0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

В чем измеряется давление в двигателе паскаль

Мощность всасывания: что это такое и как будем измерять

Содержание:

  • Определение
  • Описание методики
  • Пример
  • Выводы

Определение

Мощность всасывания — это одна из ключевых характеристик любого пылесоса. Для эффективного удаления загрязнений пылесос должен засасывать как можно больше воздуха. Однако в месте соприкосновения щетки с очищаемой поверхностью создается повышенное сопротивление, которое нужно преодолеть, то есть создать достаточное разрежение, без существенного уменьшения воздушного потока. Только так можно поддержать скорость движения воздуха, которой будет достаточно для перемещения загрязнений с убираемой поверхности и далее до фильтров пылесоса.

Получаем, что при прочих равных условиях эффективность уборки определяется потоком воздуха и создаваемым при этом разрежением. Произведение этих двух величин и является мощностью всасывания. Обычно ее измеряют в ваттах. Считается, что для пылесосов с вертикальной компоновкой достаточно иметь мощность всасывания в 100 Вт, а для напольных пылесосов — 200 Вт. Производители и, например, организация ASTM International , занимающаяся разработкой стандартов, предлагают свои формулы для расчета так называемых «воздушных ваттов» (airwatt) с использованием воздушного потока и разрежения, выраженных в различных единицах измерения. Мы будем придерживаться Международной системы единиц и рассчитывать мощность всасывания в ваттах:

Мощность всасывания (Вт) = поток (м 3 /с) × разрежение (Па)

Рассчитанную таким образом мощность всасывания можно сравнить с потреблением пылесосом электроэнергии (если это возможно) и определить эффективность всасывающей системы пылесоса.

Описание методики

Согласно нашей методике, величина воздушного потока определяется с помощью ручного крыльчатого анемометра. Данный прибор позволяет определять скорость воздушного потока в м/с. Умножив ее на сечение воздуховода в м 2 , мы получим поток в м 3 /с. В данном случае оказалось возможным пустить весь поток через рабочее сечение анемометра. Диаметр сечения равен 62 мм, что дает площадь примерно 3,02×10 -3 м 2 .

Для определения разрежения мы использовали дифференциальный манометр с пределами измерения ±34 кПа. Входное отверстие для измерения давления имеет диаметр 1 мм и просверлено по диаметру в стенке стальной «дюймовой» трубы с гладкой внутренней поверхностью (внутренний диаметр трубы 28 мм, толщина стенок примерно 3 мм). Такая конфигурация, согласно изученным материалам, позволяет достаточно точно определять давление (разрежение) в потоке воздуха. К этому отверстию через переходник и гибкую трубку подключался второй (отрицательный) штуцер дифференциального манометра. Первый штуцер оставался не подключенным, то есть мы измеряем разрежение в трубе относительно окружающей среды.

Трубы, сочленения и крыльчатка анемометра уже создают некоторое сопротивление потоку воздуха, однако оно фиксированное и относительно небольшое, тогда как при реальном использовании пылесоса сопротивление меняется в зависимости от используемой насадки/щетки, от типа убираемой поверхности и т. д. Для создания переменного сопротивления стенд был дополнен задвижкой типового размера в 1 дюйм. Внешний вид конструкции в сборе показан на фотографии ниже:

В месте забора воздуха установлена крыльчатка анемометра ( 1 ), далее гибкий переходник-адаптер ( 2 ), затем жесткий пластиковый переходник ( 3 ), короткая дюймовая труба ( 4 ), задвижка ( 5 ), длинная дюймовая труба ( 6 ) с отверстием для подключения манометра, стыковка с трубой пылесоса ( 7 ). Герметизация соединений, там, где это необходимо, выполняется с помощь изоляционной ленты из ПВХ или с помощью отрезков велосипедной камеры. Приборы на фотографии слева направо: анемометр ( 8 ), манометр ( 9 ), ваттметр ( 10 ). Отметим, что при определении силы всасывания пылесос к стенду подключается без насадок и с минимальной рабочей конфигурацией входных патрубков и труб. В случае обычного пылесоса это означает подключение к торцу гибкого шланга (к нему уже, как правило, можно подключать рабочие щетки и насадки). Связано это с тем, что мы хотим определить мощность всасывания, которая может быть задействована непосредственно для уборки. При этом пылесос оснащается всеми штатными фильтрами (по возможности новыми, в крайнем случае, хорошо очищенными и/или вымытыми), пустым пылесборником, если пылесос без мешка для сбора пыли, или новым мешком для пыли в противоположном случае. Пример рабочей конфигурации приведен на фотографии выше.

