В каких единицах измеряется абсолютное давление
Содержание статьи
Единицы измерения давления. Абсолютное давления. Вакуум.
До настоящего времени единицей измерения давления используется техническая атмосфера, равная давлению в 1 кгс на 1 см². Техническая атмосфера обозначается ат или кгс/см². В качестве единиц измерения давления применяют также метр и миллиметр водяного столба и миллиметр ртутного столба.
Соотношения между этими единицами таковы:
1 кгс/см² = 735,56 мм рт. ст. (при 0 °С);
1 кгс/см² = 10 м вод. ст. (при 4 °С);
1 кгс/см² = 10 000 мм вод. ст. = 10 000 кгс/м².
В науке, а иногда и в технике за единицу давления принимается физическая атмосфера, обозначаемая атм и равная давлению столба ртути высотой 760 мм рт. ст. при 0 °С.
Соотношения между технической и физической атмосферами следующие:
1 кгс/см² = 0,9678 атм;
1 атм = 1,0332 кгс/см² = 10,332 м вод. ст.
В системе СИ основной единицей измерения давления является Паскаль (Н/м²). Так как величина паскаль для практических целей часто слишком мала, то допускается применение внесистемной единицы давления — бар, которая равна 100 000 Па.
Абсолютное давление pабс — это сумма атмосферного давления pатм и избыточного давления pизб. В полном вакууме, абсолютное давление равно 0 бар абс. В атмосфере на уровне моря, абсолютное давление составляет 1 бар абс.
Pабс=Ратм+Ризб
Ва́куум — среда, содержащая газ при давлениях значительно ниже атмосферного. Вакуум характеризуется соотношением между длиной свободного пробега молекул газа λ и характерным размером процесса d. Под d может приниматься расстояние между стенками вакуумной камеры, диаметр вакуумного трубопровода и т.д. В зависимости от величины соотношения λ/d различают низкий (λ/d<<1), средний (λ/d~1) и высокий (λ/d>>1) вакуум.
На практике сильно разреженный газ называют техническим вакуумом.
Под физическим вакуумом в современной физике понимают полностью лишённое вещества пространство.
Уравнение Д.Бернули для элементарной струйки.
Для двух произвольных сечений и потока идеальной жидкости уравнение Бернулли имеет следующий вид:
С энергетической точки зрения каждый член уравнения представляет собой определенные виды энергии: z1 и z2 — удельные энергии положения, характеризующие потенциальную энергию в сечениях;
— удельные энергии давления, характеризующие потенциальную энергию давления в тех же сечениях;
— удельные кинетические энергии в тех же сечениях.
Следовательно, согласно уравнению Бернулли, полная удельная энергия идеальной жидкости в любом сечении постоянна.
Уравнение Бернулли можно истолковать и чисто геометрически. каждый член уравнения имеет линейную размерность. z1 и z2 — геометрические высоты сечений над плоскостью сравнения; — пьезометрические высоты; — скоростные высоты в указанных сечениях.
В этом случае уравнение Бернулли можно прочитать так: сумма геометрической, пьезометрической и скоростной высоты для идеальной жидкости есть величина постоянная.
Уравнение Бернулли для реальной жидкости будет иметь вид:
в уравнении появились еще два коэффициента α1 и α2, которые называются коэффициентами Кориолиса и зависят от режима течения жидкости ( α = 2 для ламинарного режима, α = 1 для турбулентного режима ).
Потерянная высота складывается из линейных потерь, вызванных силой трения между слоями жидкости, и потерь, вызванных местными сопротивлениями
Классификация видов движения жидкости.
Движение жидкости может быть 2 видов: ламинарный режим и турбулентный.
При ламинарном режиме отдельные слои жидкости скользят относительно друг друга, не смешиваясь между собой, а частицы жидкости движутся прямолинейно по параллельным друг другу траекториям. При этом режиме движения скорости в каждой точке потока не изменяются во времени ни по величине, ни по направлению. Наблюдается в тонких капиллярных трубках.
