Руководство по давлению жидкости: сравнение статического давления. Динамическое давление против. Общее давление

Будь то газ или жидкость, мы можем назвать это жидкостью. В жидкостях неизбежно присутствует давление. Конечно, эти давления не совсем одинаковы. Чаще всего мы обсуждаем статическое давление, динамическое давление и полное давление. Вкратце, взаимосвязь между ними такова: неподвижная жидкость имеет статическое давление; любая жидкость со скоростью или текущая жидкость имеет динамическое давление; полное давление представляет собой сумму статического и динамического давления потока жидкости.

Полное давление = статическое давление + динамическое давление.

Компания Sino-Inst является производителем расходомеров и датчиков давления. Поэтому мы круглый год предлагаем пользователям различные решения для измерения давления и расхода . Мы знаем, что существует взаимосвязь между давлением жидкости и расходом . Следовательно, понимание давления жидкости является необходимым условием.

Что такое статическое давление?

Проще говоря, неподвижная жидкость имеет статическое давление. Когда жидкость находится в стационарном положении, то есть при отсутствии потока или постоянном потоке, на жидкость равномерно действует только статическое давление.

Статическое давление = pgh

Фактически статическое давление можно рассматривать как давление, оказываемое жидкостью на твердую поверхность. Примеры включают стенки трубы или поверхность объекта, погруженного в жидкость. Это важный параметр в различных областях, включая машиностроение, аэродинамику и системы HVAC (отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха).

Измерение статического давления

Параметры статического давления являются важнейшими параметрами измерений во многих промышленных процессах. Ниже я подробно расскажу о применении статического давления в промышленных измерениях.

Датчики статического давления

При измерении статического давления крайне важно использовать правильный датчик статического давления.

Датчики статического давления должны быть способны точно измерять небольшие изменения давления и стабильно работать в различных условиях окружающей среды.

В средах с высокой температурой, высоким давлением или агрессивными средами выбор подходящего датчика и способа установки становится еще более важным.

Что такое динамическое давление?

Динамическое давление представляет собой давление, оказываемое жидкостью из-за ее движения или скорости. Текущая жидкость имеет динамическое давление. Это напрямую связано со скоростью жидкости.

Связь между динамическим давлением и скоростью жидкости

Динамическое давление — это давление, создаваемое при движении жидкости, и оно напрямую связано со скоростью жидкости.
Согласно уравнению Бернулли, полная энергия жидкости состоит из ее статического давления, динамического давления и потенциальной энергии (которой можно пренебречь, если высота потока жидкости постоянна).
Динамическое давление можно выразить следующей формулой:

Динамическое давление = ρ/2 ⋅ v2

в:
ρ — плотность жидкости,
v — скорость жидкости.

Это соотношение показывает, что динамическое давление жидкости пропорционально квадрату ее скорости. Таким образом, измеряя динамическое давление жидкости, мы можем определить скорость жидкости, что имеет решающее значение для расчета расхода и мониторинга расхода.

Измерение динамического давления

Динамическое давление обычно измеряется с помощью трубки Пито, которая представляет собой простой прибор с отверстием, обращенным к потоку. Трубка Пито измеряет как общее давление, так и статическое давление жидкости, при этом динамическое давление рассчитывается по разнице между ними. Для точного измерения жидкостей с более низкой скоростью иногда используется статическая трубка Пито с усилителем.

Помимо трубки Пито, существуют и другие методы измерения динамического давления, такие как:

• Расходомер перепада давления: Скорость потока оценивается путем измерения разницы давлений до и после прохождения жидкости через суживающее или дросселирующее устройство.
• Анемометр с горячей проволокой: использует эффект теплопередачи жидкости для оценки динамического давление, а затем рассчитать расход ставка.
• Лазер Доплеровский расходомер: использует эффект лазерного Доплера для измерения скорости частиц в жидкости и определения динамического давления.

Датчики динамического давления

Датчик давления, специально разработанный для измерения динамического давления в потоке жидкости , можно назвать датчиком динамического давления.

Динамические датчики давления используют различные технологии измерения для преобразования давления в электрические сигналы, которые можно измерить и проанализировать. К распространенным типам динамических датчиков давления относятся пьезоэлектрические, пьезорезистивные и емкостные датчики.

Однако на самом деле у нас также есть профессиональный датчик динамического давления, также называемый высокочастотным датчиком динамического давления. Собственная частота датчика может достигать 1–2 МГц, и он может измерять высокочастотные изменения давления в диапазоне полосы пропускания 0–200 кГц. Диапазон давления составляет -100 кПа~0~10 кПа…100 МПа. Предпочтительное решение для измерения динамического давления.

SI-90 Динамический высокочастотный датчик давления

Что такое общее давление?

