液壓工程師在平時的設計工作中經常會遇到壓強測量,可是大家是否知道我們測量的壓強并不是系統裡的全部壓力壓強,而隻是全壓中的一部分,一般我們用傳感器測量到的壓力隻是流體的靜壓。
今天,機械财經就和大家聊一聊,什麼是靜壓,動壓,全壓,以及什麼是相對壓強,什麼是絕對壓強,然後回到我們測量到的到底是什麼壓強。
1 流體壓力的組成流體之所以有壓力,是因為流體是含有能量的,任何一種流體(氣體或液體)都有三種形式的機械能,即動能、位能和靜壓能。這三種能量都是如何表現出來的呢?我們通俗地講一下:
1、大氣流動産生風,我們在頂着風走的時候會明顯感覺到有力量阻礙我們前進,這說明流動的風具有能量,這種能量的大小與風流動的速度有關,風速越大,能量越大,此種能量稱為流體的動能。
2、被壓縮的氣體也具有一定的能量,例如,我們吹氣球,氣球吹完後氣體再流動了,但是氣球卻因為受力變得越來越大,這就是流體的靜壓能。
3、我們都知道水往低處流,當高處的水流到低的地方時可以沖擊水輪機轉動,從而使發電機發電,這說明處在一定高度的水(流體)具有一種能量,其大小與流體的密度與所處位置的高低有關,位置越高,能量越大,此種能量稱為位能。
那麼,能量表現在壓力或壓強時,動能就用動壓強衡量,靜能和勢能就用靜壓強表示。我們在初高中所學的壓強大多數都是靜壓強
流體的全壓是靜壓和動壓的代數和:全壓(Pq)=靜壓(Pi)十動壓(Pb)
2 靜壓和動壓如何測量首先說明下,液壓和流體領域甚至是整個工程領域會将壓強叫做壓力,如我們經常說壓力傳感器,其實是測量壓強的。再如經常有人問,這膠管耐多大壓力?其實也是問能承受多少Pa的壓強。是一種行業習慣,大家知道就好,一般都是指的壓強。下文也會混用,沒有特殊說明都是說的壓強。
液壓領域,我們遇到的大多數壓強傳感器都是測量靜壓的,空氣動力學領域會經常測量流速來計算動壓。因為實際中很少去測量動壓,也沒有通用的傳感器去測量動壓。
如果非要測出靜壓,動壓,那麼隻能用畢托管原理。如下圖,第一張圖片,當我們垂直于流體方向安放一個U形管時,我們就能通過U形管兩端的高度差測量靜壓;第二章圖片,如果我們将U形管的一端迎着流體方向,另一端垂直于流體方向安置U形管,我們就能通過U形管兩端的高度差測量動壓;第三張圖片,當我們迎着于流體方向安放一個U形管時,我們就能通過U形管兩端的高度差測量全壓。
畢托管
3 相對壓力和絕對壓力我們知道隻要有流體就會有靜壓,所以我們周圍的大氣也是有壓力的,相對于絕對真空,标準大氣壓定義為101.3KPa,這就是一個絕對壓力,也就是說絕對壓力是以絕對真空為零點的壓力;那麼相對壓力又稱為表壓力,是以大氣壓為零點的一個壓力。
因為我們已經感覺不到周圍大氣有壓力,所以為了方便起見,我們日常中提到的壓強都是指的相對壓強。常用的壓力傳感器也都是測量相對壓強的。
壓力傳感器
壓力表
數顯壓力傳感器
絕對壓力傳感器也是有應用的,隻是非常少見,典型應用之一是氣壓計,該裝置可測量當前環境壓力,用于預測天氣的變化。工業領域發動機的進氣歧管壓力傳感器的工作原理是通過測量進氣管中的絕對壓力來獲知空氣的密度,配合發動機的轉速,計算出進入的空氣量。絕對壓力傳感器都要有一個真空腔。
絕對壓力傳感器
4 我們測到的壓力到底是什麼壓力回到題頭,機械财經來回到,我們測到的壓力到底是什麼壓力?
這裡隻給出液壓和流體裡最常見的情況:我們測量的是液壓系統内流體的靜壓,而且是相對壓力,即比大氣壓高出來的那部分壓力。
5 小結這下大家是不是明白了很多?相對靜壓強是最常見的,工業領域如不特殊說明我們說的都是相對靜壓強。動壓強我們不關心麼?當然不是,我們用另一個參數流量來表征了。
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