Турбулентный режим характерно постоянное перемешивание жидкости и изменение во времени местных скоростей потока по величине и направлению – пульсацией скоростей; при этом частицы жидкости движутся по сложным и все время изменяющимся траекториям.
Источник
чем измеряется давление?
Давление — физическая величина, численно равная силе, действующей на единицу площади поверхности перпендикулярно этой поверхности. Для обозначения давления обычно используется символ p — от лат.pressūra (давление).
Давление на поверхность может иметь неравномерное распределение, поэтому различают давление на локальный фрагмент поверхности и среднее давление на всю поверхность.
Давление на локальной площади поверхности определяется как отношение нормальной составляющей силы dFn, действующей на этот фрагмент поверхности, к площади этого фрагмента dS:
p = dFn/dS
Среднее давление по всей поверхности есть отношение нормальной составляющей силы Fn, действующей на данную поверхность, к её площади S:
pср = Fn/S
Измерение давления газов и жидкостей выполняется с помощью манометров, дифманометров, вакуумметров, датчиков давления, атмосферного давления — барометрами.
Единицы измерения давления имеют давнюю историю и с учетом разных сред (жидкость, газ, твердое тело) достаточно разнообразны. Приведем основные.
Паскаль
В Международной системе единиц (СИ) измеряется в паскалях (русское обозначение: Па; международное: Pa). Паскаль равен давлению, вызываемому силой, равной одному ньютону, равномерно распределённой по нормальной к ней поверхности площадью один квадратный метр.
1 Па = 1 Н/м2
Один паскаль — небольшое давление. Примерно такое давление создает лежащий на столе листок из школьной тетради. Поэтому очень часто используют кратные единицы давления:
| гектопаскаль (гПа) | 1 гПа = 100 Па = 102 Па |
| килопаскаль (кПа) | 1 кПа = 1′000 Па = 103 Па |
| мегапаскаль (МПа) | 1 МПа = 1′000′000 Па = 106 Па |
Тогда получаем следующее соответствие: 1 МПа = 1 МН/м² = 1 Н/мм² = 100 Н/см².
Также, шкалы приборов для измерения давления могут быть градуированы в величинах Н/м2 или Н/мм2.
Соотношения величин к 1 Па:
| МПа | |
| Бар (bar, бар) | 0,1 |
| Техническая атмосфера (at, ат), кгс/см2 | 10,197 |
| Физическая атмосфера (atm, атм) | 9,8692 |
| Миллиметр ртутного столба (мм рт.ст., mm Hg, Torr, торр) | 7500,6 |
| Метр водяного столба (м вод.ст., m H2O) | 10,197 |
| Фунт-сила на кв. дюйм (psi) | 145,04 |
Ди́на
Ди́на (русское обозначение: дин, международное обозначение: dyn) — единица силы в системе единиц СГС. Одна дина численно равна силе, которая сообщает телу массой в 1 грамм ускорение в один сантиметр в секунду за секунду.
1 дин = 1 г·см/с2 = 10-5 H = 1,0197·10-6 кгс
СГС (сантиметр-грамм-секунда) — система единиц измерения, которая широко использовалась до принятия Международной системы единиц (СИ). Другое название — абсолютная физическая система единиц.
Бар (bar, бар)
Бар (русское обозначение: бар; международное: bar😉 — внесистемная единица измерения давления, примерно равная одной атмосфере, используется для жидкостей и газов, находящихся под давлением.
Почему бар, а не паскаль? Для технических измерений, где присутствует высокое давление, паскаль — слишком мелкая единица. Поэтому ввели единицу более крупную — 1 бар. Приблизительно это давление земной атмосферы.
| 1 бар = | |
| Паскаль (Pa, Па) | 105 Па = 0,1 МПа |
| Физическая атмосфера (atm, атм) | 0,98692 атм |
| кгс/см2 | 1,0197 кгс/см2 |
| Миллиметр ртутного столба (мм рт.ст., mm Hg, Torr, торр) | 750,06 мм рт.ст. |
| дин/см2 | 106 дин/см2 |
Бар — внесистемная единица измерения давления.
| Российская Федерация | Без ограничения срока с областью применения «промышленность». |
| Международная организация законодательной метрологии (МОЗМ) | Могут временно применяться до даты, установленной национальными предписаниями, но которые не должны вводиться, если они не используются. |
Килограмм-сила
Килограмм-сила равен силе, которая сообщает покоящейся массе, равной массе международного прототипа килограмма, ускорение, равное нормальному ускорению свободного падения (9,80665 м/с2).
