Виды давления в гидравлике приборы

Виды давлений

Все виды давлений в общем случае делятся на две группы: абсолютные и относительные (рис. 6.1).

Виды давления в гидравлике приборы

Рис. 6.1. Графическая иллюстрация видов давления

Абсолютным давлением pабсназывается давление, отсчитываемое от полного вакуума. Одним из видов абсолютного давления является атмосферное давлениеpат., которое также называется барометрическим. Нормальное атмосферное давление равно 98,1 кПа.

Относительным давлением называют давление по отношению к другим видам давления (чаще всего к атмосферному pат). Относительное давление может быть больше или меньше атмосферного.

Давление больше атмосферного называетсяизбыточным (pизб)или манометрическим давлением (pман) и определяется соотношением

Давление меньше атмосферного называютразрежением или вакуумметрическим давлением (pвак). За величину вакуума принимают недостаток давления до атмосферного

pвак= pат — pабс (при pабс 2 ; укрупненными единицами являются: килопаскаль 1 кПа = 1000 Па и мегапаскаль 1 МПА = 1000 кПа.

В технике продолжают применять и внесистемные единицы – техническую атмосферу и бар:

1 ат = 1 кгс/см 2 = 98,1·10 3 Па = 98,1 кПа;

Жидкостные приборы для измерения давления

Приборы для измерения давления по назначению можно разделить на три основные группы: барометры, манометры и вакуумметры. Барометры служат для измерения атмосферного давления, манометры – для измерения избыточного давления, вакуумметры – для измерения разрежения. Применяются также и комбинированные приборы.

По конструкции приборы применяются трех основных видов: жидкостные, механические и электрические.

Жидкостные приборыприменяютсядля измерения всех видов давления. Жидкостные барометры, так же как и другие жидкостные приборы, основаны на принципе сообщающихся сосудов и применяются в двух основных вариантах: чашечные и сифонные (рис. 6.2).

Жидкостной барометр-стеклянная трубка с запаянным одним концом. В качестве жидкости обычно применяется ртуть. Давление столба ртути в трубке уравновешивается атмосферным давлением. При изменении атмосферного давления измеряется высота ртутного столба, которая и служит мерой давления.

Виды давления в гидравлике приборы

Рис. 6.2. Жидкостные барометры:

Жидкостные манометрыприменяются различных видов и конструктивных вариантов. По типу применяемой жидкости жидкостные манометры делятся на пьезометры и ртутные манометры. В пьезометрах в качестве рабочей жидкости используется та же жидкость, давление которой измеряется. В свою очередь, каждая из групп делится на две подгруппы: на обычные приборы для измерения давления в жидкости и приборы для измерения разности давлений – дифференциальные манометры.

Пьезометр-вертикальная стеклянная трубка, верхний конец которой открыт в атмосферу, а нижний присоединен к сосуду в том месте, где требуется измерить избыточное давление (рис. 6.3).

Виды давления в гидравлике приборы

Рис. 6.3. Жидкостные пьезометры:

а– обычный; б – дифференциальный

Применяя основное уравнение гидростатики ко всей жидкости, заключенной в пьезометре, получим

где pабс – абсолютное давление в жидкости на уровне присоединения пьезометра, h – высота подъема жидкости в пьезометре – пьезометрическая высота.

Из уравнения (6.3) следует, что избыточное (манометрическое) давление на высоте присоединения пьезометра равно

Отсюда пьезометрическая высота равна

Если на свободную поверхность покоящейся жидкости действует атмосферное давление, то пьезометрическая высота для любой точки рассматриваемого объема жидкости равна глубине расположения этой точки hi, так как pабс = pат + rghi, и следовательно, h = hi.

Для замера разности давлений в двух сосудах или в двух точках одного сосуда применяют дифференциальные пьезометры(см. рис.6.3). Можно показать, что

то есть разность уровней в трубках прямо пропорциональна разности давлений в сосудах.

Ртутные манометрыпредназначены для измерения давлений жидкостей и газов в больших пределах, чем это можно осуществить с помощью, например, водяных пьезометров. Ртутный манометр состоит из резервуара с жидкостью и стеклянной трубки, присоединенной к этому резервуару. Давление определяется по разности уровней ртути в резервуаре и стеклянной трубке (рис.6.4).

Виды давления в гидравлике приборы

Рис. 6.4. Жидкостные манометры:

а– обычный; б – дифференциальный

Так как плотность ртути в 13,6 раза выше плотности воды, то высота подъема ртути в стеклянной трубке будет во столько же раз меньше подъема воды в пьезометре, Аналогично дифференциальным пьезометрам для измерения разности давлений требуютсядифференциальныертутныеманометры.

