1.10 Абсолютное и манометрическое давление.

Для двух точек жидкости, одна из которых расположена на свободной поверхности, основное уравнение гидростатики записывается в виде:

p = p₀ + gρ(z-z₀) = p₀ + gρh, где p₀ - давление на свободной поверхности (внешнее давление), z₀ — z = h - глубина погружения т. А.

Из полученного уравнения видно, что давление в жидкости увеличивается в зависимости от глубины погружения, а формула для определения полного (абсолютного) гидростатического давления в произвольной точке покоящейся жидкости будет

p = p₀+gρh.

Если внешнее давление равно атмосферному, то величина последнего в системе СИ равно p₀ = p_ат = 98100 Па = 0,1 МПа.

Избыточное или манометрическое давление определяется как разность полного и атмосферного давлений

p_м =p - p_ст

или

p_м = p₀ + gρh — p_ст.

При p₀ = p_ат манометрическое давление:

p_м = gρh,

т.е. манометрическое давление в любой точке покоящейся жидкости определяет глубину погружения.

Полное гидростатическое давление может быть меньше атмосферного. В этом случае имеет место вакуум

P_вак = p_ат — p.

Шкалу прибора можно настроить для измерения давления, включая или исключая атмосферное. Так как давление воздуха в атмосфере действует на все тела, которые она окружает, это влияет на показания приборов. Атмосферное давление всегда добавляет приблизительно 101.3 кПа к показаниям давления в сосуде. Если выбрать контрольную точку для измерения давления, которая будет нулем, что является абсолютным вакуумом, тогда давление на шкале прибора называют абсолютным. Если выбрать контрольную точку для атмосферного давления, как в манометре с U-образной трубкой, который показан на рис. 4.2, а), то давление на шкале прибора называют манометрическим.

Рис. 4.2.

а) Простой манометр с U-образной трубкой. Так как оба колена манометра открыты, давление в них одинаковое, и уровень ртути также одинаковый.

б) Простой манометр показывает, что давление в сосуде превышает атмосферное на 100 мм рт. ст.

в) Манометр показывает, что давление в сосуде на 100 мм рт. ст. ниже, чем атмосферное

Абсолютное давление понимается как полное или истинное давление жидкости. Это измерение давления относительно идеального вакуума с отметкой 0 мм рт. ст. Не бывает давления ниже 0 мм рт. ст. Следовательно, измерение вакуума (ниже атмосферного давления) в единицах абсолютного давления всегда положительное число. Манометрическое давление - это давление, соотнесенное с атмосферным. Следовательно, манометрическое давление - это число выше или ниже атмосферного давления. Измерение давления ниже атмосферного дает отрицательное число.

Большинство приборов, которые используются в верхней части холодильных систем, - это манометры, они показывают манометрическое давление. Такое устройство позволяет специалисту измерить нормальное рабочее давление, которое всегда выше атмосферного. Важно понять, что приборы, которые показывают манометрическое давление, необходимо калибровать с учетом атмосферного давления, чтобы показания были точными.

Рис. 4.5.

Соотношение между абсолютным и манометрическим давлением

при стандартном атмосферном давлении

Ни простой, ни пружинный манометр не могут измерить полное или истинное давление жидкости в сосуде. Оба эти инструмента измеряют только разницу между полным давлением жидкости в сосуде и атмосферным давлением. Если давление жидкости больше, чем атмосферное, абсолютное давление жидкости в сосуде определяют сложением атмосферного и манометрического давления. Если давление жидкости меньше, чем атмосферное, абсолютное давление жидкости находят вычитанием манометрического давления из атмосферного. Эти отношения, между абсолютным и манометрическим давлением, показаны графически на рис. 4.5.