1 кгс = 1 кг * 9,80665 м/с2 = 9,80665 Н
Килограмм-сила примерно равна силе, с которой тело массой 1 килограмм давит на весы на поверхности Земли, поэтому удобна тем, что её величина равна весу тела массой в 1 кг, поэтому человеку легко представить, например, что такое сила 5 кгс.
| 1 кгс | = 9,80665 Н | ≈ 10 Н |
| 1 Н | ≈ 0,10197162 кгс | ≈ 0,1 кгс |
| 100 кгс/м2 | ≈ 1 кПа | = 1 кН/м2 |
| 1 лошадиная сила | 75 кгс·м/с |
Килограмм-сила (русское обозначение: кгс или кГ; международное: kgf или kgF) — единица силы в системе единиц МКГСС (Метр — КилоГрамм-Сила — Секунда).
| Международная организация законодательной метрологии (МОЗМ) | Должны быть изъяты из обращения как можно скорее там, где они используются в настоящее время, и которые не должны вводиться, если они не используются. |
| Российская Федерация | Килограмм-сила и грамм-сила допущены к использованию в качестве внесистемных единиц без ограничения срока действия с областью применения «все области»,, допускаемых к применению в Российской Федерации, используется только в тех случаях, когда количественные значения величин «невозможно или нецелесообразно» выражать в единицах СИ. |
Техническая атмосфера (at, ат), кгс/см2
Техническая атмосфера (русское обозначение: ат; международное: at) — равна давлению, производимому силой в 1 кгс, равномерно распределённой по перпендикулярной к ней плоской поверхности площадью 1 см2. Таким образом,
1 ат = 98 066,5 Па
| Российская Федерация | — |
| Международная организация законодательной метрологии (МОЗМ) | Должны быть изъяты из обращения как можно скорее там, где они используются в настоящее время, и которые не должны вводиться, если они не используются. |
Физическая атмосфера (atm, атм)
Нормальная, стандартная или физическая атмосфера (русское обозначение: атм; международное: atm) — внесистемная единица, равна давлению столба ртути высотой 760 мм на его горизонтальное основание при плотности ртути 13 595,04 кг/м3, при температуре 0°C и при нормальном ускорении свободного падения 9,80665 м/с2.
1 атм = 760 мм.рт.ст.
В соответствии с определением:
| 1 атм | 101 325 Па |
| 1 атм | 1,033233 ат |
| Российская Федерация | Допущена к использованию в качестве внесистемной единицы с областью применения «все области». |
| Международная организация законодательной метрологии (МОЗМ) | Должны быть изъяты из обращения как можно скорее там, где они используются в настоящее время, и которые не должны вводиться, если они не используются. |
Миллиметр ртутного столба
Миллиметр ртутного столба (русское обозначение: мм рт.ст.; международное: mm Hg) — внесистемная единица измерения давления, иногда называется «торр» (русское обозначение — торр, международное — Torr) в честь Эванджелисты Торричелли.
1 мм рт.ст. ≈ 133,3223684 Па
| Атмуровень моря | 760 мм рт.ст. |
| 760 мм рт.ст. | 101 325 Па |
| 1 мм рт.ст. | 101 325 / 760 ≈ 133,3223684 Па |
| 1 мм рт.ст. | 13,5951 мм вод.ст. |
Происхождение этой единицы связано со способом измерения атмосферного давления при помощи барометра, в котором давление уравновешивается столбиком жидкости. В качестве жидкости часто используется ртуть, поскольку у неё очень высокая плотность (≈13 600 кг/м3) и низкое давление насыщенного пара при комнатной температуре.
| Российская Федерация | Допущен к использованию в качестве внесистемной единицы без ограничения срока с областью применения «медицина, метеорология, авиационная навигация» |
| Международная организация законодательной метрологии (МОЗМ) | Могут временно применяться до даты, установленной национальными предписаниями, но которые не должны вводиться, если они не используются. |
Миллиметры ртутного столба используются, например, в вакуумной технике, в метеорологических сводках и при измерении кровяного давления.