Пример

Пробное тестирование мы провели с нашим офисным пылесосом. Пылесос старый, побывавший в передрягах, поэтому гибкий рукав чинен в нескольких местах, мешок для пыли совместимый, а не оригинальный, и выходной фильтр HEPA не установлен, так как он безвозвратно утратил свои функции. Модель пылесоса — LG VC3728SQ , заявленная потребляемая мощность — 1800 Вт, а мощность всасывания — 400 Вт. Показания приборов на фотографии выше (задвижка открыта): скорость потока 16,87 м/с (и температура 22,9°С), давление −4,36 кПа, напряжение в сети 216,6 В, сила тока 6,16 А, потребляемая от сети мощность 1303 Вт. В данном случае мощность всасывания равна:

π×(62/1000) 2 /4×16,87×4,36×1000 = 222 Вт

Эффективность (КПД) составляет 222/1303×100 = 17%

Проведем серию замеров. В первой точке задвижка открыта полностью, в следующих точках задвижка последовательно закрывается на 1/2-1/4 оборота штурвала вплоть до полного перекрытия.

Сначала рассмотрим график зависимости потока воздуха от разрежения (в качестве характеристики производительности вентиляторов обычно приводят зависимость разрежения/давления от потока воздуха, но наш вариант графика больше соответствует проведенному эксперименту):

Видно, что закрывая задвижку, мы увеличиваем сопротивление, что, в свою очередь, приводит к уменьшению потока и увеличению разрежения. Поток монотонно уменьшается до некоторого предела разрежения, после которого, видимо, открывается предохранительный клапан (он же индикатор переполнения пылесборника) — это сопровождается резким уменьшением потока (воздух начинает подсасываться и через клапан) и некоторым уменьшением разрежения. Далее поток продолжает монотонно уменьшаться, и, когда задвижка полностью закрыта, поток уменьшается до нуля, а разрежение возрастает до максимума.

Теперь рассмотрим график зависимости мощности всасывания от разрежения:

Сначала обсудим крайние точки. Начало измерений: задвижка полностью открыта, мощность всасывания относительно низкая, так как сопротивление, которое измерительный стенд оказывает потоку воздуха, не очень велико и сопоставимо с сопротивлением остальной части пути, по которому проходит воздух, и на преодоление которого тратится мощность вентилятора пылесоса — гибкий патрубок пылесоса, мешок для сбора пыли, фильтры. Последняя точка замера параметров: задвижка полностью закрыта, поток воздуха равен нулю, то есть никакой полезной работы совершаться не может, соответственно и мощность всасывания по определению равна нулю. Между этими точками мощность всасывания выходит на максимум, так как увеличивается сопротивление движению воздуха через измерительный стенд, и большая доля мощности вентилятора пылесоса тратится на преодоление этого сопротивления. В реальных условиях эксплуатации именно эта доля задействуется на совершение полезной работы — на очистку. При этом максимум соответствует очень сильному перекрытию просвета в задвижке. После максимума (полезная) мощность всасывания уменьшается, так как разрежение сильно возрастает, поток воздуха через стенд уменьшается, а паразитный подсос через стыки в частях пылесоса на пути движения воздуха, наоборот, увеличивается (на что тоже тратится мощность вентилятора). Также с уменьшением потока воздуха, видимо, уменьшается и эффективность собственно вентилятора. Резкий излом на данном графике, связан, как мы предположили выше, с открытием предохранительного клапана.

Таким образом, мощность всасывания зависит от сопротивления чистящей насадки. Собственно, это согласуется и с житейским опытом: если хочется очистить что-то очень грязное и от очень прилипчивого мусора, то используется щелевая насадка, а не широкая щетка. Можно предположить, что в характеристиках пылесоса производитель указывает именно максимальную мощность всасывания. В случае данного пылесоса максимальная реальная мощность всасывания равна примерно 480 Вт (на максимум мы могли и не попасть). Это даже выше указанных 400 Вт, но не забывайте, что мы убрали выпускной HEPA-фильтр, который оказывал бы существенное сопротивление и значительно снизил бы полезную мощность всасывания.

Приведем график зависимости потребляемой из электросети мощности от создаваемого разрежения:

С ростом разрежения (что соответствует уменьшению потока воздуха — мы закрываем задвижку) уменьшается потребляемая мощность, что, видимо, является типичным поведением в случае центробежного вентилятора с рабочим колесом с радиальными лопастями (именно такие обычно используются в пылесосах).

На последнем графике приведен коэффициент полезного действия (КПД), или доля в процентах мощности всасывания от потребляемой от электросети мощности в зависимости от создаваемого разрежения:

Этот график похож на зависимость мощности всасывания от создаваемого разрежения, но так как потребляемая мощность уменьшается, то максимальный КПД достигается непосредственно перед изломом на графике.

Выводы

В данной статье дано определение мощности всасывания и показана важность этой характеристики в качестве одного из параметров, определяющих качество пылесоса как машины для уборки мусора. Приведено описание стенда, с помощью которого можно определять мощность всасывания при различном сопротивлении воздушному потоку. В качестве примера приведены и обсуждены результаты, полученные для типичного бытового напольного пылесоса. В дальнейшем определение мощности всасывания по описанной методике будет проводиться в рамках тестирования бытовых пылесосов.