Жидкостные вакуумметрыпо устройству и работе принципиально не отличаются от жидкостных манометров (рис. 6.5). Кроме того, разрежение может определяться по разности уровней жидкости в резервуаре и стеклянной трубке(см. рис. 4.5, б).

Виды давления в гидравлике приборы

Рис. 6.5. Жидкостные ваккууметры:

а– обычный; б – дифференциальный

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/см 2 , в системе МКГСС — кгс/м 2 , в системе СИ — Па. Кроме того, гидростатическое давление измеряется в кгс/см 2 , 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:

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:

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.

Виды давления в гидравлике приборы

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.

Виды давления в гидравлике приборы

Вильнер Я.М. Справочное пособие по гидравлике, гидромашинам и гидроприводам.

Давление в гидравлике

Давление – ключевой элемент в работе гидравлики. Давление масла в гидравлике – это сила, с которой жидкость в закрытой системе приводит в работу отдельные взаимосвязанные механизмы.

Ошибочно считается, что в гидросистеме давление создает насос, выкачивая масло из бака. На самом деле, насос создает поток жидкости, а давление создается нагрузкой – там, где возникает препятствие этому потоку.

От уровня давления зависит эффективность работы всей гидросистемы. Удержать нужный показатель давления — одна из ключевых задач инженеров-гидравликов.

Виды давления в гидравлике

В работе гидравлики рассматривают два вида давления: гидростатическое и гидродинамическое.

Гидростатическое давление — это давление покоящейся жидкости. Оно есть в любой жидкости. В нашем случае гидростатическое давление играет важную роль в работе гидравлических домкратов. Оно удерживает технику в зафиксированном положении для выполнения рабочих операций.

Гидродинамическое давление развивается внутри движущееся жидкости. Оно играет ключевую роль в гидравлической системе, т.к. гидравлическое масло постоянно движется по трубопроводам, попутно активируя работу гидравлических механизмов.

Какое должно быть давление в гидравлике?

Нет универсального ответа на этот вопрос. Для каждой машины и оборудования необходимо поддерживать свой уровень давления. Например, для МТЗ 80 необходимо рабочее давление 16 Мпа, а максимальное рабочее давление – 20 Мпа. А в гидравлике экскаватора средней мощности давление может быть на уровне 30 Мпа. Чтобы давление не превышало максимальное значение, систему оснащают предохранительными клапанами. Когда давление превышает максимальное значение, они сбрасывают излишки давления.

Как проверить давление в гидравлике?

Чтобы узнать уровень давления в гидравлике используют приборы и датчики измерения давления. Вам понадобятся манометры, микрошланги для подключения манометра, а также точки контроля. К ним подключается шланг с манометром. Данные инструменты актуальны для тех, кто тщательно следит за состоянием гидравлической системы, чтобы избежать поломок оборудования.

Какие проблемы возникают при неправильной настройки системы?

После того как вы выяснили уровень давления, и оно оказалось выше или ниже необходимого диапазона, необходимо выяснить причину отклонения показателя.

Самые частые причины повышенного давления:

  • Неправильная настройка предохранительных клапанов.
  • Внезапная остановка потока жидкости в трубопроводе.
  • Перегрев системы из-за некачественного масла.
  • Закрытое положение перепускного клапана.

Также при низком давлении невозможно выполнить ряд технологических операций, например, подъем навесного оборудования.

Возможные причины пониженного давления:

  • Неисправность гидронасоса.
  • Отсутствие масла в баке.
  • Износ предохранительных клапанов.

К тому же, из-за низкого давления может происходить кавитация насоса. Кавитация – это образование пузырьков в жидкости из-за медленного поступления жидкости в насос и обратно из него. Такие пузыри быстро схлопываются и приводят к микротрещинам на стенках трубопровода. Поэтому важно учитывать любую мелочь в настройке гидросистемы и вовремя отслеживать показатели давления для эффективной и безопасной работы мобильной техники и серьезного промышленного оборудования.

Справка по давлению. Виды давления. Единицы измерения. Конвектор величин давления. Общие данные о манометрах. Калькуляторы давления.

Перевод единиц измерения давления онлайн.

Калькулятор давления. Перевод единиц измерения давления (Па, даПa, ГПa, кПa, МПa, кгc/cм 2 , кгc/м 2 , aт, мм вод. cт., м вод. cт., мм рт. cт., бaр, мбaр и т.д.)