В США и Канаде также используется единица измерения «дюйм ртутного столба» (обозначение — inHg). 1 inHg = 3,386389 кПа при 0 °C.
Миллиметр водяного столба
Миллиметр водяного столба (русское обозначение: мм вод.ст., мм H2O; международное: mm H2O) — внесистемная единица измерения давления. Равен гидростатическому давлению столба воды высотой 1 мм, оказываемому на плоское основание при температуре воды 4 °С.
В Российской Федерации допущен к использованию в качестве внесистемной единицы измерения давления без ограничения срока с областью использования «все области».
Источник
Виды давления. Абсолютное, избыточное и вакууметрическое давление
В самых разнообразных областях техники и науки, в самых разных технических приборах и сооружениях
требуется проводить измерения давления жидкостей или газов. В зависимости от назначения
инженеры должны иметь возможность проводить измерения давления и использовать
соответствующие единицы для точного отображения этих показаний, а также уметь правильно или
оперировать.
Единицы измерения давления
Гидростатическое
давление, как и
напряжение, в системе СГС измеряется в дин/см2, в
системе МКГСС — кгс/м2, в
системе СИ — Па. Кроме того, гидростатическое давление измеряется в кгс/см2, высотой
столба жидкости (в м вод. ст., мм рт.ст. и т. д.) и, наконец, в атмосферах физических (атм) и
технических (ат) (в гидравлике пока еще
преимущественно пользуются последней единицей). Для перевода одних единиц измерения давления в
другие Вы можете воспользоваться
нашим конвертером
давлений.
В ней есть возможность перевести бар, Psi. ат в Па, МПа в м.вод. столба или ртутного столба и
т.д.
Абсолютное значение
Абсолютное давление ─ это истинное давление жидкостей, паров или газов, которое отсчитывается от
абсолютного
нуля давления (абсолютного вакуума).
Избыточное давление
Разность между абсолютным давлением p и атмосферным давлением pа называется избыточным
давлением и обозначается ризб:
ризб = p — pа
или
ризб/γ = (p — pа)/γ = hп
hп в этом случае называется пьезометрической высотой, которая является мерой
избыточного давления.
На рисунке показан закрытый резервуар с жидкостью, на поверхности которой давление p0.
Подключенный к резервуару пьезометр П (см. рис. ниже) определяет избыточное
давление в точке А.
Абсолютное и избыточное давления, выраженные в атмосферах, обозначаются соответственно ата и
ати.
Вакууметрическое давление
Вакуумметрическое давление, или вакуум, — недостаток давления до атмосферного
(дефицит давления), т. е. разность между атмосферным или барометрическим и абсолютным давлением:
рвак = pа — p
или
рвак/γ = (pа — p)/γ =
hвак
где hвак — вакуумметрическая высота, т. е. показание вакуумметра В,
подключенного к резервуару, показанному на рисунке ниже. Вакуум выражается в тех же единицах,
что и давление, а также в долях или процентах атмосферы.
Из выражений последних двух выражений следует, что вакуум может изменяться от нуля до
атмосферного давления; максимальное значение hвак при нормальном атмосферном давлении
(760 мм рт. ст.) равно 10,33 м вод. ст.
Инфографика для лучшего запоминания и понимания.
Вильнер Я.М. Справочное пособие по гидравлике, гидромашинам и гидроприводам.
Источник
Единицы измерения давления
Программа КИП и А
Международная система единиц (СИ)
Давлением P называется физическая величина силы F, действующая на единицу поверхности площади S, направленная перпендикулярно этой поверхности.
т.е. P = F / S.
В международной системе единиц (СИ) давление измеряется в Паскалях:
Па — русское обозначение.
Pa — международное.
