Понятие давления среды

Понятия давлений

Давлением р жидкости, газа или твердого тела, т.е. среды или вещества, называют силу, равномерно действующую на площадь поверхности.

В молекулярно-кинетической теории газа давление рассматри­вается как результат ударов молекул о стенки сосуда. Давление связано со средней кинетической энергией поступательного движения молекул mv² и их числом N в объеме V следующей из­вестной формулой:

p = Nmv²/(3V),

где m — масса молекулы; v² — средний квадрат скорости молекулы.

В практике теплотехнических измерений наиболее часто ис­пользуют понятия давления: абсолютного р_абс, избыточного р_изб и вакуумметрического р_в, различие которых состоит в их отноше­нии к атмосферному (барометрическому) давлению р_атм. Абсо­лютное давление, под которым подразумевают суммарное давле­ние, воздействующее на вещество, определяется суммой атмо­сферного (барометрического) и избыточного давлений:

Рабс ⁼ Ратм ⁺Ризб

Соответственно избыточное давление представляет собой раз­ность между абсолютным и атмосферным:

Ризб ⁼ Рабс - Ратм

Приборы, измеряющие избыточное давление,  в действительности являются измерителями разностного (дифференциального) давления. На чувствительный элемент, на­пример трубчатую пружину, точнее на ее внутреннюю полость, воздействует измеряемое давление. Это приводит к изменению ее положения. В это время снаружи такому сдвигу противодействует атмосферное давление. В результате на шкале прибора отобража­ется разница между измеряемым — абсолютным — давлением и давлением внешнего окружения — атмосферным.

Вакуумметрическое давление (вакуум) — давление разряжен­ного газа — определяется как разность между атмосферным и аб­солютным давлением, которое ниже атмосферного:

Рв=Ратм-Рабс

Соответственно численное значение вакуумметрического дав­ления указывается со знаком «минус».

Термин «давление» включает понятия «напор» и «тяга», кото­рые приняты только в нашей стране и для которых характерно измерение избыточного и вакуумметрического давлений низких значений, т.е. положительного и отрицательного его значений.

Единицы измерения

В единой международной системе единиц (система СИ), начав­шей действовать в нашей стране в соответствии с ГОСТ 8.417-81 с 1 января 1982 г., принята основная единица давления — ньютон на квадратный метр (Н/м² , N/m² ), названная паскалем (Па). Один паскаль — это такое давление, которое испытывает 1 м плоской поверхности под действием равномерно распределенной и перпен­дикулярно направленной к ней силы в 1 Н {ньютон). Единица Па весьма мала, что приводит на практике к использованию килопа-скаля (кПа) или мегапаскаля (МПа).

Система СИ является логическим совершенствованием систем единиц СГС и МКГСС, что обусловливает параллельное их исполь­зование. Традиционная единица системы МКГСС (метр, килограмм-сила, секунда) килограмм-сила на квадратный метр (кгс/м ) еще встречается в эксплуатируемых в настоящее время манометри­ческих приборах. Многие предприятия традиционно используют такие внесистемные единицы давления, как: килограмм-сила на квадратный сантиметр (кгс/см² , kgf/cm² ), часто называемая тех­нической атмосферой (ат, atm); миллиметр водяного столба (мм вод. ст., mm Н₂0, mm WS) и миллиметр ртутного столба (мм рт. ст., mm Hg, torr). При использовании для измерения давле­ния столба жидкости (жидкостные манометры) последний должен быть отнесен к параметрам воды при 4 °С, а ртуть — при О °С и нормальном ускорении свободного падения.

Кроме технической может встречаться физическая атмосфера (физ. атм.), равная нормальному давлению атмосферного воздуха 760 мм рт. ст. при 0 °С и нормальном ускорении свободного паде­ния (760 мм рт. ст. = 101,325 кПа = 1,0332 кгс/см²).

В физике и астрономии по-прежнему используется система СГС (сантиметр, грамм, секунда). Давление в этой системе представляется как дина на квадратный сантиметр (дин/см = 0,1 Па), что в нашей стране встречается очень редко, а также внесистемной единицей бар (1 бар =10 Па = 1,0197 кгс/см ), получившей широ­кое распространение во многих странах Западной Европы и при­нятой в измерении давления европейскими нормами за ос­новную.

В ряде случаев импортные приборы могут быть отградуированы в psi (psig, psia, lb/in ), определяемой как фунт (0,4536 кгс) на квадратный дюйм (6,452 см²), а также в psf — фунт на квадратный фут (923,03 см² ).

Соотношения между единицами измерения давления, наиболее часто встречающиеся на практике, определяются выражением

p₁=kp₂.

Отечественные производители для внутреннего употребления традиционно используют единицу кгс/см , хотя в Российской Фе­дерации в установленном порядке допускаются к применению еди­ницы величин Международной системы единиц, принятой Генеральной конференцией по мерам и весам, рекомендованные Меж­дународной организацией законодательной метрологии.