Общая формула давления (физика 7-го класса)
Из определения данной физической величины можно определить способ ее нахождения. Выглядит он таким образом, как на фото ниже.
В нем F – это сила, а S – площадь. Иными словами, формула нахождения давления – это его сила, разделенная на площадь поверхности, на которую оно воздействует.
Также она может быть записана так: Р = mg / S или Р = pVg / S. Таким образом, эта физическая величина оказывается связанной с другими термодинамическими переменными: объемом и массой.
Для давления действует следующий принцип: чем меньше пространство, на которое влияет сила – тем большее количество давящей силы на него приходится. Если, же площадь увеличивается (при той же силе) – искомая величина уменьшается.
Как рассчитать давление в вентиляционной сети
Для того чтобы определить предполагаемое давление для каждого отдельного участка, необходимо воспользоваться приведенной ниже формулой:
Н х g (РН – РВ) = DPE.
Теперь попытаемся разобраться, что обозначает каждая из этих аббревиатур. Итак:
- Н в данном случае обозначает разницу в отметках шахтного устья и заборной решетки;
- РВ и РН – это показатель плотности газа, как снаружи, так и изнутри вентиляционной сети, соответственно (измеряется в килограммах на кубический метр);
- наконец, DPE – это показатель того, каким должно быть естественное располагаемое давление.
Продолжаем разбирать аэродинамический расчет воздуховодов. Для определения внутренней и наружной плотности необходимо воспользоваться справочной таблицей, при этом должен быть учтен и температурный показатель внутри/снаружи. Как правило, стандартная температура снаружи принимается как плюс 5 градусов, причем вне зависимости от того, в каком конкретном регионе страны планируются строительные работы. А если температура снаружи будет более низкой, то в результате увеличится нагнетание в вентиляционную систему, из-за чего, в свою очередь, объемы поступающих воздушных масс будут превышены. А если температура снаружи, напротив, будет более высокой, то давление в магистрали из-за этого снизится, хотя данную неприятность, к слову, вполне можно компенсировать посредством открывания форточек/окон.
Что же касается главной задачи любого описываемого расчета, то она заключается в выборе таких воздуховодов, где потери на отрезках (речь идет о значении ?(R*l*?+Z)) будут ниже текущего показателя DPE либо, как вариант, хотя бы равняться ему. Для пущей наглядности приведем описанный выше момент в виде небольшой формулы:
DPE ? ?(R*l*?+Z).
Теперь более детально рассмотрим, что обозначают использованные в данной формуле аббревиатуры. Начнем с конца:
- Z в данном случае – это показатель, обозначающий снижение скорости движения воздуха вследствие местного сопротивления;
- ? – это значение, точнее, коэффициент того, какова шероховатость стенок в магистрали;
- l – еще одно простое значение, которое обозначает длину выбранного участка (измеряется в метрах);
- наконец, R – это показатель потерь на трение (измеряется в паскалях на один метр).
Что же, с этим разобрались, теперь еще выясним немного о показателе шероховатости (то есть ?). Этот показатель зависит только от того, какие материалы были использованы при изготовлении каналов. Стоит отметить, что скорость перемещения воздуха также может быть разной, поэтому следует учитывать и этот показатель.
Скорость – 0,4 метра за секунду
В таком случае показатель шероховатости будет следующим:
- у штукатурки с применением армирующей сетки – 1,48;
- у шлакогипса – около 1,08;
- у обычного кирпича – 1,25;
- а у шлакобетона, соответственно, 1,11.
С этим все понятно, идем дальше.
Скорость – 0,8 метра за секунду
Здесь описываемые показатели будут выглядеть следующим образом:
- для штукатурки с применением армирующей сетки – 1,69;
- для шлакогипса – 1,13;
- для обыкновенного кирпича – 1,40;
- наконец, для шлакобетона – 1,19.
Немного увеличим скорость воздушных масс.
