьезометрической.

Поверхности уровня

Во многих практических задачах бывает важно определить вид и уравнение поверхности уровня.

Поверхностью уровня или поверхностью равного давления называется такая поверхность в жидкости, давление во всех точках которой одно и то же, т. е. на такой поверхности dp = 0.

Так как давление является некоторой функцией координат, т. е. p = f(x,y,z), то уравнение поверхности равного давления будет:

Придавая константе C разные значения, будем получать различные поверхности уровня. Уравнение (2.9) есть уравнение семейства поверхностей уровня.

Свободная поверхность – это поверхность раздела капельной жидкости с газом, в частности, с воздухом. Обычно про свободную поверхность говорят только для несжимаемых (капельных) жидкостей. Понятно, что свободная поверхность является и поверхностью равного давления, величина которого равна давлению в газе (на поверхности раздела).

По аналогии с поверхностью уровня вводят понятие поверхности равного потенциала илиэквипотенциальной поверхности – это поверхность, во всех точках которой силовая функция имеет одно и то же значение. Т. е. на такой поверхности

Тогда уравнение семейства эквипотенциальных поверхностей будет иметь вид

где постоянная C принимает различные значения для разных поверхностей.

Из интегральной формы уравнений Эйлера (уравнения (2.3)) следует, что

Из этого соотношения можно сделать вывод, что поверхности равного давления и поверхности равного потенциала совпадают, потому что при dp = 0и dU = 0.

Важнейшее свойство поверхностей равного давления и равного потенциала состоит в следующем: объемная сила, действующая на частицу жидкости, находящуюся в любой точке, направлена по нормали к поверхности уровня, проходящей через эту точку.

Докажем это свойство.

Пусть частица жидкости из точки с координатами переместилась по эквипотенциальной поверхности в точку с координатами . Работа объемных сил на этом перемещении будет равна

Но, поскольку частица жидкости перемещалась по эквипотенциаль-ной поверхности, dU = 0. Значит работа объемных сил, действующих на частицу, равна нулю. Силы не равны нулю, перемещение не равно нулю, тогда работа может быть равна нулю только при условии, что силы перпендикулярны перемещению. То есть объемные силы нормальны к поверхности уровня.

Обратим внимание на то, что в основном уравнении гидростатики, записанном для случая, когда на жидкость действует только один вид объемных сил – силы тяжести (см. уравнение (2.5))

величина p₀ – не обязательно давление на поверхности жидкости. Это может быть давление в любой точке, в которой оно нам известно. Тогда h – это разность глубин (по направлению вертикально вниз) между точкой, в которой давление известно, и точкой, в которой мы хотим его определить. Таким образом, с помощью этого уравнения можно определить значение давления p в любой точке через известное давление в известной точке – p₀.

Заметим, что величина не зависит от p₀. Тогда из уравнения (2.5) следует вывод: насколько изменится давление p₀, настолько же изменится и давление в любой точке объема жидкости p. Поскольку точки, в которых фиксируем p и p₀, выбраны произвольно, это означает, что давление, создаваемое в любой точке покоящейся жидкости, передается ко всем точкам занимаемого объема жидкости без изменения величины.

Как известно, в этом и состоит закон Паскаля.

По уравнению (2.5) можно определить форму поверхностей уровня покоящейся жидкости. Для этого надо положить p = const. Из уравнения следует, что это выполнимо лишь при h = const. Значит, что при действии на жидкость из объемных сил только сил тяжести, поверхности уровня представляют собой горизонтальные плоскости.

Такой же горизонтальной плоскостью будет и свободная поверхность покоящейся жидкости.

Справочник химика 21

Химия и химическая технология

Избыточное давление, разрежение и абсолютное давление

Если обозначить Ра — абсолютное давление, — барометрическое, или атмосферное, давление, Р — избыточное (по манометру) давление и Р — давление вакуума (разрежение), то. можно написать [c.410]

Давление абсолютное, избыточное и разрежение (вакуум). [c.32]

Различают абсолютное и избыточное давление. Абсолютным (полным) называют давление, отсчитываемое от абсолютного нуля, т. е. истинное давление. Оно может быть как выше, так и ниже атмосферного. Если абсолютное давление ниже атмосферного, его называют остаточным. Разность между атмосферным и остаточным давлением называют вакуумом или разрежением. Избыточное давление представляет собой разность между абсолютным давлением и давлением окружающей среды. [c.199]