Таблица перевода измерений бар в мпа, кгс, psi и обратно

Интерактивный онлайн калькулятор предназначен для перевода единиц измерения давления.

Читать еще:  Шумно работает двигатель опель корса

Давление — соотношение силы к площади поверхности.

Формула: P = F/S

Международная единица измерения давления – Паскаль. Паскаль упрощает формулировку единиц измерения давления, заменяя отношение силы к площади в виде Ньютона на квадратный метр.

Давление обозначается как кПа, МПа.

В разных сферах деятельности, давление измеряется по-разному. Давление в большинстве случаев обозначают научными величинами: бары, атмосферы, мега паскали, квадратные дюймы или технические атмосферы.

Поэтому рекомендуется изучить таблицу соотношений, представленной на сервисе.

Перед тем, как произвести перевод, изучите специфику градации. Механическое воздействие в определенной точке измеряется в традиционной величине – паскали. Один паскаль равняется одному ньютону, паттерны которого применяет онлайнкалькулятор.

Однако могут возникнуть сложности при переводе Psi в нужную величину, когда используются британские системы измерения: фунты, квадратные дюймы.

Приборы для измерения давления

Основным прибором для получения значения давления в шинах является цифровой измеритель – манометр. В продаже имеются электронные или механические приборы.

Что такое бар (bar)?

Общепринятая единица измерения давления в bar представляет собой 1 атмосферу.

Что такое кгс (кГ)?

1 кгс расшифровывается как килограмм-сила.

Что такое Psi?

Psi обозначает давление, рассчитанное в фунтах на квадратный дюйм. Давление в psi принято для стран с дюймовой системой измерения.

Что такое мегапаскали (МПа)?

В СИ выделяют единицу измерения механического напряжения (давления) – Паскаль.

1 МПА = 1000000 Паскаль.

Проверка давления в шинах колес – на что влияет «недокачка»?

Многие водители покупают манометр для «домашнего» использования, чтобы не искать в самый неподходящий момент, как проверить давление в шинах. И это весьма правильный шаг – как не прискорбно, но на разных СТО и АЗС манометры могут показывать разные данные. Поэтому стоит каждый раз после подкачки колес проверять давление собственным манометром, и ориентируясь по собственным ощущениям езды, определить идеальное значение давления. Из этих соображений рекомендуется подкачивать колеса в одном месте, где вам уже известны погрешности манометра.

Правильное давление – понятие весьма относительное. Например, производитель шин рекомендует давление 2,3 атмосферы, аргументируя это тем, что меньшее давление увеличивает износ шин. Однако такой совет актуален для европейских дорог, а вот для наших колдобин и ухабов столь высокое давление в шинах может обернуться потерей зубных коронок – трясти будет неимоверно. Это не говоря уже о страданиях подвески автомобиля. Так что приходится нашим водителям искать компромиссы между изнашиваемостью шин и состоянием машины в целом, и недокачанные колеса – одно из таких решений.

Следует учитывать, что недостаток давления в шинах увеличивает тормозной путь, а также повышает расход топлива на 5–10 %. Учтите, что привычные для старого автомобиля нормы могут совсем не подойти для новой машины, поэтому лучше выведать неофициальную информацию у сотрудников сервисного центра или СТО – уж они-то должны знать, с какими проблемами к ним обращаются водители каждый день.

Загорается давление масла двигателя – почему?

Самой частой и важной проблемой, из-за которой загорается давление масла двигателя, является низкий уровень смазочной жидкости в моторе. Проверить уровень очень просто, но многие автолюбители пренебрегают этой процедурой и доводят мотор до критического состояния.

Не своевременная замена масла ведет к жуткому засорению двигателя, от которого не так просто избавиться. Придерживайтесь рекомендаций производителей по частоте замен. Обычно это 10-15 тысяч километров пробега.

Какие ещё причины могут быть?

Датчик вышел из строя. Чаще всего с этим сталкиваются автовладельцы, которые не прогревают двигатель. Тогда датчик начинает течь, выдавать неправильные показатели и бить ошибку.

Следите за тем, что заливаете в свой двигатель. Все производители прописывают, какое масло необходимо для каждого мотора. Если этими рекомендациями пренебречь, можно залить слишком жидкое или вязкое масло, которое вызовет скачки давления, и, как следствие, загоревшуюся лампочку.

Еще одной нередкой проблемой является попадание антифриза в картер мотора. Случается это из-за износа прокладки между головкой и самим блоком двигателя. Если охлаждающая жидкость быстро уходит, но капель под машиной нет, срочно поезжайте на СТО.

Неисправности некоторых деталей также способны спровоцировать загорание давления масла двигателя.

