Робочий тиск одиниці виміру. Тиск води у водопроводі: одиниці виміру, норми, спосіб розрахунку

1. одиниці
2. атмосфера
3. бар
4. мегапаскалей
5. напір
6. заміри
7. нормативи
8. падіння напору
9. висновок

Що спільного між людиною і рибою? На перший погляд нічого. Але, виявляється, що ми є мешканцями океану. Тільки риби - водного світового, а людина - повітряного атмосферного. Тоді чому ж ми не можемо вільно існувати на дні морському, так і рибам в нашому атмосферному океані, м'яко кажучи, незатишно?

Якщо поставити це питання різним людям, можна почути Найпоширеніша відповідь: різний тиск. Відразу напрошуються наступні кілька питань:
що за тиск таке?
тиск чого?
як заважає?
де більше: в океані або на поверхні?
як виміряти?

І ще десяток вопросиков.

Почнемо з головного. Тиск - це фізична величина, яка є характеристикою здатності речовини, в будь-якому з трьох станів, діяти на ту поверхню, з якої воно стикається. У самому понятті тиску прописані три фактори, від яких залежить величина тиску:
фактор перший: сила, так як будь-яка дія пов'язане з нею, значить і тиск прямо пов'язане з цією величиною;
фактор другий: поверхня, вірніше її площа, на яку тиснуть;
фактор третій: здатність самого речовини діяти з певною силою на поверхню, з якою стикається.

Для визначення тиску використовують формулу, яка в загальному вигляді є універсальною для твердих тіл , Рідин, газів:

Запам'ятати! Сила тиску і площа поверхні - взаємно перпендикулярні.

З огляду на, що світовий океан - це рідина, а повітряний - газ, спробуємо розібратися саме в особливостях тиску в рідинах і газах. Молекули газоподібних речовин, вільно рухаючись у всіх напрямках, безладно б'ють по тілах, які знаходяться в них і по огороджувальних стінок. При цьому надають однаковий тиск в усіх напрямках. Молекули рідини такої свободи пересування не мають, а тиск чинять верхні шари на нижні, його називають - гідростатичним.

Запам'ятати! На рівні одного шару тиск в рідині однаково в усіх напрямках.

Чим більше верхній шар, тим більший тиск рідина надає по всьому периметру. Визначається воно за допомогою формули

P = ρgh
Для газів така формула так само може бути застосована, особливо коли h (висота) має велике значення. У рідин є одна особливість: потрапляючи в ємність, вона під дією сили тяжіння займає нижню частину обсягу, а верхній шар залишається вільним. Це стосується і простого склянки з чаєм, і океанічної виїмки. А що зверху? А зверху вся товщ повітряної атмосфери Землі. Тому, на мешканців морських глибин "тисне" не тільки шар води, але і атмосфера. Людина ж пристосований тільки до дії навантаження атмосфери. Виходить, що будь-яке значення тиску на Землі прямо або побічно, але залежить від атмосферного тиску.

Як же визначити, який тиск чиниться? Перш за все необхідно знати, в яких одиницях вона вимірюється. Визначення одиниць вимірювання тиску безпосередньо пов'язано з розвитком технічної думки. Так, за 300 років до нашої ери Аристотель ламав голову над тим, чому вода піднімається при роботі поршня насоса. Він, як завжди, зробив кілька філософське твердження, що "вода не терпить порожнечі". Слова древнього філософа не наражалися сумніву доти, поки в 1638 році герцогу Тосканскому не захотілося прикрасити Флоренцію фонтанами. Виявилося, що вода не піднімалася більш ніж на 10,3 м і порожнеча нічим не допомагала, а, навпаки, "щось" не давало рідини підніматися вище. Сам Галілей не зміг пояснити причину такої поведінки води.

Тільки його учень, Еванджеліста Торрічеллі, зміг поставити досвід, в результаті якого визначив, що будь-яка рідина піднімається вгору до тих пір, поки тиск її стовпа не врівноважує тиском атмосфери. Досліди Торрічеллі проводив зі ртуттю і визначив фактично першу одиницю виміру тиску - міліметр ртутного стовпа .

