Что такое избыточное давление. Как оно связано с абсолютным и атмосферным давлением. Какие бывают виды избыточного давления. Как измеряется избыточное давление. Где применяется избыточное давление на практике.
Что такое избыточное давление и как оно связано с другими видами давления
Избыточное давление — это разница между абсолютным давлением в системе и атмосферным давлением. Оно может быть как положительным (выше атмосферного), так и отрицательным (ниже атмосферного).
Соотношение между разными видами давления можно выразить формулой:
Pизб = Pабс — Pатм
где:
- Pизб — избыточное давление
- Pабс — абсолютное давление
- Pатм — атмосферное давление
Таким образом, избыточное давление показывает, насколько давление в системе отличается от атмосферного. Это очень удобно для практических измерений.
Виды избыточного давления
Выделяют следующие основные виды избыточного давления:
- Положительное избыточное давление — когда давление в системе выше атмосферного.
- Отрицательное избыточное давление (разрежение или вакуум) — когда давление ниже атмосферного.
- Дифференциальное давление — разница давлений между двумя точками системы.
Каждый вид имеет свои особенности измерения и области применения.
Как измеряется избыточное давление
Для измерения избыточного давления используются различные приборы:
- Манометры — для измерения положительного избыточного давления
- Вакуумметры — для измерения разрежения (отрицательного избыточного давления)
- Мановакуумметры — универсальные приборы для измерения как положительного, так и отрицательного избыточного давления
- Дифференциальные манометры — для измерения разности давлений
Принцип работы этих приборов основан на сравнении измеряемого давления с атмосферным. Это позволяет напрямую определять избыточное давление.
Единицы измерения избыточного давления
Избыточное давление может измеряться в различных единицах:
- Паскаль (Па) — основная единица СИ
- бар
- атмосфера техническая (ат)
- миллиметры ртутного столба (мм рт.ст.)
- килограмм-сила на квадратный сантиметр (кгс/см²)
- фунт на квадратный дюйм (PSI)
При измерениях важно указывать используемую единицу и понимать соотношения между разными единицами измерения давления.
Практическое применение избыточного давления
Измерение и использование избыточного давления имеет широкое практическое применение в различных областях:
- Контроль давления в трубопроводах и емкостях
- Управление технологическими процессами в промышленности
- Системы вентиляции и кондиционирования
- Пневматические системы и инструменты
- Измерение давления в шинах транспортных средств
- Медицинское оборудование (например, аппараты ИВЛ)
Понимание концепции избыточного давления необходимо для эффективной работы во многих технических и инженерных областях.
Связь избыточного давления с другими параметрами
Избыточное давление тесно связано с другими важными параметрами и явлениями в физике и технике:
- Температура — влияет на давление газов
- Объем — изменение объема влияет на давление (закон Бойля-Мариотта)
- Расход — связан с перепадом давления
- Высота — атмосферное давление меняется с высотой
Учет этих взаимосвязей важен для корректных измерений и расчетов в различных системах.
Особенности измерения малых избыточных давлений
Измерение малых избыточных давлений (близких к атмосферному) требует особого подхода:
- Использование высокочувствительных приборов
- Учет влияния изменений атмосферного давления
- Применение дифференциальных методов измерения
- Тщательная калибровка измерительных приборов
Точность измерения малых избыточных давлений критична во многих областях, например, в вентиляционных системах или при контроле герметичности.
Избыточное давление в системах безопасности
Контроль избыточного давления играет важную роль в обеспечении безопасности различных систем:
- Предохранительные клапаны в емкостях под давлением
- Системы аварийного сброса давления
- Контроль давления в критически важных процессах
- Мониторинг избыточного давления в зданиях для защиты от химических и биологических угроз
Правильное управление избыточным давлением помогает предотвратить аварии и катастрофы, связанные с разрушением оборудования или утечками опасных веществ.
Виды давления в системе измерения
Давление — действующая сила, находящаяся на поверхности тела, деленная на площадь данной поверхности. В системе СИ измеряется в Па (Паскалях). Метрологи измеряют давление в единицах измерения – миллибар, которая равно 100 Па. Для обозначения типа в нашем каталоге в разделе датчики давления у каждого датчика существует специально поле «Тип измеряемого давления». Разберем какие бывают типы.
- Абсолютное давление (ДА)
Абсолютное давление — величина измеренная относительно давления равного абсолютному нулю. Другими словами, давление относительно абсолютного вакуума. Если вам нужен прибор этого типа или просто интересно как он выглядит, то тут можно посмотреть датчик этого типа.
- Барометрическое давление (ДБ)
Барометрическое давление — это абсолютное давление земной атмосферы. Свое название этот тип давления получил от измерительного прибора барометра, который как известно определяет атмосферное давление в определенный момент времени при определенно температуре и на определенной высоте над уровнем моря. Относительно этого давления определяются избыточное давление и вакуум.
- Давление избыточное (ДИ)
Избыточное давление имеет место в том случае если имеется положительная разность между измеряемым давлением и барометрическим. То есть избыточное давление — это величина на которую измеряемое давлением больше барометрического. Для измерения этого вида давления используют манометр. В качестве примера датчика этого типа можете посмотреть прибор Агат-100М-ДИ.
- Вакуум (разряжение) в топке котла, печи и т. д. (ДВ)
Вакуум или по-другому вакуумметрическое давление — это величина на которую измеряемое давление меньше барометрического. Если избыточное давление обозначается в положительных единицах, то вакуум в отрицательных. Например, датчик Агат-100М-ДВ, способный измерять вакуум. Приборы способные измерять этот тип давления называют вакуумметрами.
- Дифференциальное давление (ДД)
Дифференциальное давление имеет место если сравнивается одно давление относительно другого, причем ни одно из них не равно барометрическому. Избыточное давление и вакуум меряется относительно барометрического давления. Если же измерить эти величины относительно любой другой величины, то мы получим уже дифференциальное. Мы могли бы привести пример и датчика дифференциального давления, но лучше дадим вам ссылку на поиск с помощью которого можно найти датчик любого типа из описанных в этой статье типа.
- Гидростатическое давление (ДГ)
Гидростатическое давление — давление столба воды над условным уровнем. Измеряется высотой столба воды в единицах длины или в атмосферах. Благодаря полной удобоподвижности своих частиц капельные и газообразные жидкости, находясь в покое, передают давление одинаково во все стороны; давление это действует на всякую часть плоскости, ограничивающей жидкость, с силой Р, пропорциональной величине этой поверхности, и направленной по нормали к ней. Отношение Pw, т. е. давление р на поверхность равную единице, называется гидростатическим давлением.
Соотношения между единицами измерения. Физические величины. Давление
Физические величины. Давление
Атмосферное давление РО
Атмосферное давление является давлением окружающего воздуха следствие его веса. Оно зависит от высоты и на уровне моря нормальное атмосферное давление составляет: 1 атм = 1,01325 бар = 760 мм ртутного столба = 10,332 м.водного столба = 101325 Па = 1,033 кгс/см2.
Чем выше точка измерения, тем меньше атмосферное давление, так на высоте1000 матмосферное давление равно 89860 Па, а на высоте2000 м– 79720 Па.
Избыточное давление Ризб
Избыточное давление Ризб – это давление над атмосферным. Уточняющий индекс «изб» часто опускается.
Абсолютное давление Рабс
Абсолютное давление Рабс – это сумма атмосферного давления РО и избыточного давления Ризб. В полном вакууме, абсолютное давление равно 0. В атмосфере на уровне моря, абсолютное давление составляет 1 атм.
Для измерения давления сжатого воздуха используется понятие «техническая атмосфера» (1ат = 1 кгс/см2). Если давление измеряется в технических атмосферах, то абсолютное давление обозначается как «ата», а избыточное – как «ати».
В соответствии с международной системой единиц СИ, давление надлежит указывать в паскалях (Па).
Для перевода давлений из одной единицы измерения в другую Вы можете воспользоваться конвертером единиц измерения.
| | Адрес этой страницы (вложенность) в справочнике dpva.ru: главная страница / / Техническая информация / / Физический справочник / / Давление и Вакуум / / Абсолютное давление = absolute pressure и приборное (избыточное) давление = gauge pessure. В частности — что такое psig и psia ? Единица давления psig, psia и psi. Поделиться:
| ||||||
| Если Вы не обнаружили себя в списке поставщиков, заметили ошибку, или у Вас есть дополнительные численные данные для коллег по теме, сообщите , пожалуйста. Вложите в письмо ссылку на страницу с ошибкой, пожалуйста. | |||||||
| Коды баннеров проекта DPVA.ru Начинка: KJR Publisiers Консультации и техническая | Проект является некоммерческим. Информация, представленная на сайте, не является официальной и предоставлена только в целях ознакомления. Владельцы сайта www.dpva.ru не несут никакой ответственности за риски, связанные с использованием информации, полученной с этого интернет-ресурса. Free xml sitemap generator | ||||||
Единицы измерения давления — Москва, Гидропарт
Единицы измерения давления и производительности
Непосвященному человеку довольно легко запутаться в изобилии существующих сегодня единиц измерения давления, усугубляемом использованием относительной и абсолютной шкал. Поэтому мы сочли необходимым привести здесь помимо таблицы соответствий несколько определений и практических советов, которые, на наш взгляд, должны помочь неискушенному заказчику правильно определиться с выбором нужного ему насоса или компрессора.
Прежде всего, разберемся с абсолютным и относительным давлением.
Абсолютное давление — это давление, измеренное относительно абсолютного нуля давлений или, иначе говоря, абсолютного вакуума.
Относительное давление (в компрессорной технике- избыточное) — это давление, измеренное относительно земной атмосферы.
То есть, если мы используем в качестве единицы измерения кгс/см² (технические атмосферы), то абсолютный вакуум будет соответствовать нулю по абсолютной шкале и минус единице по относительной, тогда как атмосферное давление будет соответствовать единице по абсолютной шкале и нулю по относительной. Для компрессоров все проще — избыточное давление будет всегда на 1 атмосферу меньше абсолютного.
Значения предельных остаточных давлений насосов на нашем сайте приведены по большей части в абсолютных миллибарах, поскольку именно эта единица давления получила наибольшее распространение среди западных производителей вакуумной техники. Но поскольку на территории бывшего СССР очень часто в качестве вакуумметров используются трубки Бурдона, показывающие относительное давление в технических атмосферах (ат. или кгс/см²), чаще всего наши заказчики сталкиваются с необходимостью перевода относительных технических атмосфер в абсолютные миллибары и наоборот. Для этого используйте формулу:
[мбар. абс]=(1+[ат. отн.])*1000
например: -0,95 ат. отн.=(1-0,95)*1000=50 мбар абс.
