Давление, физическая величина, характеризующая интенсивность нормальных (перпендикулярных к поверхности) сил, с которыми одно тело действует на поверхность другого (например, фундамент здания на грунт, жидкость на стенки сосуда, газ в цилиндре двигателя на поршень и т. п.). Если силы распределены вдоль поверхности равномерно, то давление P на любую часть поверхности равно P = F / S, где S — площадь этой части, F — сумма приложенных перпендикулярно к ней сил. При неравномерном распределении сил это равенство определяет среднее давление на данную площадку, а в пределе, при стремлении величины S к нулю, — давление в данной точке. В случае равномерного распределения сил давление во всех точках поверхности одинаково, а в случае неравномерного — изменяется от точки к точке.
P = lim ΔF / ΔS = dF / dS
ΔS → 0
В СИ за единицу давления принят Паскаль (Па). Паскаль давление силы в один Ньютон на площадь в один квадратный метр (Па = 1 Н/м2). Широко применяют кратные единицы кПа и МПа.
Единицы измерения:
- Паскаль — единица измерения давления в СИ. Обозначение в России: Па; международное: Pa. Единицы измерения Па определяются выражением (P=F/S, Н/м2). ;
- бар — вне системные единицы измерения. Обозначение в России: бар; международное: bar. Один бар равен 105 Па. Данная единица измерения широко применяется при обозначение и выборе параметров оборудования, технических устройств;
- 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.
- килограмм-силы на см2 — единица давления в системе единиц МКГСС (система единиц измерения, в которой основными единицами являются метр, килограмм-сила и секунд). Обозначение в России: кгс/см2. 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.
| Па | кПа | мПа | кГс/см2 | физ.атм. | bar | psi | |
| Па | 1 | 0,001 | 0,000001 | 0,0000102 | 0,00000987 | 0,000010 | 0,00014504 |
| кПа | 1000 | 1 | 0,001 | 0,0101972 | 0,00986923 | 0,01 | 0,14503777 |
| мПа | 10000000 | 1000 | 1 | 10,19716 | 9,86923 | 10 | 145,0377 |
| кГс/см2 | 98066,5 | 98,0665 | 0,0980665 | 1 | 0,967841 | 0,980665 | 14,223344 |
| физ.атм. | 101325 | 101,325 | 0,101325 | 1,033227 | 1 | 1,01325 | 14,6959 |
| bar | 100000 | 100 | 0,1 | 1,019716 | 0,986923 | 1 | 14,50377 |
| psi | 6894,757 | 6,894757 | 0,006894756 | 0,070307 | 0,068046 | 0,0689476 | 1 |
Виды давления:
Различают три основных вида давления:
- вакуумметрическое давление;
- избыточной давления;
- абсолютное давления.
Вид давления непосредственно связан со сравнением его или использованием атмосферного давления (Рат).
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.:
Рабс=Ризб + Рат
Другим словами, если давление определяют относительно давления равного 0, то измеренное давление называют абсолютным.
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.
Рвак=Рат — Рабс
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;
- по принципу действия;
- по классу точности;
- по назначению.
По типу измеряемого давления:
Типы измеряемых давлений содержат 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/м2 );
- 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/м2);
- 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/м2);
- дифференциальный манометр (манометр для измерения разности двух давлений), в том числе микроманометр (дифманометр с верхним пределом измерения не более 40000 Па/4000 кгс/м2);
- 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.
По классу точности:
Манометры точности измерения согласно ГОСТ 8.271-77 «Манометры, вакуумметры, мановакуумметры, напоромеры, тягомеры и тягонапоромеры. Общие технические условия» классифицируются на несколько классов точности:
- 0,4*;
- 0,6;
- 1,0;
- 1,5;
- 2,5;
- 4,0*.
Примечание: * Устанавливается по заказу потребителя.
Класс точности манометра отражает пределы допустимой основной погрешности в % от диапазона показания шкалы.
По назначению:
Манометры в зависимости от области применения и рабочей среды 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:
- на образцовые (эталонные);
- рабочие;
Соотношение между некоторыми единицами измерения:
Бар:
1 бар = 0.1 МПа
1 бар = 100 кПа
1 бар = 1000 мбар
1 бар = 1.019716 кгс/см2
1 бар = 750 мм.рт.ст.(торр)
1 бар = 10197.16 кгс/м2 (атм.тех.)
1 бар = 10197.16 мм. вод. ст.
1 бар = 0.98692326672 атм. физ.
1 бар = 10 Н/см2
1 бар = 1000000 дин /см2=106 дин/см2
1 бар = 14.50377 psi (фунт на квадратный дюйм)
1 мбар = 0.1 кПа
1 мбар = 0.75 мм. рт. ст.(торр)
1 мбар = 10.19716 кгс/ м2
1 мбар = 10.19716 мм. вод. ст.
1 мбар = 0.401463 in.H2O (дюйм водяного столба)
КГС/СМ2 (АТМ.ТЕХ.):
1 кгс/см2 = 0.0980665 МПа
1 кгс/см2 = 98.0665 кПа
1 кгс/см2 = 0.980665 бар
1 кгс/см2 = 980.665 мбар
1 кгс/см2 = 736 мм.рт.ст. (торр)
1 кгс/см2 = 10000 мм.вод.ст.
1 кгс/см2 = 0.968 атм. физ.
1 кгс/см2 = 14.22334 psi
1 кгс/см2 = 9.80665 Н/см2
1 кгс/см2 = 98066.5 Н/м2
1 кгс/см2 = 10000 кгс/м2
1 кгс/см2 = 0,01 кгс/мм2
МПа:
1 МПа = 1000000 Па
1 МПа = 1000 кПа
1 МПа = 10.19716 кгс/см2 (атм.тех.)
1 МПа = 10 бар
1 МПа = 7500 мм. рт. ст.(торр)
1 МПа = 101971.6 мм. вод. ст.
1 МПа = 101971.6 кгс /м2
1 МПа = 9.87 атм. физ.
1 МПа = 106 Н/м2
1 МПа = 107 дин/см2
1 МПа = 145.0377 psi
1 МПа = 4014.63 in.H2О
кПа:
1 кПа = 1000 Па
1 кПа = 0.001 МПа
1 кПа = 0.01019716 кгс/см2
1 кПа = 0.01 бар
1 кПа = 7.5 мм. рт. ст.(торр)
1 кПа = 101.9716 кгс/м2
1 кПа = 0.00987 атм. физ.
1 кПа = 1000 Н/м2
1 кПа =10000 дин/см2
1 кПа = 10 мбар
1 кПа =101.9716 мм. вод. ст.
1 кПа = 4.01463 in.H2O
1 кПа = 0.1450377 psi
1 кПа = 0.1 Н/см2