Скорость – 1,20 метра за секунду
Для этого значения показатели шероховатости будут такими:
- у штукатурки с применением армирующей сетки – 1,84;
- у шлакогипса – 1,18;
- у обычного кирпича – 1,50;
- и, следовательно, у шлакобетона – где-то 1,31.
И последний показатель скорости.
Скорость – 1,60 метра за секунду
Здесь ситуация будет выглядеть следующим образом:
- для штукатурки с применением армирующей сетки шероховатость будет составлять 1,95;
- для шлакогипса – 1,22;
- для обыкновенного кирпича – 1,58;
- и, наконец, для шлакобетона – 1,31.
Обратите внимание! С шероховатостью разобрались, но стоит отметить еще один важный момент: при этом желательно учитывать и незначительный запас, колеблющийся в пределах десяти-пятнадцати процентов
Как выбрать типоразмер устройства
Исходными данными для выбора служат следующие факторы:
- Желаемая точность в показаниях прибора.
- Минимальные габаритные размеры пространства, в котором предполагается установка.
- Внешние условия функционирования.
- Необходимое быстродействие.
- Требования к комплектации.
- Трудоёмкость регламентного обслуживания.
Общая схема системы вентиляции общественного или промышленного здания довольно сложна, и включает в себя использование приборов разного назначения.
Для них требуется широкий диапазон предельных значений давления, как правило, от 2500 Па до 250 Па, при периодически возникающих запросах до 25 Па. Традиционные сенсорные изделия для поддержания необходимой производительности сенсора поддерживают только один калиброванный полный диапазон шкалы, что требует использования 3–5 или даже более отдельных систем для покрытия требуемого диапазона контролируемых величин.
Поэтому на практике преимущество получают предложения, которые позволяют при помощи одной системы перекрывать весь требуемый диапазон, поддерживая при этом оптимизированные калиброванные характеристики изменений свойств воздуха. С помощью таких устройств многообразие датчиков может быть оптимизировано при сохранении самого высокого в отрасли уровня производительности. Такие устройства, хотя и являются специфичными для определённых целей, позволяют потребителям сокращать количество самостоятельных узлов в вентиляционной системе в 3…5 раз или более, существенно экономя на стоимости материалов и энергоресурсов. Упрощается также установка и обслуживание.
Таким образом, для решения поставленных задач рассматриваемые устройства должны обеспечивать работоспособность в диапазоне давлений воздуха от 25 до 2500 Па, подключаться не менее чем к 3…5 калибрующим устройствам, обеспечивать возможность дистанционного обслуживания.
Важно использовать по месту несколько систем, оснащённых рассматриваемыми датчиками, что позволяет пользователю изменять диапазоны измерений по мере необходимости. Это обеспечивает баланс воздушных потоков в помещениях и оптимизирует производительность для каждой отдельной системы воздуховодов здания
Это интересно: Установка вытяжки на кухне своими руками: подробный пошаговый инструктаж по монтажу
Причины падения показателей
Часто у потребителей возникает вопрос, почему падает давление в отопительных системах закрытого и открытого типа. Причин этих сбоев две: утечка теплоносителя и/или поломка элементов в отопительном приборе (котле).
Утечка теплоносителя
В системе открытого типа поднять давление поможет тест на герметичность соединений
Необходимо обратить внимание на все пятна сомнительного происхождения (они могли остаться от испарившейся жидкости), капли воды, лужицы, на места стыков радиаторов (ржавые отметины – показатель протечек). В случае обнаружения убрать дефекты
Но в частном жилище трубы чаще всего не из стали, поэтому увидеть следы протечек, тем более, если вода успела испариться, практически невозможно. Это повод обратиться за помощью к специалистам.
Если в доме установлен скрытый трубопровод, то перепад давления в котле также причина вызвать мастера: он сольет воду, закачает в систему воздух для выявления протечки и ликвидирует недостаток.