Подальші наукові роботи з вивчення тиску газу і рідини, дозволили ввести єдину одиницю виміру тиску - Па (паскаль). Тиск в Паскалях вимірюється в Міжнародній системі одиниць (СІ), але існує ще кілька одиниць вимірювання в інших системах:

Бар (bar) - дорівнює приблизно одній атмосфері або тиску стовпа повітря масою 1 кг на кожен квадратний сантиметр Земної поверхні;
Міліметр ртутного стовпа (мм рт. Ст.), Застосовується, в основному, в метрології;
Атмосфера - розрізняють технічну (at) і фізичну (atm), значення яких відповідає атмосферному тиску в межах рівня Світового океану;
Метр водяного стовпа (m H2O) - використовується у вузьких областях техніки, наприклад, гідравліки;
Дюйм ртутного стовпа (inHg) як позасистемна одиниця визначає атмосферний тиск в США в прогнозах погоди, а так само вузькоспеціалізоване застосування в авіації;

Фунт на квадратний дюйм (psi), дуже вузьке застосування.
Існують взаємні співвідношення між усіма перерахованими одиницями вимірювання

1 бар = 105 Па = 0,98692 атм = 750,06 мм.рт.ст. = 10,197 м.вод.ст.

1 мм.рт.ст. = 133,3 Па = 1,2 * 10 -3 бар = 1,32 * 10 -3 атм = 13,595 * 10 -3 м.вод.ст.

Запам'ятати все співвідношення не так просто, а таблиця перекладу одних одиниць вимірювання в інші дуже буде до речі. Але сидіння з калькулятором - це минуле століття, можна скористатися зручною онлайн програмою перерахунку, яка все громіздкі обчислення виконає за кілька секунд.

За багато століть існування, людство звикло нести на собі тиск атмосфери. Постійно на кожну клітинку людського організму шар повітря тисне з силою 1471103 Н, а в середньому тиск атмосфери дорівнює 10 5 Па.

Наш організм адаптувався до цих значень, але при зануренні під воду або при сходженні в гори, зміна тиску може стати загрозою для життєдіяльності.

Якщо подивитися очима фізика, можна дуже багато цікавого "з життя тиску" побачити:

завдяки тиску атмосфери мухи повзають по стелі, так як на лапку-присосок (під нею вакуум) діє тільки зовнішній тиск і муха спокійно висить на стелі;
життєві соки піднімаються вгору по стовбуру дерев завдяки тиску;
кров в судинах рухається під тиском: у артеріях - 80-120 мм.рт.ст, в венах - 50-100 мм.рт.ст.

Embed Embed this video on your site

У чому вимірюється тиск води у водопроводі холодного або гарячого водопостачання? Яким чином знімаються заміри тиску? Чи існують якісь нормативні межі його значення? У цій статті ми постараємося відповісти на ці питання, а заодно навчитися розраховувати падіння тиску в водопроводі з відомими параметрами.

одиниці

Для початку з'ясуємо, які одиниці вимірювання тиску води у водопроводі використовуються в даний час.

атмосфера

Ця одиниця відповідає атмосферному тиску на рівні моря. Тут, однак, є невелика тонкість: мова йде про надмірному тиску щодо атмосферного. Його значення в водопроводі в 0,2 атмосфери, показане манометром, відповідає абсолютним значенням в 1,2 атмосфери.

Корисно: замість слова «атмосфера» часто використовується рівноцінне поняття - кгс / см2.
Фізичний сенс одиниці - зусилля, з яким маса в 1 кг при земному прискоренні вільного падіння буде тиснути на площу в 1 см2.

бар

Застаріла одиниця виміру, запозичена з використовувалася до СІ системи вимірювань СГС. Про неї досить знати, що бар приблизно (з точністю близько 2%) дорівнює атмосфері . Досить часто манометр для вимірювання тиску води у водопроводі має дві шкали - в барах і мегапаскалях.

мегапаскалей

Паскаль відповідає одному Ньютону на квадратний метр поверхні. Оскільки маса в один кілограм тисне на підставу з силою в 9,8 ньютонів, 1 мегапаскалей приблизно відповідає 9,8 кгс / см2. Іноді це значення округлюють до 10.

напір

Під поняттям напору, вимірюваного в метрах, розуміється висота водяного стовпа, відповідна певному надлишковому тиску. Як дізнатися натиск при відомих показаннях манометра в кгс / см2? Досить просто помножити їх на 10: одна надлишкова атмосфера здатне підняти водяний стовп на 10 метрів.

заміри

Прилад для вимірювання тиску води у водопроводі, як відомо, називається манометром. Ціна найбільш доступних манометрів починається приблизно від 150-200 рублів; втім, цифрові пристрої можуть обходитися в одиниці і навіть десятки тисяч.