В первую очередь это масляный фильтр. Если фильтр не оригинальный, высока вероятность того, что у него нет специального клапана, который не дает маслу вытекать в поддон при выключенном моторе. В таких случаях двигатель испытывает высокие нагрузки, требуется время, чтобы закачать жидкость обратно.

Единственное решение: заменить фильтр. Но делать это в профессиональном автосервисе с гарантией качества. Рекомендуем выбрать один из предложенных автосервисов в Москве.

За подачу масла отвечает насос, который имеет свойство забиваться и выходит из строя. Зачастую именно он является причиной загоревшегося датчика.

Давление в передних и задних колесах

Норма давления в шинах авто определяется его техническими характеристиками, весом и типом автомобиля. По общему правилу, давление в передних шинах и задних колесах должно быть одинаковым. Однако, накачивая шины, всегда нужно придерживаться рекомендаций завода-изготовителя авто, указанных в паспорте, на кузове или лючке бензобака. Иногда, в передне-приводных или полно-приводных авто можно встретить разные рекомендуемые нормы давления — в передних 2 атм, в задних — 2,2 атм.

Стоит отметить, что накачивая передние и задние колеса всегда нужно учитывать загруженность автомобиля. Так, к примеру, если в машине перевозятся крупногабаритные вещи в багажнике или салон полностью занят пассажирами, то естественно это увеличит нагрузку на заднюю часть автомобиля. Следовательно в таких случаях, рекомендуется накачивать шины так, чтобы давление в задних шинах было на 0,2-0,4 атм больше.

Физика (7 класс)/Давление

  • 1 Давление. Единицы давления.
  • 2 Способы уменьшения и увеличения давления.
  • 3 Давление
  • 4 Закон Паскаля.
  • 5 Давление в жидкости и газе.
  • 6 Расчет давления жидкости на дно и стенки сосуда.
  • 7 Сообщающиеся сосуды.
  • 8 Вес воздуха. Атмосферное давление.
    • 8.1 Почему существует воздушная оболочка Земли.
  • 9 Измерение атмосферного давления. Опыт Торричелли.
  • 10 Барометр — анероид.
  • 11 Атмосферное давление на различных высотах.
  • 12 Манометры.
  • 13 Поршневой жидкостный насос.
  • 14 Гидравлический пресс.
  • 15 Действие воды и газа на погруженное в них тело.
  • 16 Архимедова сила.
  • 17 Плавание тел.
  • 18 Плавание судов.
  • 19 Воздухоплавание.
  • 20 Ссылки

Давление. Единицы давления.

По рыхлому снегу человек идёт с большим трудом, глубоко проваливаясь при каждом шаге. Но, надев лыжи, он может идти, почти не проваливаясь в него. Почему? На лыжах или без лыж человек действует на снег с одной и той же силой, равной своему весу. Однако действие этой силы в обоих случаях различно, потому что различна площадь поверхности, на которую давит человек, с лыжами и без лыж. Площадь поверхности лыж почти в 20 раз больше площади подошвы. Поэтому, стоя на лыжах, человек действует на каждый квадратный сантиметр площади поверхности снега с силой, в 20 раз меньшей, чем стоя на снегу без лыж.

Ученик, прикалывая кнопками газету к доске, действует на каждую кнопку с одинаковой силой. Однако кнопка, имеющая более острый конец, легче входит в дерево.

Значит, результат действия силы зависит не только от её модуля, направления и точки приложения, но и от площади той поверхности, к которой она приложена (перпендикулярно которой она действует).

Этот вывод подтверждают физические опыты.

По углам небольшой доски надо вбить гвозди. Сначала гвозди, вбитые в доску, установим на песке остриями вверх и положим на доску гирю. В этом случае шляпки гвоздей лишь незначительно вдавливаются в песок. Затем доску перевернем и поставим гвозди на острие. В этом случае площадь опоры меньше, и под действием той же силы гвозди значительно углубляются в песок.

От того, какая сила действует на каждую единицу площади поверхности, зависит результат действия этой силы.

В рассмотренных примерах силы действовали перпендикулярно поверхности тела. Вес человека был перпендикулярен поверхности снега; сила, действовавшая на кнопку, перпендикулярна поверхности доски.

Величина, равная отношению силы, действующей перпендикулярно поверхности, к площади этой поверхности, называется давлением.

Чтобы определить давление, надо силу, действующую перпендикулярно поверхности, разделить на площадь поверхности:

давление = сила / площадь.

Обозначим величины, входящие в это выражение: давление — p, сила, действующая на поверхность, — F и площадь поверхности — S.

Тогда получим формулу:

p = F/S

Понятно, что бóльшая по значению сила, действующую на ту же площадь, будет производить большее давление.

За единицу давления принимается такое давление, которое производит сила в 1 Н, действующая на поверхность площадью 1 м 2 перпендикулярно этой поверхности.