ИЗБЫТОЧНОЕ ДАВЛЕНИЕ, РАЗРЕЖЕНИЕ И АБСОЛЮТНОЕ ДАВЛЕНИЕ [c.12]

Абсолютное давление равно избыточному давлению, которое показывает стрелка манометра, плюс давление атмосферы, измеряемое барометром. При разрежении же абсолютное давление 14 [c.14]

Читать еще: Расчет автомата по мощности двигателя

Давление абсолютное, избыточное и разрежение (вакуум). Если гидростатическое давление определяют с учетом атмосферного, то такое давление называют полным или абсолютным, т. е. [c.29]

Приборы для измерения давления (манометры или вакуумметры) показывают не абсолютное давление р , внутри замкнутого объема, а разность между абсолютным и атмосферным, или барометрическим, давлением р м- Эту разность называют избыточным давлением р , если давление в объеме превышает атмосферное, и разрежением Рразр, если оно ниже атмосферного (в системе вакуум). Таким образом [c.25]

Если при заданном состоянии газа абсолютное давление р его в сосуде является вполне определенной величиной, то избыточное давление ризб. или разрежение V, как видно из выражений (2.93) и (2.95), не являются определенными параметрами, т. е. зависят не только от абсолютного давления р, но и от величины барометрического давления ра, которое может быть переменной величиной. [c.55]

В системах пыле- и золоулавливания газ находится под абсолютным давлением Рабе, которое складывается из атмосферного барометрического Рбар и избыточного давления или разрежения р, Па, т. е. [c.30]

При построении эпюр абсолютное давление откладывают от линии абсолютного нуля давлений. Избыточное давление, превышающее атмосферное, откладывают вверх от линии атмосферного давления, а давление меньше атмосферного (разрежение) откладывают вниз. Отрицательными могут быть относительное полное и статическое давления во всасывающем воздуховоде. Динамическое давление всегда положительное. [c.917]

Избыточным давлением жидкости называется разница между абсолютным давлением жидкости внутри трубопроводэ и таким же давлением окружающей атмосферы. Выражения вроде разрежение в миллиметрах ртутного столба (или столба другой жидкости) , вакуум в kz m и т. п. обозначают отрицательное давление, т. е. давление меньще атмосферного. Отсчеты обычных манометров на трубопроводах выражаются в мерах избыточного давления. [c.833]

Если давление газа Дольше атмосферного, то его называют положительным или избыточным, а если оно меньше—отрицательным или разрежением. Приборы, служащие для измерения давления газов в печах, или, как их называют, тягомеры, показывают не абсолютное давление газа, а насколько оно больше или меньше атмосферного. Тягомеры или манометры бывают самых разнообразных конструкций. Простейшим из них является стеклянная подковообразная трубка, наполненная жидкостью (рис. 69), Когда оба конца трубки открыты, то вода стоит в обоих коленах на одинаковом уровне. Соединим один конец трубки [c.171]

Пример 6-5. Вакуумметр, установленный на всасывающем патрубке насоса, показывает разрежение, равное/>вак.= 440 мм рт. ст., манометр на нагнетательном патрубке того же насоса показывает избыточное давление 1,6 бар. Барометрическое давление В = 1 бар (750 мм рт. ст.). Определить абсолютное давление жидкости во всасывающем и нагнетательном патрубка насоса (в бар, ат, кгс/м и h m ). [c.132]

Избыточное давление может иметь положительное и отрицательное значение. Если из замкнутого объема удалить часть воздуха или газа, то абсолютное давление внутри объема станет меньше атмосферного. Такое состояние называется разрежением. Для измерения давления и разрежения используют одинаковые единицы измерения. [c.17]

Рн = Рб — Ра-Абсолютное и избыточное давление обычно выражают в кПсм и кПм , а разрежение — в мм рт. ст. или мм вод. ст. [c.152]

Разрежение во всасывающих трубопроводах измеряют с помощью вакуумметров, установленных на всасывающих патрубках насосов. Если во всасывающих патрубках может возникнуть избыточное давление, например, когда насосы некоторое время работают под заливом, то на этих патрубках следует устанавливать мановакуумметры — приборы, которые могут измерять и вакуум, и избыточное давление. В этих случаях можно применять также манометры абсолютного давления. [c.190]