Спосіб вимірювання цікавить нас параметра своїми руками простий донезмоги:

1. Підмотавши льоном або іншим герметизуючим матеріалом прилад вкручується в контрольний вентиль.
2. Вентиль відкривається, після чого знімається завмер.

Контрольні вентиля для зняття замірів завжди присутні в елеваторній вузлі (подача, обратка і суміш після елеватора) і в водоміри (як правило, до і після лічильника). При необхідності зняти завмер в довільній точці системи водопостачання це нескладно зробити, укрутивши манометр замість заглушки в один із стояків і запустивши його.

Як завжди, є ряд тонкощів.

• Щоб скласти детальну картину роботи водопроводу, вимірювання потрібно проводити в пік водорозбору, що припадає на вечірні години.
• Постійно підключений до водопроводу прилад досить часто «залипає»: стрілка застряє в одному положенні. Щоб цього не сталося, замість контрольного вентиля ставиться триходовий кран з дренажним отвором, що дозволяє скинути воду з його корпусу після виміру.

• постійно знімається приладу швидко зношується. Вирішити проблему допоможе проста інструкція: забезпечите манометр сталевим подовжувачем.

нормативи

Ось норми тиску води у водопроводі, що містяться в чинному СНиП 2.04.01-85.

Як нескладно підрахувати, тиск води в міському водопроводі в загальному випадку може відрізнятися від його значення на верхньому поверсі всього на 0,25 МПа, що відповідає напору в 25 метрів. При більшій висоті будівлі на середніх поверхах повинна встановлюватися проміжна підкачка.

На фото - інтер'єр насосної станції.

На практиці типові значення тиску в трасах і магістралях такі:

• ХВП - 3 - 4 кгс / см2.
• ГВП - 3,5 - 6,5 кгс / см2.

падіння напору

При струмі на виході буде менше, ніж на вході.

Падіння визначається декількома факторами:

1. Діаметром труби.
2. Її довжиною.
3. Шорсткістю її стінок.

1. Швидкістю потоку в ній.

Для розрахунку використовується формула H = iL (1 + K).

У ній:

• H - падіння напору в метрах. Щоб перевести його в атмосфери, досить отримане значення розділити на 10.
• i - гідравлічний ухил, який визначається діаметром, матеріалом труби і швидкістю потоку в ній.
• L-довжина труби в метрах.
• K - коефіцієнт, для систем господарсько-питного водопостачання що дорівнює 0,3.

Де взяти значення гідравлічного ухилу? У так званих таблицях Шевельова. Наведемо фрагмент однієї з них, актуальною для нової сталевої труби розміром ДУ15.

Значення 1000i - це гідравлічний ухил при протяжності труби в 1 км. Щоб розрахувати значення i для погонного метра, досить розділити його на 1000.

Так, для сталевої труби ДУ15 довжиною 25 метрів при витраті води через неї в 0,2 л / с падіння напору складе (360,5 / 1000) * 25 * (1 + 0,3) = 11,7 метра, що відповідає різниці тисків в 1,17 кгс / см2.

висновок

Сподіваємося, що запропонована інформація допоможе читачеві в реалізації його власних проектів. Дізнатися більше про те, який тиск води у водопроводі вважається нормою, дозволить відео в цій статті. Успіхів!

де F-сила, ньютон, Н; S- площа, m2.

Одиниця 1 Н / м2 = 1 Па, а 1 атм = 101325 Па, позасистемна одиниця тиску "бар" дорівнює 105 Па.Для вимірювання тиску широко застосовують ртутні і водяні манометри. З ними пов'язані ще дві одиниці вимірювання тиску: міліметр ртутного стовпа, скорочено - мм рт. ст., або торр, і міліметр водяного стовпі скорочено - мм вод. ст., або мм Н2О.

Позначення одиниці тиску "торр" пов'язане з ім'ям Торрічеллі, Еванджеліста (1608 - 1647) - італійського фізика і математика, учня Г. Галілея. Торрічеллі вперше винайшов ртутний барометр. Одиниця тиску 1 торр дорівнює гідростатичного тиску стовпа ртуті висотою 1 мм на плоску підставу при 0 ° С. Одиниця тиску 1 мм віл. ст. дорівнює гідростатичному тиску стовпа води заввишки 1 мм на плоску підставу при +4 ° з

Співвідношення між одиницями вимірювання тиску: 1 торр = 133,322 Па 1 атм = 760 торр, 1 торр = 13,5951 мм вод. ст., 1 мм вод. ст. = 9,807 Па = 7,678-10 -2 торр.