Для перевода миллибар в Торры (мм. рт. ст.) или Паскали, запомните соотношение:
1 миллибар=100Па=0,75 мм. рт. ст.
Таблица соотношений между основными единицами измерения давления:
| Единица | Перевести в | Коэффициент |
|---|---|---|
| 1 килограмм силы на сантиметр2 (kgf/cm2) | bar | 0,980665 |
| 1 килограмм силы на сантиметр2 (kgf/cm2) | MPa | 0,0980665 |
| 1 килограмм силы на сантиметр2 (kgf/cm2) | kPa | 98,0665 |
| 1 килограмм силы на сантиметр2 (kgf/cm2) | PSI | 14,22334 |
| 1 фунт на дюйм2 (PSI) | kgf/cm2 | 0,07030696 |
| 1 фунт на дюйм2 (PSI) | bar | 0,06894757 |
| 1 бар (bar) | PSI | 14,50377 |
| 1 фунт на дюйм2 (PSI) | MPa | 0,006894757 |
| 1 мегапаскаль (MPa) | PSI | 145,035 |
| 1 килопаскаль (kPa) | bar | 0,01 |
| 1 бар | kPa | 100 |
| 1 мегапаскаль (MPa) | bar | 10 |
| 1 бар | MPa | 0,1 |
| 1 техническая атмосфера (атм) | MPa | 0.0980665 |
| 1 техническая атмосфера (атм) | bar | 0,980665 |
| 1 мегапаскаль (MPa) | атм | 9,869233 |
Соответствие PSI метрическим единицам давления
* значения округлены для практического применения
| PSI Фунт на дюйм2 | kPa Килопаскаль | MPa Мегапаскаль | Bar Бар |
|---|---|---|---|
| 10 | 68,9 | 0,07 | 0,7 |
| 20 | 137,9 | 0,14 | 1,4 |
| 30 | 206,8 | 0,21 | 2,1 |
| 40 | 275,8 | 0,28 | 2,8 |
| 50 | 344,7 | 0,34 | 3,4 |
| 60 | 413,7 | 0,41 | 4,1 |
| 70 | 482,6 | 0,48 | 4,8 |
| 80 | 551,6 | 0,55 | 5,5 |
| 90 | 620,5 | 0,62 | 6,2 |
| 100 | 689 | 0,7 | 6,9 |
| 200 | 1,379 | 1,4 | 13,8 |
| 300 | 2,068 | 2,1 | 20,7 |
| 400 | 2,758 | 2,8 | 27,6 |
| 500 | 3,447 | 3,4 | 34,5 |
| 600 | 4,137 | 4,1 | 41,4 |
| 700 | 4,826 | 4,8 | 48,3 |
| 800 | 5,516 | 5,5 | 55,2 |
| 900 | 6,205 | 6,2 | 62,1 |
| 1’000 | 6,895 | 6,9 | 68,9 |
| 2’000 | 13,790 | 13,8 | 137,9 |
| 3’000 | 20,684 | 20,7 | 206,8 |
| 4’000 | 27,579 | 27,6 | 275,8 |
| 5’000 | 34,474 | 34,5 | 344,7 |
| 6’000 | 41,369 | 41,4 | 413,7 |
| 7’000 | 48,263 | 48,3 | 482,6 |
| 8’000 | 55,158 | 55,2 | 551,6 |
| 9’000 | 62,053 | 62,1 | 620,5 |
| 10’000 | 68,948 | 68,9 | 689 |
| 20’000 | 137,895 | 137,9 | 1,379 |
| 30’000 | 206,843 | 206,8 | 2,068 |
| 40’000 | 275,790 | 275,8 | 2,758 |
Таблица соотношений единиц измерения производительности:
| м³/час | м³/мин | л/мин | л/сек | CFM | |
|---|---|---|---|---|---|
| м³/час | 1 | 1.667*10-2 | 16.667 | 0.278 | 0.588 |
| м³/мин | 60 | 1 | 103 | 16.6667 | 35.29 |
| л/мин | 0.06 | 1*10-3 | 1 | 1.667*10-2 | 3.5*10-2 |
| л/сек | 3.6 | 0.06 | 60 | 1 | 2.12 |
| CFM | 1.7 | 2.8*10-2 | 28.57 | 0.47 | 1 |
Избыточное давление, разрежение и абсолютное давление
Если обозначить Ра — абсолютное давление, — барометрическое, или атмосферное, давление, Р — избыточное (по манометру) давление и Р — давление вакуума (разрежение), то. можно написать [c.410]Давление абсолютное, избыточное и разрежение (вакуум). [c.32]
Различают абсолютное и избыточное давление. Абсолютным (полным) называют давление, отсчитываемое от абсолютного нуля, т. е. истинное давление. Оно может быть как выше, так и ниже атмосферного. Если абсолютное давление ниже атмосферного, его называют остаточным. Разность между атмосферным и остаточным давлением называют вакуумом или разрежением. Избыточное давление представляет собой разность между абсолютным давлением и давлением окружающей среды. [c.199]
ИЗБЫТОЧНОЕ ДАВЛЕНИЕ, РАЗРЕЖЕНИЕ И АБСОЛЮТНОЕ ДАВЛЕНИЕ [c.12]
Абсолютное давление равно избыточному давлению, которое показывает стрелка манометра, плюс давление атмосферы, измеряемое барометром. При разрежении же абсолютное давление 14 [c.14]
Давление абсолютное, избыточное и разрежение (вакуум). Если гидростатическое давление определяют с учетом атмосферного, то такое давление называют полным или абсолютным, т. е. [c.29]
Приборы для измерения давления (манометры или вакуумметры) показывают не абсолютное давление р , внутри замкнутого объема, а разность между абсолютным и атмосферным, или барометрическим, давлением р м- Эту разность называют избыточным давлением р , если давление в объеме превышает атмосферное, и разрежением Рразр, если оно ниже атмосферного (в системе вакуум). Таким образом [c.25]
При измерении давлений различают абсолютное давление р , избыточное давление и разрежение р . [c.152]
Если при заданном состоянии газа абсолютное давление р его в сосуде является вполне определенной величиной, то избыточное давление ризб. или разрежение V, как видно из выражений (2.93) и (2.95), не являются определенными параметрами, т. е. зависят не только от абсолютного давления р, но и от величины барометрического давления ра, которое может быть переменной величиной. [c.55]
Жидкостные манометры служат для градуировки и поверки приборов други Х систем, для измерения небольших избыточных давлений, разрежений, очень малых абсолютных давлений, а также атмосферного давления. [c.174]
В системах пыле- и золоулавливания газ находится под абсолютным давлением Рабе, которое складывается из атмосферного барометрического Рбар и избыточного давления или разрежения р, Па, т. е. [c.30]
При построении эпюр абсолютное давление откладывают от линии абсолютного нуля давлений. Избыточное давление, превышающее атмосферное, откладывают вверх от линии атмосферного давления, а давление меньше атмосферного (разрежение) откладывают вниз. Отрицательными могут быть относительное полное и статическое давления во всасывающем воздуховоде. Динамическое давление всегда положительное. [c.917]
Избыточным давлением жидкости называется разница между абсолютным давлением жидкости внутри трубопроводэ и таким же давлением окружающей атмосферы. Выражения вроде разрежение в миллиметрах ртутного столба (или столба другой жидкости) , вакуум в kz m и т. п. обозначают отрицательное давление, т. е. давление меньще атмосферного. Отсчеты обычных манометров на трубопроводах выражаются в мерах избыточного давления. [c.833]
Если давление газа Дольше атмосферного, то его называют положительным или избыточным, а если оно меньше—отрицательным или разрежением. Приборы, служащие для измерения давления газов в печах, или, как их называют, тягомеры, показывают не абсолютное давление газа, а насколько оно больше или меньше атмосферного. Тягомеры или манометры бывают самых разнообразных конструкций. Простейшим из них является стеклянная подковообразная трубка, наполненная жидкостью (рис. 69), Когда оба конца трубки открыты, то вода стоит в обоих коленах на одинаковом уровне. Соединим один конец трубки [c.171]
Пример 6-5. Вакуумметр, установленный на всасывающем патрубке насоса, показывает разрежение, равное/>вак.= 440 мм рт. ст., манометр на нагнетательном патрубке того же насоса показывает избыточное давление 1,6 бар. Барометрическое давление В = 1 бар (750 мм рт. ст.). Определить абсолютное давление жидкости во всасывающем и нагнетательном патрубка насоса (в бар, ат, кгс/м и h m ). [c.132]
Избыточное давление может иметь положительное и отрицательное значение. Если из замкнутого объема удалить часть воздуха или газа, то абсолютное давление внутри объема станет меньше атмосферного. Такое состояние называется разрежением. Для измерения давления и разрежения используют одинаковые единицы измерения. [c.17]
Рн = Рб — Ра-Абсолютное и избыточное давление обычно выражают в кПсм и кПм , а разрежение — в мм рт. ст. или мм вод. ст. [c.152]
Разрежение во всасывающих трубопроводах измеряют с помощью вакуумметров, установленных на всасывающих патрубках насосов. Если во всасывающих патрубках может возникнуть избыточное давление, например, когда насосы некоторое время работают под заливом, то на этих патрубках следует устанавливать мановакуумметры — приборы, которые могут измерять и вакуум, и избыточное давление. В этих случаях можно применять также манометры абсолютного давления. [c.190]
Приборы, измеряющие избыточное давление, называют манометрами, абсолютное — барометрами и разрежение — вакуумметрами. [c.315]
В технике различают давления, отсчитываемые от абсолютного вакуума и от барометрического давления. Первое называют абсолютным давлением, а второе, в зазисмости от того, больше оно или меньше барометрического — избыточным давлением или разрежением. [c.31]
Так как большие количества воздуха подаются на станцию или под разрежением, или при очень небольшом избыточном давлении, сечение воздухопровода достигает нескольких квадратных метров. Поэтому удаленный воздухозабор представляет собой дорогостоящее сооружение. Кроме того, большая протяженность воздухозабора приводит к увеличению расхода энергии на сжатие воздуха и снижению производительности компрессоров вследствие нагрева воздуха и снижения абсолютного давления на всасе. Все это заставляет приближать станцию разделения воздуха к наиболее чистой зоне воздушного бассейна. [c.181]
Большие давления принято измерять в технических атмосферах. Давление можно отсчитывать от абсолютного вакуума, тогда оно измеряется в абсолютных атмосферах (ата), и от атмосферного давления, тогда оно измеряется в избыточных атмосферах (ати). Отсчеты величины давления выше атмосферного могут быть обозначены знаком плюс, а ниже — знаком минус (разрежение, вакуум). [c.12]
Итак, хотя абсолютное давление газов понижается по мере перемещения их вверх, разрежение все же уменьшается. Это значит, что разность между давлением воздуха на данной высоте около трубы и давлением газов в трубе на той же высоте будет падать до момента уравнивания этих давлений на выходе из трубы. Это и понятно, так как по мере перемещения газов вверх давление более тяжелого, холодного воздуха должно уменьшаться быстрее, чем давление легких топочных газов. Этот факт имеет также значение и в других процессах. Легко понять, почему, например, светильный газ имеет более высокое давление в зданиях на верхних этажах, чем на нижних. Ибо давление легкого газа понижается медленнее, чем давление более тяжелого воздуха поэтому разность на одном и том же уровне, т. е. избыточное давление газа, будет больше наверху, чем на нижних этажах. [c.128]
