¾ เพียโซมิเตอร์

¾ manometers,

¾เกจวัดสูญญากาศ

เพียโซมิเตอร์และเกจวัดแรงดันวัดแรงดันเกิน (เกจ)นั่นคือมันทำงานถ้าความดันรวมในของเหลวเกินค่าเท่ากับหนึ่งบรรยากาศ p= 1kgf/cm2= 0,1MPa พี พี่แมน พี atm p atm = = 101325 » 100000ปะ .

hp ,

ที่ไหน hp ม.

hp .

MPaหรือ kPa(ดูหน้า 54) อย่างไรก็ตามเกจวัดแรงดันแบบเก่าที่มีมาตราส่วนใน kgf/cm2สะดวกตรงที่หน่วยนี้มีบรรยากาศเดียว (ดูหน้า 8) การอ่านมาตรวัดความดันเป็นศูนย์ที่สอดคล้องกับ กดดันเต็มที่ พีเท่ากับหนึ่งบรรยากาศ

เกจสูญญากาศในแบบของฉัน รูปร่างคล้ายกับมาโนมิเตอร์ แต่มันแสดงให้เห็นว่าเศษส่วนของความดันที่เพิ่มแรงดันทั้งหมดในของเหลวให้เป็นค่าของบรรยากาศหนึ่ง สูญญากาศในของเหลวไม่ใช่ความว่างเปล่า แต่เป็นสถานะของของเหลวเมื่อความดันรวมในนั้นน้อยกว่าความดันบรรยากาศตามปริมาณ เข็มหมุดเข็มหมุด

.

ค่าสุญญากาศ pvไม่เกิน 1 ที่ เข็มหมุด " 100000ปะ

การแสดงเพียโซมิเตอร์ ชั่วโมง p = 160ดูคำถาม ศิลปะ. p est = 16000ปะและ p= 100000+16000=116000ปะ;

Manometer พร้อมการอ่านค่า พี่แมน = 2,5kgf/cm2 ชั่วโมง p = 25 มและความดันรวมใน SI p= 0,35MPa;

เกจวัดสูญญากาศแสดง p ใน = 0,04MPa p= 100000-40000=60000ปะ

หากความดัน P วัดจากศูนย์สัมบูรณ์จะเรียกว่า Rabs กดดันแน่นอน. หากนับความดันจากบรรยากาศจะเรียกว่า Pizb ส่วนเกิน (manometric) มันถูกวัดด้วยมาโนมิเตอร์ ความดันบรรยากาศคงที่ Ratm = 103 kPa (รูปที่ 1.5) แรงดันสูญญากาศ Рvac - ขาดความกดดันต่อบรรยากาศ

6.สมการพื้นฐานของอุทกสถิต (สรุป). กฎของปาสกาล ความขัดแย้งที่หยุดนิ่ง น้ำพุนกกระสา อุปกรณ์ หลักการทำงาน

สมการพื้นฐานของไฮโดรสแตติกระบุว่าความดันรวมในของเหลว พีเท่ากับผลรวมของแรงดันภายนอกบนของเหลว โปและความดันของน้ำหนักของคอลัมน์ของเหลว p w, นั่นคือ: , โดยที่ ชม- ความสูงของคอลัมน์ของเหลวเหนือจุด (ความลึกของการแช่) ซึ่งกำหนดความดัน จากสมการที่ว่าความดันในของเหลวเพิ่มขึ้นตามความลึกและการพึ่งพาอาศัยกันนั้นเป็นเชิงเส้น

ในกรณีเฉพาะสำหรับถังเปิดที่สื่อสารกับบรรยากาศ (รูปที่ 2) ความดันภายนอกของของเหลวจะเท่ากับความดันบรรยากาศ พี o= พี atm= 101325 ปะ 1 ที่. จากนั้นสมการพื้นฐานของไฮโดรสแตติกจะอยู่ในรูป

.

ความดันเกจ (เกจ) คือความแตกต่างระหว่างความดันรวมและความดันบรรยากาศ จากสมการสุดท้าย จะได้ว่า สำหรับอ่างเก็บน้ำเปิด แรงดันเกินเท่ากับความดันของคอลัมน์ของเหลว

กฎของปาสกาลฟังดูเหมือนดังนี้: แรงดันภายนอกที่ใช้กับของเหลวในอ่างเก็บน้ำแบบปิดจะถูกส่งไปยังจุดทั้งหมดภายในของเหลวโดยไม่มีการเปลี่ยนแปลง การทำงานของอุปกรณ์ไฮดรอลิกหลายอย่างเป็นไปตามกฎหมายนี้: แม่แรงไฮดรอลิก เครื่องอัดไฮดรอลิก ระบบขับเคลื่อนไฮดรอลิกของเครื่องจักร ระบบเบรกของรถยนต์

ความขัดแย้งที่หยุดนิ่ง- คุณสมบัติของของเหลวซึ่งประกอบด้วยแรงโน้มถ่วงของของเหลวที่เทลงในภาชนะอาจแตกต่างจากแรงที่ของเหลวนี้กระทำต่อก้นภาชนะ

น้ำพุนกกระสา. นักวิทยาศาสตร์ที่มีชื่อเสียงของสมัยโบราณ Heron of Alexandria คิดค้น การออกแบบเดิมน้ำพุซึ่งยังคงใช้มาจนถึงทุกวันนี้

ปาฏิหาริย์หลักของน้ำพุนี้คือน้ำจากน้ำพุจะพุ่งเข้าหาตัวเองโดยไม่ต้องใช้แหล่งน้ำภายนอก หลักการทำงานของน้ำพุนั้นมองเห็นได้ชัดเจนในรูป

แผนภาพน้ำพุนกกระสา

น้ำพุนกกระสาประกอบด้วยชามเปิดและภาชนะปิดมิดชิดสองใบที่อยู่ใต้ชาม จากชามบนถึงภาชนะล่างมีหลอดที่ปิดสนิท หากคุณเทน้ำลงในชามด้านบน น้ำจะเริ่มไหลผ่านท่อไปยังภาชนะด้านล่าง โดยจะไล่อากาศออกจากที่นั่น เนื่องจากตัวภาชนะด้านล่างถูกปิดผนึกอย่างสมบูรณ์อากาศที่ผลักออกจากน้ำผ่านท่อที่ปิดสนิทจึงส่ง ความกดอากาศลงในชามกลาง แรงดันอากาศในถังกลางเริ่มดันน้ำออกและน้ำพุเริ่มทำงาน หากต้องเริ่มทำงานจำเป็นต้องเทน้ำลงในชามด้านบนจากนั้นสำหรับการทำงานของน้ำพุต่อไปน้ำที่ตกลงไปในชามจากภาชนะตรงกลางก็ถูกใช้ไปแล้ว อย่างที่คุณเห็น อุปกรณ์ของน้ำพุนั้นเรียบง่ายมาก แต่นี่เป็นเพียงแวบแรกเท่านั้น

การเพิ่มขึ้นของน้ำในชามด้านบนเกิดขึ้นเนื่องจากแรงดันของน้ำที่มีความสูง H1 ในขณะที่น้ำพุทำให้น้ำสูงขึ้นอย่างมาก H2 ซึ่งในแวบแรกดูเหมือนเป็นไปไม่ได้ ท้ายที่สุดนี้ควรจะต้องใช้แรงกดดันมากกว่านี้ น้ำพุไม่ควรทำงาน แต่ความรู้ของชาวกรีกโบราณกลับกลายเป็นว่าสูงมากจนพวกเขาเดาว่าจะถ่ายโอนแรงดันน้ำจากภาชนะล่างไปยังภาชนะกลางไม่ใช่ด้วยน้ำ แต่ด้วยอากาศ เนื่องจากน้ำหนักของอากาศต่ำกว่าน้ำหนักของน้ำมาก การสูญเสียแรงดันในบริเวณนี้จึงน้อยมาก และน้ำพุจะยิงจากโถสู่ความสูง H3 ความสูงของน้ำพุเจ็ท H3 โดยไม่คำนึงถึงการสูญเสียแรงดันในท่อ จะเท่ากับความสูงของแรงดันน้ำ H1

ดังนั้น เพื่อให้น้ำพุพุ่งสูงที่สุด จำเป็นต้องสร้างโครงสร้างน้ำพุให้สูงที่สุด ซึ่งจะทำให้ระยะทาง H1 เพิ่มขึ้น นอกจากนี้คุณต้องยกเรือตรงกลางให้สูงที่สุด ส่วนกฎฟิสิกส์ว่าด้วยการอนุรักษ์พลังงานนั้นนับถืออย่างเต็มที่ น้ำจากภาชนะตรงกลางภายใต้อิทธิพลของแรงโน้มถ่วงจะไหลลงสู่ภาชนะล่าง ความจริงที่ว่าเธอเดินผ่านชามบนและในขณะเดียวกันก็เต้นที่นั่นด้วยน้ำพุไม่ได้ขัดแย้งกับกฎการอนุรักษ์พลังงานอย่างน้อยที่สุด เมื่อน้ำทั้งหมดจากภาชนะตรงกลางไหลลงสู่ด้านล่าง น้ำพุจะหยุดทำงาน

7. เครื่องมือที่ใช้วัดความดัน (บรรยากาศ ส่วนเกิน สุญญากาศ) อุปกรณ์หลักการทำงาน ระดับความแม่นยำของเครื่องมือ

ความดันในของเหลววัดโดยเครื่องมือ:

¾ เพียโซมิเตอร์

¾ manometers,

¾เกจวัดสูญญากาศ

Piezometers และ manometers วัดความดันส่วนเกิน (เกจ) นั่นคือทำงานหากความดันทั้งหมดในของเหลวเกินค่าเท่ากับหนึ่งบรรยากาศ p= 1kgf/cm2= 0,1MPa. เครื่องมือเหล่านี้แสดงสัดส่วนของความดันที่สูงกว่าบรรยากาศ สำหรับวัดความดันรวมของเหลว พีที่ต้องใช้ในการวัดความดัน พี่แมนเพิ่ม ความกดอากาศ พี atmนำมาจากบารอมิเตอร์ ในทางปฏิบัติในระบบไฮดรอลิกส์ ความดันบรรยากาศถือเป็นค่าคงที่ p atm = = 101325 » 100000ปะ.