Для вимірювання тиску застосовують рідинні, мембранні, пружинні, теплові та електричні манометри різних конструкцій з використанням простих і складних електронних і оптичних схем.

Манометри, призначені для вимірювання атмосферного тиску, називають барометрами (від грец. Baros - тяжкість і metreo - вимірюю), для вимірювання тиску нижче атмосферного - вакуумметрами, а для вимірювання різниці двох тисків жодне з яких не є атмосферним, - діфманотрамі, або диференціальними манометрами.

Рідинні манометри. Рідинні манометри - найпростіші і точні прилади для вимірювання тиску. У такому приладі вимірюється тиск (або вакуум) або різниця тисків врівноважуються тиском стовпа манометричної рідини, що заповнює прилад. Діапазон вимірювання тиску рідинними манометрами - від 10 -4 до 10 5 Па (або від 10 -6 до 760 торр).

Рідинні манометри ділять на дві великі групи: барометри і вакуумметри. Їх застосовують в основному для визначення тиску в лабораторних умовах і для перевірки інших манометрів.

Манометричної рідиною в рідинних манометрах найчастіше є ртуть, а при малих діапазонах вимірювання тиску - вода, етанол, толуол, силіконове масло.

Ртуть у звичайних умовах має дуже невеликий тиск пара і володіє незмірно малої здатністю розчиняти гази.

Мал. 241. Ртутний барометр (в). Висота меніска (б). U-подібний барометр з відритим коліном (в) і U-образний діфбарометр (г)

Однак високий поверхневий натяг ртуті призводить до того, що її меніск навіть в досить широких трубках має опуклий вигляд. Обумовлена ​​цим явищем похибка вимірювань для манометричних трубок з внутрішнім діаметром 8 мм складає близько мінус 0,07 мм, а при діаметрі 16 мм -приблизно мінус 0,01 мм.

Ртутні барометри ділять на чашкові з вертикальним розташуванням барометрической трубки, U-образні і на прилади з похилою барометрической трубкою.

У першому типі приладів чашка 5 (рис. 241, а), наповнена ртуттю, безпосередньо сполучається з атмосферою через захисний патрон 6, а барометрична трубка 3 має запаяний кінець і забезпечена зовнішньої шкалою 1 з рухомою шкалою-ноніусом 4, що дозволяє вимірювати положення меніска ртуті з похибкою ± 0,1 мм. Положення меніска ртуті і визначає зовнішнє атмосферний тиск в мм рт. ст. Захисний патрон 6 служить для запобігання попадання пилу на відкриту поверхню ртуті в посудині 5. Він містить активоване вугілля, просочений йодом, і закритий з двох сторін полімерною ватою. Такий фільтр захищає ртуть від пилу і одночасно не дозволяє проникати пару ртуті з посудини 5 в приміщення.

Для приготування адсорбенту 20 г активованого вугілля просочують розчином, що містить 5 г йоду в 50 мл метанолу, фільтрують і висушила повітрі.

Перш ніж проводити будь-які відліки, барометр встановлюють строго вертикально по схилу 7. Відхилення на 1 ° від вертикалі викликає похибка у вимірі тиску ± 0,1 мм при висоті стовпчика ртуті h = 760 торр.

Відлік значення h, беруть від нижньої нульової точки шкали коли вістря 8 торкається поверхні ртуті, до верхньої лінії 0-0 меніска ртуті в трубці 3 (рис. 241,6). При оцінці стану меніска він повинен знаходитися на рівні очей. Внаслідок відображення поділок шкали, нанесених на трубку, від поверхні ртуті, положення верхньої точки меніска важко помітити. Тому відлік для барометричних трубок з нанесеними на них поділками рекомендують брати на тлі пересувному порожнини паперу або скла, що має одну половину чорну-другу білу (див. Рис. 81, е). Окулярну нитку зорової труби для позначки 0-0 (на рис. Не показана) встановлюють так, щоб ділення шкали, якщо вона нанесена на барометрическую трубку виявилися збоку, а не перед очима.

Істинне відстань h відповідає температурі 1 між вістрям 8 і верхньою точкою меніска 0-0 на шкалі, відрізняється з-за термічного розширення шкали від виробленого відліку ht і одно:

де відлік за шкалою при температурі t, - температура, при якій градуйована шкала; а - коефіцієнт лінійного розширення матеріалу шкали; значення а для скла та латуні рівні відповідно 1 10 -5 і 2 10 -5 на 1 ° С.

