Что называется избыточным давлением

Содержание

Разница между абсолютным и избыточным давлением

davava

Вначале может показаться, что вопрос является весьма простым и тривиальным, однако, если начать разбираться в данном вопросе более комплексно и подробно, то станет ясно, что он требует развернутого и полного ответа. Насчет этих понятий сложилось множество мнений, однако существует научная точка зрения, которую можно рассмотреть с весьма понятной и отчетливой точки зрения.

Если говорить о понятиях относительного и абсолютного давления, проводя анализ того, какая между ними существует разница, и что общего, то стоит отметить тот факт, что он поможет разобраться в теме полностью. Для начала хотелось бы рассмотреть сведения о данных понятиях и определениях.

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.

Давление. Перевод единиц измерения давления. Таблица соотношения единиц давления.

Давление – важная физическая величина, часто использующаяся в автомобильной технике. Тут и самые простые случаи, например, всем известные требования к давлению в шинах и более скрытые, давление топлива, масла в двигателе и трансмиссии, многочисленные узлы гидравлики. При указании и измерении численных значений потребуется система единиц, которая различается в технических традициях разных стран и школ.

Виды давления. Максимальное избыточное давление воздуха

Давление в системе отопления

Каждый человек в своей жизни так или иначе сталкивается с атмосферным давлением, однако все ли знают, что это значит? Ниже рассмотрим не только понятие атмосферы, но и определение абсолютного, дифференциального и максимального избыточного давления воздуха.

Данные понятия иногда упоминаются, когда речь заходит об отоплении частного дома – это давление теплоносителя в самой системе отопления или же газа в газовом трубопроводе при центральном газоснабжении. Конечно, знать этого совсем не обязательно, но для общего развития ознакомиться с основными понятиями полезно.

Понятие абсолютного давления

Говоря про абсолютное давление, стоит отметить, что способ его указания ведется относительно отсчетной точки. При этом, согласно определению данного вида давления, за точку отсчета, берется именно абсолютная форма вакуума. Существует такое предположение, что давления, которое будет равняться меньшему значению, чем вакуум, не существует. Именно поэтому, сравнивают данное давление относительно вакуумных значений. Любое значение давления, находящегося в промежутке абсолютного вакуума и давления, считающего нормальным атмосферным, можно назвать абсолютным. Его значение можно рассчитать согласно формуле, предполагающей, что она равно сумме избыточного и атмосферного давлений.

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.

Единицы

Для начала выясним, какие единицы измерения давления воды в водопроводе используются в настоящее время.

Атмосфера

Эта единица соответствует атмосферному давлению на уровне моря. Здесь, однако, есть небольшая тонкость: речь идет об избыточном давлении относительно атмосферного. Его значение в водопроводе в 0,2 атмосферы, показанное манометром, соответствует абсолютному значению в 1,2 атмосферы.

Полезно: вместо слова “атмосфера” часто используется равноценное понятие – кгс/см2. Физический смысл единицы – усилие, с которым масса в 1 кг при земном ускорении свободного падения будет давить на площадь в 1 см2.

Устаревшая единица измерения, заимствованная из использовавшейся до СИ системы измерений СГС. О ней достаточно знать, что бар приблизительно (с точностью около 2%) равен атмосфере. Довольно часто манометр для измерения давления воды в водопроводе имеет две шкалы – в барах и мегапаскалях.

Мегапаскаль

Паскаль соответствует одному ньютону на квадратный метр поверхности. Поскольку масса в один килограмм давит на основание с силой в 9,8 ньютонов, 1 мегапаскаль примерно соответствует 9,8 кгс/см2. Иногда это значение округляют до 10.

Напор

Под понятием напора, измеряемого в метрах, понимается высота водяного столба, соответствующая определенному избыточному давлению. Как узнать напор при известных показаниях манометра в кгс/см2? Достаточно просто умножить их на 10: одна избыточная атмосфера способно поднять водяной столб на 10 метров.

Таблица перевода некоторых единиц измерения.

Абсолютное

Виды давления. Максимальное избыточное давление воздуха

Абсолютное давление газа — это независимая величина, существующая в безвоздушном пространстве. С латыни «absolutus» переводится как отдельный, независимый. По другому можно сказать, что это измеряемый параметр относительно абсолютного нуля или вакуума.

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.

Если показатели абсолютной величины выше, чем показатель атмосферы воздуха, в данном моменте оно классифицируется избыточным. Точкой отсчета является показатель давления в атмосфере. Абсолютное значение вычисляется суммой величин избыточного и атмосферного показателя. Измеряется оно в системе СИ в Па (Паскалях).