Сбой в работе котла
Давление падает из-за повреждений в котле? Необходимо обратиться за помощью к специалистам. Только они смогут выявить причину, повлекшую перепад давления в трубопроводе, привести оборудование в норму.
Падение параметров давления в котле может быть вызвано появлением микротрещин в теплообменнике или его разрушением, скоплением накипи, повреждением расширительного бачка. Каждая проблема решается по-разному: например, снизить уровень жесткости воды и, соответственно, образование накипи, помогут специальные добавки, трещинки в теплообменнике запаивают. Какая бы причина сбоя ни была, определить, из-за чего падает давление, может лишь инженер, имеющий соответствующую квалификацию.
После запуска у системы отопления проходит адаптация. Еще какое-то время давление продолжит свое падение из-за растворенного в теплоносителе воздуха. Удалить его можно путем доведения давления до нормативных значений, подпитывая систему. Потом воздух выйдет сам и перепад исчезнет.
Нормальное давление в системе отопления – признак ее безопасной и качественной работы.
Особенности расчета давления
Измерение давления воздуха затруднено его быстро меняющимися параметрами. Манометры следует приобретать электронные с функцией усреднения результатов, полученных за единицу времени. Если давление резко поднимется (пульсирует), пригодятся амортизаторы, которые сглаживают перепады.
необходимо помнить о следующих моделях:
- общее давление складывается из статического и динамического;
- общий напор вентилятора должен быть равен потере давления в вентиляционной сети.
Статическое давление на выходе измерить просто. Для этого используют трубку для статического давления: один конец вставляют в манометр дифференциального давления, а другой направляют в участок на выходе из вентилятора. Статический напор используется для расчета расхода на выходе из вентиляционного устройства.
Динамический напор также измеряется манометром дифференциального давления. К его соединениям подключаются трубки Пито-Прандтля. На одном контакте – одна труба для полного давления, а на другом – для статического электричества. Результат будет равен динамическому давлению.
Чтобы узнать потери давления в воздуховоде, можно следить за динамикой потока: как только скорость воздуха увеличивается, сопротивление вентиляционной сети увеличивается. Из-за этого сопротивления теряется давление.
Анемометры и анемометры с термоанемометрами измеряют скорость потока в воздуховоде со значениями до 5 м / с и более, анемометр необходимо подбирать по ГОСТ 6376-74
По мере увеличения скорости вращения вентилятора статическое давление уменьшается, а динамическое давление увеличивается пропорционально квадрату увеличения воздушного потока. Общее давление не изменится.
При правильно подобранном устройстве динамический напор изменяется прямо пропорционально квадрату расхода, а статический напор изменяется обратно пропорционально. В этом случае количество используемого воздуха и нагрузка на электродвигатель, если они возрастут, незначительны.
Некоторые требования к электродвигателю:
- низкий пусковой крутящий момент – из-за того, что потребляемая мощность изменяется в соответствии с изменением количества оборотов, подводимых на куб;
- универмаг;
- работать на максимальной мощности для большей экономии.
Мощность вентилятора зависит от общего напора, КПД и расхода воздуха. Последние два показателя связаны с производительностью системы вентиляции.
На этапе проектирования вам нужно будет расставить приоритеты. Учитывайте затраты, потери полезного объема помещения, уровень шума.
5.8. Коэффициент сопротивления изгибов
Установлено, что скорость воздуха почти не оказывает влияния на величину коэффициента сопротивления. Увеличение радиуса кривизны 90°ного изгиба приводит к уменьшению коэффициента сопротивления. Однако 180°ный изгиб демонстрирует увеличение сопротивления.
Это противоречит всем ожиданиям. Вероятно, это обусловлено незначительной разницей в шероховатости поверхности у данных изгибов, так как степень сжатия у них будет разной. Причиной могут быть и различия в модели потока у этих изгибов. Тип воздуховода, повидимому, оказывает лишь незначительное влияние на коэффициент сопротивления данных изгибов. Этого следовало ожидать. Внутренняя сторона изгиба всегда сжата таким образом, что ее шероховатость гораздо больше шероховатости воздуховода (максимально растянутого).