Приборы, измеряющие избыточное давление, называют манометрами, абсолютное — барометрами и разрежение — вакуумметрами. [c.315]

В технике различают давления, отсчитываемые от абсолютного вакуума и от барометрического давления. Первое называют абсолютным давлением, а второе, в зазисмости от того, больше оно или меньше барометрического — избыточным давлением или разрежением. [c.31]

Так как большие количества воздуха подаются на станцию или под разрежением, или при очень небольшом избыточном давлении, сечение воздухопровода достигает нескольких квадратных метров. Поэтому удаленный воздухозабор представляет собой дорогостоящее сооружение. Кроме того, большая протяженность воздухозабора приводит к увеличению расхода энергии на сжатие воздуха и снижению производительности компрессоров вследствие нагрева воздуха и снижения абсолютного давления на всасе. Все это заставляет приближать станцию разделения воздуха к наиболее чистой зоне воздушного бассейна. [c.181]

Большие давления принято измерять в технических атмосферах. Давление можно отсчитывать от абсолютного вакуума, тогда оно измеряется в абсолютных атмосферах (ата), и от атмосферного давления, тогда оно измеряется в избыточных атмосферах (ати). Отсчеты величины давления выше атмосферного могут быть обозначены знаком плюс, а ниже — знаком минус (разрежение, вакуум). [c.12]

Итак, хотя абсолютное давление газов понижается по мере перемещения их вверх, разрежение все же уменьшается. Это значит, что разность между давлением воздуха на данной высоте около трубы и давлением газов в трубе на той же высоте будет падать до момента уравнивания этих давлений на выходе из трубы. Это и понятно, так как по мере перемещения газов вверх давление более тяжелого, холодного воздуха должно уменьшаться быстрее, чем давление легких топочных газов. Этот факт имеет также значение и в других процессах. Легко понять, почему, например, светильный газ имеет более высокое давление в зданиях на верхних этажах, чем на нижних. Ибо давление легкого газа понижается медленнее, чем давление более тяжелого воздуха поэтому разность на одном и том же уровне, т. е. избыточное давление газа, будет больше наверху, чем на нижних этажах. [c.128]

Различают также абсолютное давление, отсчитываемое от абсолютного вакуума, и давление, отсчитываемое от атмосферного. Во втором случае иногда давление большее, чем атмосферное, называют избыточным, а меньшее — разрежением. [c.11]

Измерение абсолютного и избыточного давления, разрежения и разности давлений может быть произведено с помощью одного из трех основных измерительных элементов 1) столбика жидкости с известной плотностью, высота которого используется для измерения давления 2) металлического элемента, деформирующегося под давлением и восстанавливающего форму с помощью противодействующей силы (например, пружины) или за счет сил упругости 3) различных электрических И электронных элементов, например, тензометров (приборов для измерения деформации), приборов, действие которых осйовано на явлении теплопро-водности или ионизации . [c.388]

Для прохода лагдкости или газа через фильтрующую перегородку, а в дальнейшем через перегородку и слой осадка, представляющие сопротивление потоку, требуется неренад давления, который ц является движущей силой ироцесса фильтрации. Перепад давления может создаваться весом столба жидкости над фильтрующей перегородкой (гидростатическая фильтрация), избыточным давлением жидкости, например ири подаче ео насосом (фиJ[ьтpaция под давлением), или, наконец, путем создания разрежения под фильтрующей перегородкой при помощи вакуум-насоса (фильтрация под вакуумом), причем в последнем случае движущей силой ироцесса будет разность между давлением над перегородкой атмосферы или среды инертного газа и абсолютным давлением под перегородкой, т. е. в конечном счете величина вакуума. [c.329]

Следует различать а) да,влен1ие атмосферное, б) давление маяо метрическое (избыточное) и в) давление абсолютное (полное). Абсолютное давление равно сумме атмосферного давления и избыточного. Если давление меньше атмосферного, то это давление обозначают как вакуум или разрежение. Абсолютное давление и манометрическое выражают обычно в кг/см . Атмосферное давление и вакуум—,в мм рт. ст. или в мм вод. ст. Приборы для измерения давления выше атмосферного называют манометрами, для измерения давления ниже атмосферного — вакуумметрами. Принципиальной разницы между этими приборами нет, и поэтому одни и те же приборы часто применяют для измерения давления и разрежения. [c.409]