Различают также абсолютное давление, отсчитываемое от абсолютного вакуума, и давление, отсчитываемое от атмосферного. Во втором случае иногда давление большее, чем атмосферное, называют избыточным, а меньшее — разрежением. [c.11]
Измерение абсолютного и избыточного давления, разрежения и разности давлений может быть произведено с помощью одного из трех основных измерительных элементов 1) столбика жидкости с известной плотностью, высота которого используется для измерения давления 2) металлического элемента, деформирующегося под давлением и восстанавливающего форму с помощью противодействующей силы (например, пружины) или за счет сил упругости 3) различных электрических И электронных элементов, например, тензометров (приборов для измерения деформации), приборов, действие которых осйовано на явлении теплопро-водности или ионизации . [c.388]
Для прохода лагдкости или газа через фильтрующую перегородку, а в дальнейшем через перегородку и слой осадка, представляющие сопротивление потоку, требуется неренад давления, который ц является движущей силой ироцесса фильтрации. Перепад давления может создаваться весом столба жидкости над фильтрующей перегородкой (гидростатическая фильтрация), избыточным давлением жидкости, например ири подаче ео насосом (фиJ[ьтpaция под давлением), или, наконец, путем создания разрежения под фильтрующей перегородкой при помощи вакуум-насоса (фильтрация под вакуумом), причем в последнем случае движущей силой ироцесса будет разность между давлением над перегородкой атмосферы или среды инертного газа и абсолютным давлением под перегородкой, т. е. в конечном счете величина вакуума. [c.329]
Следует различать а) да,влен1ие атмосферное, б) давление маяо метрическое (избыточное) и в) давление абсолютное (полное). Абсолютное давление равно сумме атмосферного давления и избыточного. Если давление меньше атмосферного, то это давление обозначают как вакуум или разрежение. Абсолютное давление и манометрическое выражают обычно в кг/см . Атмосферное давление и вакуум—,в мм рт. ст. или в мм вод. ст. Приборы для измерения давления выше атмосферного называют манометрами, для измерения давления ниже атмосферного — вакуумметрами. Принципиальной разницы между этими приборами нет, и поэтому одни и те же приборы часто применяют для измерения давления и разрежения. [c.409]
Кроме приведенных в табл. I давлений, в практике приняты давления абсолютное, барометрическое, избыточное и разрежение (замеряемое вакууметром или жидкостным манометром). [c.4]
Под давлением подразумевают абсолютное его значение, отсчи тываемое от абсолютного вакуума. В практике вентиляции принято принимать значения давления, отсчитываемые от барометрического давления, причем при давлениях, больших барометрического, их называют избыточными, при меньших—разрежением. [c.6]
Манометры обычно показывают избыточное давление над барометрическим или разрежение. При технических расчетах обычно выражают абсолютное давление в Мн1м или кГ1м . Величина абсолютного давления определяется как сумма избыточного давления п [c.15]
Соотношение между абсолютным Рабе > избыточным и барометрическим р ар давлениями наглядно показано на рис. 7. Если избыточное давление или разрежение дается в мм столба жидкости, необходимо догтолнительное обозначение, указывающее, что имеется в виду избыточное давление или разрежение. [c.15]
Формулы Поле и Веймаута выведены для случая горизонтального газопровода. Если такой газопровод наполнен неподвижным газом (например закрыт с двух сторон задвижками), то давление газа в различных точках по длине газопровода одинаково. Если начало и конец газопровода имеют различные горизонтальные отметки, то давление в этих точках может оказаться различным. Это различие давлений по высоте газопровода имеет ту же природу, что и разрежение, вызываемое дымовой трубой, и объясняется различием в удельных весах газа и окружающего трубу воздуха. Действительно, статическое давление в газе, так же как и в жидкости, увеличивается с глубиной слоя и это увеличение на один метр глубины равно Y кг./м (или мм Н О), если у выражено в кг/м . Следовательно, увеличение давления с глубиной тем больше, чем больше удельный вес жидкости или газа. Для воды у = 1000 гг/ ж и поэтому на каждый метр глубины давление в воде увеличивается на 1000 иг/м (мт Н 0), для воздуха у = 1,293 кг/м следовательно на 1 м глубины давление увеличивается на 1,293 кг/м (мм Нг О). Если газопровод заполнен газом объемного веса у . а и имеет разность уровней между точками А и В, равную Н м, а избыточное давление газа в точке А равно р кг/м-, то избыточное давление газа в точке В найдем следующим образом. Избыточное давление в некоторой точке газопровода является разностью между абсолютным давлением газа и воздуха в этой точке. При переходе от точки А к точке В на высоту Я м абсолютное давление в воздухе уменьшилось на у воза Н кг/м , а в газе НЗ Y газ Н. Следовательно, разность между этими давлениями, которая в точке А составляла р кг/м , в точке В будет уже [c.349]
В хим. пром-стн распространены датчики, основанные обычио на принципе электрич. (реже-пневматич.) компенсации. Диапазон измерения от 100 Па до 1000 МПа, погрешность 0,5-1,5%. Нанб. перспективны приборы, действие к-рых основано на т. наз. тензорезистивном эффекте-изменении элеггрич сопротивления твердого проводника (чувствит. элемента) в результате его деформации, пропорциональной измеряемому давлению. Этн датчики отличаются простотой конструкции, небольшими габаритами и массой, повыш. виброустойчивостью, высокими динамич характеристиками и небольшой погрешностью (0,25-0,50%). В СССР разработан комплекс тензорезисторных преобразователей давления (избыточного и абсолютного, а также разрежения) и разности давлений с упругими чувст-вит. элементами на основе монокристаллич. подложек нз искусств, сапфира с кремниевыми тензорезисторами. Диапазон измерения от 60 до 10 Па, погрешность обычно не превышает 0,1, 0,25 или 0,5%. В комплекс входят также преобразователи гидростатич. давления, предназначенные для получения информации о плотности или уровне жидкостей, к-рые находятся в открытых либо закрытых резервуарах под давлением. Фланцевое крепление датчика к резервуару с рабочей жидкостью и бескамерная конструкция мембранного измерит, узла позволяют контролировать гид- [c.646]
избыточное, абсолютное, вакуум… — Уровень сложности
Прежде чем приступать к выбору или (уже) к эксплуатации средства измерения давления, рекомендую обратить внимание на следующий момент. Числовое значение измеренного давления определяется не только принятой системой единиц, но и выбранным началом отсчета. Если с единицами измерения (бары. килопаскали, атмосферы, килограммы силы, мм рт. ст. и т.д.) всё более-менее понятно — достаточно лишь иметь таблицу перевода (знать соотношение) единиц давления, то с более простым вопросом — видами давления, почему-то, наоборот, эпизодически возникает некоторое недопонимание. Однако, если немного подумать и всё аккуратно «разложить по полочкам», то путаницы быть не должно. Вот этим мы сейчас и займёмся.
Исторически сложились три системы отсчета давления:
— абсолютная;
— избыточная;
— вакуумметрическая.
Абсолютное давление отсчитывается от, так называемого, «абсолютного нуля«. В этой «системе счисления» атмосферное давление (Ратм) будет равно:
Paтм≈100кПа
Следовательно, абсолютное давление процесса равно:
Pабс=Pатм+Pизб,
то есть, сумме давления атмосферы + рабочего давления в каком-либо аппарате или емкости.
Следует помнить, что:
Абсолютное давление всегда является величиной положительной!
В большинстве применений датчики абсолютного давления не используются, так как, если ошибочно выбрать такой тип датчика, его показания будут «плавать» ввиду суточных колебаний атмосферного давления. Основное применение этих приборов — аппараты, процессы в которых протекают под вакуумом.
Избыточное (или относительное) давление — это наиболее распространенный тип давления, которое отсчитывается уже от атмосферного давления, т.е. от «условного нуля». Чтобы перейти от абсолютного к избыточному давлению необходимо вычесть из абсолютного давления атмосферное, которое в приближенных расчетах можно принять равным 1 атм (или 1 бар) — именно для этого в датчиках избыточного давления присутствует либо капилляр, сообщающийся с окружающей средой, либо система т.н. «климатической компенсации».
Ризб=Рабс-Ратм
Иногда избыточное давление называют так же манометрическим.
Вакуумметрическим давлением или вакуумом (Рвак) называется недостаток давления до атмосферного:
Рвак=Ратм-Рабс
Избыточное давление показывает либо избыток над атмосферным, либо недостаток до атмосферного. Ясно, что вакуум может быть представлен как отрицательное избыточное давление:
Рвак= — Ризб
Несмотря на то, что преобразователи давления делятся всего на две группы: датчики избыточного давления и датчики абсолютного давления, я не даром упомянул и про вакуумметрическое давление — это даст наиболее полное понимание сути вопроса. Кстати, конструктивное отличие между датчиками абсолютного или избыточного давления — это, соответственно, всего лишь, отсутствие или наличие сообщения (вентиляции) измерительной ячейки с атмосферой.