Введите давление (pp) Результат перевода единиц измерения давления (pp)

Результаты работы калькулятора давления при переводе в другие единицы измерения давления:
Примеры результатов работы калькулятора давления:
Поделится ссылкой на расчет:

Единицы измерения.

  • Паскаль — единица измерения давления в СИ. Обозначение в России: Па; международное: Pa. Единицы измерения Па определяются выражением (P=F/S, Н/м 2 ). Данная единица измерения широко применяется при инженерных расчетах, в современной справочной литературе, в обозначение параметров оборудования, технических устройств, при разработке проектной и рабочей документации;
  • бар — внесистемные единицы измерения. Обозначение в России: бар; международное: bar. Один бар равен 10 5 Па. Данная единица измерения широко применяется при обозначение и выборе параметров оборудования, технических устройств;
  • миллибар — внесистемные единицы измерения. Обозначение на сайте: мбар. Данная единица измерения широко применяется при обозначение и выборе параметров оборудования, технических устройств (встречает в документации на оборудование иностранного образца);
  • мм рт. ст. — внесистемная единица измерения давления. Обозначение в России: мм рт. ст.; международное: mm Hg. Миллиметр рту́тного столба́ равен 101 325 / 760 ≈ 133,3223684 Па;
  • мм вод. ст. — внесистемная единица измерения давления. Обозначение в России: мм вод. ст., мм H2O; международное: mm H2O. Миллиметр водяного столба́ 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»;
  • атмосфера — внесистемная единица измерения давления, приблизительно равная атмосферному давлению на поверхности Земли на уровне Мирового океана. Различают техническую и физическую (нормальная, стандартная) атмосферу. В Российской Федерации к использованию в качестве внесистемной единицы допущена только техническая атмосфера с областью применения «все области». Обозначение в России: ат; международное: at. Существовавшее ранее ограничение срока действия допуска 2016 годом отменено в августе 2015 года. Техническая атмосфера равна давлению, производимому силой в 1 кгс, равномерно распределённой по перпендикулярной к ней плоской поверхности площадью 1 см². В справочной литературе и старой документации встречаются так же (на данный момент не используются):
    • ати —избыточной давление;
    • ата — абсолютное давление;
  • килограмм-силына см 2 — единица давления в системе единиц МКГСС (система единиц измерения, в которой основными единицами являются метр, килограмм-сила и секунд). Обозначение в России: кгс/см 2 . В Российской Федерации допущена к использованию в качестве внесистемных единиц без ограничения срока действия с областью применения «все области». Килограмм-сила равна силе, сообщающей телу массой один килограмм ускорение 9,80665 м/с².

Перевод единиц измерения давления (в табличном виде).

Переводимые единицы давления Перевод давления в единицы:
Пa кПа МПа бар мбар мм рт. ст. мм вод. ст. м вод. ст. ат кгс/см 2
Па 1 10 -3 10 -6 10 -5 10 -2 0.0075 0.1 10 -4 9.87*10 -5 1.02*10 -5
кПа 10 3 1 10 — 3 10 -2 10 7.5 10 3 10 -1 9.87*10 -2 1.02*10 -3
МПа 10 6 10 3 1 10 10 4 7.5*10 3 10 5 10 2 9.87 10.2
бар 10 5 10 2 10 -1 1 10 3 750 1.0197*10 4 10.197 0.987 1.0197
мбар 10 2 0.1 10 -4 0.001 1 0.750 10.197 10.197*10 -2 0.987*10 -3 1.0197*10 -3
мм рт. ст. 133.3 133.3*10 -3 133.3*10 -6 1.33*10 -3 1.33 1 13.3 0.013 1.32*10 -3 1.36*10 -3
мм вод. ст. 10 10 -2 10 -5 9.7*10 -5 0.097 0.075 1 0.001 9.87*10 -5 1.02*10 -4
м вод. ст. 10 4 10 10 -2 0.097 97 75 1000 1 9.87*10 -2 0.102
ат 1.01*10 5 1.01*10 2 1.01* 10 -1 1.013 1013 759.9 10332 10.332 1 1.03
кгс/см 2 9.8*10 4 9.8*10 9.8*10 -2 0.98 980 735 10000 10 0.9708 1

Порядки единиц измерения давления.

Порядок единиц измерения Единицы измерения
Па ат мм рт. ст. мм вод. ст. кгс/м 2 бар мбар
10 даПa см рт. cт. см вод. cт.
1 00 ГПa
1 000 кПa м рт. cт. м вод. cт. бар
10 000 кгc/cм 2
1 000 000 МПa

Виды давления.