Кроме приведенных в табл. I давлений, в практике приняты давления абсолютное, барометрическое, избыточное и разрежение (замеряемое вакууметром или жидкостным манометром). [c.4]

Под давлением подразумевают абсолютное его значение, отсчи тываемое от абсолютного вакуума. В практике вентиляции принято принимать значения давления, отсчитываемые от барометрического давления, причем при давлениях, больших барометрического, их называют избыточными, при меньших—разрежением. [c.6]

Соотношение между абсолютным Рабе > избыточным и барометрическим р ар давлениями наглядно показано на рис. 7. Если избыточное давление или разрежение дается в мм столба жидкости, необходимо догтолнительное обозначение, указывающее, что имеется в виду избыточное давление или разрежение. [c.15]

Формулы Поле и Веймаута выведены для случая горизонтального газопровода. Если такой газопровод наполнен неподвижным газом (например закрыт с двух сторон задвижками), то давление газа в различных точках по длине газопровода одинаково. Если начало и конец газопровода имеют различные горизонтальные отметки, то давление в этих точках может оказаться различным. Это различие давлений по высоте газопровода имеет ту же природу, что и разрежение, вызываемое дымовой трубой, и объясняется различием в удельных весах газа и окружающего трубу воздуха. Действительно, статическое давление в газе, так же как и в жидкости, увеличивается с глубиной слоя и это увеличение на один метр глубины равно Y кг./м (или мм Н О), если у выражено в кг/м . Следовательно, увеличение давления с глубиной тем больше, чем больше удельный вес жидкости или газа. Для воды у = 1000 гг/ ж и поэтому на каждый метр глубины давление в воде увеличивается на 1000 иг/м (мт Н 0), для воздуха у = 1,293 кг/м следовательно на 1 м глубины давление увеличивается на 1,293 кг/м (мм Нг О). Если газопровод заполнен газом объемного веса у . а и имеет разность уровней между точками А и В, равную Н м, а избыточное давление газа в точке А равно р кг/м-, то избыточное давление газа в точке В найдем следующим образом. Избыточное давление в некоторой точке газопровода является разностью между абсолютным давлением газа и воздуха в этой точке. При переходе от точки А к точке В на высоту Я м абсолютное давление в воздухе уменьшилось на у воза Н кг/м , а в газе НЗ Y газ Н. Следовательно, разность между этими давлениями, которая в точке А составляла р кг/м , в точке В будет уже [c.349]

В хим. пром-стн распространены датчики, основанные обычио на принципе электрич. (реже-пневматич.) компенсации. Диапазон измерения от 100 Па до 1000 МПа, погрешность 0,5-1,5%. Нанб. перспективны приборы, действие к-рых основано на т. наз. тензорезистивном эффекте-изменении элеггрич сопротивления твердого проводника (чувствит. элемента) в результате его деформации, пропорциональной измеряемому давлению. Этн датчики отличаются простотой конструкции, небольшими габаритами и массой, повыш. виброустойчивостью, высокими динамич характеристиками и небольшой погрешностью (0,25-0,50%). В СССР разработан комплекс тензорезисторных преобразователей давления (избыточного и абсолютного, а также разрежения) и разности давлений с упругими чувст-вит. элементами на основе монокристаллич. подложек нз искусств, сапфира с кремниевыми тензорезисторами. Диапазон измерения от 60 до 10 Па, погрешность обычно не превышает 0,1, 0,25 или 0,5%. В комплекс входят также преобразователи гидростатич. давления, предназначенные для получения информации о плотности или уровне жидкостей, к-рые находятся в открытых либо закрытых резервуарах под давлением. Фланцевое крепление датчика к резервуару с рабочей жидкостью и бескамерная конструкция мембранного измерит, узла позволяют контролировать гид- [c.646]

Смотреть страницы где упоминается термин Избыточное давление, разрежение и абсолютное давление: [c.39] [c.31] [c.484] [c.10] Смотреть главы в:

Абсолютное давление — формула и примеры расчетов

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, Р_атм 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 Р_атм определяются при показателе температуры 0⁰ С над нулевым уровнем моря.