Давление в вентиляционной системе
Чтобы вентиляция была эффективной, нужно правильно подобрать давление вентилятора. Есть два варианта для самостоятельного измерения напора. Первый способ — прямой, при котором замеряют давление в разных местах. Второй вариант — рассчитать 2 вида давления из 3 и получить по ним неизвестную величину.
Давление (также — напор) бывает статическим, динамическим (скоростным) и полным. По последнему показателю выделяют три категории вентиляторов.
К первой относят приборы с напором Формулы для расчета напора вентилятора
Напор представляет собой соотношение воздействующих сил и площади, на которую они направлены. В случае с вентканалом речь идет о воздухе и сечении.
Поток в канале распределяется неравномерно и не проходит под прямым углом к поперечному разрезу. Узнать точный напор по одному замеру не удастся, придется искать среднее значение по нескольким точкам. Сделать это нужно и для входа, и для выхода из вентилирующего прибора.
Полное давление вентилятора определяют по формуле Pп = Pп (вых.) – Pп (вх.), где:
- Pп (вых.) — полное давление на выходе из устройства;
- Pп (вх.) — полное давление на входе в устройство.
Для статического давления вентилятора формула отличается незначительно.
Ее записывают как Рст = Рст (вых.) – Pп (вх.), где:
- Рст (вых.) — статическое давление на выходе из устройства;
- Pп (вх.) — полное давление на входе в устройство.
Статический напор не отображает нужное количество энергии для ее передачи системе, а служит дополнительным параметром, по которому можно узнать полное давление. Последний показатель — основной критерий при выборе вентилятора: как домашнего, так и промышленного. Снижение полного напора отображает потерю энергии в системе.
Статическое давление в самом вентиляционном канале получают из разницы статического давления на входе и выходе из вентиляции: Рст = Pст 0 – Рст 1. Это второстепенный параметр.
Правильный выбор вентилирующего устройства включает такие нюансы:
- подсчет расхода воздуха в системе (м³/с);
- подбор устройства на основе такого расчета;
- определение скорости на выходе по выбранному вентилятору (м/с);
- расчет Pп устройства;
- измерение статического и динамического напора для сравнения с полным.
Для расчета места для замера напора ориентируются на гидравлический диаметр воздуховода. Его определяют формулой: D = 4F / П. F — это площадь сечения трубы, а П — ее периметр. Расстояние для определения места замера на входе и выходе измеряют количеством D.
Определение площади ската кровли
В первую очередь необходимо вычислить площадь ската вашей крыши, проще говоря – площадь кровли. От этой числа будут зависеть все другие вычисления. Для начала найдём, к какому типу по количеству скатов относится крыша.
- Односкатная крыша применяется традиционно при постройке хозяйственных помещений, мансард, террас. Сущность ее заключается в том, что она опирается на две стенки строения, имеющие различную высоту.
- Двускатная крыша – самый всераспространенный и простой вариант, ее скаты могут быть 1-го размера или же один больше, иной меньше.
- Четырехскатная крыша – как правило, состоит из 2-ух треугольных скатов и 2-ух трапециевидных (таковой вид называется в стройке вальмовая крыша), или же из 4 треугольных (шатровая крыша). Вальмовая встречается почаще.
- Непростые крыши. К таковому типу относятся крыши личных домов (ДОМ, DOM может означать: Дом — место обитания, жилище; также любое здание или комплекс зданий), имеющие огромное количество скатов в форме различных геометрических фигур.
К какому бы виду не относилась крыша вашего дома, сущность измерения площади ската во всех вариантах проста: необходимо условно поделить крышу на составляющие ее геометрические фигуры, вычислить площадь каждой из них и суммировать получившиеся числа. Напомним формулы вычисления площади различных геометрических фигур, из которых может состоять крыша.