Исходя из вышесказанного можно легко ответить на пару вопросов, возникающих в процессе подбора средств измерения, либо задаваемых кем-либо извне:
Во-первых, зная определение абсолютного давления становится понятно, почему диапазон измерения преобразователей абсолютного давления начинается не менее чем с нуля, в отличие от датчиков избыточного давления, диапазон измерения которых может начинаться как с нуля так и с отрицательных величин, но не ниже единицы со знаком «минус». 🙂
Во-вторых, если вы внимательно читали до настоящего момента, то вопрос «на миллион» о возможностях измерения «глубокого вакуума» прозвучит уже не более чем как шутка. Просто необходимо помнить, что вакуум, в первую очередь, определяется абсолютным давлением. То есть, с учётом всего выше сказанного, давление вакуума может быть теоретически равным нулю или иметь заведомо положительные значения (по абсолютной шкале). Если же давление вакуума измерять более привычным для нас датчиком избыточного давления, корпус (капилляр) которого находится под атмосферным давлением, то ниже (меньше) -1 бара, согласитесь, ну никак не получится. А если кто-то будет убеждать вас, что бывает и меньше -1 бара ( ≈ -100 кПа), просто улыбнитесь ему в ответ — спорить с ним уже поздно, да и бесполезно 😉
К примеру, давление экстремального вакуума, если его измерять, скажем, датчиком абсолютного давления составляет 0,00000000013 Паскаль, а давление в космосе колеблется от 0,00013 Па до 0,0000000000000013 Па… Здесь вопрос скорее к чувствительности и разрешающей способности датчика для измерения столь малых величин…
Кстати, наглядную разницу между датчиками абсолютного и избыточного давления можно посмотреть здесь, следите за шариком 😉
Energynotes. §5. Что такое давление
5.1 Давление, как физическая величина, в отличие от температуры, определяется чётко, как сила, действующая по нормали на единицу поверхности, и измеряется в Паскалях (Па). Чаще всего затруднения возникают при определении уровней и единиц измерения давления.
5.2 Следует различать атмосферное, избыточное и абсолютное давление.
Абсолютное давление отсчитывается от абсолютного нуля (абсолютного вакуума). Считается, что абсолютный нуль давления практически не достижим, даже в открытом космосе.
Важно: абсолютный вакуум и «давление вакуума» – это разные вещи, можно грубо сказать, что абсолютный вакуум – это 0 Па, а «давление вакуума» — это давление между 0 и атмосферным давлением 101325 Па (см. ниже).
Атмосферное и избыточное давление – это условные понятия.
Атмосферное давление – это давление, создаваемое земной атмосферой (воздухом) на находящиеся в ней предметы и поверхности. Также атмосферное давление называют барометрическим. При температуре воздуха 15 °С на уровне моря атмосферное давление называют нормальным и оно составляет 101325 Па или 760 мм ртутного столба. Очевидно: чем выше, тем меньше атмосферное давление. Другое название нормального атмосферного давления – физическая атмосфера (атм).
Важно: не путать с физическую (атм) и техническую атмосферы (ат), техническая атмосфера равна 98066,5 Па.
Избыточным давлением называют давление выше атмосферного. Часто избыточное давление называют манометрическим или приборным.
Давление ниже атмосферного называют вакуумметрическим, разряжением, давлением вакуума или частичным вакуумом.
Важно: иногда говорят, что давление вакуума – это отрицательное избыточное давление, при условии, что абсолютное давление меньше атмосферного, но автор считает, что такое определение неуместно и запутывает читателя.
Существует еще понятие дифференциального давления как разницы между давлением в двух точках измерения.
5.3 Паскаль, как единица измерения давления, установлена системой СИ. На практике значение давления может колебаться в достаточно большом диапазоне (от единицы до миллиона Па). Но для человека гораздо удобнее контролировать и фиксировать любые величины в пределах десятка, поэтому выбор единицы измерения на приборах зависит от уровня давления и исторического удобства.
Для давления до атмосферного (101325 Па) удобно использовать миллиметры ртутного столба (133,322 Па), метры водяного столба (9806,65 Па), psi (6894,76 Па), бар (100000 Па).
Для давления от атмосферного до 1000 атмосфер удобно использовать кгс/см2 или «килограмм» (98 066,5 Па) и собственно физическую и техническую атмосферы. Для давления от 1000 атмосфер и выше удобно использовать просто МПа (106 Па).
Поделись с друзьями
ПохожееС каким избыточным давлением может справиться химическое убежище: оценка взрывоопасности
Человеческое тело может выдержать относительно высокое давление взрыва; однако, как правило, наибольшие травмы возникают из-за ущерба от окружающего здания и событий.
Взрывы и взрывы не имеют формы, поэтому сложно предложить четкое практическое правило в отношении повреждений и травм. Тем не менее, испытания взрывов и оружия могут дать общее руководство по корреляции уровней повреждений и смертности при различных пиковых избыточных давлениях, как показано в таблице ниже.
Таблица 1 — Влияние различных избыточных давлений при длительном взрыве и соответствующая максимальная скорость ветра на различные конструкции и человеческое тело.
Пиковое избыточное давление | Максимальная скорость ветра | Воздействие на конструкции | Воздействие на организм человека |
1 ps | 38 миль в час | Осколки оконных стекол | Легкие травмы от осколков |
2 фунта на кв. Дюйм | 70 миль в час | Умеренные повреждения домов выбиты двери и серьезно повреждены крыши) | Люди, пострадавшие от разлетающихся стекол и обломков |
3 фунта на кв. дюйм | 102 миль в час | Обрушение жилых построек | травмы часты; возможны смертельные случаи |
5 фунтов на кв. дюйм | 163 миль в час | Обрушение большинства зданий | Травмы носят универсальный характер; смертельные случаи широко распространены. |
10 фунтов на кв. Дюйм | 294 миль в час | Железобетонные здания серьезно повреждены или разрушены | Большинство людей погибло |
502 миль / ч | Сильно построенные бетонные здания серьезно повреждены или снесены | Смертность приближается 100% |
Как показано в таблице, здания и сооружения получают больше повреждений, чем человек относительно избыточного давления.
Поведение зданий и сооружений при взрывной или ударной нагрузке приводит к более значительным повреждениям. В общем, при 1 фунтах на квадратный дюйм жилой дом будет считаться непригодным для проживания, 2 фунта на квадратный дюйм могут разрушить здание, а избыточное давление в 5 фунтов на квадратный дюйм опустошит города.
В то время как человек может выдерживать более высокие фунты на квадратный дюйм, тело получает наибольший ущерб от последующих условий. Значительное влияние оказывает порывистый ветер, возникающий в результате взрыва избыточного давления. При такой скорости ветра предметы, находящиеся внутри зданий, из-за структурных повреждений или окружающей среды, могут быть брошены в людей.В качестве альтернативы, самих людей можно бросить в стены, твердую поверхность и на большое расстояние.
Избыточное давление
Эффект взрыва обычно измеряется величиной избыточного давления, давления, превышающего нормальное атмосферное значение, в фунтах на квадратный дюйм (psi).
Через 10 секунд, когда огненный шар ядерного оружия мощностью в 1 мегатонну достиг своего максимального размера (5700 футов в поперечнике), фронт удара оказался примерно на 3 мили впереди. Через 50 секунд после взрыва, когда огненный шар больше не виден, взрывная волна прошла около 12 миль.Затем он движется со скоростью около 784 миль в час, что немного выше скорости звука на уровне моря.
| Пиковое избыточное давление | Максимальная скорость ветра |
|---|---|
| 50 фунтов на кв. Дюйм | 934 миль / ч |
| 20 фунтов на кв. Дюйм | 502 миль / ч |
| 10 фунтов на кв. Дюйм | 294 миль / ч |
| 5 фунтов на кв. Дюйм | 163 миль / ч |
| 2 фунта / кв. Дюйм | 70 миль / ч |
Как правило, городские районы полностью разрушаются избыточным давлением 5 фунтов на квадратный дюйм, с серьезными повреждениями, распространяющимися по крайней мере до контура 3 фунта на квадратный дюйм.
Такое множество различных эффектов затрудняет создание простого практического правила для оценки величины травм, вызванных разной интенсивностью взрыва. Общее руководство приведено ниже:
| Избыточное давление | Физические эффекты |
|---|---|
| 20 фунтов на кв. Дюйм | Сильно построенные бетонные здания серьезно повреждены или снесены. |
| 10 фунтов на кв. Дюйм | Постройки из железобетона серьезно повреждены или снесены. Большинство людей погибают. |
| 5 фунтов на кв. Дюйм | Большинство зданий рушится. Травмы универсальны, смертельные случаи широко распространены. |
| 3 фунта / кв. Дюйм | Обрушение жилых построек. Часто случаются серьезные травмы, возможны летальные исходы. |
| 1 фунт / кв. Дюйм | Стекло разбивается. Осколки получают легкие травмы. |
Blast Overpressure — обзор
3.5.1.5 Взрыв, спроецированные фрагменты
Понимание механизмов, описанных выше, помогает моделировать эффекты, вызывающие повреждение уязвимых рецепторов различной природы. Одной из первых проблем, возникших в 1970–1980-х годах, была сила взрывных волн от взрывов паровых облаков. Таблицы взрыва с избыточным давлением для фугасного тротила были опубликованы, например, Уилфредом Э. Бейкером, 71 , поэтому первоначально, когда имели место первое промышленное облако пара и другие взрывы, обычно выражали в эквивалентах тротила расчетную прочность. от наблюдаемого ущерба.Эквивалентная единица была основана на безразмерном измерении расстояния по энергии сгорания, R¯ (шкала Сакса):
(3.3) R¯ = R / E / p03
Это расстояние от центра источника R разделенное корень кубический из отношения энергии сгорания E и атмосферного давления p 0 . Однако в случае паровых облаков эти эквивалентные цифры сильно переоценивают эффект в центре облака, если эквивалент основан на эффектах дальнего поля, таких как разбитые окна.Для прогноза появляется еще одна неопределенность, а именно, доля топлива, вносящая вклад в энергию сгорания взрыва, часто принимаемая за 10% от общего содержания топлива в облаке.