Після приведення значення ht, до істинного ht0 вносять ще й температурну поправку. тоді

(10.3)

де beta - коефіцієнт об'ємного розширення ртуті, рівний 1,8168 * 10 -4 на 1 ° С в температурному інтервалі 0-100 o C.

Ця поправка призводить обсяг ртуті, що відповідає температурі t, до об'єму, що займають нею при 0 ° С. Тому ртутні манометри в процесі вимірювання тиску повинні бути захищені від зміни температури вздовж барометрической трубки. Похибка в оцінці температури на 1 ° С буде відповідати похибки 0,12 мм при визначенні тиску.

Якщо ртутний барометр містить над ртуттю залишковий повітря, то виключити його вплив на показання приладу можна тільки калібруванням такого барометра по зразковому приладу

Ртутний барометр U-образного типу з відкрітім кінцем (рис. 241, в) має около вигінна звуження 3 для того, щоб різкі коливання тиску не привели до Викиди ртуті. Цей типи манометрів широко застосовують для вимірювання тиску від 5 до 300 торр. При вимірах трубку 4 з'єднують з системою підвіщеного тиску , А трубку 1, забезпечену шкалою 2, залишають відкритою на атмосферу.

Тоді тиск в системі, зв'язковий з манометром через трубку 4, дорівнюватиме алгебраїчній сумі показань барометра, розташованого поблизу, і цього барометра.

В показання цих двох барометрів вносять все поправки, розглянуті вище при описі барометра. Найбільш серйозним джерелом похибок є капілярний зниження меніска ртуті. У табл. 35 наведені поправки на це явище, які додають до спостерігається висоті ртутного стовпа.

Даними табл. 35 можна користуватися тільки при роботі з абсолютно сухою і чистою ртуттю. З табл. 35 видно, що застосування для манометрів трубок невеликого внутрішнього діаметра призводить до неприйнятно високим значенням капілярного зниження меніска ртуті, яке сильно залежить від висоти меніска 1. Тому застосовувати для ртутних урометра і манометрів трубки з діаметром менше 8 мм не Рекомендують.

Якщо перетину лівої і правої трубок барометра і манометра однакові і меніски ртуті мають одну і ту ж висоту l, то ніяких додаткових вимірів проводити не потрібно. Якщо ж діаметри трубок різні і меніски ртуті не однакові по висоті, то слід ввести поправку, яка була вражати поправок для верхнього і нижнього менісків.

Мал. 242. Похилий барометр (а) і U-образний вакуумметр (б)

Перед початком вимірювань U-подібним барометром проводять перевірку нуля, з'єднавши з атмосферою обидва коліна а в діфбарометре (рис. 241, г), з'єднавши обидва коліна між собою за допомогою крана 3 при закритих кранах 1 і 2 Згідно із законом сполучених посудин рівні в обох колінах при цьому встановлюються на одній горизонталі. Переміщаючи шкалу 4 вгору або вниз, поєднують нуль шкали з цієї горизонталлю.

Похилий барометр з відкритим кінцем 1 (рис. 242, а) має більш високу чутливість до змін тиску в порівнянні з U-подібним вертикальним барометром. У похилому коліні 3 ртуть просувається на більшу відстань 1 і вимірюється тиск її стовпа за шкалою 2 одно

(10.4)

де α - кут нахилу трубки до горизонталі.

Рідинні вакуумметри - прилади для вимірювання невеликих тисків газу в системі (вакуум від лат. Vacuum - порожнеча). Вакуум вважають низьким, якщо тиск відповідає 100 - Па Па (приблизно, 1 - 100 торр), середнього вакууму відповідає тиск від 100 до 0,1 Па, та високому - від 0,1 до 10 -6 Па.

Для вимірювання низького вакууму в інтервалі 600 - 4 * 10 -4 Па (5 - 300 торр) в лабораторіях широко використовують U-образний вакуумметр (рис. 242,6). Він є складовою частиною будь-якої установки по вакуумній перегонці рідин (див. Разл-8.4).

Висота вакуумметричний трубки 1 визначає значення вимірюваного тиску. Внутрішній діаметр цієї трубки дорівнює 9-10 мм.

Критерієм відсутності повітря в трубці 1 служить появи різкого звуку, коли ртуть вдаряється в запаяний кінець трубки Якщо в трубці 1 видно хоча б найменший бульбашка повітря вакуумметр не можна використовувати.