Единица давления — ньютон на квадратный метр ( 1 Н / м 2 ). В честь французского ученого Блеза Паскаля она называется паскалем (Па). Таким образом,

1 Па = 1 Н / м 2 .

Используется также другие единицы давления: гектопаскаль (гПа) и килопаскаль (кПа).

Пример. Рассчитать давление, производимое на пол мальчиком, масса которого 45 кг, а площадь подошв его ботинок, соприкасающихся с полом, равна 300 см 2 .

Читать еще:  Что такое прочиповать двигатель

Запишем условие задачи и решим её.

Дано: m = 45 кг, S = 300 см 2 ; p = ?

В единицах СИ: S = 0,03 м 2

Решение:

p = F/S,

P = g·m,

P = 9,8 Н · 45 кг ≈ 450 Н,

p = 450/0,03 Н / м 2 = 15000 Па = 15 кПа

‘Ответ’: p = 15000 Па = 15 кПа

Способы уменьшения и увеличения давления.

Тяжелый гусеничный трактор производит на почву давление равное 40 — 50 кПа, т. е. всего в 2 — 3 раза больше, чем давление мальчика массой 45 кг. Это объясняется тем, что вес трактора распределяется на бóльшую площадь за счёт гусеничной передачи. А мы установили, что чем больше площадь опоры, тем меньше давление, производимое одной и той же силой на эту опору.

В зависимости от того, нужно ли получить малое или большое давление, площадь опоры увеличивается или уменьшается. Например, для того, чтобы грунт мог выдержать давление возводимого здания, увеличивают площадь нижней части фундамента.

Шины грузовых автомобилей и шасси самолетов делают значительно шире, чем легковых. Особенно широкими делают шины у автомобилей, предназначенных для передвижения в пустынях.

Тяжелые машины, как трактор, танк или болотоход, имея большую опорную площадь гусениц, проходят по болотистой местности, по которой не пройдет человек.

С другой стороны, при малой площади поверхности можно небольшой силой произвести большое давление. Например, вдавливая кнопку в доску, мы действуем на нее с силой около 50 Н. Так как площадь острия кнопки примерно 1 мм 2 , то давление, производимое ею, равно:

p = 50 Н/ 0, 000 001 м 2 = 50 000 000 Па = 50 000 кПа.

Для сравнения, это давление в 1000 раз больше давления, производимого гусеничным трактором на почву. Можно найти еще много таких примеров.

Лезвие режущих и острие колющих инструментов (ножей, ножниц, резцов, пил, игл и др.) специально остро оттачивается. Заточенный край острого лезвия имеет маленькую площадь, поэтому при помощи даже малой силы создается большое давление, и таким инструментом легко работать.

Режущие и колющие приспособления встречаются и в живой природе: это зубы, когти, клювы, шипы и др. — все они из твердого материала, гладкие и очень острые.

Давление

Мы уже знаем, что газы, в отличие от твердых тел и жидкостей, заполняют весь сосуд, в котором находятся. Например, стальной баллон для хранения газов, камера автомобильной шины или волейбольный мяч. При этом газ оказывает давление на стенки, дно и крышку баллона, камеры или любого другого тела, в котором он находится. Давление газа обусловлено иными причинами, чем давление твердого тела на опору.

Известно, что молекулы газа беспорядочно движутся. При своем движении они сталкиваются друг с другом, а также со стенками сосуда, в котором находится газ. Молекул в газе много, поэтому и число их ударов очень велико. Например, число ударов молекул воздуха, находящегося в комнате, о поверхность площадью 1 см 2 за 1 с выражается двадцатитрехзначным числом. Хотя сила удара отдельной молекулы мала, но действие всех молекул на стенки сосуда значительно, — оно и создает давление газа.

Итак, давление газа на стенки сосуда (и на помещенное в газ тело) вызывается ударами молекул газа.

Рассмотрим следующий опыт. Под колокол воздушного насоса поместим резиновый шарик. Он содержит небольшое количество воздуха и имеет неправильную форму. Затем насосом откачиваем воздух из-под колокола. Оболочка шарика, вокруг которой воздух становится все более разреженным, постепенно раздувается и принимает форму правильного шара.

Как объяснить этот опыт?

В нашем опыте движущиеся молекулы газа непрерывно ударяют о стенки шарика внутри и снаружи. При откачивании воздуха число молекул в колоколе вокруг оболочки шарика уменьшается. Но внутри шарика их число не изменяется. Поэтому число ударов молекул о внешние стенки оболочки становится меньше, чем число ударов о внутренние стенки. Шарик раздувается до тех пор, пока сила упругости его резиновой оболочки не станет равной силе давления газа. Оболочка шарика принимает форму шара. Это показывает, что газ давит на ее стенки по всем направлениям одинаково. Иначе говоря, число ударов молекул, приходящихся на каждый квадратный сантиметр площади поверхности, по всем направлениям одинаково. Одинаковое давление по всем направлениям характерно для газа и является следствием беспорядочного движения огромного числа молекул.