Общее давление представляет собой сумму статического давления и динамического давления жидкости в определенной точке. Он представляет собой полную энергию жидкости в определенной точке состояния движения. В механике жидкости, согласно уравнению Бернулли, полное давление жидкости в закрытой трубе сохраняется, когда нет внешней силы и жидкость является несжимаемой жидкостью.

Общее давление = статическое давление + динамическое давление.
Динамическое давление = ρ/2 ⋅ v2

в:
ρ — плотность жидкости,
v — скорость жидкости.

В практических приложениях мы можем измерить общее давление с помощью трубки Пито, которая может одновременно измерять общее давление текущей жидкости и окружающее статическое давление. Динамическое давление затем можно получить путем вычитания статического давления из общего давления.

Разница между статическим давлением, динамическим давлением и полным давлением

Поняв подробные объяснения вышеупомянутых отделов, нам нетрудно понять различия между ними. Проще говоря:

1. Статическое давление – это давление, оказываемое жидкостью в состоянии покоя. Оно измеряется перпендикулярно поверхности жидкости и не зависит от направления потока.
2. Динамическое давление – это давление, оказываемое движением жидкости. Оно измеряется параллельно направлению потока и зависит от скорости жидкости.
3. Полное давление, также называемое давлением застоя, представляет собой сумму статического и динамического давления.

Пример

Предположим, у нас есть труба в промышленной трубопроводной системе, и мы хотим измерить скорость потока воды через эту трубу. Вода в трубе — несжимаемая жидкость, и мы предполагаем, что течение устойчиво. На типичном сечении трубопровода мы разместили прибор для измерения давления, который может одновременно измерять как статическое, так и полное давление.

Теперь у нас есть следующие данные:

Измеренное статическое давление P static = 50 кПа (килопаскаль)
Измеренное общее давление Pобщ = 60 кПа
Плотность воды ρ = 1000 кг/м³ (килограмм на кубический метр)

Теперь нам нужно вычислить скорость v воды.

Согласно уравнению Бернулли , полное давление представляет собой сумму статического и динамического давлений. Сначала необходимо рассчитать динамическое давление Pdynamic.

Из уравнения Бернулли:

Ptotal = Pstatic + 1/2 ρ v²

Мы можем использовать это уравнение для определения скорости потока v.

P динамический = P общий – P статический

Р = 60 кПа – 50 кПа

Р = 10 кПа

Переведя в стандартные единицы, получим 10 кПа = 10000 Па (Паскаль).

Затем поместите выражение динамического давления в скорость решения:

v² = 2 × 10000 1000 Па/XNUMX XNUMX кг/м³

v² = 20000/1000

v² = 20 м²/с²

v = √20м/с

v ≈ 4.47 м/с

Следовательно, скорость потока воды по этой трубе составляет примерно 4.47 метра в секунду.

В этом примере показано, как применить уравнение Бернулли для измерения и расчета статического давления, динамического давления и полного давления с использованием реальных данных. В промышленности такие измерения и расчеты имеют решающее значение для проектирования трубопроводов, транспортировки жидкостей и мониторинга промышленных систем.

Подробнее об измерении давления и расхода жидкости

Изучите понятия статического, динамического и полного давления, а также как использовать уравнение Бернулли для расчёта фактического расхода. Это не только поможет инженерам принимать более точные решения при проектировании и техническом обслуживании, но и обеспечит эффективную и безопасную работу системы.

Как опытный производитель, Sino-Inst с гордостью предлагает ряд надежных и точных промышленных приборов для измерения и контроля. Мы понимаем конкретные потребности различных отраслей и приложений и можем предоставить индивидуальные услуги для полного удовлетворения ваших потребностей.

Выберите Sino-Inst, выберите надежного партнера, мы предоставим индивидуальную поддержку и услуги для ваших потребностей в измерениях. Проконсультируйтесь сейчас, и мы поможем вам добиться более точных промышленных измерений и контроля.

Чжан Вэй

Чжан Вэй обладает 20-летним опытом работы инженером по автоматизированному контрольно-измерительному оборудованию, специализируясь на исследованиях, проектировании, установке, вводе в эксплуатацию и техническом обслуживании автоматизированных приборов.

Обладает опытом работы с различными протоколами связи приборов (такими как Modbus, Profibus и др.), имеет солидный опыт проектирования аппаратных схем и программирования программного обеспечения (владеет языком C и программированием ПЛК). Имеет обширный опыт работы над проектами; проекты, в которых он руководил и в которых принимал участие, достигли выдающихся результатов, повысив точность продукции, снизив затраты и увеличив эффективность производства.

Обладает превосходными коммуникативными и координационными навыками, а также сильным командным духом, что позволяет ему оперативно реагировать на потребности клиентов и предоставлять высококачественные решения в области автоматизации и контрольно-измерительной аппаратуры.