Пластиковые трубы. Руководство для инженеров. Основы гидравлики. Часть 1

Атмосферным давлением называется сила, действующая на единицу площади под действием веса атмосферы. Принятое за стандартное атмосферное давление составляет 760 мм ртутного столба, что примерно равно 1000 мбар или 15 фунтам на квадратный дюйм. Следующий важный показатель — манометрическое давление. Используя атмосферное давление в качестве нулевого ориентира, манометрическое давление является мерой силы на единицу площади, оказываемой жидкостью. Измеряется также в барах или в фунтах на квадратный дюйм, а также в единицах PSIG в североамериканской системе. Далее нужно ввести и такое понятие, как абсолютное давление — это общее усилие на единицу площади, оказываемое жидкостью. Абсолютное давление равно атмосферное давление плюс манометрическое давление. Выражается в барах, в фунтах на квадратный дюйм или PSIA. Давление на выходе — это среднее давление на выходе насоса во время работы, обычно выражаемое как манометрическое давление (в барах или в фунтах на квадратный дюйм). Входное давление — это среднее давление, измеренное возле входного отверстия насоса во время работы. Оно выражается либо в единицах абсолютного давления (в барах или фунтах на квадратный дюйм), что более предпочтительно, или же в единицах манометрического давления.

Дифференциальным давлением называется разница между давлением на выходе и давлением на входе. Такой перепад давления иногда называется полным перепадом давления насоса. Вакуум или всасывание — это термины, обычно используемые для обозначения давления в насосной системе ниже нормального атмосферного давления, и они часто измеряются как разница между измеренным давлением и атмосферным давлением в единицах ртутного столба и некоторых других. Их удобнее обсуждать в абсолютном выражении, отталкиваясь от показателя абсолютного нулевого давления, выражаемого в барах или фунтах на квадратный дюйм. Понятие «жидкости» включает в себя не только собственно жидкости, но также газы и смеси жидкостей, твердых веществ и газов. Поэтому более правильно называть их транспортируемые среды — термин, который мы используем всегда. Для целей данной статье термины «жидкость» и «транспортируемая среда» взаимозаменяемы для обозначения чистых жидкостей или жидкостей, смешанных с газами или твердыми веществами, которые, по существу, выступают в качестве жидкости при применении в напорных трубопроводах. Плотность или конкретный вес жидкости — это ее вес на единицу объема, часто выражаемый в граммах на кубический сантиметр или в фунтах на кубический фут в североамериканской системе. Плотность жидкости изменяется с изменением температуры.

Удельный вес жидкости — это отношение ее плотности к плотности воды. Поскольку это отношение, у этого значения нет никаких специальных единиц — используются стандартные значения (например килограмм-сила на кубический метр). Температура является мерой уровня внутренней энергии в жидкости. Обычно измеряется в градусах по Цельсию (°C) или в градусах Фаренгейта (°F), что принято в Северной Америке. Температура жидкости на входе в насос обычно имеет наибольшее значение. Преобразование °F в °C не представляет никаких сложностей, если знать, что °F = °C × 9/5 +32 и °C = (°F − 32) × 5/9. Давление пара жидкости — это абсолютное давление (при данной температуре), при котором жидкость превратится в пар. Давление паров лучше всего выражается в барах или фунтах на квадратный дюйм (psia). Каждая жидкость имеет свое отношение температуры давления пара.

Например: если при 40 °C вода подвергается пониженному абсолютному давлению 6,5 бар (или 95 фунтов на квадратный дюйм), она закипит и будет кипеть, даже при +40 °C. Вязкость жидкости является мерой ее склонности к сопротивлению усилию сдвига, а ударная вязкость — это способность материала поглощать механическую энергию в процессе деформации под действием ударной нагрузки. Жидкости с высокой вязкостью требуют большей силы сдвига при заданной скорости, чем жидкости с низкой вязкостью. Вязкость может измеряться в таких единицах, как Па*с или пуаз из расчёта 1 Па*с = 10 пуаз, а кинематическая вязкость: в м²/с, стоксах или (внесистемная единица) градусах Энглера. Наиболее удобной единицей измерения абсолютной вязкости является сантипуаз. Другие единицы измерения вязкости, такие как сантистокс или Saybolt Second Universal (SSU), являются мерами кинематической вязкости, где удельный вес жидкости влияет на измеренную вязкость. Кинематические вискозиметры обычно используют силу тяжести, чтобы заставить жидкость течь вниз по калиброванной трубе, одновременно измеряя ее поток.