Попытаемся уменьшить объем газа, но так, чтобы масса его осталась неизменной. Это значит, что в каждом кубическом сантиметре газа молекул станет больше, плотность газа увеличится. Тогда число ударов молекул о стенки увеличится, т. е. возрастет давление газа. Это можно подтвердить опытом.

На рисунке а изображена стеклянная трубка, один конец которой закрыт тонкой резиновой пленкой. В трубку вставлен поршень. При вдвигании поршня объем воздуха в трубке уменьшается, т. е. газ сжимается. Резиновая пленка при этом выгибается наружу, указывая на то, что давление воздуха в трубке увеличилось.

Наоборот, при увеличении объема этой же массы газа, число молекул в каждом кубическом сантиметре уменьшается. От этого уменьшится число ударов о стенки сосуда — давление газа станет меньше. Действительно, при вытягивании поршня из трубки объем воздуха увеличивается, пленка прогибается внутрь сосуда. Это указывает на уменьшение давления воздуха в трубке. Такие же явления наблюдались бы, если бы вместо воздуха в трубке находился бы любой другой газ.

Итак, при уменьшении объема газа его давление увеличивается, а при увеличении объема давление уменьшается при условии, что масса и температура газа остаются неизменными.

А как изменится давление газа, если нагреть его при постоянном объеме? Известно, что скорость движения молекул газа при нагревании увеличивается. Двигаясь быстрее, молекулы будут ударять о стенки сосуда чаще. Кроме того, каждый удар молекулы о стенку будет сильнее. Вследствие этого, стенки сосуда будут испытывать большее давление.

Следовательно, давление газа в закрытом сосуде тем больше, чем выше температура газа, при условии, что масса газа и объем не изменяются.

Из этих опытов можно сделать общий вывод, что давление газа тем больше, чем чаще и сильнее молекулы ударяют о стенки сосуда.

Для хранения и перевозки газов их сильно сжимают. При этом давление их возрастает, газы необходимо заключать в специальные, очень прочные баллоны. В таких баллонах, например, содержат сжатый воздух в подводных лодках, кислород, используемый при сварке металлов. Конечно же, мы должны навсегда запомнить, что газовые баллоны нельзя нагревать, тем более, когда они заполнены газом. Потому что, как мы уже понимаем, может произойти взрыв с очень неприятными последствиями.

Закон Паскаля.

В отличие от твердых тел отдельные слои и мелкие частицы жидкости и газа могут свободно перемещаться относительно друг друга по всем направлениям. Достаточно, например, слегка подуть на поверхность воды в стакане, чтобы вызвать движение воды. На реке или озере при малейшем ветерке появляется рябь.

Подвижностью частиц газа и жидкости объясняется, что давление, производимое на них, передается не только в направлении действия силы, а в каждую точку. Рассмотрим это явление подробнее.

На рисунке, а изображен сосуд, в котором содержится газ (или жидкость). Частицы равномерно распределены по всему сосуду. Сосуд закрыт поршнем, который может перемещаться вверх и вниз.

Прилагая некоторую силу, заставим поршень немного переместиться внутрь и сжать газ (жидкость), находящийся непосредственно под ним. Тогда частицы (молекулы) расположатся в этом месте более плотно, чем прежде(рис, б). Благодаря подвижности частицы газа будут перемещаться по всем направлениям. Вследствие этого их расположение опять станет равномерным, но более плотным, чем раньше (рис, в). Поэтому давление газа всюду возрастет. Значит, добавочное давление передается всем частицам газа или жидкости. Так, если давление на газ (жидкость) около самого поршня увеличится на 1 Па, то во всех точках внутри газа или жидкости давление станет больше прежнего на столько же. На 1 Па увеличится давление и на стенки сосуда, и на дно, и на поршень.

Давление, производимое на жидкость или газ, передается на любую точку одинаково во всех направлениях.

Это утверждение называется законом Паскаля.

На основе закона Паскаля легко объяснить следующие опыты.

На рисунке изображен полый шар, имеющий в различных местах небольшие отверстия. К шару присоединена трубка, в которую вставлен поршень. Если набрать воды в шар и вдвинуть в трубку поршень, то вода польется из всех отверстий шара. В этом опыте поршень давит на поверхность воды в трубке. Частицы воды, находящиеся под поршнем, уплотняясь, передают его давление другим слоям, лежащим глубже. Таким образом, давление поршня передается в каждую точку жидкости, заполняющей шар. В результате часть воды выталкивается из шара в виде одинаковых струек, вытекающих из всех отверстий.

Если шар заполнить дымом, то при вдвигании поршня в трубку из всех отверстий шара начнут выходить одинаковые струйки дыма. Это подтверждает, что и газы передают производимое на них давление во все стороны одинаково.