เพียโซมิเตอร์มักจะเป็นหลอดแก้วแนวตั้ง ส่วนล่างซึ่งสื่อสารกับจุดตรวจสอบในของเหลว ซึ่งคุณต้องวัดความดัน (เช่น จุด A ในรูปที่ 2) และส่วนบนเปิดออกสู่บรรยากาศ ความสูงของคอลัมน์ของเหลวในเพียโซมิเตอร์ hpเป็นตัวบ่งชี้ของอุปกรณ์นี้และช่วยให้คุณสามารถวัดความดันส่วนเกิน (เกจ) ที่จุดหนึ่งตามอัตราส่วน

ที่ไหน hp- หัวเพียโซเมตริก (สูง) ม.

ส่วนใหญ่ใช้เพียโซมิเตอร์เหล่านี้สำหรับ การวิจัยในห้องปฏิบัติการ. ของพวกเขา ขีดจำกัดบนการวัดจำกัดความสูงไม่เกิน 5 เมตร อย่างไรก็ตาม ข้อได้เปรียบเหนือเกจวัดแรงดันคือการวัดแรงดันโดยตรงโดยใช้ความสูงเพียโซเมตริกของคอลัมน์ของเหลวโดยไม่มีกลไกการส่งผ่านระดับกลาง

บ่อน้ำใด ๆ หลุม บ่อน้ำที่มีน้ำ หรือแม้แต่การวัดความลึกของน้ำในอ่างเก็บน้ำแบบเปิดสามารถใช้เป็น piezometer ได้เพราะมันทำให้เรามีค่า hp .

Manometers มักใช้ทางกลและน้อยกว่า - ของเหลว เกจวัดแรงดันทั้งหมดไม่ได้วัดแรงดันเต็มที่ แต่วัดแรงดันเกจ

ข้อดีของพวกเขาเหนือ piezometers คือขีดจำกัดการวัดที่กว้างขึ้น แต่ก็มีข้อเสียเช่นกัน: พวกเขาต้องมีการตรวจสอบการอ่านของพวกเขา เกจวัดแรงดันที่ผลิตล่าสุดมีหน่วย SI: MPaหรือ kPa. อย่างไรก็ตามเกจวัดแรงดันแบบเก่าที่มีมาตราส่วนใน kgf/cm2, สะดวกตรงที่หน่วยนี้มีบรรยากาศเดียว. การอ่านเกจวัดแรงดันเป็นศูนย์ที่สอดคล้องกับแรงดันเต็มที่ พีเท่ากับหนึ่งบรรยากาศ

เกจสุญญากาศที่มีรูปร่างหน้าตาคล้ายกับมาโนมิเตอร์ แต่แสดงเศษส่วนของแรงดันที่เสริมแรงดันทั้งหมดในของเหลวให้เป็นค่าของบรรยากาศเดียว สูญญากาศในของเหลวไม่ใช่ความว่างเปล่า แต่เป็นสถานะของของเหลวเมื่อความดันรวมในนั้นน้อยกว่าความดันบรรยากาศตามปริมาณ เข็มหมุดซึ่งวัดด้วยเกจวัดสุญญากาศ แรงดันสุญญากาศ เข็มหมุดที่แสดงโดยอุปกรณ์มีความเกี่ยวข้องกับยอดรวมและบรรยากาศดังนี้ .

ค่าสุญญากาศ pvไม่เกิน 1 ที่, นั่นคือ ค่าขีดจำกัด เข็มหมุด " 100000ปะเนื่องจากความดันรวมต้องไม่น้อยกว่าศูนย์สัมบูรณ์

ต่อไปนี้คือตัวอย่างการอ่านจากอุปกรณ์:

การแสดงเพียโซมิเตอร์ ชั่วโมง p = 160ดูคำถาม ศิลปะ., สอดคล้องกับหน่วย SI กับแรงกดดัน p est = 16000ปะและ p= 100000+16000=116000ปะ;

Manometer พร้อมการอ่านค่า พี่แมน = 2,5kgf/cm2สอดคล้องกับเสาน้ำ ชั่วโมง p = 25 มและความดันรวมใน SI p= 0,35MPa;

เกจวัดสูญญากาศแสดง p ใน = 0,04MPaสอดคล้องกับความดันรวม p= 100000-40000=60000ปะซึ่งเป็น 60% ของบรรยากาศ

8. สมการเชิงอนุพันธ์ของของไหลในอุดมคติที่อยู่นิ่ง (สมการของออยเลอร์) ที่มาของสมการ ตัวอย่างการใช้สมการในการแก้ปัญหาเชิงปฏิบัติ

พิจารณาการเคลื่อนที่ของของไหลในอุดมคติ มาจัดสรรวอลลุ่มข้างในกันเถอะ วี. ตามกฎข้อที่สองของนิวตัน ความเร่งของจุดศูนย์กลางมวลของปริมาตรนี้เป็นสัดส่วนกับแรงทั้งหมดที่กระทำกับมัน ในกรณีของของไหลในอุดมคติ แรงนี้จะลดลงตามแรงดันของของไหลที่อยู่รอบๆ ปริมาตร และอาจรวมถึงอิทธิพลของสนามแรงภายนอก สมมติว่าสนามนี้แทนแรงเฉื่อยหรือแรงโน้มถ่วง ดังนั้นแรงนี้เป็นสัดส่วนกับความแรงของสนามและมวลของธาตุปริมาตร แล้ว

,

ที่ไหน ส- พื้นผิวของปริมาตรที่เลือก g- ความแรงของสนาม ผ่านตามสูตร Gauss - Ostrogradsky จากอินทิกรัลพื้นผิวไปยังปริมาตรหนึ่งและคำนึงถึงว่า ความหนาแน่นของของเหลวอยู่ที่จุดใดที่เราได้รับ:

เนื่องจากความไม่แน่นอนของปริมาณ วีจำนวนเต็มจะต้องเท่ากัน ณ จุดใด ๆ :

การแสดงอนุพันธ์ทั้งหมดในรูปของอนุพันธ์พาความร้อนและอนุพันธ์ย่อย:

เราได้รับ สมการออยเลอร์สำหรับการเคลื่อนที่ของของไหลในอุดมคติในสนามโน้มถ่วง:

ความหนาแน่นของของเหลวอยู่ที่ไหน
คือ ความดันในของเหลว
คือเวกเตอร์ความเร็วของไหล
- เวกเตอร์ความตึงเครียด สนามพลัง,

ตัวดำเนินการ Nabla สำหรับพื้นที่สามมิติ

การหาค่าความดันอุทกสถิตบนผนังเรียบซึ่งทำมุมกับขอบฟ้า ศูนย์กลางของความดัน ตำแหน่งของจุดศูนย์กลางของแรงกดในกรณีของแท่นสี่เหลี่ยม ขอบด้านบนอยู่ที่ระดับของพื้นผิวที่ว่าง

เราใช้สมการพื้นฐานของไฮโดรสแตติก (2.1) เพื่อค้นหาแรงรวมของแรงดันของของไหลบนผนังเรียบที่เอียงไปทางขอบฟ้าที่มุม a โดยพลการ (รูปที่ 2.6)

ข้าว. 2.6

ให้เราคำนวณแรงทั้งหมด P ของแรงดันที่กระทำจากด้านข้างของของเหลวในส่วนใดส่วนหนึ่งของผนังที่กำลังพิจารณา ล้อมรอบด้วยเส้นขอบตามอำเภอใจและมีพื้นที่เท่ากับ S

แกน 0x ชี้ไปตามเส้นตัดของระนาบผนังที่มีพื้นผิวว่างของของเหลว และแกน 0y ตั้งฉากกับเส้นนี้ในระนาบผนัง

ขั้นแรกให้เราแสดงแรงกดพื้นฐานที่ใช้กับพื้นที่ขนาดเล็กอนันต์ dS:
,
โดยที่ p0 คือแรงกดบนพื้นผิวอิสระ
h คือความลึกของตำแหน่งของไซต์ dS
ในการกำหนดแรงรวม P เราทำการบูรณาการกับพื้นที่ทั้งหมด S
,
โดยที่ y คือพิกัดของศูนย์ไซต์ dS