Первыми, кто рассмотрел взрыв как быстрое сгорание облака пара, были Роджер А. Стрелов и Уилфред Э. Бейкер 72 в конце 1970-х годов. В 1985 году Ван ден Берг (Van den Berg) 73 опубликовал мультиэнергетический метод TNO, основанный на энергии сгорания E части облака, производящей взрыв из-за скопления, предполагаемой начальной силе взрыва на краю этой части облака (степень 1 –10), и решение уравнений газовой динамики для окружающего воздуха с помощью двумерного конечно-разностного кода.График результирующего параметра взрыва в зависимости от R¯ оказался хорошим шагом вперед; см. рисунок 3.19. Это может быть сделано для нескольких частей облака, вызывающих взрыв. Позже Квентин А. Бейкер и М. Дж. Танг внесли улучшения в исходную модель Бейкера – Стрелова. Сари 74 провел сравнение. Эти типы упрощенных моделей дают очень общий и единообразный прогноз силы взрыва, не принимая во внимание местные условия, здания, зелень и топологию местности; только вычислительные коды гидродинамики могут моделировать такие особенности окружающей среды.Лучшим подтвержденным кодом CFD для моделирования взрыва облака пара является FLACS от Gexcon 75 в Норвегии. FLACS получил дальнейшее развитие для прогнозирования рассеивания, а версия под названием DESC адаптирована для моделирования взрывов пыли, включая эффект завихрения осевшей пыли перед пламенем. Полезную информацию о взрывах газа и нагрузке на конструкции, включая заводское оборудование, можно найти в справочнике Bjerketvedt et al. 76
Рисунок 3.19. Кривые взрыва при многоэнергетическом методе представлены в виде избыточного давления (слева) и продолжительности давления (справа) в зависимости от расстояния до центра облака в масштабе энергии сгорания.Различная интенсивность взрыва обозначена степенями 1–10. Сплошная линия на отметке 10 представляет детонацию и находится в показанном диапазоне, который существенно не отличается от фугасного взрыва. Пунктирные линии 1–5 степени представляют дефлаграции при более низких скоростях пламени и 6–9 дефлаграции при более высоких скоростях пламени.
Данные о летальности в зависимости от избыточного давления взрыва, как и смертность от ядов, также сильно различаются. Человеческое тело может выдерживать довольно высокое избыточное давление, но есть побочные эффекты, такие как облетание с последующими травмами.Функция пробит-ответа, которая дает значение летальности 50% при 0,9 бар изб., Упомянутая в недавнем документе HSE, 77 : Pr = 5,13 + 1,37 ln P , с P в бар. Внутри конструкций давление взрыва, равное лишь одной трети этой силы, дает аналогичный эффект. Это может быть связано с отражениями волн, ударами разлетающихся осколков от дверей или потолков, ударами разлетающихся осколков стекла и попаданием в тело взрывной волны, падающей на стены и пол.
Для определенного уровня реакции на повреждение конструкции, превышающего пороговое значение избыточного давления, P , и импульса, I = ∫P (t) dt, с продолжительностью взрыва, t , комбинация обоих является определяющей.Рассматривая конструкцию как систему масса-пружина (одна степень свободы), передача энергии от колеблющейся нагрузки к конструкции является оптимальной, если постоянные времени колебания и реакции совпадают (звон на собственной частоте). Хотя ударная волна, безусловно, не является идеальным осциллятором, в зависимости от продолжительности нагрузки, T , можно показать, что прогиб становится максимальным при удвоенном значении при статической нагрузке, когда T является достаточно длинным (динамическая нагрузка коэффициент = 2), а прогиб уменьшается с уменьшением T .Этот анализ объясняет использование диаграмм отклика конструкций P — I : данное повреждение может быть достигнуто минимальным давлением при условии, что время достаточно велико, или минимальным импульсом, при котором уменьшение T компенсируется за счет увеличение избыточного давления. Alonso et al., 78 , характеризуя повреждение здания как незначительное, серьезное структурное и обрушение, и используя наблюдаемое повреждение Flixborough VCE 1974 года относительно расстояния до центра взрыва облака, построил диаграммы VCE P — I и соответствующие проби уравнения для трех категорий ущерба.Взаимосвязи для повреждения технологического оборудования из-за избыточного давления можно найти в Справочнике по взрыву газа 76 и в статье Чжан и Цзян. 79
Выбрасывание фрагментов происходит, например, при разрыве резервуара под давлением из-за внутреннего взрыва газа, неуправляемой реакции или BLEVE. Направление проекции оценивается по наиболее слабому месту судна и обычно не очень точное. Идеальный оптимальный угол для проецирования — баллистический угол 45 °.Скорость выброса зависит от передачи энергии движущимся газом и не определена. Сопротивление воздуха зависит от формы и площади поверхности осколка. Однако выяснилось, что громоздкие фрагменты взрывающихся судов разлетаются на расстояние до 1 км. Дополнительные данные по этому и предыдущим аспектам можно найти в Lees ’Loss Prevention in the Process Industries 38 и в более краткой, но поучительной форме также в Желтой книге. 80 Учитывая все доступные данные, Tugnoli et al. 81 разработаны распределения вероятностей для начальных направлений проекции.
Угроза для людей — это не только обрушение здания, но и разлетающиеся после взрыва осколки стекла. Многие параметры имеют значение, и поэтому разрыв окна, начиная с избыточного давления ударной волны примерно 1 кПа (10 мбар), охватывает очень широкий диапазон значений избыточного давления, при этом большинство окон ломается при давлении около 10 кПа. Кроме того, диапазон значений, вызывающих летальность, в основном, в результате перелома черепа, велик, в то время как имеющиеся данные содержат значительную неопределенность.Приблизительное впечатление можно получить из уравнения пробита Зеленой книги 82 , Pr = −15,7 + 2,2 ln P s с избыточным давлением на окне P s в Па; Предполагается, что человек находится на расстоянии 1,75 м за окном и, следовательно, имеет 5% вероятность получить удар, когда находится где-то в комнате. Дополнительная травма может возникнуть в результате проникновения осколка. Подробности можно найти в Лисе. 38 Защитные пленки для окон и другие меры могут уменьшить эти эффекты.Нет данных о степени поражения в зависимости от силы взрыва или массы и скорости осколков.
Избыточное давление воздуха | Agg-Net
Генерация, распространение и прогнозирование воздушной волны
Авторы П.К. Сингх, М. Клеменц и К. Ниман-Делиус работают в Институте горной инженерии III и Институте технической акустики Аахенского технологического университета, Ахен, Германия
Энергия, выделяемая при взрыве, создает избыточное давление воздуха, обычно называемое воздушным ударом, в форме распространяющейся волны.Если ресивер находится достаточно близко к взрыву, избыточное давление может ощущаться как фронт давления при прохождении воздушного потока. Сопровождающий гудящий звук длится всего несколько секунд. Заряды взрывчатого вещества, используемые при добыче полезных ископаемых, карьерах и сортировке по массе, обычно полностью содержатся в земле, что приводит к воздушному взрыву с частотой ниже примерно 250 Гц.
Airblast правильно измеряется и описывается как линейное пиковое избыточное давление воздуха (т. Е. Повышение давления выше атмосферного). Современное оборудование для мониторинга взрывов также способно измерять данные о пиковом избыточном давлении в невзвешенных децибелах (дБ).Децибелы, используемые для описания воздушного потока, не следует путать или сравнивать с дБ (A), которые обычно используются для описания относительно устойчивых уровней шума. Воздушный удар с пиковым избыточным давлением 130 дБ можно охарактеризовать как умеренно неприятный, тогда как воздействие шума реактивного самолета на уровне 130 дБ (A) будет болезненным и оглушающим.
Шум, вибрация и воздушная ударная волна являются одними из самых серьезных проблем для сообществ, расположенных рядом с местами добычи полезных ископаемых / карьеров. Рост осведомленности общественности и ожиданий в отношении экологических показателей заставил горнодобывающие компании сосредоточить свое внимание на потенциальных воздействиях, связанных с шумом, вибрацией и воздушным ударом, создаваемым их деятельностью.В этой статье была сделана попытка решить проблему воздушного взрыва, вызванного взрывными работами в карьерах / карьерах, и выделить некоторые меры по исправлению положения.
Генерация воздушной струи
Выявлено четыре источника УВВ:
Импульс давления воздуха (APP): Когда скала бросается или отбрасывается от забоя, создается импульс давления с амплитудами, пропорциональными начальной скорости забоя. Частоты низкие, потому что скала действует как очень большой вуфер1.Когда заряд взрывчатого вещества в вертикальном стволе выстреливается в направлении свободной вертикальной грани, результирующие уровни воздушной волны перед взрывной поверхностью выше, чем позади нее, из-за экранирующего эффекта грани 2 .
Импульс горного давления (RPP): вибрирующая земля рядом с местом наблюдения также является источником звука. Здесь земля действует как НЧ-динамик еще большего размера, однако амплитуда движения (в данном случае вертикального) намного ниже. В принципе, гораздо более серьезным и контролируемым является преждевременное высвобождение взрывной энергии или прорывы.Это может происходить из двух мест 3 .
Импульс освобождения стержня (SRP): Это происходит с верхней части рабочего стола из-за неэффективного забивания стержня или отверстий, которые были загружены слишком высоко. Если забойка недостаточна, произойдет преждевременный выброс газов в атмосферу, что приведет к избыточной воздушной струе 4 . Только 5 сообщили, что отверстия без ствола производили максимальный воздушный поток до 140 дБ, в то время как отверстия, забитые щебнем, производили 134 дБ. Уровни вибрации воздуха будут увеличиваться по мере того, как высота забоя снижается до уровня, необходимого для эффективного сдерживания взрывоопасных газов во время детонации.Высота забоя, равная 0,8 х нагрузки, может рассматриваться как эффективная забивка 6 .
Импульс выброса газа (GRP): этот механизм исходит от поверхности уступа через пустоты, трещины, недостаточную нагрузку, перегруженные отверстия и т. Д. И может влиять на воздушный поток более чем на два порядка. Было предложено множество формул для расчета нагрузки, которые учитывают один или несколько указанных параметров, однако все значения лежат в диапазоне 25–40 x диаметр взрывной скважины, что в основном зависит от свойств массива горных пород.
Распространение УВВ
Как и в случае с землей, воздушный поток затухает с расстоянием из-за геометрического распространения. Это механизм, посредством которого конечное количество энергии заполняет увеличивающийся объем пространства. Воздушные волны распространяются в текучей среде, которая не передает поперечные силы, что делает их проще, чем колебания земли. Однако распространение звука, в том числе воздушной ударной волны, зависит от погодных условий, которые могут создавать нерегулярные, а иногда и аномальные явления.Температурные инверсии могут преломлять волны обратно к земле, создавая области фокуса взрыва воздуха. Инверсия может увеличить воздушный поток на 10 дБ по сравнению с уровнем, обычно ожидаемым от данного взрыва на заданном расстоянии. Ветер усиливает распространение, изгибая волновые фронты вниз по направлению к земле и уменьшая нормальную скорость затухания воздушной ударной волны. Ветер со скоростью 16 км / ч, дующий прямо в сторону объекта, может усилить воздушный поток на 8–10 дБ по сравнению с нормальным значением 4 . Топография также может влиять на воздушный поток за счет увеличения фокусировки и уменьшения затенения 7 .
Влияние погоды на распространение ударной волны
Когда взрывчатка взрывается во взрывных скважинах, воздушная вибрация распространяется как фронт волны во всех направлениях от взрыва со скоростью звука. На скорость волнового фронта влияют ветер (скорость и направление) и температура атмосферы. Влияние скорости ветра и температуры воздуха можно продемонстрировать, если рассматривать фронт волны как серию звуковых лучей, исходящих от взрыва и перпендикулярных фронту волны.Среди этих влияний важны температурные инверсии, а также направление и сила ветра. Оба эти условия могут увеличивать воздушный поток выше уровня, который обычно можно было бы ожидать в их отсутствие на заданном увеличенном расстоянии. Они не производят дополнительной энергии воздушной струи, но влияют на ее распределение. При инверсии температуры теплый воздух перекрывает более холодный. Это противоположно нормальной ситуации, когда температура неуклонно падает с высотой. В нормальных условиях траектории лучей воздушной струи отклоняются от поверхности земли за счет процесса акустической рефракции.Напротив, когда существует инверсия, эти лучи изгибаются вниз в инверсионном слое и могут создавать одну или несколько точек фокусировки на больших расстояниях от взрыва. Место фокуса — это область с аномально сильным воздушным потоком и относительно тихой зоной между ним и источником.
Температурные инверсии обычны утром и вечером, поскольку поверхность земли и воздух становятся теплее и холоднее с разной скоростью. Одна из причин, по которой некоторые наземные мины имеют тенденцию взрываться ближе к середине дня, заключается в том, чтобы избегать такого типа инверсии.Тем не менее, общепринятая практика взрывных работ не учитывает влияние температуры или влажности на уровни воздушного потока.
Ветер — еще одно значительное влияние погоды на распространение ударной волны. Примеры ветровых эффектов включают увеличение на 10–15 дБ уровня звука с подветренной стороны по сравнению с уровнями в условиях поперечного или безветренного взрыва в карьерах вблизи, а также изменение показателя затухания распространения, пропорционального скорости ветра 4 .
Воздействие УВВ на конструкции
Как и вибрации земли, воздушные волны могут вызвать дребезжание конструкции и, в крайних случаях, растрескивание и другие повреждения.В отличие от вибрации земли, воздушная волна относительно неэффективна для создания откликов всей конструкции или стеллажного типа в небольших конструкциях, таких как дома. С точки зрения отклика на раскачивание, воздушный поток около 145 дБ эквивалентен вибрации земли 12,7 мм / с в диапазоне резонанса конструкции 4–12 Гц 8 . Немногочисленные взрывы достигают этого уровня. Еще одна проблема — реакция средней стенки, которая примерно в шесть раз выше, чем отклик стойки при заданном избыточном давлении.
Реакции средней стены производят большую часть вторичного дребезжащего шума и других наблюдаемых эффектов, таких как движение картинок, часов и т. Д.Хотя эти ситуации не являются значительными с точки зрения структурного риска, в результате возникает значительная часть заметного шума, и домовладельцы часто обеспокоены тем, что с их домами может случиться что-то серьезное и опасное. Эти реакции также способствуют разбиванию стекла как первоначальному индикатору чрезмерной воздушной струи. Большинство исследований, опубликованных Siskind et al. 4 пришел к выводу, что уровень звука при импульсном событии 140 дБ представляет собой разумный порог для повреждения стекла или штукатурки. Аналогичное значение предлагает Помпецки 1 , при этом он приравнивает немецкий порог повреждения стекла или штукатурки к 0.6 кН / м 2 , согласно DIN 1055 (4), с максимальным уровнем 143 дБ.
Реакция человека на воздушный удар
Реакцию человека на взрывную вибрацию и воздушный удар сложно определить количественно. Вибрация и воздушный поток можно почувствовать или услышать намного ниже уровней, которые приводят к повреждению конструкций. Опять же, первоочередное беспокойство вызывает опасение того, что может произойти ущерб, которое подпитывается структурными реакциями, как замечают люди в своих домах. Жалобы населения на взрывные работы почти всегда связаны с людьми, испытывающими вибрацию в своих домах, а не на улице.Следовательно, они фактически реагируют на структурные движения, которые создают дребезжащие и грохочущие шумы 9 . На самом деле люди часто не ощущают прямую вибрацию земли, а иногда даже не слышат прямой воздушный поток. Воздушная волна приходит после первоначальной вибрации земли (примерно через 1 секунду на расстоянии 300 м от источника до приемника). Из рисунка 1 видно, что ударная волна была получена сейсмографом примерно через 1 секунду после прихода вибрации земли.
Дистанционный взрыв может вызвать заметную реакцию на воздушный поток, даже если его амплитуда может быть относительно низкой. 10 .Этот воздушный поток, вероятно, будет иметь очень низкую частоту с небольшой энергией выше 5 Гц, потому что атмосфера избирательно ослабляет более высокие частоты. Люди внутри дома могут не слышать или не замечать прямой звук. Однако, если в доме собственная частота около 5 Гц, он будет реагировать на воздушный поток и производить вторичный шум более высокой частоты (дребезжание). Пассажиры, не слышащие прямого звука, будут приписывать дребезжание вибрациям земли. Они не понимают, что низкоуровневая вибрация земли пришла незамеченной несколькими секундами раньше (как в случае на рис.1). Только в случае близких иммиссионных точек и слабого демпфирования через грунт прямая вибрация грунта может играть доминирующую роль в восприятии взрыва 9 .
Исследования показали, что меньшее количество звуков с большей продолжительностью вызовет менее неблагоприятную реакцию человека, чем короткие звуки, которые происходят чаще. Таблица 1 суммирует среднюю реакцию человека на вибрацию и воздушный поток, которые можно ожидать, когда человек находится в состоянии покоя в тихой обстановке. Если человек занимается каким-либо видом физической активности, уровень, необходимый для указанной реакции, значительно увеличивается.С одной стороны, есть люди, которые получают ощутимую пользу от взрывных работ и, вероятно, не будут обеспокоены никаким уровнем вибрации и воздушной струи, если это не повредит их собственности. На противоположной крайности есть люди, которых могут беспокоить даже едва заметные уровни вибрации или ударов воздуха.
Пороговое значение воздушной струи
Обычные критерии шума (для стационарных источников шума) и пределы, установленные для повторяющегося импульсного шума (например, для стрельбищ), не применяются к избыточному давлению воздуха от взрывных работ.RI 8485 Горного управления США и правила, выпущенные Управлением по надзору за наземными разработками и мелиорациями США, определяют безопасное избыточное давление 133 дБ для импульсной воздушной струи, когда запись осуществляется с помощью оборудования, имеющего частотный диапазон не менее 2–200 Гц. Они также сообщили, что уровень импульсного звука в 140 дБ представляет собой разумный порог для повреждения стекла и штукатурки. Риск повреждения конструкций, за исключением косметических трещин в штукатурке и разбития стекла, не представлял интереса для исследователей воздушной струи из-за чрезвычайно высокого необходимого избыточного давления (175 дБ или более) и отсутствия такого избыточного давления в типичных ситуациях взрывных работ.
Магнитный анализ
Быстрый и несложный способ сравнения шумовых сигналов — определение их пиковой амплитуды. Сигнал уменьшается до максимальной амплитуды, обычно выражаемой в уровне пикового давления (Па или дБ). В этой статье избыточное давление в дБ рассчитывается непосредственно из значений Па и, следовательно, не включает временного взвешивания. Пиковую амплитуду можно сравнивать либо непосредственно, либо после масштабирования наиболее важных параметров, а именно «веса заряда на задержку» и «расстояния до взрыва».Концепция масштабированного расстояния предполагает соотношение затухания (т. Е. Масштабирование на основе кубического корня для шума взрыва) между весом взрывчатых веществ на задержку и расстоянием от взрыва до места наблюдения. Константа передачи воздуха описывает поведение передачи. На протяжении десятилетий концепция масштабированного расстояния доказала свою пригодность и общеприменимость 12 . Общее уравнение можно использовать для прогнозирования уровней звукового давления на основе известных расстояний и расчетов взрыва или для оценки набора данных мониторинга взрыва путем сравнения коэффициента передачи воздуха.Уровни вибрации воздуха обычно оцениваются с использованием следующего закона масштабирования кубического корня:
где:
P = избыточное давление воздуха (Па)
R = расстояние от ближайшей взрывной скважины до места мониторинга (м)
Qmax = максимальный вес взрывчатых веществ на задержку (кг)
K = постоянная пропускания воздуха
b = зависит от места показатель регрессии
Экспериментальные исследования
Полевые эксперименты проводились на пяти известняковых карьерах в Индии.Взрывчатые вещества, используемые на большинстве карьеров, содержали нитрат аммония с мазутом. Инициирование производилось обычной системой детонирующего шнура. Краткие детали экспериментальных испытаний обсуждаются ниже.
Известняковый рудник Сагмания
Известняковый рудник Сагмания на цементном заводе Сатнаимеет рабочие уступы в двух карьерах (A и C). Шахта производит 7500 тонн в день, чтобы удовлетворить потребности цементного завода, при этом производство достигается за счет буровзрывных работ.
Отложения известняка в шахте имеют горизонтальный или субгоризонтальный уклон с уклоном от 2 ° до 5 °.В восточной части рудника месторождение сильно обнажено, тогда как в западной части оно подверглось выветриванию. Вместе с плоскостями напластования встречаются два набора стыков; они заполнены глиной толщиной от 5 см до 20 см. Выступающая плоскость напластования, расположенная на 2,0–2,5 м ниже верхнего уступа, требует особого внимания в отношении фрагментации.