Читать еще:  Что такое брызговики двигателя

Давление в жидкости и газе.

На жидкости, как и на все тела на Земле, действует сила тяжести. Поэтому, каждый слой жидкости, налитой в сосуд, своим весом создает давление, которое по закону Паскаля передается по всем направлениям. Следовательно, внутри жидкости существует давление. В этом можно убедиться на опыте.

В стеклянную трубку, нижнее отверстие которой закрыто тонкой резиновой пленкой, нальем воду. Под действием веса жидкости дно трубки прогнется.

Опыт показывает, что, чем выше столб воды над резиновой пленкой, тем больше она прогибается. Но всякий раз после того, как резиновое дно прогнулось, вода в трубке приходит в равновесие (останавливается), так как, кроме силы тяжести, на воду действует сила упругости растянутой резиновой пленки.

Дифференциальное давление: что оно собой представляет и какое имеет значение

Авторы: Билл Роскес (Bill Rosckes) и Ладжин Ларсен (LaJean Larsen), инженеры по применению в компании Donaldson Torit

Все владельцы и операторы пылесборников стремятся к снижению выбросов, увеличению срока службы фильтров и снижению расхода сжатого воздуха. Однако многим из них не хватает базового понимания дифференциального давления, которое могло бы дать им необходимую информацию для сокращения расходов. В этой статье рассматривается значение дифференциального давления применительно к системам удаления сухой пыли.

Что такое дифференциальное давление?

Дифференциальное давление — это разность давлений на грязной (сторона фильтра или камера с загрязненным воздухом) и чистой (камера с чистым воздухом) сторонах пылесборника. Дифференциальное давление является мерой измерения общего сопротивления потоку воздуха между двумя камерами пылесборника. Как правило, общее сопротивление включает в себя потери в отверстиях трубной решетки, сопротивление чистого фильтрующего материала и сопротивление пыли, скопившейся на фильтрующем материале.

На что указывает дифференциальное давление?

Изменения дифференциального давления указывают на физические изменения в фильтрах. Внезапное снижение дифференциального давления может предупредить об утечке или разрыве фильтра. Внезапный рост дифференциального давления может указывать на нарушение работы системы очистки или выход из строя устройства выгрузки материала.

Постепенное увеличение дифференциального давления может быть связано с дополнительным сопротивлением потоку воздуха через пылесборник из-за скопившейся на фильтрах пыли. Показания сопротивления потоку можно использовать для определения относительного состояния фильтров по мере накопления пыли, чтобы очищать фильтры по необходимости.

Как измеряется дифференциальное давление?

Дифференциальное давление измеряется различными датчиками, в том числе *манометрами Magnehelic®, *манометрами Photohelic® или цифровыми электронными индикаторами перепада давления. Эти манометры обычно измеряют дифференциальное давление в дюймах водяного столба. Используются и другие единицы измерения, например миллиметры водяного столба, миллиметры ртутного столба, паскали.

Манометры, например Magnehelic, измеряют дифференциальное давление, но не поддерживают электронное управление. Другие манометры, например Photohelic, или цифровые электронные индикаторы перепада давления могут измерять дифференциальное давление и оснащаются выходом для управления очисткой фильтра с учетом дифференциального давления.

Как работает обычная система очистки?

Обычная система очистки фильтров в пылесборниках использует сжатый воздух. Система очистки состоит из воздушного коллектора, установленного на пылесборнике и подключенного к источнику сжатого воздуха. На коллектор установлены диафрагменные клапаны, оснащенные трубками, которые входят в пылесборник и подведены к каждому комплекту фильтров. Внутри каждого диафрагменного клапана установлена резиновая диафрагма, которая поддерживает одинаковое давление с обеих сторон клапана, что позволяет изолировать каждую трубку от коллектора.

На коллектор также установлен корпус с электромагнитными клапанами, число которых обычно совпадает с числом диафрагменных клапанов. Каждый электромагнитный клапан соединен с соответствующим диафрагменным клапаном трубкой, которая обычно имеет диаметр 0,64 см (0,25 дюйма).

Как можно использовать показания дифференциального давления для управления очисткой фильтров?

Измерение дифференциального давления манометром Photohelic или электронными индикаторами перепада давления позволяет использовать уставки низкого и высокого давления для управления циклом очистки. Очистка будет запускаться по достижении уставки высокого дифференциального давления и останавливаться по достижении уставки низкого дифференциального давления.

Например, если уставка высокого давления составляет 102 мм (4 дюйма) водяного столба, а уставка низкого давления — 51 мм (2 дюйма) водяного столба, цикл очистки начнется, когда дифференциальное давление достигнет значения 102 мм (4 дюйма) водяного столба, и завершится по достижении дифференциального давления 51 мм (2 дюйма) водяного столба. Следующий цикл очистки не начнется, пока дифференциальное давление не достигнет 102 мм (4 дюйма) водяного столба.