Читать еще: Антенна тройной квадрат для dvb t2 расчет

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, 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 Р_абс=0 давление становится равным атмосферному показателю этой величины. Если быть точным, то Р_абс 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 р_а – атмосферное давление, а выражение gρh_p представляет собой произведение высоты столба жидкости на ее плотность и на значение силы тяжести. Так можно измерить абсолютное значение газа в любом сосуде.

Справочник химика 21

Химия и химическая технология

Избыточное давление, разрежение и абсолютное давление

Давление абсолютное, избыточное и разрежение (вакуум). [c.32]

ИЗБЫТОЧНОЕ ДАВЛЕНИЕ, РАЗРЕЖЕНИЕ И АБСОЛЮТНОЕ ДАВЛЕНИЕ [c.12]

Полезная информация о манометрах

Термин «манометр», используемый в тексте, является обобщающим и помимо непосредственно манометров, также подразумевает вакуумметры и мановакуумметры. В данном материале не рассматриваются цифровые приборы.

Манометры – одни из самых распространенных приборов в промышленности и ЖКХ. Уже более ста лет они надежно служат людям. Потребности производства инициировали разработку манометров различного назначения, отличающихся размерами, конструкцией, присоединительной резьбой, диапазонами и единицами измерений, классом точности. Неправильный выбор приборов приводит к их преждевременному выходу из строя, недостаточной точности измерений или переплате за излишний функционал.

Манометры можно классифицировать по следующим критериям.

1.1. Технические манометры стандартного исполнения – предназначены для измерения избыточного и вакуумметрического давления неагрессивных, некристаллизующихся жидкостей, пара и газа.

1.2. Технические специальные – манометры для работы с конкретными средами или в специфических условиях. К специальным относятся следующие манометры:

— манометры для пищевой промышленности.

Кислородные манометры конструктивно не отличаются от технических манометров, но в процессе производства проходят дополнительную очистку от масел, так как при соприкосновении кислорода с маслами может произойти воспламенение или взрыв. На шкалу наносится обозначение О₂.

Ацетиленовые манометры изготавливаются без использования меди и ее сплавов. Это обусловлено тем, что при взаимодействии меди и ацетилена образуется взрывоопасная ацетиленистая медь. Ацетиленовые манометры маркируются символами С₂Н₂.

Аммиачные и коррозионностойкие манометры имеют механизмы из нержавеющей стали и сплавов, не подверженных коррозии при взаимодействии с агрессивными средами.

Конструкция виброустойчивых манометров обеспечивает работоспособность при воздействии вибрации в диапазоне частот, примерно в 4–5 раз превышающем допустимую частоту вибрации стандартных технических манометров.

Некоторые типы виброустойчивых манометров могут заполняться демпфирующей жидкостью. В качестве демпфирующей жидкости используют глицерин (диапазон рабочих температур от -20 до +60 о С) или жидкость ПМС-300 (диапазон рабочих температур от -40 до +60 о С).

Манометры для пищевой промышленности не имеют прямого контакта с измеряемой средой и отделены от нее мембранным разделительным устройством. Надмембранное пространство заполняется специальной жидкостью, которая передает усилие на механизм манометра.

Корпуса манометров обычно окрашивают в цвет соответствующий области применения: аммиачные — в желтый, ацетиленовые — в белый, для водорода — в темно-зеленый, для горючих газов, например, пропана, — в красный, для кислорода — в голубой, для негорючих газов — в черный.

2. Электроконтактные (сигнализирующие) манометры.

Электроконтактные (сигнализирующие) манометры имеют в своем составе контактные группы для подключения внешних электрических цепей. Используются для поддержания давления в технологических установках в заданном диапазоне.

Контактные группы электроконтактных (сигнализирующих) манометров согласно ГОСТ 2405-88 могут иметь одно из четырех исполнений:

III – два размыкающих контакта: левый указатель (min) – синий, правый (max) – красный;

IV – два замыкающих контакта: левый указатель (min) – красный, правый (max) – синий;

V – левый контакт размыкающий (min); правый замыкающий контакт (max) – оба указателя синие;

VI – левый контакт замыкающий (min); правый контакт размыкающий (max) – оба указателя красные.

