Velká část všech průmyslových měření se nějakým způsobem týká tlaku v jeho různých podobách. Například průtok se často měří určením tlaku, který existuje ve dvou různých bodech systému.
V Bourdonově systému se změny tlaku používají k vyvolání mechanického pohybu záznamového hrotu.
Tlak lze také použít k měření teploty v naplněném systému prostřednictvím změn vyvolaných expanzí kapaliny nebo tekutiny v naplněném systému.
Měření tlaku se provádí více než jakékoli jiné měření v procesním průmyslu. Je to nejlepší rychlý ukazatel práce, kterou vykonávají čerpadla a kompresory. Je také nejdůležitějším měřítkem stavu provozních tlakových nádob.
Co je to tlak?
Tlak je mírou síly působící na jednotku plochy.
Pro tlak v nádobě je to míra síly, kterou působí kapalina v důsledku své molekulární činnosti. Jedná se o odvození z výše uvedeného pojmu v kombinaci s kinetickou teorií látek.
Typy tlaku vyvíjeného kapalinami
Tlak vyvíjený kapalinami
Všechny kapaliny (kapaliny i plyny) mají hmotnost, a proto vyvíjejí tlak proti stěnám svých nádob. Tlak, který kapalina vyvíjí v daném bodě nebo místě nádoby, závisí na výšce kapaliny nad ním. Tento tlak nezávisí na tvaru nádoby.
Na výše uvedeném obrázku jsou tlaky působící na dně každé nádoby stejné za předpokladu, že kapaliny mají stejnou hustotu a jsou ve stejné výšce.
Tlak vyvolaný hustotou
Hustota je hmotnost jednoho krychlového metru materiálu. Různé kapaliny váží při stejném objemu různá množství, a proto by vytvářely různé tlaky.
Jelikož víme, že tlak je roven síle (nebo hmotnosti) na jednotku plochy, a v libovolném pevném objemu sloupce se hmotnost obsažené kapaliny mění s hustotou; proto změna hustoty změní tlak v nádobě.
Tlak vytvářený plyny
Pro studium některých principů, jimiž se řídí chování plynů, použijeme jako běžný známý plyn vzduch.
Protože vzduch má hmotnost, vytváří statický tlak podobně jako kapaliny. Jedna krychlová stopa vzduchu váží asi 0,08 libry. V místnosti široké 10 stop, dlouhé 20 sáhů a vysoké 8 stop je 1600 krychlových stop vzduchu o hmotnosti asi 128 liber. Hluboká vrstva vzduchu, která pokrývá zemi, vyvíjí tlak podobný tlaku vody na dně oceánu. Tento tlak se nazývá atmosférický tlak a na úrovni hladiny moře činí asi 14,7 psi.
Tlak vznikající v důsledku vnějšího zatížení
Konečný nebo celkový tlak působící v daném místě nádoby, čerpadla, potrubí atd. závisí na výtlaku nebo hmotnosti zpracovávané kapaliny plus na vnějším tlaku působícím na zpracovávanou kapalinu. Na obrázku níže je znázorněn vliv vnějšího tlaku.
Nádoba naplněná vodou do výšky 20 stop a otevřená do atmosféry. Tlak na dně by byl 20 × 0,433, tj. 8,66 psi. Kdybychom nádobu uzavřeli a na horní část nádoby přidali stlačený plyn o tlaku 200 psi, zjistili bychom, že tlak na dně by byl (200 + 8,66) psi, tedy 208,66 psi.
Slovník tlaku
Existují dva referenční body pro měření tlaku. Tím nejlogičtějším je absolutní nula – stav existující pouze v dokonalém vakuu. Tlaky měřené z tohoto referenčního bodu se nazývají absolutní tlak.
Druhým používaným referenčním bodem je atmosférický tlak. Potíž s tímto referenčním bodem spočívá v tom, že se mění s nadmořskou výškou (vztaženo k hladině moře) a do jisté míry i s povětrnostními podmínkami. Na úrovni hladiny moře nebo v její blízkosti je tento tlak přibližně 14,7 psia nebo 29,9 palce nebo 760 mmHga.
Absolutní tlak, Pabs
Absolutní tlak je tlak měřený vzhledem k nulovému tlaku (vakuu).
Měřicí tlak, Pgauge
Měřicí tlak (nebo někdy nazývaný vnitřní tlak) je tlak měřený manometrem v přístupu k tlaku atmosféry.
Tlakoměr ukazuje rozdíl mezi tlakem v systému nebo nádobě a místním atmosférickým tlakem.
Při odečítání tlaku z tlakoměru však buďte opatrní !!! Určete, zda odečítá absolutní tlak nebo manometr, obvykle označovaný písmenem „a“ nebo „g“, např. psia nebo barg.
Atmosférický tlak, Patm
Atmosférický tlak je tlak měřený na povrchu v atmosféře. Potíž je však v tom, že se mění s nadmořskou výškou a vlhkostí.
Tak se atmosférický tlak může v různých oblastech nebo místech lišit.
Diferenciální tlak (DP)
Diferenciální tlak je rozdíl tlaků, měřený mezi dvěma různými tlakovými body v rámci téhož referenčního tlakového bodu, např. mezi neznámým tlakem a místním atmosférickým tlakem.
Přetlak
Přetlak je tlak vyvíjený kapalinou, který je udáván výškou kapaliny v kapalinovém sloupci.
Závisí na;
1. výšce kapalinového sloupce.
2. relativní hustotě kapaliny.
Tlaková výška = R.D x h x 9,8 kPa
kde, R.D = relativní hustota kapaliny, h = výška kapaliny g = gravitační síla
Poznámka: Relativní hustota je hustota kapaliny vztažená k relativní standardní hustotě (voda = 1000 kgm-3)
Vakuum
Tlak menší než atmosférický tlak se nazývá vakuum. Vakuum je nedostatek vzdušné kapaliny. Stupnice vakua sahá mezi referenční bod absolutní nuly a atmosférický tlak, nejedná se tedy o přetlak. Považuje se za sání neboli podtlak.
Převody tlaku mezi jednotkami
Metody měření tlaku
Existují tři základní metody měření tlaku;
I. První metoda spočívá v porovnání neznámého tlaku s tlakem vytvořeným sloupcem kapaliny o známé hustotě.
II. Druhá metoda spočívá v tom, že neznámý tlak působí na známou plochu a výsledná síla se měří buď přímo, nebo nepřímo.
III. Třetí metoda zahrnuje působení neznámého tlaku na pružný materiál a měření výsledného napětí nebo deformace.
Autor : N. Asyiddin
Sdílejte s přáteli
.