DEFINICIJA, PRIMJERI, PRANDTLOVA CIJEV

Statički i dinamički tlak

Tlak je jedna od glavnih, pored temperature, mjerenih vrijednosti u proizvodnim procesima u gotovo svim granama industrije. Definiranje, očitavanje i održavanje preciznih vrijednosti tlaka ključno je za razne procese. Uzimajući za primjer hidrauličku prešu, sila pritiskanja matrica određena je tlakom koji se stvara u hidrauličkom sustavu i održava kontinuiranim radom crpke osiguravajući konstantnu brzinu protoka medija. Pretvornik tlaka u takvoj instalaciji može se montirati na bilo koje mjesto, pogodno za operatera. To je zasnovano na činjenici da tlak tekućine u takvoj instalaciji djeluje jednoliko u cijelom mediju.

Statički tlak

Fizikalni zakoni mehanike fluida odnose se ne samo na same tekućine, već i na plinove. Kada tekućina miruje, tj. kada je brzina strujanja nula, na nju utječe samo statički tlak p stat , ravnomjerno u svim smjerovima. Govoreći o statičkom tlaku, treba spomenuti i hidrostatski tlak, koji se javlja u tekućinama u mirovanju. Njegova vrijednost proizlazi izravno iz utjecaja gravitacijske sile g, vrijednosti gustoće medija ρ i visine stupca tekućine h. Hidrostatički tlak se može izračunati iz formule za p stat , nakon odgovarajuće transformacije.

Formula statičkog tlaka

Tlak p po definiciji je definiran kao pritisak sile F na površinu S:

Po definiciji, hidrostatski tlak je definiran kao tlak koji vrši medij zadane gustoće ρ pomnožen s gravitacijskom konstantom g i visinom stupca tekućine h:

Međunarodna jedinica za tlak je Pascal (Pa). Međutim, u industrijskim primjenama najčešće se koristi bar.


1 bar = 105 N / m2 = 100 000 Pa

Stup vode visok jedan metar stvara hidrostatički tlak od oko 0,1 bara.

Mjerenje statičkog tlaka

Ostajući pri mjerenju statičkog tlaka, potrebno je spomenuti uređaje koji obrađuju i mjere vrijednosti u ovoj vrsti pojava. Na primjer, vrijednost apsolutnog statičkog tlaka, izmjerena pomoću pretvornika tlaka na dnu otvorenog spremnika za tekućinu, može se interpretirati kako bi se dobila informacija o visini stupca tekućine. Tlak okoline mora se postaviti kao nulta točka na jedinici za evaluaciju. Situacija postaje složenija u slučaju zatvorenih spremnika, u kojima se može razviti nadtlak. U tom se slučaju koristi uređaj kao što je pretvarač diferencijalnog tlakaTakav uređaj uspoređuje rezultate mjerenja tlaka na dnu i na vrhu spremnika, na visini stupca tekućine. Tim putem se kompenzira promjenjiva vrijednost nadtlaka u zatvorenom spremniku.

Dinamički tlak

Kako medij teče, na primjer u cjevovodu, uvjeti postaju složeniji. Protočni presjek ima određenu količinu kinetičke energije koja izravno ovisi o brzini v medija. S povećanjem brzine raste i kinetička energija medija koji teče i vrijednost vektora sile u smjeru strujanja. Ta sila prouzrokuje tlak na površinu objekta, na koji djeluje: to se naziva dinamički tlak pdyn.

Računanje dinamičkog tlaka

Dinamički tlak u cjevovodu definiran je kao polovica umnoška gustoće medija ρ i kvadrata brzine v:

Ukupni tlak

Statički i dinamički tlak su čimbenici koji utječu na vrijednost ukupnog tlaka ptot u ispitivanom mediju. Tako:

Statički i dinamički tlak

Ostajući pri definiciji ukupnog tlaka, treba spomenuti temeljni zakon koji je na snazi ​​u hidrodinamici, a to je Bernoullijev zakon. S pravom se pretpostavlja da je duž bilo koje linije strujanja zbroj statičkog i dinamičkog tlaka konstantan.


p + ρgh + (ρ ⋅ v2) / 2 = konst

Pojam p + ρgh odgovoran je za statički tlak, dok je pojam (ρ ⋅ v2) / 2 odgovoran za dinamički tlak. Znajući da zbroj oba tlaka ima stalnu, nepromjenjivu vrijednost, može se pretpostaviti da se povećanjem brzine tekućine smanjuje tlak pstat . Koristeći spomenuti zakon, moguće je izračunati npr. brzinu tekućine koja istječe iz otvora na dnu spremnika iz visine stupca medija u spremniku.

Primjeri primjene

Statički tlak u sustavu centralnog grijanja iznimno je važan koncept za pravilan rad instalacije. Statički tlak sustava centralnog grijanja trebao bi biti niži od tlaka koji otvara sigurnosni ventil i istovremeno veći od tlaka vodenog stupca. Poznavanje tlaka vodenog stupca sustava iznimno je važno kako bi se spriječili zračni džepovi u sustavu i smanjila učinkovitost centralnog grijanja.

Statički tlak je važan za većinu mjerenja tlaka. Iznimka su mjerenja brzine strujanja, koja se izračunavaju na temelju dinamičkog tlaka. Primjeri primjene uključuju mjerenje brzine u zrakoplovu ili mjerenje brzine vjetra u vjetroelektrani.

Prandtlova cijev

U oba navedena slučaja princip mjerenja je isti kao i kod laboratorijskih mjerenja pomoću Prandtlove cijevi, u kojoj se statički tlak suprotstavlja ukupnom tlaku, te se posljedično mjeri samo dinamički tlak.


(1) Tlačna sonda za mjerenje statičkog tlaka pstat
(2) Pitotova cijev za mjerenje ukupnog tlaka ptot
(3) Prandtlova cijev za mjerenje dinamičkog tlakatekućine

Slika 1 Mjerenje tlaka u tekućinama koje teku


znakovi:

pstat - statički tlak
ptot - ukupni tlak
pdyn - dinamički tlak