Большинство российских заводов принимает исполнение V в качестве стандартного. То есть если в заявке не будет указано исполнение электроконтактного манометра, то заказчик почти гарантированно получит прибор с контактными группами этого исполнения. При отсутствии паспорта можно определить исполнение контактных групп по цвету указателей.

Электрокониактные (сигнализирующие) манометры подразделяются на общепромышленные и взрывозащищенные. К заказу взрывозащищенных манометров нужно подходить очень тщательно, с тем, чтобы вид взрывозащиты прибора соответствовал объекту повышенной опасности.

3. Единицы измерения давления.

Градуировка шкал манометров осуществляется в одной из единиц: кгс/см 2 , бар, кПа, МПа. Однако нередко можно встретить манометры с двойной шкалой. Первая шкала проградуирована в одной из перечисленных выше единиц, вторая в psi – фунт-силах на квадратный дюйм. Данная единица является внесистемной и применяется в основном в США. В табл. 1 приведено соотношение указанных единиц между собой.

Табл. 1. Соотношение единиц давления

Приборы, проградуированные в кПа, называют манометрами для измерения низких давлений газов. В качестве чувствительного элемента используется мембранная коробка, тогда как в манометрах на большие давления применяют изогнутую или спиральную трубку.

4. Диапазон измеряемых давлений.

В физике различают несколько видов давления: абсолютное, барометрическое, избыточное, вакуум. Абсолютное давление – это давление измеренное относительно абсолютного вакуума. Абсолютное давление отрицательным быть не может.

Барометрическое – это атмосферное давление, которое зависит от высоты над уровнем моря, температуры и влажности воздуха. На отметке ноль метров над уровнем моря оно принято равным 760 мм ртутного столба. В технических манометрах эта величина принята за нуль, то есть значение барометрического давления на результаты измерений не влияет.

Избыточное давление – это разность между абсолютным давлением и барометрическим, при условии, что абсолютное давление превышает барометрическое.

Вакуум – разность абсолютного давления и барометрического, когда абсолютное давление меньше барометрического. Поэтому вакуумметрическое давление не может быть больше барометрического.

Исходя из этого становится понятно, что вакуумметры измеряют разряжение. Мановакуумметры перекрывают область вакуума и избыточного давления. Манометры измеряют избыточное давление. Существует еще один класс приборов, называемых дифманометрами. Дифманометры включаются в две точки одной системы и показывают перепад давления газообразных или жидких веществ.

Диапазоны измеряемых давлений стандартизированы и приняты равными определенному ряду значений, которые приведены в табл. 2.

Табл. 2. Стандартный ряд значений для градуировки шкал.

Диапазоны измеряемых давлений, кгс/см 2

-1…0,6; 1,5; 3; 5; 9; 15; 24

0…0,6; 1; 1,6; 2,5; 4; 6; 10; 16; 25; 40; 60; 100; 160; 250; 400; 600; 1000; 1600

Манометры сверхвысоких давлений

0…2500; 4000; 6000; 10000

5. Класс точности манометров

Класс точности – допустимая погрешность прибора, выраженная в процентах от максимального значения шкалы данного прибора. Класс точности наносится производителями на шкалу. Чем меньше это значение, тем точнее прибор. Один и тот же тип манометра может иметь разный класс точности. Например, завод «Манотомь» в стандартном исполнении производит приборы с классом точности 1,5, а под заказ может изготовить аналогичные приборы с классом точности 1,0. В табл. 3 приведены данные по классам точности применительно к различным видам манометров.

Табл. 3. Класс точности манометров российских производителей.

Манометры точных измерений

Манометры сверхвысоких давлений

У приборов импортного производства значение класса точности может несколько отличаться от российских аналогов. Например, у европейских технических манометров класс точности может быть 1,6.

Чем меньше диаметр корпуса прибора, тем ниже его класс точности.

6. Диаметр корпуса

Чаще всего манометры изготавливаются в корпусах, имеющих следующие диаметры: 40, 50, 60, 63, 100, 150, 160, 250 мм. Но можно встретить приборы и с другими размерами корпуса. Например, виброустойчивые манометры производства «Физтех» типа ДМ8008-Вуф (ДА8008-Вуф, ДВ8008-Вуф) изготавливаются в корпусах диаметром 110 мм, а уменьшенный вариант этого прибора, ДМ8008-Вуф (ДА8008-Вуф, ДВ8008-Вуф) Исполнение 1, имеет диаметр 70 мм.