- Прямоугольник: S= c*d, где c — длина и d — ширина;
- Равносторонний треугольник: S= (a* h)/2 , где a — длина сторон, h — высота;
- Трапеция: S= (a+ b)*h/2 , где a и b длины сторон , h ее высота;
- Параллелограмм: S= a*h, где a длина стороны, h высота;
Площадь односкатной крыши вычислить легче всего: необходимо измерить длину и ширину и перемножить эти две числа. Ежели ширину измерить проблемно, можно ее отыскать с помощью аксиомы Пифагора: измерить высоту (измерение объекта или его местоположения, отмеряемое в вертикальном направлении) крыши В, проекцию ската (может означать: Скаты — надотряд пластиножаберных хрящевых рыб) А, возвести обе величины в квадрат и суммировать, а позже вычислить квадратный корень из приобретенного числа (см. рис. 1).
Отыскать площадь двускатной крыши (здания или крыша — верхняя конструкция здания, которая служит для защиты от атмосферных осадков, дождевой и талой воды) тоже достаточно просто: посчитайте, по аналогии с предшествующим примером, площадь 1-го и 2-оя ската по отдельности и суммируйте (см. рис. 2).
С вычислением площади четырехскатной крыши придется повозиться, но принцип таковой же: условно разбиваем крышу на составляющие фигуры и высчитываем их площади по отдельности. Тут у нас будут или лишь треугольники (шатровая крыша) или треугольники и трапеции. Используем формулы, складываем – получаем итог (см. рис. 3).
Некие огромные личные дома имеют ряд строительных изюминок: башенки, террасы на различные стороны дома, мансарды и остальные элементы, придающие жильу особенность. Но и кровля такового дома непростая, площадь ее ската посчитать сложно. Лучше всего, ежели сохранился детализированный план дома. На нем площадь кровли или будет уже посчитана, или проставлены ее измерения. Ежели же плана дома нет, то необходимо опять зрительно разбить крышу на составляющие. И лучше при этом нарисовать план. Ежели замеры крыш попроще можно было измерить, не забираясь наверх, то непростые крыши, по последней мере некие их элементы, придется замерять на высоте. Замерили – подставили в формулы – посчитали – имеем итог (см. рис. 4).
Вентиляция помещений природным способом
Этот тип вентиляционной системы является самым доступным. Она полностью отвечает установленным нормам санитарии. Правильно организованная вентиляция должна обеспечивать беспрепятственное поступление свежего воздуха в помещения, вытеснение отработанных воздушных масс, насыщенных углекислым газом, за их пределы.
Если сказать коротко о принципе работы естественной вентиляции, то в его основу заложены законы физики. Свежий воздух с улицы поступает в здание через щели в оконных и дверных конструкциях и вытесняет загрязненные воздушные массы наружу через специальные вентиляционные проемы, расположенные в верхней части стен.
Преимущества воздухообмена естественным способом:
- простота конструкции — нужны только решетки на вентиляционные отверстия;
- экономия — нет необходимости в дополнительном электрооборудовании;
- возможность самостоятельного обустройства естественной вентиляции в доме.
Недостатки:
- нормальный воздухообмен возможен только при значительной разнице внешней и внутренней температуры, в частности, зимой;
- ничем и никем не управляемый процесс воздухообмена называется неорганизованной естественной вентиляцией, которая не подходит для производственных помещений и закрытых мест с большой проходимостью людей;
- для качественной работы системы должен быть организован беспрепятственный проход воздушным потокам.
Такая вентиляция предусматривает побуждение циркуляции воздушного потока без применения вентиляторов. Для этого в оконных рамах, дверях делают дополнительные отверстия и прочее. Чтобы правильно организовать естественную систему вентиляции, и она работала эффективно, необходимо предварительно сделать ее расчет.