อินทิกรัลสุดท้ายดังที่ทราบจากกลศาสตร์คือ โมเมนต์คงที่ของพื้นที่ S รอบแกน 0xและ เท่ากับสินค้าบริเวณนี้กับพิกัดจุดศูนย์ถ่วง (จุด C) เช่น

เพราะฉะนั้น,

(ในที่นี้ hc คือความลึกของจุดศูนย์ถ่วงของพื้นที่ S) หรือ
(2.6)

กล่าวคือ แรงรวมของแรงดันของเหลวบนผนังเรียบเท่ากับผลคูณของพื้นที่ผนังและแรงดันอุทกสถิตที่จุดศูนย์ถ่วงของพื้นที่นี้

หาตำแหน่งศูนย์กลางของแรงกด เนื่องจากแรงดันภายนอก p0 ถูกส่งไปยังทุกจุดของพื้นที่ S เท่ากัน ผลลัพธ์ของแรงดันนี้จะถูกนำไปใช้กับจุดศูนย์ถ่วงของพื้นที่ S เพื่อหาจุดที่ใช้แรงดันส่วนเกินของของเหลว (จุด D) เราใช้สมการของกลศาสตร์ตามที่โมเมนต์ของแรงกดผลลัพธ์ที่สัมพันธ์กับแกน 0x เท่ากับผลรวมของโมเมนต์ของแรงที่เป็นส่วนประกอบ กล่าวคือ

โดยที่ yD คือพิกัดของจุดบังคับของแรง Pex

การแสดง Pex และ dPex ในแง่ของ yc และ y และการกำหนด yD เราได้รับ

ที่ไหน - โมเมนต์ความเฉื่อยของพื้นที่ S รอบแกน 0x.
ระบุว่า
(Jx0 คือโมเมนต์ความเฉื่อยของพื้นที่ S รอบแกนกลางขนานกับ 0x) เราจะได้
(2.7)
ดังนั้นจุดที่ใช้แรง Pex จึงอยู่ต่ำกว่าจุดศูนย์ถ่วงของพื้นที่ผนัง ระยะห่างระหว่างพวกเขาคือ

หากความดัน p0 เท่ากับบรรยากาศและกระทำที่ผนังทั้งสองด้าน จุด D จะเป็นจุดศูนย์กลางของความดัน เมื่อ p0 สูงกว่าบรรยากาศ ศูนย์กลางของความดันจะตั้งอยู่ตามกฎของกลศาสตร์ซึ่งเป็นจุดที่ใช้ผลลัพธ์ของแรงสองแรง: hcgS และ p0S ในกรณีนี้ ยิ่งแรงที่สองมากเท่าใดเมื่อเปรียบเทียบกับแรงแรก จุดศูนย์กลางของแรงดันก็จะยิ่งใกล้จุดศูนย์ถ่วงของพื้นที่ S มากเท่านั้น

เฉพาะกรณีที่ผนังมี ทรงสี่เหลี่ยมและด้านใดด้านหนึ่งของสี่เหลี่ยมผืนผ้าเกิดขึ้นพร้อมกับพื้นผิวว่างของของเหลว ตำแหน่งของจุดศูนย์กลางของแรงดันจะพิจารณาจากการพิจารณาทางเรขาคณิต เนื่องจากแสดงกราฟแรงดันของเหลวบนผนัง สามเหลี่ยมมุมฉาก(รูปที่ 2.7) จุดศูนย์ถ่วงซึ่งเท่ากับ 1/3 ของความสูง b ของรูปสามเหลี่ยมจากฐาน จากนั้นจุดศูนย์กลางแรงดันของของเหลวจะอยู่ห่างจากฐานเท่ากัน

ข้าว. 2.7

ในงานวิศวกรรมเครื่องกล มักต้องรับมือกับการกระทำของแรงดันบนผนังเรียบ เช่น บนผนังลูกสูบหรือกระบอกสูบของเครื่องจักรไฮดรอลิก ในกรณีนี้ p0 มักจะสูงมากจนสามารถพิจารณาจุดศูนย์กลางของแรงดันให้ตรงกับจุดศูนย์ถ่วงของพื้นที่ผนังได้

ศูนย์ความดัน

จุดที่แนวการกระทำของผลลัพธ์ของแรงกดที่ใช้กับร่างกายที่อยู่นิ่งหรือเคลื่อนไหว สิ่งแวดล้อม(ของเหลว, แก๊ส) ตัดกับระนาบบางส่วนในร่างกาย ตัวอย่างเช่น สำหรับปีกเครื่องบิน ( ข้าว. ) C. d. ถูกกำหนดให้เป็นจุดตัดของแนวการกระทำของแรงแอโรไดนามิกกับระนาบของคอร์ดปีก สำหรับร่างกายแห่งการปฏิวัติ (ตัวจรวด เรือเหาะ เหมือง ฯลฯ) - เป็นจุดตัดของแรงแอโรไดนามิกกับระนาบสมมาตรของร่างกาย ตั้งฉากกับระนาบที่เคลื่อนผ่านแกนสมมาตรและความเร็ว เวกเตอร์ของจุดศูนย์ถ่วงของร่างกาย

ตำแหน่งของจุดศูนย์ถ่วงขึ้นอยู่กับรูปร่างของร่างกาย และสำหรับวัตถุที่กำลังเคลื่อนที่ ตำแหน่งนี้ยังขึ้นอยู่กับทิศทางของการเคลื่อนไหวและคุณสมบัติของสิ่งแวดล้อมด้วย (การอัดได้) ดังนั้น ที่ปีกของเครื่องบิน ขึ้นอยู่กับรูปร่างของ airfoil ตำแหน่งของ airfoil กลางอาจเปลี่ยนแปลงไปตามการเปลี่ยนแปลงในมุมของการโจมตี α หรืออาจไม่เปลี่ยนแปลง (“โปรไฟล์ที่มี airfoil กลางคงที่” ); ในกรณีหลัง x cd ≈ 0,25ข (ข้าว. ). เมื่อเคลื่อนที่ด้วยความเร็วเหนือเสียง จุดศูนย์ถ่วงจะเคลื่อนไปทางหางอย่างมีนัยสำคัญเนื่องจากอิทธิพลของแรงอัดอากาศ

การเปลี่ยนแปลงตำแหน่งของเครื่องยนต์ส่วนกลางของวัตถุที่กำลังเคลื่อนที่ (เครื่องบิน จรวด เหมือง ฯลฯ) ส่งผลต่อความเสถียรของการเคลื่อนที่ของวัตถุอย่างมาก เพื่อให้การเคลื่อนที่ของมันมีเสถียรภาพในกรณีที่มีการเปลี่ยนแปลงแบบสุ่มในมุมของการโจมตี a อากาศส่วนกลางจะต้องเปลี่ยนเพื่อให้ช่วงเวลาของแรงแอโรไดนามิกเกี่ยวกับจุดศูนย์ถ่วงทำให้วัตถุกลับสู่ตำแหน่งเดิม (สำหรับ ตัวอย่างเช่น เมื่อเพิ่มขึ้นใน a อากาศส่วนกลางจะต้องเคลื่อนไปทางหาง) เพื่อให้มั่นใจถึงความมั่นคง วัตถุมักจะติดตั้งชุดหางที่เหมาะสม

ย่อ: Loitsyansky L. G. , กลศาสตร์ของของเหลวและก๊าซ, 3rd ed., M. , 1970; Golubev V.V. , การบรรยายเกี่ยวกับทฤษฎีปีก, M. - L. , 1949.

ตำแหน่งศูนย์กลางของแรงดันการไหลบนปีก: b - คอร์ด; α - มุมโจมตี; ν - เวกเตอร์ความเร็วการไหล; x dc - ระยะห่างของจุดศูนย์กลางของแรงกดจากจมูกของร่างกาย

10. การหาค่าแรงไฮโดรสแตติกบนพื้นผิวโค้ง ความเยื้องศูนย์ ปริมาตรของตัวแรงดัน

ความดัน- ปริมาณทางกายภาพ ที่แสดงถึงความเข้มของแรงที่กระทำตามแนวปกติกับพื้นผิวของร่างกายและสัมพันธ์กับหน่วยพื้นที่ของพื้นผิวนี้

มีประเภทของความดันดังต่อไปนี้:

• ความกดอากาศ (บรรยากาศ)
• ปกติ
• แน่นอน
• เกจ (เกจ)
• acumetric (จำหน่าย)

หน่วยต่าง ๆ ที่ใช้ในการวัดความดัน: ปาสกาล (Pa), บาร์, บรรยากาศทางเทคนิคหรือบรรยากาศทั่วไป, มิลลิเมตรปรอทหรือคอลัมน์น้ำซึ่งอยู่ในอัตราส่วนต่อไปนี้:

1 Pa \u003d 10 ^ -5 bar \u003d 1.02 * 10 ^ -5 kgf / cm2 \u003d 7.5024 * 10 ^ -2 มม. ปรอท ศิลปะ.

ความกดอากาศขึ้นอยู่กับมวลของชั้นอากาศ บันทึกความกดอากาศสูงสุดที่ระดับน้ำทะเลและมีค่าเท่ากับ 809 มม. ปรอท ศิลปะและต่ำสุด - 684 มม. ปรอท ศิลปะ. ความดันบรรยากาศแสดงโดยความสูงของคอลัมน์ปรอทในหน่วยมิลลิเมตร ลดลงเหลือ 0 °C

ความดันปกติ- นี่คือค่าเฉลี่ยของความกดอากาศสำหรับปีที่ระดับน้ำทะเล ซึ่งกำหนดโดยบารอมิเตอร์ของปรอทที่อุณหภูมิปรอท 273 K อยู่ที่ประมาณ 101.3 kPa (750 mmHg) กล่าวคือ ความดันปกติเรียกว่า ความกดอากาศ (barometric pressure) เท่ากับหนึ่งบรรยากาศทางกายภาพ และเป็นกรณีพิเศษของความกดอากาศ

ความดันสัมบูรณ์เรียกว่าความดันของก๊าซและของเหลวในปริมาตรปิด ไม่ได้ขึ้นอยู่กับสภาวะแวดล้อม

เกจวัดความดันคือความแตกต่างระหว่างความดันสัมบูรณ์และความดันบรรยากาศหากค่าเดิมมีค่ามากกว่าค่าหลัง

มาโนมิเตอร์เป็นอุปกรณ์ที่ใช้วัดความดันในภาชนะปิด ซึ่งอยู่นอกภาชนะนี้ จะรับแรงกดดันทั้งจากด้านข้างของสิ่งแวดล้อมและจากด้านข้างของภาชนะ ดังนั้น ความดันรวมหรือความดันสัมบูรณ์ของก๊าซในถังจึงเท่ากับผลรวมของแรงดันเกจและความดันบรรยากาศ

แรงดันสุญญากาศคือความแตกต่างระหว่างความดันบรรยากาศและความดันสัมบูรณ์หากค่าหลังมีค่าน้อยกว่าเดิม

ในสมการทางความร้อนของสถานะ เช่นเดียวกับนิพจน์เชิงวิเคราะห์ส่วนใหญ่ที่อธิบาย กฎทางกายภาพรวมถึงความดันสัมบูรณ์เนื่องจากทฤษฎีโมเลกุล-จลนศาสตร์ มีอุปกรณ์ที่ช่วยให้วัดขนาดของความดันนี้ได้ แต่อุปกรณ์ค่อนข้างซับซ้อนและมีราคาสูง ในทางปฏิบัติ ง่ายกว่าที่จะจัดระเบียบการวัดที่ไม่ใช่ค่าสัมบูรณ์ของความดัน แต่เป็นความแตกต่างระหว่างความดันสองแบบ: ค่าที่ต้องการและบรรยากาศ (barometric) การทราบค่าความดันบรรยากาศที่วัดโดยใช้บารอมิเตอร์ประเภทใดประเภทหนึ่ง จะทำให้ได้ค่าความดันสัมบูรณ์ได้ง่าย ความรู้มักจะให้ความแม่นยำเพียงพอ ขนาดกลางความกดอากาศ หากค่าความดันที่กำหนดมากกว่าบรรยากาศจะเรียกว่าค่าบวกของความแตกต่างของความดัน แรงดันเกิน,ที่วัดได้ หลากหลายชนิดเครื่องวัดความดัน. หากค่าความดันที่วัดได้น้อยกว่าความดันบรรยากาศ ความดันส่วนเกินจะเป็นค่าลบ ในกรณีนี้เรียกค่าสัมบูรณ์ของความแตกต่างของความดัน แรงดันสุญญากาศ; สามารถวัดได้ด้วยเกจวัดสุญญากาศประเภทต่างๆ

หากความดันที่วัดได้สูงกว่าบรรยากาศ Rabe = Risb + รัทม.; ถ้าความดันที่วัดได้น้อยกว่าความดันบรรยากาศ

ถึง ราเบ = รัทม. - Rva* และ Rvak = - Rizb.

มิติของความดัน [p] = ML -| ที “2. หน่วยของความดันในระบบสากลของหน่วยเรียกว่า ปาสกาล(ป๊า). ปาสกาล เท่ากับกดดันเกิดจากแรง 1 N กระจายอย่างสม่ำเสมอบนพื้นผิวปกติกับพื้นที่ 1 ม. 2: 1 Pa \u003d 1 Nm -2 \u003d 1 กก. ม.1 c "2. ในทางปฏิบัติในสหรัฐอเมริกาบริเตนใหญ่และประเทศอื่น ๆ ความดันมักจะวัดเป็นปอนด์ต่อตารางนิ้ว (lb / sq.inch หรือ psi) ! bar \u003d 10 5 Pa \u003d 14.5 psi

ท่อยาว (ประมาณ 1 ม.) ปิดผนึกที่ปลายด้านหนึ่งเติมสารปรอทแล้วลดปลายเปิดลงในภาชนะที่มีสารปรอทสื่อสารกับชั้นบรรยากาศเรียกว่า บารอมิเตอร์ปรอทช่วยให้คุณสามารถกำหนดความดันของบรรยากาศด้วยความสูงของคอลัมน์ปรอทที่เติมหลอด อุปกรณ์นี้ได้รับการอธิบายครั้งแรกโดย E. Torricelli ในปี 1644 การดำเนินการวัดเชิงปริมาณของความดันบรรยากาศอย่างเป็นระบบโดยใช้ปรอทบารอมิเตอร์ถูกเสนอโดย Descartes ในปี 1647 การทำงานของอุปกรณ์ขึ้นอยู่กับความจริงที่ว่าความดันในพื้นที่เหนือพื้นผิว ของปรอทในหลอดมีเพียงเล็กน้อย (ปริมาตรของช่องว่างเหนือปรอทในหลอดเรียกว่า ทอร์ริเชลลีเป็นโมฆะ)ในกรณีนี้ จากสภาวะสมดุลทางกลของปรอท ความสัมพันธ์ระหว่างความดันบรรยากาศและความสูงของคอลัมน์ปรอทมีดังนี้ ro = pgh ความดันของไอปรอทในโมฆะ Torricelli ที่อุณหภูมิ T = 273 K คือ 0.025 Pa

ความกดอากาศ (หรือความกดอากาศ) ขึ้นอยู่กับความสูงของจุดสังเกตการณ์และสภาพอากาศ วี ภาวะปกติที่ระดับน้ำทะเล ความสูงของคอลัมน์ปรอทอยู่ที่ประมาณ 76 ซม. และลดลงเมื่อบารอมิเตอร์สูงขึ้น

ในทางธรณีฟิสิกส์ ได้นำแบบจำลองมาใช้ บรรยากาศมาตรฐานซึ่งระดับน้ำทะเลสอดคล้องกับอุณหภูมิ ตู่=288.15 K (15°C) และแรงดัน po =101325.0 Pa สถานะของก๊าซที่มีความดันเท่ากันที่อุณหภูมิ ตู่= 273.15 K (0°С เรียกว่า สภาวะปกติค่าใกล้เคียงกับค่าความดันบรรยากาศ p = 9.81 10 4 Pa, p in = 10 5 Pa และ pp = 1.01 ZLO 5 Pa ใช้ในวิทยาศาสตร์ธรรมชาติและเทคโนโลยีในการวัดความดันและเรียกว่า บรรยากาศทางเทคนิค(อาร์ท) บาร์(rv) และ บรรยากาศทางกายภาพ(ร).

ที่อุณหภูมิคงที่ของบรรยากาศ การเปลี่ยนแปลงของความดันด้วยความสูง L อธิบายโดย สูตรความกดอากาศโดยคำนึงถึงการอัดตัวของอากาศ:

p _ _ „-TsvI / YAT

ที่นี่ ค - มวลกรามอากาศ p \u003d 29 \u003d 10 "3 กก. mol gคือ ความเร่งการตกอย่างอิสระใกล้พื้นผิวโลก T คืออุณหภูมิสัมบูรณ์ และ R คือ ค่าคงที่ของก๊าซโมลาร์ฉัน \u003d 8.31 JK "1 โมล"

หลายงาน

กำหนดแรง /? ที่ต้องใช้กับก้านสูบเพื่อเคลื่อนลูกสูบด้วยความเร็วคงที่ ละเว้นแรงเสียดทาน

ผม = 20 มม. (i-mm.

Ratm =750mmHg เซนต์[tt Hg

• 4.3.1. P=2 barg หน้า 2 = 6 กระท่อมบาร์.
• 4.3.2. อาร์ ( = 0,5 บาร์วาก หน้า 2 = 5,5 กระท่อมบาร์
• 4.33. หน้า x - 80 rі fav r 2 = 10 rvi izb
• 4.3.4. พี \u003d 6-10 5 ป่าฮัท p2 = 30 psig
• 4.3.5. pj = 10 ปอนด์ต่อตารางนิ้ว

/ 27.09.2018

กำหนดแรงดันสัมบูรณ์และสุญญากาศในถัง แน่นอนซ้ำซ้อนและ ความดันแตกต่าง – เครื่องหมายศูนย์. เราจะทำอย่างไรกับวัสดุที่ได้รับ?