1 Па = 1 Ньютон / 1 кв. метр (1 Н/м²)
Для практических измерений в КИП и А, 1 Па часто оказывается слишком маленькой величиной давления, и для оперирования реальными данными применяются умножающие приставки — (кило, Мега), умножающие значения в 1тыс. и 1млн. раз соответственно.
1 МПа = 1000 кПа = 1000000 Па
Также, шкалы приборов для измерения давления могут быть непосредственно градуированы в величинах Ньютон / метр, или их производных:
Килоньютон, Меганьютон / м², см², мм².
Тогда получаем следующее соответствие:
1 МПа = 1 МН/м² = 1 Н/мм² = 100 Н/см² = 1000 кН/м² = 1000 кПа = 1000000 Н/м² = 1000000 Па
В России и Европе также широкое применение для измерения давления находят единицы бар (bar) и кгс/м² (kgf/m²), а также их производные (mbar, кгс/см²).
1 бар — это внесистемная единица, равная 100000 Па.
1 кгс/см² — это единица измерения давления в системе МКГСС, и широко применяется в промышленных измерениях давления.
1 кгс/см² = 10000 кгс/м² = 0.980665 бар = 98066.5 Па
Атмосфера
Атмосфера — это внесистемная единица измерения давления приблизительно равная атмосферному давлению Земли на уровне Мирового океана.
Существует два понятия атмосферы для измерения давления:
- Физическая (атм) — равна давлению столба ртути высотой 760 мм при температуре 0° C. 1 атм = 101325 Па
- Техническая (ат) — равна давлению, производимому силой в 1 кгс на площадь 1 см². 1 ат = 98066,5 Па = 1 кгс/см²
В России для использования в измерениях допущена только техническая атмосфера, и срок ее действия ограничен по некоторым данным 2016 годом.
Водяной столб
Метр водяного столба — внесистемная единица измерения давления, применяемая в ряде производств.
Физически он равен давлению столба воды высотой в 1 м при температуре около 4° C и стандартном для калибровки ускорении свободного падения — 9,80665 м/сек².
м вод. ст. — русское обозначение.
mH2O — международное.
Производными единицами являются см вод. ст. и мм вод. ст.
1 м вод. ст. = 100 см вод. ст. = 1000 мм вод. ст.
Соотносится к другим единицам измерения давления соответствующим образом:
1 м вод. ст. = 1000 кгс/м² = 0.0980665 бар = 9.80665 Па = 73.55592400691 мм рт. ст.
Ртутный столб
Миллиметр ртутного столба — внесистемная единица измерения давления, равная 133.3223684 Па. Синоним — Торр (Torr).
мм рт. ст. — русское обозначение.
mmHg. — международное.
Использование в России — не ограничено, но не рекомендовано. Применяется в ряде областей техники.
Соотношение к водному столбу: 1 мм рт. ст. = 13.595098063 мм вод. ст.
Единицы США и Британии
В США и Британии применяются также другие единицы измерения давления.
Это связано с тем, что длины выражаются в футах и дюймах, а вес в фунтах, британских и американских тоннах.
Примеры некоторых из них:
- Дюйм водного столба
Обозначение: inH2O = 249.08891 Па. - Фут водного столба
Обозначение: ftH2O = 2989.006692 Па. - Дюйм ртутного столба
Обозначение: inHg = 3386.38815789474 Па. - Фунт на квадратный дюйм
Обозначение: psi = 6894.757293178 Па. - 1000 фунтов на квадратный дюйм
Обозначение: ksi = 6894757.2931783 Па. - Фунт на квадратный фут
Обозначение: psf = 47.8802589803 Па. - Американская (короткая) тонна на квадратный дюйм
Обозначение: tsi = 13789514.58633672267344 Па. - Американская (короткая) тонна на квадратный фут
Обозначение: tsf = 95760.51796067168523226 Па. - Британская (длинная) тонна на квадратный дюйм
Обозначение: br.tsi = 15444256.3366971 Па. - Британская (длинная) тонна на квадратный фут
Обозначение: br.tsf = 107251.780115952 Па.
Приборы для измерения давления
Для измерения давления применяются манометры, дифманометры (разность давлений), вакуумметры (измерение разряжения).
Источник