В карьере А произведено 16 взрывов. Средняя нагрузка и расстояние составляли 4,0 м и 5,0 м соответственно. Глубина отверстий колебалась в пределах 7.0 м и 8,0 м, верхний забой составлял 3,5–4,0 м, а диаметр ствола 110 мм. Вес взорванного взрывчатого вещества варьировался от 265 кг до 2322 кг, а вес на задержку — от 54 кг до 386 кг. Дальность мониторинга варьировалась от 200 м до 500 м.
Аналогичным образом на карьере С 14 были произведены взрывы. Средняя нагрузка и интервал составляли 4,0 м и 5,0 м соответственно, глубина скважины варьировалась от 9,0 м до 10,0 м, а диаметр скважины составлял 160 мм. Вес взрывчатки, взорванной при взрыве, составлял от 700 кг до 2406 кг, а масса, взорвавшаяся с задержкой, варьировалась от 183 кг до 726 кг.Дальность мониторинга варьировалась от 115 м до 500 м. Графики регрессии данных по УВВ для карьеров A и C показаны на рисунках 2 и 3 соответственно. Эти и следующие рисунки содержат как линию регрессии (пунктирная), так и верхнюю границу 95% -ного интервала прогноза (сплошная линия).
Так как несколько валунов были обнаружены во время взрывных работ, были произведены штукатурные работы, чтобы разбить валуны. Избыточное давление воздуха, создаваемое в результате этих выстрелов, отслеживалось в девяти сериях экспериментов.Масса взрывчатки, взорвавшейся в гипсовом выстреле, составляла от 25 кг до 125 кг. Точки мониторинга находились рядом с важными сооружениями и варьировались от 600 до 1000 м.
Известняковый рудник Бабаркот
На известняковом руднике Бабаркот компании Narmada Cement Co. Ltd. в штате Гуджарат между ловушкой Декана и третичными отложениями встречаются две тонкие полосы латеритной породы. Выше латерита залегают слои Gaj (морские отложения), состоящие из ископаемых желтых мергелевых известняков с глиной.Над пластами Гадж находятся тонкие пласты песчанистого известняка и глины, известные как пласты Дварка.
Было проведено шесть взрывов со средней нагрузкой и расстоянием 3,0 м и 4,0 м соответственно. Глубина скважин составляла от 7,5 до 8,5 м, диаметр сверла 105 мм, а глубина забивки воротника составляла 2,3–2,5 м. Вес взорванного взрывчатого вещества составлял от 20 кг до 2880 кг, а вес на задержку — от 20 кг до 345 кг. Станции контроля избыточного давления воздуха находились в диапазоне от 50 до 250 метров. График регрессии данных изображен на рисунке 4.
Известняковый рудник Лангиберна
В известняковом руднике Langiberna компании M / s Orissa Cement Ltd в штате Орисса есть две почти параллельные полосы известняка, идущие с востока на запад, разделенные полосой доломитового известняка шириной около 200–300 м. Южная известняковая полоса имеет ширину 100–200 м и довольно круто падающая (60–85 °). Северная полоса шириной 300–400 м и более пологим падением (25–40 °). Качество в южной полосе в целом хорошее; известняк здесь, по-видимому, меньше подвержен метаморфизму / замещению и имеет более высокое содержание карбонатов.
Было произведено семнадцать взрывов с использованием взрывчатых веществ весом от 30 кг до 1240 кг, с весом на задержку от 22 кг до 338 кг. Нагрузка составляла 2,2–3,5 м, а расстояние — 2,5–3,8 м. Глубина скважин варьировалась от 4,0 до 9,0 м при диаметре 115 мм. Точки мониторинга находились в диапазоне от 50 м до 580 м. График регрессии зарегистрированных данных избыточного давления воздуха показан на рисунке 5.
Хаткурбахальский известняковый карьер
Хаткубахал — полумеханизированный карьер известняка компании M / s Shiva Cement Ltd в штате Орисса.Этот район является частью архейского комплекса докембрийского возраста и включает деформированные метаотложения, включая известняк, доломит, песчаник, кварцит и кварц-слюдяные сланцы. Их бросили в синклинорий, ныряющий с востока, причем как северные, так и южные конечности местами перевернуты. Породы имеют наклон от 25 ° до 85 ° как на север, так и на юг.
Скважины пробурены отбойными молотками на глубину 1,5–2,5 м. Бремя и расстояние составляли 0,6 м и 1,4 м соответственно.Вылет воротника варьировался от 1,0 м до 1,5 м. Взрывчатка взорвалась мгновенно и весила от 5 до 12,5 кг. Станции мониторинга избыточного давления воздуха находились недалеко от карьера на расстоянии от 50 до 240 метров. График регрессии зарегистрированных данных избыточного давления воздуха показан на рисунке 6.
Результаты и анализ
Было замечено, что все механизированные карьеры создавали более высокое избыточное давление воздуха. Если бы измерения проводились вблизи места взрыва, величина была бы выше.Максимальное избыточное давление воздуха, зарегистрированное в каждом карьере, показано в таблице 2. Соответствующие расчетные параметры взрыва и масса взорвавшихся взрывчатых веществ также показаны в таблице. Из таблицы видно, что максимальное избыточное давление воздуха 146 дБ было зарегистрировано на карьере Бабаркот на расстоянии 120 м от места взрыва, когда 120 кг взрывчатых веществ были взорваны с задержкой, тогда как на карьере С Сагмания максимальное зарегистрированное избыточное давление воздуха составило 142 дБ на 115 м от места взрыва. забой при подрыве 726 кг взрывчатки с задержкой.Более высокое избыточное давление воздуха было зафиксировано на Бабаркоте из-за воздействия ветра (карьер расположен недалеко от побережья Аравийского моря, где высокие скорости ветра часто увеличивают избыточное давление дутьевого воздуха). Еще один взрыв на Бабаркоте был произведен с использованием 990 кг взрывчатки и большего веса на задержку 192 кг. Избыточное давление воздуха, зарегистрированное на 120 м, составило 135 дБ. Однако во время этого взрыва скорость ветра была ниже, что указывает на то, что ветер усиливает влияние на избыточное давление воздуха. Частоты вибрации находились в диапазоне 10–40 Гц, тогда как частоты избыточного давления воздуха варьировались от 3 Гц до 74 Гц.БПФ-анализ события взрыва показан на рисунке 7.
Данные о избыточном давлении воздуха, зарегистрированные в карьерах, сгруппированы для статистического анализа. Для карьеров были составлены наиболее подходящие эмпирические уравнения, которые соотносят вес взрывчатого вещества с задержкой (Qmax в кг), расстояние станции мониторинга от ближайшей взрывной скважины (R в метрах) и зарегистрированное избыточное давление воздуха. Уравнения-предикторы для каждой верхней границы 95% -ного интервала прогнозирования приведены в таблице 3.
Прогноз избыточного давления воздуха можно сделать с помощью прогнозных уравнений, приведенных в таблице 3 для различных расстояний для соответствующих карьеров. Безопасное избыточное давление воздуха 133 дБ, рекомендованное Горнодобывающим управлением США, было принято в качестве порогового значения, а вес взрывчатого вещества на задержку был рассчитан для каждого карьера для различных расстояний, которые будут соответствовать пороговому пределу 133 дБ, как показано в таблице 4. Если бы использовался более высокий порог в 143 дБ, полученный Pompetzki1, значения веса взрывчатых веществ в таблице 3 увеличились бы в? 10001 / b, что составляет, например, 6.9 для карьера Сагмания A.
Прогнозируемый вес заряда на задержку показал, что диапазон мониторинга данных в полевых условиях влияет на предсказуемость уравнений. Поскольку вес заряда на задержку в карьере Хаткурбахал был очень низким, а станции мониторинга были очень близко, прогноз уравнения на меньших расстояниях очень хорошо согласуется с зарегистрированными данными, но не применим для больших расстояний. Аналогичным образом, в карьере А Сагмания и на Лангиберне станции мониторинга находились на более коротких расстояниях, поэтому прогноз для более короткого расстояния согласуется с зарегистрированными данными.Запись данных варьировалась в карьере С Сагмания и карьере Бабаркот, поэтому прогноз избыточного давления воздуха более или менее согласуется с записанными данными как для близких, так и для больших расстояний. Сделан вывод о том, что для надежного прогнозирования избыточного давления воздуха на рассматриваемых расстояниях количество регистрируемых данных избыточного давления воздуха должно быть больше и на разных расстояниях.
Стрельба из гипса вызвала слишком большое избыточное давление воздуха в карьере C Сагмания. На основе регрессионного анализа предсказано, что даже около 6 кг взрывчатки, взорванной для стрельбы из гипса, могут создать избыточное давление воздуха на 133 дБ на расстоянии 500 м.Избыточное давление воздуха около 140 дБ можно ожидать на расстоянии 1000 м от взрыва 100 кг взрывчатого вещества для разрушения горных пород при стрельбе по гипсу. Поэтому операторы карьеров должны подумать об изменении практики стрельбы по гипсу. Камнедробитель можно использовать для разбивания валунов, или можно производить стрельбу с применением подходящих мер предосторожности для флайрока.
Выводы и рекомендации
Механизмы, относящиеся к генерации воздушной волны, также предлагают средства управления воздушной струей.Достаточная нагрузка для обеспечения хорошей фрагментации и контроля флайрока также поможет снизить импульс давления воздуха. Там, где требуется сильное движение забоя, например, при струйной очистке литья, неизбежен некоторый импульс давления воздуха. Пустоты, грязевые швы и трещины должны быть устранены. Взрывчатые вещества следует утяжелить, чтобы не перегружать отверстия. Необходимо тщательно контролировать нагрузки, регулируя поверхность с трещинами, наклонными и / или неровными поверхностями. Эти меры должны устранить или минимизировать импульс выброса газа.И импульс давления воздуха, и импульс выпуска газа являются направленными, исходящими от передней поверхности. По возможности скамейку следует ориентировать так, чтобы не было прямой видимости между забоем и критическими конструкциями.
Airblast от поверхности стола создается подъемом и, что более серьезно, повреждением ствола. Может потребоваться принятие мер для получения подходящего забойного материала для сдерживания взрывчатого вещества во время детонации. Это может означать нечто большее, чем буровой шлам, а также устранение оголенного детонирующего шнура.Если взрывной детонирующий шнур будет использоваться для взрыва взрывных скважин, он должен быть покрыт подходящим заполнителем. Всегда рекомендуется использовать устройство инициации Nonel, чтобы уменьшить образование воздушной струи.
Как и в случае с вибрацией земли, выбор и использование задержек может сильно повлиять на воздушный поток, потому что звук в воздухе распространяется намного медленнее, чем вибрация земли (прибл. 330 м / с). Эффективный интервал задержки может напрямую накладывать и усиливать избыточное давление воздуха.Коррекция обычных задержек для разницы во времени прохождения для разных отверстий является наиболее важной. Следует избегать слишком короткого эффективного интервала задержки. По возможности, взрывные работы следует ограничивать полуднем, чтобы свести к минимуму шумовые эффекты температурных инверсий, и полностью избегать их при слишком высокой скорости ветра.
Список литературы
- POMPETZKI, W .: ‘Tieffrequente Schalldruckspitzen bei Gewinnsprengungen’, Proc. Fortschritte der Akustik — DAGA ’95, Саарбрюккен, Германия, 1995, стр. 463–466.
- НИМАН-ДЕЛИУС, К., ФОРЛЕНДЕР, М., ФУКС, Х. и М. КЛЕМЕНЦ: «Erarbeitung praxisnaher Vorschläge zur Reduzierung von Sprengschallemissionen в Betrieben der Naturstein-Industrie», AiF-Fhabenschungsvor. 12381, Heft 8, Institut für Bergbaukunde III, RWTH, Aachen, Germany, 2002, p.129.
- СИСКИНД, Д. Э .: «Вибрации от взрывов», DR-31, 1997, консультанты DESA, стр 48.
- СИСКИНД, Д.Э., СТАЧУРА, В.Дж., СТАГГ, М.С., и Дж. У. КОПП: «Реакция конструкции и повреждения, вызванные воздушным ударом при открытых разработках», Горное управление США, RI 8485, 1980, стр. 111.
- JUST, J.D .: «Бурение взрывных скважин в горных выработках», Aust. Inst. Мин. Met., 1979, январь, стр. 7–15.
- СИНГХ, П.К., ПРАКАШ, А.Дж., и Р. Национальный семинар по новым технологиям добычи полезных ископаемых и наземного контроля, BHU, Варанаси, Индия, 1994 г., 18–19 февраля, стр. 348–360.
- ГРИФФИТС, М.Дж., Оутс, Д.А.Х. и П.Лорд: «Распространение звука от взрывных работ в карьере», J. Sound Vibr., 60, 1978, vol. 3. С. 359–370.
- СИСКИНД, Д. Э .: «Взрывные колебания, современное и историческое резюме», DR-09, 1996, консультанты DESA, стр. 34.
- КЛЕМЕНЦ, М. и Х. ФУКС: «Zusammenhang zwischen Erschütterungs- und Schallimmissionen bei Gewinnsprengungen der Naturstein-Industrie», Proc. Fortschritte der Akustik — DAGA ’02, 2002, Бохум, Германия, стр. 282–283.
- MADSHUS, C., and N.I. NILSEN: «Низкочастотная вибрация и шум от военных взрывов: прогнозирование и оценка раздражающих факторов», Proc.Inter-Noise 2000, Ницца, Франция, 1984–1989 стр.
- ANON: Шум и вибрация, Environment Australia, Environmental Impact Report, 2002, vol. I, стр 31-6.
- КЛЕРИКО М. и М. ПАТРУККО: «Метод прогнозирования пикового уровня звукового давления, связанного с открытыми взрывными работами», Applied Acoustics, 40, 1993, стр. 47–56.
Влияние фильтрации на экспериментальные измерения избыточного давления при взрыве
Когда доступ к испытательным объектам с боевой стрельбой ограничен, экспериментальные исследования повреждений, вызванных взрывом, требуют использования ударной трубы или Advanced Blast Simulator (ABS) для имитации избыточного давления взрыва в свободном поле.Однако моделирование избыточного давления при взрыве в лабораторных условиях потенциально вводит экспериментальные артефакты в измеренные характеристики. Из-за высокой частоты дискретизации, необходимой для регистрации события избыточного давления взрыва, близость к переменному току (электроника с питанием от переменного тока) и плохо снимаемые напряжения или неэкранированные провода могут привести к появлению артефактов на записанной кривой избыточного давления. Данные в этом исследовании были собраны для испытаний, проведенных на пустой АБС («Пустая труба») с использованием высокочастотных датчиков давления, специально разработанных для скоростей взрывных нагрузок (n = 5).Кроме того, данные о внутриглазном избыточном давлении («ВГД») были собраны для свиных глаз, помещенных внутри синтетических орбит, расположенных внутри ABS, с использованием неэкранированного миниатюрного датчика давления (n = 3). Все испытания проводились при уровне статического избыточного давления 30 фунтов на квадратный дюйм. К данным был применен бесфазовый фильтр нижних частот Баттерворта 4-го порядка. Были исследованы различные частоты среза, чтобы определить, можно ли сохранить исходные значения параметров ударной волны при устранении шума и артефактов. К каждому тесту применялось быстрое преобразование Фурье (БПФ) для проверки частотных спектров необработанных и отфильтрованных сигналов.Параметры ударной волны (время прихода, пиковое избыточное давление, положительная продолжительность и положительный импульс) были количественно определены с использованием специального сценария MATLAB®. Более низкие частоты среза ослабляли необработанный сигнал, эффективно уменьшая пиковое избыточное давление и увеличивая положительную продолжительность. Время нарастания не сохранилось отфильтрованных данных. Фильтр CFC 6000 сохранил остальные параметры ударной волны в пределах ± 2,5% от средних необработанных значений для данных испытаний пустой трубки. Фильтр CFC 7000 удалил экспериментальные высокочастотные артефакты и сохранил остальные параметры ударной волны в пределах ± 2.5% от средних необработанных значений для тестовых данных теста ВГД. Хотя область интереса сигналов, исследованных в текущем исследовании, не содержала чрезвычайно высокочастотного содержимого, возможно, что испытания с боевой стрельбой могут вызвать ударные волны с более высоким частотным содержанием. Хотя фильтрация постобработки может удалить экспериментальные артефакты, следует проявлять особую осторожность, чтобы минимизировать или исключить возможность записи этих артефактов в первую очередь.
Избыточное давление — Сможете ли вы это выдержать?
Выбрать датчик давления с правильным диапазоном давления не так просто, как вы могли ожидать.
Рабочий диапазон датчика определяется тремя спецификациями:
- Номинальный (рабочий) диапазон
- Предел избыточного давления
- Давление разрыва
В «реальном» приложении эти три номинальных давления не всегда легко определить. На рисунке ниже показаны все три уровня, наложенные на кривую зависимости давления от времени для образца приложения. Все нормальные колебания давления в системе должны происходить в пределах номинального диапазона давления.
Избыточное давление
Если у вас есть волны избыточного давления, вам необходимо выбрать датчик, который покрывает максимальное давление в приложении (т. Е. Используйте устройство с более высоким диапазоном давления).
Однако, если у вас есть скачки давления, вам потребуется какая-то защита. Доступно множество таких устройств, которые можно навинтить на передний порт датчика (со стороны напорного патрубка), и которые действуют очень как губка.
Большинство скачков избыточного давления возникает при внезапной остановке или запуске потока жидкости. Обычные промышленные источники включают клапаны, соленоиды, центробежные насосы, регуляторы и места установки датчиков на трубопроводе.
На рынке представлено множество различных конструкций адаптеров избыточного давления.Некоторые работают, ограничивая доступ к диафрагме с помощью небольшого отверстия для ограничения перепада давления, другие включают типы поршней и баллонов, аккумуляторы, лабиринты и т. Д. Однако каждое из них будет только останавливать всплески. Они не обеспечивают защиты от длительного избыточного давления.
Примечание
Установка демпфера для защиты от давления повлияет на время отклика датчика. И хотя обычно это не вызывает никаких проблем для системы управления, это не обязательно устраняет проблему.Это очень похоже на ситуацию «пососи и посмотри». В некоторых случаях может потребоваться установка нескольких демпферов.
Подробнее: Указатель всех наших технических комментариев по давлению
У вас есть приложение для работы с давлением, которое вы хотите обсудить? Позвольте позвонить вам…
Почему мы?
- Поставщики тензометрических датчиков и преобразователей высшего качества для всех отраслей промышленности — Великобритания и весь мир
- Более 100 лет экспертных знаний в области датчиков
- На все наши высококачественные продукты распространяется трехлетняя гарантия
Сопутствующие товары и услуги
избыточного давления | ядерная физика | Британника
В ядерном оружии: Blast«Избыточное давление» или разрушающее давление на фронте ударной волны может быть измерено в паскалях (или килопаскалях; кПа) или фунтах на квадратный дюйм (psi).Чем больше избыточное давление, тем больше вероятность того, что данная конструкция будет повреждена внезапным ударом…
Подробнее »,« url »:« Introduction »,« wordCount »: 0,« sequence »: 1},« imarsData » : {«HAS_REVERTED_TIMELINE»: «false», «INFINITE_SCROLL»: «»}, «npsAdditionalContents»: {}, «templateHandler»: {«metered»: false, «name»: «INDEX»}, «paginationInfo»: { «previousPage»: null, «nextPage»: null, «totalPages»: 1}, «seoTemplateName»: «PAGINATED INDEX», «infiniteScrollList»: [{«p»: 1, «t»: 1439542}], «familyPanel «: {» topicLink «: {» title «:» overpressure «,» url «:» / technology / overpressure «},» tocPanel «: {» title «:» Directory «,» itemTitle «:» Ссылки «,» toc «: null},» groups «: [],» showCommentButton «: false,» fastFactsItems «: null},» byline «: {» members «: null,» allContributorsUrl «: null,» lastModificationDate «: null,» contentHistoryUrl «: null,» warningMessage «: null,» warningDescription «: null},» citationInfo «: {» members «: null,» title «:» overpressure «,» lastModification «: null,» url «:» https: // www.britannica.com/technology/overpressure»},»websites»:null,»lastArticle»:false} Узнайте об этой теме в этих статьях:Эффекты ядерного оружия
- В ядерном оружии: Взрыв
«Избыточное давление», или разрушающее давление, на фронте ударной волны можно измерить в паскалях (или килопаскалях). ; кПа) или в фунтах на квадратный дюйм (psi).Чем больше избыточное давление, тем больше вероятность того, что данная конструкция будет повреждена внезапным ударом…
Подробнее