ค่าตัวเลขของความดันไม่ได้ถูกกำหนดโดยระบบหน่วยที่นำมาใช้เท่านั้น แต่ยังกำหนดโดยจุดอ้างอิงที่เลือกด้วย ในอดีต มีระบบอ้างอิงแรงดันสามระบบ: สัมบูรณ์ เกจ และสุญญากาศ (รูปที่ 2.2)

ข้าว. 2.2. เครื่องชั่งแรงดัน ความสัมพันธ์ระหว่างความดัน

สัมบูรณ์ ส่วนเกิน และสุญญากาศ

ความดันสัมบูรณ์ วัดจากศูนย์สัมบูรณ์ (รูปที่ 2.2) ระบบนี้มีความดันบรรยากาศ ดังนั้น ความดันสัมบูรณ์คือ

รูปที่ 1 ตัวอย่างไดอะแกรมเค้าโครง รูปที่ 2 เส้นโค้งแรงดันเกินสำหรับอาคารในตัวอย่าง เมื่อเส้นโค้งแรงดันเกินหนึ่งเส้นหรือมากกว่าได้รับการพัฒนาสำหรับตำแหน่งที่กำหนด ความเสี่ยงของอาคารจะต้องได้รับการประเมิน ซึ่งมักจะเกี่ยวข้องกับการใช้เกณฑ์การยอมรับความเสี่ยงหรือเกณฑ์ความทนทานต่อความเสี่ยงสำหรับอาคารที่ถูกครอบครอง และการประเมินความสามารถของอาคารในการทนต่อแรงดันเกินจากการออกแบบ วิธีทั่วไปในการวิเคราะห์ส่วนนี้คือการประเมินแรงดันเกินในอาคารที่สอดคล้องกับความน่าจะเป็นของผลกระทบโดยเฉพาะ

ความดันสัมบูรณ์เป็นบวกเสมอ

แรงดันเกิน นับจาก นั่นคือ จากศูนย์เงื่อนไข ในการเปลี่ยนจากความดันสัมบูรณ์เป็นแรงดันเกิน จำเป็นต้องลบความดันบรรยากาศออกจากความดันสัมบูรณ์ ซึ่งในการคำนวณโดยประมาณสามารถคำนวณได้เท่ากับ 1 ที่:

หากแรงดันเกินในระดับนี้เพียงพอที่จะสร้างความเสียหายให้กับอาคาร ส่งผลให้ผู้อยู่ในอาคารได้รับบาดเจ็บ โอกาสที่จะเกิดการระเบิดขึ้นจะไม่สามารถทนทานได้ และจำเป็นต้องลดความเสี่ยงบางรูปแบบ สำหรับอาคารส่วนใหญ่ที่มีการออกแบบ "แบบธรรมดา" แรงดันเกินนี้ไม่สามารถสร้างความเสียหายอย่างมีนัยสำคัญต่ออาคารหรือทำร้ายผู้อยู่อาศัยในอาคารได้ หน้าต่างบางบานอาจได้รับความเสียหายและความเสียหายเล็กน้อยอื่นๆ อาจเกิดขึ้น แต่อาคารไม่น่าจะได้รับความเสียหายจากโครงสร้าง

หากเราคิดว่าอาคารเป็นเหล็กที่มีผนังโลหะ 7 psi อาจทำให้เกิดความเสียหายได้มากจนอาคารสามารถทนทุกข์ได้ อาคารไม่คาดว่าจะพังทลาย แต่อาจพบการเสียรูปที่สำคัญและมีแนวโน้มที่จะประสบกับการสูญเสียการหุ้มโลหะภายนอกส่วนใหญ่ ผลลัพธ์ประเภทนี้บ่งชี้ว่าควรย้ายอาคารควบคุมและห้องปฏิบัติการไปยังพื้นที่ห่างไกล หรือปรับปรุงให้ทนต่อแรงดันเกินได้สูงถึง 7 psi เพื่อปกป้องผู้โดยสารจากการบาดเจ็บ

บางครั้งแรงดันเกินจะเรียกว่าแรงดันเกจ

แรงดันสุญญากาศหรือสุญญากาศ เรียกว่า ขาดความกดดันต่อบรรยากาศ

ความดันส่วนเกินบ่งชี้ว่าเกินความกดอากาศหรือความกดอากาศไม่เพียงพอ เป็นที่ชัดเจนว่าสูญญากาศสามารถแสดงเป็นแรงดันเกินเชิงลบได้

ความสัมพันธ์ระหว่างความน่าจะเป็นและผลที่ตามมาช่วยให้พิจารณาเหตุการณ์ที่มีผลกระทบสูงโดยพิจารณาจากความน่าจะเป็นที่ต่ำ และแสดงให้เห็นว่าเหตุการณ์ที่น่าจะเป็นมากที่สุดคือเหตุการณ์ที่มีผลกระทบจากแรงดันเกินต่ำ แบบจำลองการระเบิดจะทำนายทั้งแรงดันเกินและโมเมนตัมสำหรับการระเบิดที่กำหนด

การใช้เส้นโค้งแรงดันเกินที่มากเกินไปแสดงถึงการปรับปรุงที่สำคัญในที่ตั้งของอาคารโดยพิจารณาจากผลลัพธ์ของการวิเคราะห์ผลที่ตามมาเท่านั้น หากไม่มีพิษหรืออันตรายจากไฟไหม้อย่างมีนัยสำคัญสำหรับอาคาร การวิเคราะห์ดังกล่าวสามารถสร้างพื้นฐานสำหรับการตัดสินใจเลือกสถานที่ได้

ดังที่เห็นได้ชัดเจน สเกลความดันทั้งสามนี้แตกต่างกันไม่ว่าจะในตอนเริ่มต้นหรือในทิศทางของการอ่าน แม้ว่าการอ่านเองสามารถทำได้ในระบบหน่วยเดียวกันก็ตาม หากความดันถูกกำหนดในบรรยากาศทางเทคนิค การกำหนดหน่วยความดัน ( ที่) มีการกำหนดจดหมายอีกฉบับหนึ่ง ขึ้นอยู่กับว่าแรงกดดันใดเป็น "ศูนย์" และจะมีการนับบวกในทิศทางใด

Babita สำเร็จการศึกษาระดับปริญญาตรีสาขาวิศวกรรมไฟฟ้าและได้สอนนักศึกษาวิศวกรรมศาสตร์และนักศึกษาเตรียมเข้าสู่สำนักงานการแพทย์และทันตกรรม ในบทนี้ เราจะกำหนดเงื่อนไขสัมบูรณ์ ความกดอากาศ และความดันเกจ และศึกษาสมการที่เกี่ยวข้องกับคำศัพท์ทั้งสามนี้ นอกจากนี้เรายังจะดูตัวอย่างของแรงดันสอบเทียบ

คุณกำลังขับรถไปตามทางหลวงและสังเกตเห็นว่ารถกำลังเคลื่อนตัวไปด้านข้างเล็กน้อย ดังนั้น คุณจึงนำรถไปหาช่างของคุณ ไมค์ ซึ่งเป็นช่างผู้เชี่ยวชาญที่สังเกตได้ทันทีว่ายางดูแบนเล็กน้อย เขาใช้เกจวัดแรงดันลมยางและบอกว่ายางหน้า 29 psi นอกจากนี้ยังตรวจสอบด้านข้างของยางและอ่าน ความดันในอุดมคติสำหรับล้อของคุณ 32 psi; ดังนั้นมันจึงเติมลมยางทั้งสี่ให้เป็น 32 psi ไมค์แนะนำให้ตรวจสอบยางอย่างสม่ำเสมอเพื่อให้แน่ใจว่ายางอยู่ในระยะที่เหมาะสม

ตัวอย่างเช่น:

ความดันสัมบูรณ์เท่ากับ 1.5 กก. / ซม. 2;

แรงดันเกิน 0.5 กก./ซม. 2 ;

สูญญากาศคือ 0.1 กก./ซม. 2

วิศวกรมักไม่สนใจความดันสัมบูรณ์ แต่ในความแตกต่างจากความดันบรรยากาศเนื่องจากผนังของโครงสร้าง (ถัง ท่อ ฯลฯ ) มักจะได้รับผลกระทบจากความแตกต่างของแรงกดดันเหล่านี้ ดังนั้น ในกรณีส่วนใหญ่ เครื่องมือสำหรับวัดแรงดัน (เกจวัดแรงดัน เกจสุญญากาศ) จะแสดงแรงดันเกิน (เกจ) หรือสุญญากาศโดยตรง

คุณรู้สึกปลอดภัยในการขับขี่ และนั่นคือเมื่อคุณเริ่มสงสัยว่า มาตรวัดความดันคืออะไร? ที่ระดับน้ำทะเล อากาศเหนือพื้นผิวมีน้ำหนักเนื่องจากแรงโน้มถ่วง น้ำหนักนี้สัมผัสได้บนพื้นผิวที่กด และเราทราบความดันนี้เป็นความดันบรรยากาศ ซึ่งเรียกว่า Patm ดังนั้น หากเรายังคงเติบโตที่ระดับความสูงต่อไป จะมีอากาศน้อยลงที่ระดับนั้น น้ำหนักจึงลดลงตามไปด้วย ในที่สุดเราก็จะถึงจุดที่ไม่มีอากาศ

ความดัน ณ จุดนี้เป็นศูนย์ ดังนั้นความดันที่วัดเทียบกับความดันในสุญญากาศเรียกว่า ความดันสัมบูรณ์ ซึ่งแสดงโดย Pabs ความแตกต่างระหว่างความดันสัมบูรณ์กับความดันบรรยากาศคือสิ่งที่เราเรียกว่าแรงดันเกจ สามารถคำนวณได้หากเราทราบความดันสัมบูรณ์และความดันบรรยากาศโดยใช้สูตรนี้

หน่วยความดัน.จากคำจำกัดความของความดันนั้น มิติของมันสอดคล้องกับมิติของความเค้น กล่าวคือ คือ มิติของแรงหารด้วยมิติของพื้นที่

หน่วยความดันในระบบสากลของหน่วย (SI) คือแรงดันปาสกาล - แรงดันที่เกิดจากแรงที่กระจายอย่างสม่ำเสมอทั่วพื้นที่ปกติ กล่าวคือ ร่วมกับหน่วยความดันนี้ หน่วยขยายจะใช้: กิโลปาสกาล (kPa) และเมกะปาสกาล (MPa) :

แรงดันเกจมักจะกำหนดเป็นปอนด์ต่อตารางนิ้ว ดังนั้น เมื่อช่างของคุณวัดแรงดันลมยางและเติมอากาศถึง 32 psi เขาจะทำการวัด ความดันภายในยางที่เกินความดันบรรยากาศ ความกดอากาศที่ระดับน้ำทะเลเท่ากับ 7 ปอนด์ต่อตารางนิ้ว

สามารถวัดแรงดันเกจสำหรับของเหลวทั้งหมด - อากาศเช่นเดียวกับของเหลว ตัวอย่างจะเป็น บารอมิเตอร์ปรอทซึ่งบ่งบอกถึงความกดอากาศ มันเป็น ทางเดียวเท่านั้นวัดความดันบรรยากาศเมื่อหลายสิบปีก่อน ในกรณีนี้ หลอดแก้วที่ปิดที่ปลายด้านหนึ่งจะเต็มไปด้วยปรอทแล้ววางคว่ำลงในภาชนะที่มีปรอท เมื่อปรอทตกอยู่ภายใต้แรงโน้มถ่วง จะทำให้เกิดสุญญากาศที่ด้านบนสุดของปลายท่อปิด

ในเทคโนโลยีในปัจจุบัน ในบางกรณี ยังคงใช้ระบบ MKGSS ทางเทคนิค (เมตร, กิโลกรัมแรง, วินาที, a) และระบบ CGS ทางกายภาพ (เซนติเมตร, กรัม, วินาที) ของหน่วยต่อไป นอกจากนี้ยังใช้ยูนิตนอกระบบ - บรรยากาศทางเทคนิคและแถบ:

และไม่ควรสับสนระหว่างบรรยากาศทางเทคนิคกับบรรยากาศจริง ซึ่งยังคงใช้เป็นหน่วยของความดันอยู่บ้าง:

เมื่อความดันบรรยากาศเพิ่มขึ้น ความดันพื้นผิวของปรอทในภาชนะจะเพิ่มขึ้นและทำให้ปรอทเข้าสู่หลอดแก้วมากขึ้น ดังนั้นระดับปรอทภายในหลอดแก้วจึงเพิ่มขึ้นตามไปด้วย จากนั้นคุณสามารถอ่านค่าความดันบรรยากาศเป็นค่าที่สลักบนหลอดแก้วที่ด้านบนของคอลัมน์ปรอท

ค้นหาน้ำหนักที่ยกขึ้น เครื่องอัดไฮดรอลิกเมื่อแรงที่ใช้กับลูกสูบเท่ากับ 500 นิวตัน 3 ปัญหาที่ 3 คำนวณแรงดันเนื่องจากคอลัมน์ 3" ค้นหาความเข้มของแรงดันบนพื้นผิวของของเหลวสองชนิดและที่ด้านล่างของถัง 8 ปัญหา 7 เส้นผ่านศูนย์กลางของลูกสูบขนาดเล็กและลูกสูบขนาดใหญ่ แจ็คไฮโดรลิค 3 ซม. และ 10 ซม. ตามลำดับ ค้นหาน้ำหนักที่ลูกสูบขนาดใหญ่ยกขึ้นเมื่อ: ลูกสูบอยู่ที่ระดับเดียวกัน ลูกสูบขนาดเล็กสูงกว่าลูกสูบขนาดใหญ่ 40 ซม. ความดันสัมบูรณ์: ถูกกำหนดให้เป็นความดันที่วัดได้สัมพันธ์กับความดันสัมบูรณ์ของสุญญากาศ ความดันเกจ: กำหนดเป็นความดันที่วัดด้วย เครื่องมือวัด, ความดันที่ความดันบรรยากาศเป็นจุดอ้างอิง ความดันบรรยากาศจะแสดงเป็นศูนย์บนมาตราส่วน แรงดันสุญญากาศ: กำหนดให้เป็นความดันต่ำกว่าความดันบรรยากาศ เกจวัดแรงดันถูกกำหนดให้เป็นอุปกรณ์ที่ใช้ในการวัดความดันที่จุดหนึ่งในของเหลวโดยการปรับสมดุลคอลัมน์ของของเหลวกับคอลัมน์ของของเหลวเดียวกันหรือต่างกัน พวกเขาจัดเป็น: เกจวัดแรงดันแบบง่าย, เกจวัดแรงดันต่าง. 2 เซ็นเซอร์เครื่องกล ทรานสดิวเซอร์เชิงกลถูกกำหนดให้เป็นอุปกรณ์ที่ใช้ในการวัดความดันโดยการปรับสมดุลของคอลัมน์ของเหลวด้วยสปริงหรือน้ำหนักที่ตายแล้ว ศูนย์กลางของท่ออยู่ต่ำกว่าระดับปรอทที่แขนขาขวา 12 ซม. ปลายอีกด้านของวัดเปิดออกสู่บรรยากาศ ด้านขวาของมาโนมิเตอร์มีสารปรอทและเปิดออกสู่บรรยากาศ การสัมผัสระหว่างน้ำกับปรอทอยู่ที่แขนขาซ้าย อธิบายลำดับทั้งสองกรณี เกจวัดแรงดันที่แสดงในรูปจะแสดงเมื่อภาชนะว่างเปล่า น้ำ. 23. เพื่อการศึกษาที่ลึกซึ้งยิ่งขึ้น ระบบสูญญากาศอ่าน การทำให้เครื่องดูดฝุ่นทำงาน ลดการประหยัดพลังงานจากระบบนิวเมติก การจัดการเครื่องดูดฝุ่น และการออกแบบด้วยเครื่องดูดฝุ่นและถ้วยดูด

2.1.3. คุณสมบัติของแรงดันอุทกสถิต

ความดันอุทกสถิตมีคุณสมบัติหลักสองประการ

ทรัพย์สินที่ 1แรงของแรงดันอุทกสถิตในของไหลที่อยู่นิ่งจะถูกส่งเข้าด้านในตามปกติไปยังบริเวณที่เกิดปฏิกิริยา กล่าวคือ มีแรงอัด

ในระบบสูญญากาศทางอุตสาหกรรม ปั๊มสุญญากาศหรือเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะดูดอากาศออกจากระบบเพื่อสร้างความแตกต่างของแรงดัน อย่างไรก็ตาม การคำนวณแรงทำงานหรือปริมาตรที่เปลี่ยนแปลงในระบบสุญญากาศจำเป็นต้องแปลงแรงดันเกจลบหรือแรงดันสัมบูรณ์ หยาบได้ถึง 28 นิ้ว . ของพวกนี้มีแต่พัดลม ทางเลือกที่ประหยัดสำหรับระบบสุญญากาศแบบอัตโนมัติหรือแบบพิเศษ ในการใช้งานส่วนใหญ่ เครื่องกำเนิดไฟฟ้าสามารถดึงสูญญากาศที่จำเป็นในระยะเวลาอันสั้นที่สุดเพื่อลดการใช้อากาศให้น้อยที่สุด

คุณสมบัตินี้ได้รับการพิสูจน์โดยความขัดแย้ง หากเราคิดว่าแรงพุ่งออกไปด้านนอกตามปกติ ก็จะเทียบเท่ากับลักษณะที่ปรากฏของความเค้นดึงในของเหลว ซึ่งไม่สามารถรับรู้ได้ (ซึ่งตามมาด้วยคุณสมบัติของของเหลว)

ทรัพย์สินที่ 2. ค่าความดันอุทกสถิต ณ จุดใดๆ ของของไหลจะเท่ากันในทุกทิศทาง กล่าวคือ ไม่ขึ้นอยู่กับการวางแนวในพื้นที่ของไซต์ที่ทำหน้าที่