Очистка с учетом дифференциального давления позволяет сократить расход сжатого воздуха, уменьшить общие выбросы, продлить срок службы электромагнитных и диафрагменных клапанов, а также продлить срок службы фильтра. Если очистка пылесборника будет осуществляться только по достижении уставки высокого давления, потребление дорогостоящего сжатого воздуха значительно упадет по сравнению с непрерывной работой системы очистки. Очистка фильтров по необходимости приводит к увеличению интервала импульсной очистки. Это уменьшает износ фильтром и продлевает срок их службы. Если используются фильтры с эффективной поверхностной фильтрацией, для их очистки с достижением уставки низкого дифференциального давления требуется меньше импульсов. Кроме того при уменьшении частоты импульсов на поверхности фильтра остается слой пыли, который повышает среднюю эффективность фильтрации. Так как фильтр может очищаться при увеличении дифференциального давления из-за чрезмерной пылевой нагрузки, пылесборник дольше работает с более высокой эффективностью.

Контроллер **Delta-P Plus® оснащен функцией очистки во время простоя, которая позволяет очищать фильтры после отключения основного вентилятора пылесборника. Можно установить время очистки фильтров, по истечении которого устройство автоматически отключится. Эта функция предотвращает возможность повреждения фильтров и потребления чрезмерного количества сжатого воздуха из-за включения очистки на всю ночь по неосторожности. Чтобы воспользоваться этой функцией, на входе в воздуховод необходимо установить вентиляционную заслонку, которую необходимо закрывать на время очистки в простое. Закрытие вентиляционной заслонки ограничит выход пыли через впускное отверстие при отсутствии тяги вентилятора.

Поскольку каждый вариант применения уникален, настройка управления очисткой зависит от типа пыли, нагрузки на фильтры и времени работы пылесборника в течение суток. Например, очень мелкие частицы пыли одинакового размера (как при лазерной или плазменной резке) создают высокую нагрузку на фильтры. При этом может потребоваться непрерывная очистка для восстановления фильтров при увеличении дифференциального давления. При наличии пыли с более крупными частицами (больше микрона) и широким диапазоном размеров частиц систему можно настроить с уставками низкого и высокого давлений, чтобы очистка пылесборника импульсами сжатого воздуха запускалась по необходимости. Этот режим может быть удобнее для сотрудников, которые должны находиться рядом с пылесборником во время циклов очистки.

Как еще дифференциальное давление влияет на работу?

При выборе вентиляторов в каждом конкретном случае необходимо сделать предположения относительно типичного дифференциального давления (обычно от 102 до 127 мм (от 4 до 5 дюймов) водяного столба). Общие статические требования к вентилятору определяются суммой этого предполагаемого дифференциального давления и любых дополнительных статических потерь в воздуховоде до и после пылесборника. Если расчетные статические потери в воздуховоде составляют 76 мм (3 дюйма) водяного столба, а расчетное дифференциальное давление на фильтрах в конце срока их службы составляет 127 мм (5 дюймов) водяного столба, то можно рекомендовать вентилятор со статическим давлением от 229 до 254 мм (от 9 до 10 дюймов) водяного столба при требуемом потоке воздуха. Это позволит вентилятору преодолевать дифференциальное давление на фильтрах, когда на них образуется слой пыли. Так как статическое сопротивление чистых фильтров будет меньше 127 мм (5 дюймов) водяного столба, рекомендуется установить регулирующую заслонку или частотно-регулируемый привод двигателя, чтобы поддерживать требуемую скорость захвата у колпака, скорость переноса в воздуховодах и расчетный поток к пылесборнику.

Менять фильтры в пылесборнике рекомендуется, когда показания дифференциального давления на фильтрах превысят статическое давление выбранного вентилятора (в данном примере 127 мм (5 дюймов) водяного столба) и очистка фильтров больше не будет снижать дифференциальное давление. Чтобы восстановить расчетный поток в этом случае, потребуется заменить фильтры. Если дифференциальное давление в системе превысит расчетное давление, использованное при выборе вентилятора, давление всасывания засоренного воздушного потока через колпак может понизиться. При этом эффективность пылеулавливания может упасть ниже приемлемого уровня.

Если вентилятор обладает запасом статического давления, рост дифференциального давления может не приводить к незамедлительному появлению проблем с пылеулавливанием. В этом случае можно отложить замену фильтров и увеличить уставки низкого и высокого давлений в системе управления очисткой.

Изучение дифференциального давления даст дополнительные преимущества операторам оборудования независимо от варианта применения и условий использования пылесборников. Операторы оборудования, которые контролируют дифференциальное давление в системе, могут внести свой вклад в повышение прибыли компании.

*Magnehelic и Photohelic являются зарегистрированными товарными знаками компании Dwyer Instruments, Inc.

**Delta-P Plus является зарегистрированным товарным знаком компании Donaldson Torit.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector