Давление. Атмосферное давление. Закон Паскаля. Закон Архимеда

Полное, статическое и динамическое давление. Измерение давления в воздуховодах систем вентиляции

Полное, статическое и динамическое давление
При движении воздуха по ВВ в любом поперечном сечении различают 3 вида давления:

Статическое давление

определяет потенциальную энергию 1 м 3 воздуха в рассматриваемом сечении. Оно равно давлению на стенки воздуховода.
.
Динамическое давление

– кинетическаяя энергия потока, отнесенная к 1 м 3 воздуха.
– плотность воздуха, — скорость воздуха, м/с.
Полное давление

равно сумме статического и динамического давления.

Принято пользоваться значением избыточного давления, принимая за условный ноль атмосферное давление на уровне системы. В нагнетательных воздуховодах полное и статическое избыточное давление всегда «+», т.е. давление >

. Во всасывающих воздуховодах полное и статическое избыточное давление «-».

Измерение давления в воздуховодах систем вентиляции

Давление в ВВ измеряется при помощи пневмометрической трубки и какого-либо измерительного прибора: микроманометра либо др.прибора.

Для нагнетательного воздуховода:

статическое давление – трубку статического давления к бачку микроманометра;

полное давление – трубку полного давления к бачку микроманометра;

динамическое давление – трубку полного давления к бачку, а статического – к капилляру микроманометра.

Для всасывающего воздуховода:

статическое давление – трубку статического давления к капилляру манометра;

полное давление – трубку полного давления к капилляру микроманометра;

динамическое давление – трубку полного давления к бачку, а статического – к капилляру микроманометра.

Схемы измерения давления в воздуховодах.

Билет №10

Потери давления в системах вентиляции

При движении по ВВ воздух теряет свою энергию на преодоление различных сопротивлений, т.е. происходят потери давления.

Потери давления на трение

– коэффициент сопротивления трения. Зависит от режима движения жидкости по воздуховоду. — кинематическая вязкость, зависит от температуры.

При ламинарном режиме:

при турбулентном движении

зависит от шероховатости поверхности трубы. Применяются различные формулы и широко известна формула Альтшуля: – абсолютная эквивалентная шероховатость материала внутренней поверхности воздуховода, мм.

Для листовой стали 0,1мм; силикатобетонные плиты 1,5 мм; кирпич 4 мм, штукатурка по сетке 10 мм

Удельные потери давления

В инженерных расчетах пользуются специальными таблицами, в которых приводят значения

для круглого воздуховода. Для воздуховодов из других материалов вводится поправочный коэффициент и равно: .

Значение поправочного коэффициента

приводится к справочнике в зависимости от вида материала и от скорости перемещения воздуха по воздуховоду.

Для прямоугольных воздуховодов за расчетную величину d принимают эквивалентныйdэк, при которой потери давления в круглом воздуховоде при той же скорости будут равны потерям давления в прямоугольном воздуховоде:

— стороны прямоугольного воздуховода.

Следует иметь в виду: расход воздуха прямоугольного и круглого воздуховодов с

при равенстве скоростей не совпадает.

Дата добавления: 2018-02-18 ; ;

Источник

Измерение атмосферного давления с помощью термогигрометра

Атмосферное давление измеряется не только с помощью различных видов барометров, но и такими универсальными цифровыми приборами, как термогигрометры. Несмотря на то, что основная задача данных устройств – определение относительной влажности и температуры, они прекрасно справляются и с измерением давления воздуха, показывая максимально точные величины. Поэтому такие многофункциональные приборы приобрести намного выгоднее, чем устаревшие барометры и психрометры.

АО «ЭКСИС» предлагает Вашему вниманию огромный ассортимент электронных измерителей давления и других контрольно-измерительных приборов высокого качества и всегда по доступным ценам.

В частности, в нашей копании Вы сможете приобрести следующие модели термогигрометров:

• Термогигрометр ИВТМ-7 М 2-Д-В
  . Прибор, помимо измерения и регистрации температуры и относительной влажности воздуха и других неагрессивных газов, измеряет атмосферное давление в миллиметрах ртутного столба и гПа, может регистрировать данные в энергонезависимой памяти, пересчитывать результаты измерений в различные единицы (процент относительной влажности, г/м3), осуществлять одновременную индикацию измеряемых значений. ИВТМ-7 М 2-Д-В обладает высокой степенью пылевлагозащиты (IP65), благодаря чему возможно его использование в помещениях с повышенной влажностью.
• Термогигрометр ИВТМ-7 К-1
  . Прибор измеряет атмосферное давление в кПа, может пересчитывать значения различных единиц влажности, осуществлять одновременную индикацию измеряемых значений, регистрировать данные на microSD, возможно подключение различных типов первичных преобразователей.
• Термогигрометр ИВТМ-7 Р-03-И-Д
  . Прибор оснащен жидкокристаллическим индикатором, предназначенным для визуального контроля значений относительной влажности, температуры и давления. Имеет малые габариты и эргономичный корпус.
• Термогигрометр ИВТМ-7 М 6-Д (в эргономичном корпусе).
  Прибор измеряет атмосферное давление в кПа, может регистрировать данные на энергонезависимой карте памяти, пересчитывать результаты измерений в различные единицы, осуществлять одновременную индикацию измеряемых значений. Имеет эргономичный корпус, большой и удобный дисплей.
• Термогигрометр ИВТМ-7 М 3-Д-В
  . Прибор, помимо измерения и регистрации температуры и относительной влажности воздуха и других неагрессивных газов, измеряет атмосферное давление в миллиметрах ртутного столба и гПа, может регистрировать данные в энергонезависимой памяти, пересчитывать результаты измерений в различные единицы (процент относительной влажности, г/м3), осуществлять одновременную индикацию измеряемых значений. Модель ИВТМ-7 М3-Д-В предназначена для создания измерительной сети. Степень влагозащиты корпуса и датчика IP65, благодаря чему возможно его использование в помещениях с повышенной влажностью.
• Термогигрометр ИВТМ-7 М 6-Д.
  Прибор измеряет атмосферное давление в кПа, может регистрировать данные на энергонезависимой карте памяти (microSD), пересчитывать результаты измерений в различные единицы, осуществлять одновременную индикацию измеряемых значений.

Все модели термогигрометров имеют интерфейс связи с ПК посредством USB, RS-232 и могут крепиться к стене.

Приборы контроля и методика измерения давлений и скоростей движения воздуха в воздуховодах.

В вентиляционной системе воздух движется по воздуховодам и пре­одолевает сопротивление движению вследствие полного давления, раз­виваемою вентилятором. Полное Р

п давление вентилятора складывается из статическою
Р
ст и скоростного
Р
ск давлении. Скоростное
Р
ск давление расходуется на создание необходимой скорости движения воздуха в воз­духоводе, статическое
Р
ст — на преодоление имеющихся сопротивлений движения (трения в различных местных сопротивлений).

Рис. 1. Схема лабораторной установки

При технических испытаниях вентиляторов и пылеулавливающих установок определяются полное Р

п , статическое
Р
ст и скоростное
Р
ск дав­ления. При исследовании скоростных режимов воздушных потоков в разных сечениях воздуховодов достаточно определить средние значения ско­ростных давлении
Р
скср . Приборы контроля — микроманометр типа ММН-4 (рис 2, а) и пневмометрическая трубка (рис 2,б) предназначены для измерения полного
Р
п, статического
Р
ст и скоростного
Р
ск давлений.
рис. 2. Микроманометр типа ММН-4 и пневмометрическая трубка МИОТ.
а) – микроамперметр: 1 – станина; 2 – резервуар; 3 — штуцер; 4 — трехходовой кран; 5 – трубка; 6 стойка наклона трубки; 7- установочный винт;

б) – пневмометрическая трубка МИОТ: 1 — отверстие для измерения полного Рп давления; 2 – отверстия, воспринимающие статическое Рст давление.

Микроманометр ММН–4 имеет неподвижный резервуар 2, соединен­ный с поворотной измерительной трубкой 5 резиновым шлангом. На резервуаре установлен трехходовой кран 4, при помощи которого микроманометр может быть отключен от присоединенных к нему резиновых трубок установкой крана 4 в положение «0».

Давление в вентиляционной системе

Чтобы вентиляция была эффективной, нужно правильно подобрать давление вентилятора. Есть два варианта для самостоятельного измерения напора. Первый способ — прямой, при котором замеряют давление в разных местах. Второй вариант — рассчитать 2 вида давления из 3 и получить по ним неизвестную величину.

Давление (также — напор) бывает статическим, динамическим (скоростным) и полным. По последнему показателю выделяют три категории вентиляторов.

К первой относят приборы с напором Формулы для расчета напора вентилятора

Напор представляет собой соотношение воздействующих сил и площади, на которую они направлены. В случае с вентканалом речь идет о воздухе и сечении.

Поток в канале распределяется неравномерно и не проходит под прямым углом к поперечному разрезу. Узнать точный напор по одному замеру не удастся, придется искать среднее значение по нескольким точкам. Сделать это нужно и для входа, и для выхода из вентилирующего прибора.

Полное давление вентилятора определяют по формуле Pп = Pп (вых.) – Pп (вх.), где:

• Pп (вых.) — полное давление на выходе из устройства;
• Pп (вх.) — полное давление на входе в устройство.

Для статического давления вентилятора формула отличается незначительно.

Ее записывают как Рст = Рст (вых.) – Pп (вх.), где:

• Рст (вых.) — статическое давление на выходе из устройства;
• Pп (вх.) — полное давление на входе в устройство.

Статический напор не отображает нужное количество энергии для ее передачи системе, а служит дополнительным параметром, по которому можно узнать полное давление. Последний показатель — основной критерий при выборе вентилятора: как домашнего, так и промышленного. Снижение полного напора отображает потерю энергии в системе.

Статическое давление в самом вентиляционном канале получают из разницы статического давления на входе и выходе из вентиляции: Рст = Pст 0 – Рст 1. Это второстепенный параметр.

Правильный выбор вентилирующего устройства включает такие нюансы:

• подсчет расхода воздуха в системе (м³/с);
• подбор устройства на основе такого расчета;
• определение скорости на выходе по выбранному вентилятору (м/с);
• расчет Pп устройства;
• измерение статического и динамического напора для сравнения с полным.

Для расчета места для замера напора ориентируются на гидравлический диаметр воздуховода. Его определяют формулой: D = 4F / П. F — это площадь сечения трубы, а П — ее периметр. Расстояние для определения места замера на входе и выходе измеряют количеством D.

Приборы для измерения атмосферного давления

На сегодняшний день существует несколько видов барометров, с помощью которых осуществляют измерение давления воздуха:

• Ртутный сифонный барометр – представляет У-образную, наполненную ртутью трубку с открытым и запаянным концом.
• Ртутный чашечный барометр – состоит из вертикальной, наполненной ртутью трубки, верхний конец которой запаян, а нижний находится в специальной чашечке с ртутью.
• Барометр-анероид – является безвоздушной металлической коробкой с волнообразными стенками.
• Барограф – самопищущий прибор, который применяют для наблюдения за барометрическим давлением в определенные промежутки времени.
• Электронный барометр – цифровой прибор, работающий по принципу обычного анероида или по принципу измерения давления воздуха на чувствительный кристалл.

Ртутные барометры являются более точными и надежными по сравнению с анероидами, по ним проверяют работу других видов барометров. Высота давления в них определяется по высоте столба ртути. Метеорологические станции оборудованы чашечными барометрами.

Как вычислить давление в вентиляции?

Полный напор на входе измеряют в поперечном сечении вентиляционного канала, находящемся на расстоянии двух гидравлических диаметров воздуховода (2D). Перед местом измерения в идеале должен быть прямой фрагмент воздуховода с длиной от 4D и невозмущенным течением.

На практике вышеописанные условия встречаются редко, и тогда перед нужным местом устанавливают хонейкомб, который выпрямляет поток воздуха.

Потом в систему вентиляции вводят приемник полного давления: в несколько точек в сечении по очереди – минимум в 3. По полученным значениям высчитывают средний результат. У вентиляторов со свободным входом Pп входное соответствует давлению окружающей среды, а избыточный напор в таком случае равняется нулю.

Если измерять сильный поток воздуха, то по давлению следует определить скорость, а потом — сопоставить ее с размером сечения. Чем выше скорость на единицу площади и чем больше при этом сама площадь, тем производительнее вентилятор.