ในวิชาฟิสิกส์ มีการใช้นิพจน์ที่แตกต่างกันสำหรับปริมาณ "ความดัน" ทางกายภาพ ควรอธิบายไว้ที่นี่เพื่อความเข้าใจที่ดีขึ้น ความดันที่วัดได้สัมพันธ์กับความดันบรรยากาศหรือความดันบรรยากาศเรียกว่าแรงดันเกจ ภายในห้อง เช่น แรงดันเกินเกิดขึ้นเมื่อปริมาตรเชิงปริมาตรแทรกซึมเข้าไปในอวกาศในเวลาเดียวกัน หากความดันในปริมาตรหนึ่ง เช่น ถัง น้อยกว่าความดันบรรยากาศภายนอกถัง จะมีความแตกต่างของแรงดันลบ

สิ่งนี้เรียกว่าสุญญากาศ ที่ความดันสัมบูรณ์ จะวัดความแตกต่างของสุญญากาศในอุดมคติ ดังนั้น อิทธิพลภายนอก เช่น สภาพอากาศหรือระดับความสูงจึงไม่ส่งผลต่อผลการวัด ความดันมักเกี่ยวข้องกับจุดศูนย์สัมบูรณ์ - สุญญากาศสัมบูรณ์ การวัดความดันสัมบูรณ์ที่รู้จักกันดีคือความดันบรรยากาศ ทุกอย่าง สูตรทางกายภาพในเรื่องของความดัน พวกเขามักจะทำงานกับข้อมูลความดันสัมบูรณ์ นอกจากนี้ยังใช้กับสูตรที่นำเสนอบนหน้าเหล่านี้

ที่ไหน - แรงดันน้ำในทิศทางของแกนพิกัด

เดียวกันในทิศทางโดยพลการ

เพื่อพิสูจน์คุณสมบัตินี้ เราแยกแยะปริมาตรเบื้องต้นในรูปของจัตุรมุขที่มีขอบขนานกับแกนพิกัดและเท่ากับ , และ (รูปที่ 2.3).

หากจำเป็นต้องสร้างความแตกต่าง ให้ทำเครื่องหมายสำหรับแรงกดสัมพัทธ์และแรงกดสัมบูรณ์ การวัดความดันสัมพัทธ์จะวัดความแตกต่างกับความดันแวดล้อมที่มีอยู่เสมอ อย่างไรก็ตาม สิ่งนี้ได้รับผลกระทบจากระยะห่างจากระดับน้ำทะเลและการเปลี่ยนแปลงของสภาพอากาศ และมีการเปลี่ยนแปลงอยู่ตลอดเวลา ดังนั้นข้อกำหนดความดันสัมพัทธ์จึงอ้างอิงและขึ้นอยู่กับความดันบรรยากาศในปัจจุบันเสมอ ในแง่นี้ เราพูดถึงแรงดันเกินเมื่อความดันมากกว่าความดันบรรยากาศ หรือเมื่อความดันต่ำกว่าความดันบรรยากาศ

ข้าว. 2.3. แบบแผนสำหรับการพิสูจน์ทรัพย์สิน

เกี่ยวกับความเป็นอิสระของแรงดันไฮโดรสแตติกจากทิศทาง

มาแนะนำสัญกรณ์: - แรงดันไฮโดรสแตติกที่กระทำบนใบหน้าปกติถึงแกน

แรงกดบนใบหน้าปกติถึงแกน

แรงกดที่กระทำต่อใบหน้าเอียง

ดังนั้น ความดันทดสอบจึงถูกกำหนดเป็นความดันสัมพัทธ์เสมอ ตัวควบคุมแรงดันที่เหมาะสมจะตั้งค่าแรงดันทดสอบที่ต้องการโดยอัตโนมัติเป็นความแตกต่างของแรงดันเทียบกับแรงดันแวดล้อมในปัจจุบัน การแสดงความดันที่สอดคล้องกันมักจะหมายถึงความดันแวดล้อม

อย่างไรก็ตาม ในอุปกรณ์บางอย่าง ความดันทดสอบวัดโดยเซ็นเซอร์ความดันสัมบูรณ์ ในกรณีนี้ ความดันจะถูกระบุโดยอ้างอิงถึงสุญญากาศสัมบูรณ์ ระบบที่รู้จักสำหรับการวัดความดันสัมบูรณ์คือบารอมิเตอร์ มันวัดความกดอากาศในปัจจุบันเทียบกับจุดศูนย์สัมบูรณ์

บริเวณใบหน้านี้

ความหนาแน่นของของเหลว

ให้เราเขียนเงื่อนไขสมดุลของจัตุรมุข (สำหรับวัตถุแข็งเกร็ง) ในรูปแบบของสมการการฉายภาพแรงสามสมการและสมการโมเมนต์สามโมเมนต์:

เมื่อปริมาตรของจัตุรมุขลดลงเป็นศูนย์ในขีดจำกัด ระบบของแรงกระทำจะเปลี่ยนเป็นระบบของแรงที่เคลื่อนผ่านจุดหนึ่ง และด้วยเหตุนี้ สมการโมเมนต์จึงสูญเสียความหมายไป

ดังนั้น ภายในปริมาตรที่เลือก แรงของหน่วยกระทำต่อของเหลว การคาดคะเนความเร่งจะเท่ากับ , , และ. ในระบบไฮดรอลิกส์ เป็นเรื่องปกติที่จะอ้างถึงแรงของร่างกายเป็นหน่วยของมวล และเนื่องจากการคาดคะเนของแรงมวลต่อหน่วยจะเป็นตัวเลขเท่ากับความเร่ง

โดยที่ คือเส้นโครงของแรงมวลต่อหน่วยบนแกนพิกัด

มวลของของเหลว

การเร่งความเร็ว

ให้เราเขียนสมการดุลยภาพสำหรับปริมาตรของเหลวที่เลือกในทิศทางของแกน , โดยคำนึงถึงในเวลาเดียวกันว่าแรงทั้งหมดถูกส่งไปตามสภาวะปกติไปยังพื้นที่ที่สอดคล้องกันภายในปริมาตรของเหลว:

การฉายภาพของแรงจากแรงดันไฮโดรสแตติกอยู่ที่ไหน

การฉายแรงจากแรงดัน

การฉายภาพของแรงมวลที่กระทำต่อจัตุรมุข

การหารสมการ (2.2) ด้วยพื้นที่ , ซึ่งเท่ากับพื้นที่ฉายของใบหน้าเอียง ขึ้นเครื่องบิน , เช่น. , เราได้รับ

เนื่องจากขนาดของจัตุรมุขมีแนวโน้มที่จะเป็นศูนย์ เทอมสุดท้ายของสมการที่มีแฟกเตอร์ , ยังมีแนวโน้มเป็นศูนย์ และความกดดัน ยังคงจำกัด

ดังนั้นในขอบเขตที่เราได้รับ

โดยการเรียบเรียงสมการดุลยภาพตามแนวแกน และเราพบว่า

เนื่องจากขนาดของจัตุรมุข , และ และความชันของไซต์ ถูกกระทำโดยพลการ ดังนั้น ในขอบเขต เมื่อจัตุรมุขหดตัวไปยังจุดหนึ่ง ความดัน ณ จุดนี้จะเท่ากันในทุกทิศทาง คิวอีดี

สมบัติที่พิจารณาของความดันในของไหลที่อยู่กับที่จะเกิดขึ้นเมื่อของไหลล่องหน (ในอุดมคติ) เคลื่อนที่ เมื่อของไหลจริงเคลื่อนตัว ความเค้นสัมผัสเกิดขึ้น ซึ่งเป็นผลมาจากการที่ความดันในของไหลจริง พูดอย่างเคร่งครัด ไม่มีคุณสมบัติที่ระบุ

โดยทั่วไปความดันที่จุดใดจุดหนึ่งขึ้นอยู่กับพิกัดของจุดที่พิจารณา และในกรณีของการเคลื่อนที่ของของไหลที่ไม่คงที่ สามารถเปลี่ยนแปลงได้ที่จุดที่กำหนดเมื่อเวลาผ่านไป: .