Различают три основных вида давления:

  • вакуумметрическое давление;
  • избыточной давление;
  • абсолютное давление.

Вид давления непосредственно связан со сравнением его относительно атмосферного давления (Рат). или с использованием атмосферного давления.

Избыточное давление (Ризб) это величина показывающие на сколько давление в оборудовании или трубопроводе выше атмосферного давления. Т.е. если давление измеряют относительно атмосферного давления, то такое давление называется избыточным. Избыточное давление измеряется с помощью манометров.

Избыточное давление широко применяется в эксплуатации, в том числе:

    • при выборе и подборе оборудования по паспортным данным;
    • при различных классификациях оборудования и трубопроводов на стадиях проектирования и монтажа;
    • при нанесении маркировки на оборудование и трубопроводы.

Абсолютное давление (Рабс) это величина давления с учетом действующего атмосферного давления, т.е.:

Другим словами, если давление определяют относительно давления равного 0, то измеренное давление называют абсолютным.

Абсолютное давление применяется в основном инженерно-техническим персоналом (ИТР) при инженерных расчетах и в расчетах при в ыборе оборудования (основных на применении абсолютного давления). Ярким примером использования абсолютного давления в расчетах служит уравнение состояния идеального газа.

Примером использования абсолютного давления являются:

    • подбор счетчиков на трубопроводах с газовыми средами (в том числе водяного пара);
    • гидравлические расчеты трубопроводов газов (в том числе водяного пара);
    • расчеты на прочность оборудования и трубопроводов с газовыми средами (в том числе водяной пар);
    • и т.д.

В случаях когда атмосферное давления больше абсолютного давления речь идет о вакуумметрическом давлении (Рвак). Т.е. вакуумметрическое давление это величина давления показывающая на сколько атмосферное давления больше абсолютного давления.

Вакуум широко применяется в технологических процессах на промышленных предприятиях. На всех этих объектах применяется вакуумметрическое давление на стадиях проектирования, монтажа и эксплуатации.

Дополнительная классификация давления в инженерных расчетах.

Это давление создаваемое собственным весом жидкости (газа) в определенном сечении, то есть:

Pg=Fg/S, где Fg — вес столба жидкости (газа), S — площадь сечения.

Другая наиболее распространения форма записи гидростатического давления (после преобразования) представляет из себя формулу:

Pg=ρgh, где ρ — плотность жидкости (газа), g — ускорение свободного падения, h — высота столба жидкости (газа).

Гидростатического давления учитывается при расчет открытых систем (связанных с атмосферой). В открытых системах низкого давления учитывать необходимо обязательно (например: вентиляция, системы дымоудаления, газопроводы низкого давления и т.д.).

Примерами гидростатического давления могут служить атмосферное давление, различные гидравлические затворы (например гидрозатвор на деаэраторе), использующие вес водяного столба для предохранения от повышения давления в системы выше допустимого.

Рассчитать гидростатическое давление можно в отдельной теме.

    • естественное давление (Pe) — вызывается разностью гидростатических давлений двух столбов жидкости (газов) высотой h, имеющей различную среднюю плотность. При расчетах естественное давление обычно учитывают в системах низкого давления (например: естественная вытяжная вентиляция);

Естественное давление обычно рассчитывают по формуле (выведенной из разности гидростатических давлений в двух сечения с разной плотностью):

где ρ1 — плотность жидкости (газа) в 1-ом сечении, ρ2 — плотность жидкости (газа) в 1-ом сечении, he — разность высотных отметок двух сечений.

Рассчитать естественное давление можно в отдельной теме.

    • парциальное давление (Pp) — называют давление, которое оказывает отдельно взятый компонент из газовой смеси (например, на колбу, баллон или границу атмосферы) исходя из того, что он один займет весь объем смеси при той же температуре. Понятие парциального давления широко используется в химии. Возможно определение парциального давления по уравнению состояния идеального газа при заданном общем объеме смеси и той же температуре. Общее давление смеси газов определяется, как суммам парциальных давлений отдельных компонентов смеси.
    • потери давления (ΔP) — называют давление, равное разности давлений в двух сечениях системы. Разность давления обуславливается в основном потерями на преодоления сопротивления при движении вещества в системе (возможно участие естественного и гидростатического давления). Различают сопротивления: путевые и местные. Путевые сопротивления связанны с преодолением трения в системе. Местные сопротивления связаны с изменением скорости движения или направления потока. Потери давления определяются расчетным методом в процессе выполнения гидравлического или аэродинамического расчета системы. Например: гидравлический расчет газопроводов природного газа.
    • разряжение (или тяга) — снижение давления в системе, способствующее притоку среды в область пониженного давления. Может быть естественное или принудительное. Примерами использования разряжения (тяги) служат:
      • системы естественной вентиляции;
      • системы механического дымоудаления (перед дымососам);
      • различные системы инжекции (элеваторы в системах отопления, инжекционные газовые горелки и т.д. ), основанные на уменьшении давления в сечении за счет уменьшения площади сечения и увеличении скорости истечения в нем.