Этот вид вентиляции предполагает спонтанное передвижение воздушного потока из-за разницы температуры на улице и внутри здания. Такая система может быть канальной и бесканальной, по способу работы — периодической и непрерывной.
Постоянное открытие/закрытие дверей, окон обеспечивает проветривание комнат. Бесканальная вентиляция основана на постоянных выделениях тепловой энергии в производственных помещениях — процесс аэрирования.
Профилактика повышенного давления
Развитие гипертонии может быть предотвращено за счет здорового питания, поддержания нормального веса, выполнения регулярных физических упражнений, ограничения потребления алкоголя и отказа от курения.
Курение само по себе не вызывает высокого кровяного давления, но значительно повышает риски инфаркта миокарда и инсульта. Курение, как и высокое кровяное давление, приводит к сужению артерий. Если вы курите при наличии гипертонии, то ваши артерии будут сужаться намного быстрее и риски развития у вас в будущем заболеваний сердца и лёгких значительно повысятся.
Питание при высоком давлении
Сократите количество соли в вашем рационе, ешьте много фруктов и овощей. Соль повышает давление. Чем больше соли вы потребляете, тем выше ваше давление. Стремитесь съедать менее 6 г соли в день, что примерно равно одной чайной ложке.
Как было доказано, употребление пищи с низким содержанием жиров и высоким содержанием клетчатки (например, цельнозернового риса, хлеба и пасты) и большого количества фруктов и овощей помогает снизить кровяное давление. Фрукты и овощи богаты витаминами, минералами и волокнами, которые поддерживают ваш организм в здоровом состоянии. Стремитесь съедать пять порций по 80 г. фруктов и овощей каждый день.
Регулярное употребление алкоголя выше допустимых норм со временем приведет к повышению вашего кровяного давления. Мужчинам не рекомендуется употреблять более 2-4 порций алкоголя в день регулярно, а женщинам — более 2-3. Под регулярным употреблением понимается каждый день или большую часть дней недели. 1 порция алкоголя примерно соответствует рюмке водки, половине бокала вина или половине кружки пива.
Также, поскольку алкоголь высококалориен, то его регулярное употребление ведет к увеличению веса, а соответственно — к повышению вашего кровяного давления. Прочитайте подробнее о том, как разумно дозировать спиртное.
Если вы выпиваете более четырех чашек кофе в день, то это может привести к повышению давления. Если вы — большой поклонник кофе, чая или других богатых кофеином напитков (таких, как кока-кола и некоторые энергетические напитки), рассмотрите возможность сокращения их потребления
Очень хорошо, когда вы пьете чай и кофе в рамках сбалансированного питания, но важно, чтобы такие напитки не были вашим единственным источником жидкости
Вес и физические упражнения при гипертонии
Избыточный вес вынуждает сердце работать интенсивнее, чтобы прокачивать кровь через весь организм, что обычно приводит к повышению вашего кровяного давления
Если вам действительно нужно сбросить избыточный вес, важно помнить о том, что потеря даже двух-трех килограммов веса приведет к значительному изменению показаний вашего кровяного давления и улучшению вашего здоровья в целом
Активный образ жизни и регулярное выполнение физических упражнений ведут к снижению кровяного давления за счет поддержания сердца и кровеносных сосудов в хорошем состоянии. Регулярное выполнение физических упражнений также помогает вам сбросить вес, что также помогает вам снизить кровяное давление.
Взрослому следует каждую неделю тратить не менее 150 минут (2 часа и 30 минут) на упражнения умеренной интенсивности на открытом воздухе, такие как езда на велосипеде или быстрая ходьба. При выполнении упражнений вам следует ориентироваться на то, что вы должны почувствовать себя разогретым и слегка запыхавшимся. Полному человеку, чтобы достичь данного состояния, может оказаться достаточно немного пройтись в горку. Физическая активность может включать самые разные упражнения, от спорта до ходьбы и работы в саду.
Релаксационные упражнения могут снизить кровяное давление. Они включают:
