Что такое избыточное давление — как оно определяется?

Начнем с неопровержимого утверждения: атмосферное давление есть повсюду на Земле. Атмосфера — это то, что позволяет нам дышать, позволяет самолетам и вертолетам (и птицам!) Летать и удерживает все газы, необходимые для выживания, именно там, где они нам нужны. Почему же тогда ваша спущенная шина показывает нулевое давление, когда она падает?

Ответ прост в перспективе. Манометр, который вы подключаете к своей шине, а также многие другие манометры, подключенные к трубопроводам и промышленному оборудованию, не показывают абсолютное давление. Вместо этого он показывает манометрическое давление, которое в некоторой степени связано с величиной. В любом случае, что такое манометрическое давление и как оно соотносится с атмосферным давлением?

Атмосферное давление — оно везде

Куда бы вы ни пошли в пределах планеты, вы подвергаетесь атмосферному давлению. Мы просто так привыкли к этому, что почти не замечаем этого. Как следует из названия, атмосферное давление относится к давлению, которое мы все чувствуем из-за атмосферы, которая присутствует повсюду вокруг нас. Атмосфера в данном контексте просто состоит из газов, которые связаны с поверхностью Земли под действием силы тяжести.

Атмосферное давление играет жизненно важную роль в дыхании людей и животных. Когда мы дышим, мы регулируем давление в легких, позволяя воздуху входить и выходить под действием давления. Атмосферное давление также противодействует внутреннему давлению в нашем организме из-за кровообращения. Если вы смотрели фильм, в котором персонаж умирает в открытом космосе из-за разрыва кровеносных сосудов, на самом деле это произойдет без атмосферного давления — хотя, вероятно, не так драматично.

Атмосферное давление — это тоже то, что позволяет вертолетам, дронам и птицам создавать подъемную силу. Например, вращение роторов дрона позволяет ему летать, дуя ветром вниз и толкая его против атмосферного давления.

Влияние атмосферного давления становится более выраженным, когда вы перемещаетесь на большую высоту. . Атмосферное давление на уровне моря составляет около 1 бара или 14,7 фунтов на квадратный дюйм (фунта на квадратный дюйм). На пике Анд, который находится почти на 7000 метров над уровнем моря, атмосферное давление падает примерно до 0,4 бара или 6 фунтов на квадратный дюйм. Это связано с тем, что под действием силы тяжести чем дальше вы находитесь от источника, которым является ядро ​​Земли.

На таких больших высотах падение атмосферного давления затрудняет дыхание. Это причина того, что несколько сотен человек погибли, пытаясь подняться на Эверест — низкое атмосферное давление на таких экстремальных высотах просто делает его непригодным для проживания людей. Это также причина того, что существует ограничение на высоту полета вертолета, которая составляет около 7600 метров..

Имея фундаментальное понимание того, что такое атмосферное давление и его важность, мы можем перейти к следующей теме — концепции манометрического давления и его отличию от абсолютного давления.

Абсолютное давление — сумма всех давлений

Помимо атмосферного давления, есть еще пара других источников и ситуаций, которые создают различные типы давления. Стоящий столб жидкости, такой как вода в резервуаре для хранения, оказывает гидростатическое давление. Текущая жидкость в трубе также оказывает давление, величина которого зависит от скорости, с которой она течет, и природы жидкости. В нашем примере с шиной давление воздуха внутри шины является функцией того, сколько воздуха было закачано в относительно фиксированный объем шины.

В реальных условиях мы в большинстве случаев так и поступаем. связано с давлением, оказываемым измеряемым материалом. В случае резервуара для воды мы хотим знать давление, оказываемое водой, которое является косвенным показателем уровня воды внутри резервуара. В автомобильной шине давление воздуха внутри шины позволяет нам узнать, нужно ли накачать шину.

Однако постоянное атмосферное давление делает практически невозможным измерение оказываемого давления. водой в баке и воздухом в шине независимо друг от друга. В конце концов, та же атмосфера, которой мы дышим, оказывает давление на воду внутри бака и воздух внутри шины. Это общее давление мы называем абсолютным давлением.

Манометрическое давление — только те числа, которые нам нужны

Суть абсолютного давления в том, что никому не нужно выполнять какие-то математические операции всякий раз, когда они смотрят на манометр. Чтобы упростить задачу, была разработана концепция манометрического давления, которое представляет собой разницу между абсолютным давлением и атмосферным давлением.

Например, рекомендуемое давление для ваших шин должно составлять 35 фунтов на квадратный дюйм. Используя концепцию манометрического давления, вы можете просто накачивать автомобильную шину до тех пор, пока манометр не покажет 35 фунтов на квадратный дюйм. На самом деле в шине вашего автомобиля абсолютное давление составляет 49 фунтов на квадратный дюйм — сумма давления воздуха внутри шины (35 фунтов на квадратный дюйм) и атмосферного давления (14 фунтов на квадратный дюйм). Если исключить термин атмосферное давление, манометр показывает нулевое значение для полностью спущенной шины, а не атмосферное давление 14 фунтов на кв. Суффикс «g» (например, 35 фунтов на кв. Дюйм). В научных обозначениях абсолютное давление выражается суффиксом «а» (например, 49 psia).

Большинство манометров, используемых в настоящее время, относятся к дифференциальному типу. Эти манометры имеют вентиляционное отверстие, которое активно измеряет значение атмосферного давления и вносит поправку в измеренное давление.. Это более точный метод, поскольку из предыдущего раздела мы знаем, что атмосферное давление может изменяться в зависимости от высоты. Влажность и температура также могут влиять на атмосферное давление, хотя и в гораздо менее выраженной степени.

Менее распространены герметичные манометры, которые просто применяют фиксированную поправку к измеренному давлению. Поскольку нет необходимости в активном измерении атмосферного давления, датчик герметичного манометра не нужно выпускать в атмосферу.

Как определить, измеряете ли вы манометрическое давление или абсолютное давление.

Как вы понимаете, разница, которую атмосферное давление оказывает при измерении давления, достаточно велика, чтобы считаться критической в ​​большинстве приложений. Определить, показывает ли ваш датчик давления манометрическое или абсолютное давление, обычно несложно. Датчик, используемый для измерения давления среды, не зависящей от атмосферы, обычно показывает только манометрическое давление. Хорошими примерами этого являются манометр в водопроводе или манометр, подключенный к ручному насосу.

Индикаторы абсолютного давления в основном используются, когда датчику необходимо измерить атмосферное давление. По этой причине датчики давления, используемые в метеорологических приложениях, обычно измеряют абсолютное давление. Если у вашего дрона есть датчик давления, он почти наверняка измеряет абсолютное давление, которое затем использует в качестве индикатора своей текущей высоты.

Заключительные мысли

Давление — одно из них. тех концепций, которые проявляются повсюду вокруг нас, но многие из нас плохо понимают их. Это что-то вроде силы, но это не так. Атмосферное давление, даже если мы этого не понимаем, является движущей силой выживания нескольких видов на нашей планете.

Если вы работаете с любым типом промышленного оборудования или техники, вам необходимо иметь твердое представление о том, что такое манометрическое давление. Это не сложная концепция, а просто упрощение концепции давления.

Оцените статью
futurei.ru
Добавить комментарий