Полный напор на выходе — понятие сложное. Выходящий поток имеет неоднородную структуру, которая также зависит от режима работы и типа прибора. Воздух на выходе имеет зоны возвратного движения, что усложняет расчет напора и скорости.

Закономерность для времени появления такого движения установить не удастся. Неоднородность течения достигает 7—10 D, но показатель можно снизить выпрямляющими решетками.

Иногда на выходе из вентилирующего устройства стоит поворотное колено или отрывной диффузор. В таком случае течение будет еще более неоднородным.

Особенности расчета напора

Измерение давления в воздушной среде усложняется из-за ее быстро меняющихся параметров. Манометры следует покупать электронные с функцией усреднения результатов, получаемых за единицу времени. Если напор резко скачет (пульсирует), пригодятся демпферы, которые сглаживают перепады.

Следует помнить такие закономерности:

• полное давление — это сумма статического и динамического;
• полный напор вентилятора должен равняться потерям давления в вентиляционной сети.

Измерить статическое давление на выходе не составит труда. Для этого используют трубку для статического напора: один конец вставляют в дифманометр, а другой направляют в сечение на выходе из вентилятора. По статическому напору вычисляют скорость потока на выходе из вентилирующего прибора.

Динамический напор тоже измеряют дифманометром. К его соединениям подключают трубки Пито — Прандтля. К одному контакту — трубку для полного напора, а к другому — для статического. Полученный результат будет равняться динамическому давлению.

Чтобы узнать потери давления в воздуховоде, можно проконтролировать динамику потока: как только вырастает скорость движения воздуха, повышается сопротивление вентиляционной сети. Напор теряется из-за этого сопротивления.

При росте скорости вентилятора статический напор падает, а динамический растет пропорционально квадрату увеличения расхода воздуха. Полное давление не изменится.

С правильно подобранным устройством динамический напор изменяется прямо пропорционально квадрату расхода, а статический — обратно пропорционально. В таком случае количество используемого воздуха и нагрузка электродвигателя если и будут расти, то несущественно.

Некоторые требования к электродвижку:

• малый пусковой момент — по причине того, что расход мощности меняется в соответствии с изменением количества оборотов, подведенного к кубу;
• большой запас;
• работа на максимальной мощности для большей экономии.

Мощность вентилятора зависит от полного напора, а также от КПД и расхода воздуха. Последние два показателя коррелируют с пропускной способностью вентсистемы.

На стадии ее проектирования придется расставить приоритеты. Учесть затраты, потери полезного объема помещений, уровень шума.

Формула силы сопротивления воздуха

В повседневной жизни мы совершенно не задумываемся о воздухе, которым мы дышим. Но на самом деле существует сила сопротивления воздуха, с которой человек сталкивается, ежедневно совершая какие-либо действия.

Эта величина складывается из различных факторов. К ним относятся лобовое сопротивление, завихрение воздуха, трение воздух о поверхность, внутренние сопротивления, индуцируемое сопротивление и различные дополнительные сопротивления. К основным причинам, которые вызывают сопротивление, относятся как раз трение воздуха и образование завихрений.

В каждом случае сила этого сопротивления рассчитывается индивидуально, исходя из существующих условий. К примеру для автомобиля показатель лобового аэродинамического сопротивления будет рассчитываться по формуле F = Сх*S*V2*r/2, где С — это коэффициент аэродинамического сопротивления, S – площадь передней поверхности автомобиля, V является скоростью, а r обозначает плотность воздуха. Даже тут будет множество нюансов и результаты будут зависеть даже от формы машины. На этом примере можно понять, что эта величина зависит от тела, совершающего действие и от внешних показателей, таких как плотность. Плотность воздуха больше влияет на объекты, которые находятся в воздушном пространстве.

Такая формула позволяет измерить силу, с которой различные факторы влияют на сопротивление. Это помогает, например, на производствах. Для уменьшения силы трения на изделии уменьшают шероховатости и делают более обтекаемые формы. Специалисты нашей лаборатории могут провести необходимые расчеты или же другое исследование. Исследование микроклимата также является очень важной и необходимой процедурой и мы готовы провести его с использованием самого точного оборудования. Благодаря ему вы можете узнать о качестве воздуха, его влажности, температуре, скорости движения и многих других факторах, которые влияют на работоспособность и здоровье человека.