แม้จะมีเรื่องเล็กน้อยและความเรียบง่ายของคำถาม แต่ก็เกิดขึ้นที่ผู้คนไม่เข้าใจสาระสำคัญของแนวคิด "ความกดดันสัมบูรณ์", "ความกดดันส่วนเกิน", "ความกดดัน", (ปกติ) "ความกดอากาศ" ฯลฯ ทำให้พวกเขาสับสน หรือไม่เข้าใจพวกเขาเพียงเชิงปริมาณ แต่ยังมีความแตกต่างเชิงคุณภาพจากกัน ในหน้านี้ เราตัดสินใจเขียนคำสองสามคำเกี่ยวกับแนวคิดของแรงกดดันต่างๆ เราไม่ได้พยายามให้ข้อมูลที่สมบูรณ์เกี่ยวกับปัญหานี้ด้านล่าง ซึ่งสามารถพบได้ง่าย ตัวอย่างเช่น ใน Wikipedia แต่ในทางกลับกัน เราพยายามสรุปความหมายหลักของแนวคิดเหล่านี้โดยสังเขป

ความดันสัมบูรณ์

แนวคิดของ "แรงดันสัมบูรณ์" หมายถึงวิธีระบุแรงดันที่สัมพันธ์กับจุดอ้างอิง ความดันสัมบูรณ์คือความดันที่ระบุโดยสุญญากาศสัมบูรณ์เป็นจุดอ้างอิง สันนิษฐานว่าไม่มีแรงดันน้อยกว่าสุญญากาศสัมบูรณ์ ดังนั้น ความดันใดๆ สามารถแทนด้วยจำนวนบวกได้

ความดันสัมบูรณ์นั้น ซึ่งอยู่ระหว่างสุญญากาศสัมบูรณ์กับความดันที่ถือว่าใช้ได้ที่ระดับน้ำทะเล (ความดันบรรยากาศปกติ = 101325 Pa ≈ 760 มม. ≈ 1 บาร์สัมบูรณ์) เป็นสุญญากาศบางส่วน

ความดันสัมบูรณ์นั้น ซึ่งมีค่าสูงกว่าระดับความดันบรรยากาศปกติ ยังสามารถกำหนดให้เป็นความดันเกจ โดยใช้จุดอ้างอิงเป็นความดันบรรยากาศมาตรฐาน ความดันสัมบูรณ์มีค่าเท่ากับความดันเกจบวกกับความดันบรรยากาศ

ในจดหมายนั้น บางครั้งสิ่งที่ระบุความกดดันที่แน่นอนนั้นถูกขีดเส้นใต้ด้วยตัวอักษร เอทั้งในรัสเซียและอังกฤษและ เยอรมันตัวอย่างเช่น: บาร์ ตัวอย่างเช่น ความดันที่ระดับน้ำทะเลประมาณ 1 bar(a)

แรงดันเกิน

แนวคิดของแรงดันเกิน เช่น แรงดันสัมบูรณ์ หมายถึงจุดอ้างอิงสำหรับบ่งชี้แรงดัน ความดันเกจคือความดันนั้น ซึ่งระบุโดยใช้ความดันบรรยากาศปกติเป็นจุดอ้างอิง

ความดันเกจเท่ากับความดันสัมบูรณ์ลบความดันบรรยากาศ ตัวอย่างเช่น ความดันที่ระดับน้ำทะเล 1 bar(a) อาจถูกรายงานเป็นแรงดันเกินที่ 0 bar(s)

ในการเขียน ข้อบ่งชี้ของแรงดันเกินบางครั้งจะขีดเส้นใต้ด้วยตัวอักษร และในภาษารัสเซีย gเป็นภาษาอังกฤษ (จากคำว่า วัดนั่นคือเครื่องมือ [ความดัน] - เพราะ บนเกจวัดแรงดันมักจะเป็นแรงดันส่วนเกินที่แสดง) และตัวอักษร ü ในภาษาเยอรมัน (จากคำว่า Uberdruckเช่น "แรงดันเกิน")

ความกดอากาศ ความกดอากาศปกติ

แนวคิดเรื่องความดันบรรยากาศแตกต่างในเชิงคุณภาพจากแนวคิดเรื่องเกจและความดันสัมบูรณ์ และไม่ได้หมายถึงจุดอ้างอิง แต่หมายถึงสถานที่สำหรับการวัด ความกดอากาศคือความดันที่มีอยู่ ณ จุดวัดใดๆ บนโลก ความกดอากาศอาจแตกต่างกันมากขึ้นอยู่กับระดับความสูงและสภาพอากาศ สำหรับจุดอ้างอิง ความกดอากาศเป็นค่าสัมบูรณ์เสมอ

ตามความกดอากาศปกติภายในกรอบของ มาตรฐานที่แตกต่างที่พัฒนา องค์กรต่างๆ, ความหมายต่างกัน- อย่างไรก็ตาม ที่พบมากที่สุดคือการนำ 101325 Pa เป็นความดันบรรยากาศปกติ ท่ามกลาง ผู้ผลิตในยุโรปอุปกรณ์เป็นเรื่องปกติที่จะต้องพิจารณาความดันนี้ซึ่งสอดคล้องกับ 1 บาร์

ความดันแตกต่าง

ความดันแตกต่างคือความแตกต่างระหว่างความดันที่จุดวัดสองจุด ไม่มีค่าสัมบูรณ์และไม่มากเกินไป และมักใช้เป็นตัวบ่งชี้แรงดันตกคร่อมบนอุปกรณ์ใดๆ หรือส่วนประกอบที่เป็นส่วนประกอบ (ส่วนใหญ่มักใช้กับตัวกรองสำหรับทำความสะอาดอากาศอัดและก๊าซ)

วี ฟิสิกส์คลาสสิกตัวอย่างเช่น ในอุณหพลศาสตร์ ความดันถูกวัดในหน่วยของความดันสัมบูรณ์ที่สัมพันธ์กับสุญญากาศสัมบูรณ์ แต่เมื่อพูดถึงความดันในงานวิศวกรรม เรามักจะหมายถึงสิ่งที่เรียกว่า เครื่องมือหรือแรงดันเกิน (บางครั้งเรียกว่า "การแสดง" และแทบไม่มี "มาตรวัด")

แนวคิดทั้งหมดเหล่านี้เชื่อมโยงกันด้วยความเท่าเทียมกันอย่างง่ายต่อไปนี้: ความดันสัมบูรณ์บนดาวเคราะห์โลกคือความดันทั้งหมดที่กระทำต่อสารหรือกล่าวอีกนัยหนึ่งคือผลรวมของบรรยากาศ (ความกดอากาศ) และความกดดันส่วนเกิน:

R abs \u003d R atm + R izb

ความแตกต่างระหว่างแนวคิดคือ:

• เครื่องมือหรือความดันส่วนเกิน ("แสดง", "เกจ") วัดเทียบกับบรรยากาศหรือ:
• ความดันศูนย์ (เกจ) เท่ากับความดันบรรยากาศ (barometric) หรือ
• สุญญากาศสัมบูรณ์มีค่าเท่ากับ "ลบหนึ่งบรรยากาศ" ของแรงดันเครื่องมือ (เกจ เกจ) และในขณะเดียวกัน มีค่าเท่ากับศูนย์ความดันสัมบูรณ์

พึงระลึกว่าในกรณีส่วนใหญ่ในชีวิตวิศวกรรม เมื่อพูดถึงความกดดัน พวกเขาหมายถึงแรงกดดันจากเครื่องมือ (มากเกินไป) อย่างแม่นยำ แต่คุณสามารถถามอีกครั้งได้เสมอ

หน่วยความดัน psig - แรงดันเครื่องมือ (สูงกว่าบรรยากาศมากเกินไป) ในหน่วย psi (ปอนด์ต่อตารางนิ้ว) - หน่วยแองโกล-แซกซอน หน่วยความดัน เซีย - ค่าสัมบูรณ์ในหน่วย psi (ปอนด์ต่อตารางนิ้ว)

• ความดันสัมบูรณ์ - ค่าที่วัดได้สัมพันธ์กับความดันเท่ากับศูนย์สัมบูรณ์ กล่าวอีกนัยหนึ่ง - ความดันสัมพันธ์กับสุญญากาศสัมบูรณ์
• ความกดอากาศ ความกดอากาศ คือความดันสัมบูรณ์ของชั้นบรรยากาศโลก ความดันประเภทนี้ได้ชื่อมาจากเครื่องมือวัดของบารอมิเตอร์ ซึ่งอย่างที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าจะกำหนดความดันบรรยากาศ ณ จุดหนึ่งในเวลาที่อุณหภูมิหนึ่งและที่ความสูงระดับหนึ่งเหนือระดับน้ำทะเล สำหรับความดันนี้จะกำหนดแรงดันเกินและสุญญากาศ
• แรงดันเกิน - เกิดขึ้นหากมีความแตกต่างในเชิงบวกระหว่างความดันที่วัดได้กับความดันบรรยากาศ กล่าวคือ แรงดันเกินคือปริมาณที่แรงดันที่วัดได้นั้นมากกว่าแรงดันบรรยากาศ ใช้มาโนมิเตอร์เพื่อวัดความดันประเภทนี้ เห็นได้ชัดว่านี่เป็นแรงดันบวกของเครื่องมือ
• สุญญากาศหรือแรงดันสุญญากาศอื่นๆ คือปริมาณที่ความดันของเครื่องมือวัดน้อยกว่าความดันบรรยากาศ หากแรงดันเกินระบุเป็นหน่วยบวก สุญญากาศในหน่วยลบจะอยู่ที่ -103 ถึง 0 kPa อุปกรณ์ที่สามารถวัดแรงดันประเภทนี้เรียกว่าเกจสุญญากาศ แน่นอนว่านี่เป็นแรงกดดันด้านลบของเครื่องมือ
• ความดันแตกต่าง เกิดขึ้นเมื่อเปรียบเทียบกับแรงกดดันอื่น ในแง่ที่เคร่งครัด ความดันทุกประเภท ยกเว้นความดันสัมบูรณ์ มีความแตกต่างกัน :)