Формула для вычисления абсолютного показателя выглядит следующим образом:

где Pamb – атмосферное,

Характеристика и определение избыточного давления

Говоря про избыточное давление, хочется отметить, что оно имеет отношение к отсчетным величинам, для которых используются точки отсчета для сравнений. К определению избыточного давления относится такой его вид, при котором за точку отсчета берутся показатели, относительно нормального атмосферного давления. По математической трактовке, чтобы найти избыточное давление, нужно от абсолютной величины давления отнять значение атмосферного давления.

Можно рассмотреть пример с морем, давление для которого составляет один бар. Если указывать избыточное значение давления для него, то оно будет находиться на отметке, равной нулю бар. Запись избыточного давления ведется при помощи буквы «и» (если запись ведется на русском языке), а для английского языка оно получило запись с помощью буквы «g». Также, на других языках, его дословно переводят, как «сверхдавление». На манометрах, обычно также указывается его вид, как избыточный. Также, стоит отметить, что его учет обязательным образом предполагает сравнение с атмосферным давлением, ведь благодаря этому, можно определить его показатели. Физический смысл такого давления является доказанным и важным.

Абсолютное и избыточное давление

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.

Таблица перевода единиц измерения давления

Помимо конвертеров, существуют и таблицы перевода, где по вертикали выбирается одна величина, а по горизонтали другая. На пересечении строки и столбца обнаруживается искомое значение.

Ниже самые популярные переводы:

бар = 100 кПа бар = 1 техн. атм (at) бар = 750 мм рт. столба бар = 0,1 МПа бар = 1,0197 кГс/см 2

Таблицы могут быть двух видов:

Мультисистемные служат для определения соотношения между разными единицами измерения в любом сочетании. В этом случае таблица заполняется коэффициентами пересчёта.

Например, если выбрать строку «фунт на квадратный дюйм» (psi) и столбец «килопаскаль» (кПА), то на пересечении можно увидеть, что одному psi соответствует 6,895 кПА. Для дальнейших вычислений придётся воспользоваться операциями умножения или деления на калькуляторе.

Таблицы для выражения конкретных значений в одних единицах через другие. Обычно там числа располагаются парами, в определённом диапазоне от минимального давления до максимального, на который рассчитана данная таблица.

Результат получается с некоторой погрешностью, поскольку при выборе нужного числа приходится применять округление до ближайшего табличного значения. Чем больше в таблице пар чисел, тем точность выше. Практически высокая точность и не требуется.

Табличный метод излишне громоздок, поэтому устарел, расчёт с помощью конвертеров величин куда точнее и быстрее, а форма занимает меньше места на экране. Но при отсутствии электронных средств остаются только таблицы, они могут иметь бумажное исполнение, а считать на логарифмической линейке или в уме сейчас мало кто умеет и желает.

Избыточное

Избыточное (второе название манометрическое) представляется как разность (в положительном значении) между измеряемой величиной и нормальным атмосферным показателем.

В данном случае точкой отсчета показателя является давление в атмосфере. Понятие данного вида используют, когда возникает превышение абсолютного значения над атмосферным. Иначе существует такой показатель, как отрицательное избыточное давление газа.

Общие элементы и признаки между абсолютной и избыточной формой давления

Вначале хочется сказать о важности данных видов давлений именно с физической точки зрения. Их разделение на подобные категории является неотъемлемой частью в рамках нахождения физического смысла.

  1. Во-первых, на это указывает тот факт, что производится анализ при учете этих факторов, а во-вторых, при помощи сравнительных характеристик относительно друг друга, находится и атмосферное давление. В этом заключается их первый общий признак.
  2. Вторым, и, пожалуй, самым важным признаком является то, что и абсолютное и избыточное давление, определяются согласно имеющейся или находящейся точке отсчета, представленных различными элементами, однако, работающие по схожему принципу. Например, в отличие от атмосферного давления, которое относится не к точке отсчета, а к назначенному месту.

Также, стоит отметить, что существует такое понятие, как нормальное атмосферное давление, которое принято согласно специальным стандартам, и оно считается самым распространенным с точки зрения измерения.

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.

Атмосферное

Виды давления. Максимальное избыточное давление воздуха

Наконец самым жизненно необходимым рассматриваемым видом давления для человека является атмосферное. Его обозначение на латыни – Pamb (amb – ambienes) – окружающий. Оно в первую очередь разнится от ранее рассмотренных типов тем, что значение получается методом измерения, точек отсчета у него нет.

Атмосферная величина складывается из массы атмосфер, окружающих земной шар на высоте до пятисот километров. Несмотря на тот факт, что в пределах этой высоты атмосферное давление примерно одинаковое, оно, в зависимости от метеорологических условий может сильно меняться.