Видеоматериал по теме давление и виды давления:

Приборы измерения давления.

Для измерения давления используются измерительные приборы под общим названием — манометры (согласно ГОСТ 8.271-77 манометр это измерительный прибор или измерительная установка для измерения давления или разности давлений). Но в практике сложилось ассоциировать манометры с измерением избыточного давления.

Общая классификация манометров.

По типу измеряемого давления.

Основные виды измеряемого давления разобраны выше. Типы измеряемых давлений шире и содержит производные типы от основных:

    • манометр абсолютного давления;
    • барометр (манометр абсолютного давления для измерения давления околоземной атмосферы), в том числе барограф (барометр с непрерывной записью);
    • манометр избыточного давления (обычно просто манометр), в том числе напоромер (манометр избыточного давления в газовых средах с верхним пределом измерения не более 40000 Па /4000 кгс/м 2 );
    • вакуумметр (манометр для измерения давления разреженного газа) , в том числе тягомер (вакуумметр для измерения давления разреженного газа с верхним пределом измерения не более 40000 Па/4000 кгс/м 2 );
    • мановакуумметр (манометр, для измерения избыточного давления и давления разреженного газа), в том числе тягонапоромер (мановакуумметр для газовых сред с верхним пределом измерения не более 20000 Па/2000 кгс/м 2 );
    • дифференциальный манометр (манометр для измерения разности двух давлений), в том числе микроманометр (дифманометр с верхним пределом измерения не более 40000 Па/4000 кгс/м 2 );
    • измеритель парциальных давлений (манометр для измерения давления, которое оказывал бы один из газов, входящих в газовую смесь, если бы из нее были удалены остальные газы, при условии сохранения первоначальных объема и температуры).

По принципу действия.

По принципу действия манометров общий список классификации включает:

    • жидкостный манометр;
    • U-образный манометр;
    • компрессионный манометр;
    • колокольный манометр;
    • кольцевой манометр;
    • грузопоршневой манометр;
    • деформационный манометр;
    • мембранный манометр;
    • сильфонный манометр;
    • трубчато-пружинный манометр;
    • манометр с вялой мембраной;
    • электрический манометр;
    • пьезоэлектрический манометр;
    • манометр сопротивления;
    • ионизационный манометр;
    • электронный ионизационный манометр;
    • магнитный электроразрядный манометр;
    • радиоизотопный манометр;
    • тепловой манометр;
    • термопарный манометр;
    • вязкостный манометр.

В промышленности широко применяются следующие типы манометров:

    • жидкостные манометры.
    • грузопоршневые манометры.
    • трубчато-пружинный манометры.

Жидкостные манометров — манометр, принцип действия которого основан на уравновешивании измеряемого давления, или разности давлений, давлением столба жидкости.

Грузопоршневые манометры — манометр, принцип действия которого основан на уравновешивании измеряемого давления давлением, создаваемым весом поршня с грузоприемным устройством, и грузов с учетом сил жидкостного трения.

Трубчато-пружинный манометры- деформационный манометр, в котором чувствительным элементом является трубчатая пружина.

Видеоматериал по теме типы манометров:

По классу точности.

Примечание: * Устанавливается по заказу потребителя.

Класс точности манометра отражает пределы допустимой основной погрешности в % от диапазона показания шкалы.

Нормы (ГОСТ) устанавливает зависимость диаметра или размера лицевой панели корпуса манометру классу точности:

Диаметр или размер лицевой панели корпуса, мм, не более Класс точности
0,4* 0,6 1,0 1,5 2,5 4,0*
40, 50 + +
60**, 63 + + + +
100 + + +
160 + + + +
250 + + + +
* Устанавливается по заказу потребителя.
** В новых разработках не применять.

По назначению.

Манометры в зависимости от области применения и рабочей среду по назначению классифицируются:

    • общетехнические, общепромышленные;
    • специальные манометры;
    • судовые манометры;
    • железнодорожные манометры.

Манометры в зависимости от способа фиксации давления классифицируются:

    • показывающие;
    • самопишущие манометры;
    • электроконтактные манометры.

В зависимости от метрологического назначения манометры делятся:

Источник