Манометры с корпусом в 250 мм часто называют котловыми. Они не имеют специальных исполнений и применяются на теплоэнергетических объектах и позволяют с рабочего места оператора контролировать давление на нескольких расположенных рядом установках.

7. Конструкция манометров

Для подключения манометра к системе используется штуцер. Различают радиальное (нижнее) расположение штуцера и осевое (тыльное). Осевой штуцер может быть с центральным расположением или со смещенным относительно центра. Многие типы манометров в силу конструктивных особенностей не имеют исполнения с осевым штуцером. Например, сигнализирующие (электроконтактные) манометры изготавливают только с радиальным штуцером, так как на тыльной стороне размещается электрический разъем.

Размер резьбы на штуцере зависит от диаметра корпуса. Манометры с диаметрами — 40, 50, 60, 63 мм изготавливаются с резьбой М10х1,0-6g, М12х1,5-8g, G1/8-B, R1/8, G1/4-В, R1/4. На манометрах большего размера применяется М20х1,5-8g или G1/2-В. Европейские нормы предусматривают применение не только указанных выше типов резьбы, но и конических – 1/8 NPT, 1/4 NPT, 1/2 NPT. Кроме того, в промышленности используются специфические присоединения. Манометры, измеряющие высокие и сверхвысокие давления, могут иметь внутреннюю коническую или цилиндрическую резьбу.

При заказе манометров рекомендуется указывать тип резьбы. Не выполнение данного правила может повлечь дополнительные расходы, связанные с заменой установочной арматуры.

Конструкция корпуса манометра зависит от способа и места установки. Приборы, устанавливаемые открыто на магистралях, как правило, не имеют дополнительных креплений. При установке в шкафы, панели управления используются манометры с передним или задним фланцем. Можно выделить следующие исполнения манометров:

— с радиальным штуцером без фланца;

— с радиальным штуцером с задним фланцем;

— с осевым штуцером с передним фланцем;

— с осевым штуцером без фланца.

Манометры стандартного исполнения, как правило, имеют степень защиты IP40. Специальные манометры, в зависимости от области применения, могут изготавливаться со степенью защиту IP50, IP53, IP54 и IP65.

В ряде случаев, манометры должны пломбироваться с тем, чтобы исключить возможность несанкционированного вскрытия приборов. С этой целью некоторые производители изготавливают на корпусе проушину и комплектуют винтом с отверстием в головке, позволяющие установить пломбу.

8. Защита от высоких температур и перепадов давления

На погрешность измерений и ресурс манометров серьезное влияние оказывает температура. Этот фактор воздействует на внутренние элементы конструкции при контакте с измеряемой средой, а внешне через температуру окружающей среды.

Большинство манометров должно эксплуатироваться при температуре окружающей и измеряемой среды не более +60 о С, максимум +80 о С. Некоторые производители изготавливают приборы, рассчитанные на температуру измеряемой среды до +150 о С и даже +300 о С. Однако измерения при высоких температурах можно производить манометрами стандартного исполнения. Для этого манометр должен подключаться к системе через сифонный отвод (охладитель). Сифонный отвод — это трубка специальной формы. На концах отвода имеется резьба для подключения к магистрали и присоединения манометра. Сифонный отвод образует ответвление, в котором отсутствует циркуляция измеряемой среды. В результате в месте подключения манометра температура может в разы отличаться от температуры в основной магистрали.

Другим фактором, влияющим на долговечность манометров, являются резкие перепады давления или гидроудары. Для снижения влияния этих факторов используют демпферы. Демпфер может быть выполнен в виде отдельного устройства, устанавливаемого перед манометром или монтироваться во внутреннем канале держателя прибора.

Защитить манометр можно и другим способом. В случаях, когда нет необходимости постоянно контролировать давление в системе, манометр можно установить через кнопочный кран. Таким образом прибор будет подключаться к контролируемой магистрали лишь на время, в течение которого будет нажата кнопка крана.

Читать еще: Из чего сделан манометр