Среднее значение Pamb на уровне моря имеет цифру в 101 325 Паскалей. Производители оборудования в Европе условно принимают эту величину за так называемый 1 Бар. Измерение атмосферного показателя в быту принято считать в мм ртутного столба. Нормальным считается значение 760 мм рт.ст. при температуре ноль градусов по Цельсия. Атмосферные погодные явления, такие, как циклоны и антициклоны заставляют изменяться величину в пределах 5 %.

Сравнительная характеристика данных понятий и их основные отличия

Говоря про характеристику данных понятий, стоит отметить, что у них существуют системные признаки, указывающие на сходства в единой системе. Например, указанная выше точка отсчета, которую принято брать за элементную единицу сравнения для их подсчета, говорит о сходстве этих понятий. Также, если сравнивать два этих понятия, то можно затронуть способ их нахождения.

Для первого вида — абсолютного давления характерной чертой является то, что, для нахождения его величины необходимо просуммировать между собой атмосферное и избыточное давление. Для нахождения избыточного давления, используется формула, при которой от абсолютного давления вычитается атмосферное. Такое нахождение данных величин говорит, в первую очередь, об их взаимосвязи и разнице в физическом смысле. Для примера, можно сказать, что одно и то же взятое для примера рассмотрение, может иметь разные показатели в зависимости от вида давления. Например, абсолютное давление, находящееся на уровне моря, равняется одному бару, а избыточный вид давления покажет отметку, равную нулю бар.

Давление

Существует еще одна форма давления, относящаяся к данным понятиям – дифференциальное давление. В его определение входит то, что оно является разницей давлений в двух разных точках. Однако, оно не относится ни к одному из видов, и является самостоятельной величиной, имеющей физический смысл.

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.

Какие единицы давления переводят чаще всего

При работе с автомобилями импортного производства приходится иметь дело с единицами совершенно непривычными, особенно это касается фунтов на квадратный дюйм (psi). Тут быстро сообразить в уме сколько это будет в привычных барах (bar) или атмосферах (атм) неподготовленному человеку затруднительно.

Даже если ему всё понятно с фунтом и дюймом, то с их сочетанием попадают в тупик. Приходится заглядывать в таблицы или специализированные калькуляторы. С прочими единицами ситуация не лучше.

Сколько бар в 1 МПа

Бар – единица внесистемная, но поскольку он примерно равен одной атмосфере, то сложностей не возникает, а незначительные погрешности почти всегда ни на что не влияют. Но если точно, то бар – это десять ньютон на квадратный сантиметр, то есть 0,1 мегапаскаля (МПа).

Поскольку паскаль – это один ньютон на квадратный метр, чисто системная единица в международной системе СИ. Значит в одном МПа точно 10 бар.

Сколько бар в 1 атмосфере

Строго говоря, атмосфера, как единица измерения давления, может быть технической или физической. Техническая точно равна одной килограмм-силе на квадратный сантиметр (кгс/см2), физическая чуть больше за счёт неравенства между килограмм-силой и десятком ньютон.

Разница получается из-за того, что связь между ньютоном и килограмм-силой выводится через ускорение свободного падения на уровне моря, а это не ровно 10, а примерно 9,87. То есть в 1 технической атмосфере (1 at) примерно 0,98 бар, а в физической (1 атм) – 1,013 бар. Такими ошибками всегда можно пренебречь, как и разницей между обеими атмосферными единицами.

Дифференциальное

Виды давления. Максимальное избыточное давление воздуха

Разницей между двумя замеренными показателями называют дифференциальным давлением (pressure differentialis) – перепад или разность. Его используют для определения падения давления при использовании какого-либо оборудования. Как правило на фильтрах очистки сжатого газа или воздуха. К абсолютному значению или избыточному данный вид отношения не имеет.

Все вышеперечисленные виды измеряемых величин применяются при эксплуатации и проектировании газопроводов и трубопроводов промышленных и частных объектов, автомобильных систем газобалонного оборудования, снабженных датчиками абсолютного показателя (ДАД). Поэтому для общего развития не помешает знать данные понятия, но вдаваться в подробности не имеет смысла, если конечно не захочется понять физику процессов.

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.

Единицы измерения давления

Единица измерения давления в СИ- паскаль (русское обозначение: Па; международное: Pa) = Н/м2

Оцените статью
Рейтинг автора
4,8
Материал подготовил
Егор Новиков
Наш эксперт
Написано статей
127
А как считаете Вы?
Напишите в комментариях, что вы думаете – согласны
ли со статьей или есть что добавить?
Добавить комментарий