Описание физических величин
Сила и вес тел в системе СИ измеряется в ньютонах (Н). Однако на практике часто пользуются внесистемной единицей – килограмм-силой (кгс). Легко запомнить, что 1 кгс = 9,8 Н ≈ 10 Н.
Давление и механическое напряжение (возникающее в теле под воздействием приложенных к нему сил) в системе СИ измеряются в паскалях (1 Па = 1 Н/м2). Паскаль – это очень малая величина, поэтому используют кратные величины: килопаскаль (кПа) и мегапаскаль (МПа).
Иногда используют бары:
1 бар = 105 Па = 100 кПа,
что примерно соответствует атмосферному давлению.
Полезно запомнить, что атмосферное давление равно примерно 100 кПа, а давление за конденсационной паровой турбиной составляет 3–8 кПа. Давление пара перед современными паровыми турбинами 12–30 МПа, перед газовыми турбинами 1,0–1,8 МПа. Рассмотренные единицы измерения давления в условиях эксплуатации оборудования электростанций не прижились, главным образом, по причине отсутствия на ТЭС приборов с градуировкой в паскалях. Эксплуатационный персонал ТЭС обычно пользуется техническими атмосферами (ат):
1 ат = 1 кгс/см2 = 9,8∙104 Па = 98 кПа = 0,098 МПа.
Кроме технических атмосфер, применяемых в технике, используют физические атмосферы (атм):
1 атм ≈ 1,033 ат ≈ 1,0135 Па.
Физическая атмосфера равна среднему давлению атмосферного воздуха на уровне океана и на 45о географической широты. Это давление называется часто «нормальным».
В ряде случаев давление в сосудах измеряют с помощью ртутных приборов – высотой ртутного столба (мм рт. ст.). Например, упомянутое выше нормальное давление 1 атм = 760 мм рт. ст. и соответственно 1 мм рт. ст. = 133,3 Па.
Многочисленное оборудование тепловых электростанций работает при давлении р меньшем, чем атмосферное давление В. Их разность
Н = В – р
называется разрежением, и оно измеряется непосредственно прибором. Отношение
V = (Н/В) ∙ 100%
Называется вакуумом, и этот термин чаще всего используется на ТЭС, когда речь идет о разрежении. Если вакуум в конденсаторе составляет 95%, а атмосферное давление 100 кПа, то значит, разрежение в конденса-торе составляет 95 кПа, а давление – 5 кПа.
Давления абсолютное и избыточное:
Допустим, что имеется сосуд, к которому присоединена U-образная трубка с какой-нибудь жидкостью (рис. 1).
При открытом сосуде давление внутри него будет, очевидно, равно давлению окружающей среды (атмосферы) , и в этом случае жидкость в обоих коленях U-образной трубки по закону сообщающихся сосудов будет находиться на одном уровне.
Если закрыть сосуд и увеличить в нем давление, то часть жидкости из левого колена трубки будет вытеснена в правое, вследствие чего образуется разность уровней.
Рис. 1. Измерение избыточного давления U-образным манометром
Теперь давление в сосуде будет уравновешиваться давлением атмосферного воздуха и, кроме того, весом столба жидкости высотой h. В этом примере участвуют три вида давлений: атмосферное давление, равное ; давление, создаваемое столбом жидкости высотой h и называемое избыточным давлением , и, наконец, давление внутри сосуда, равное сумме обоих этих давлений и называемое абсолютным давлением .
Таким образом,
.
В термодинамических уравнениях давление всегда берется абсо-лютное. Атмосферное давление измеряется, как известно, барометрами. Так как величина этого давления изменяется обычно незначительно, то при измерении давлений в кг/см2 иногда его принимают равным единице. В этом случае
.
Избыточное давление, когда оно невелико, удобно измерять как уже говорилось, высотой столба жидкости. При значительных давлениях эта высота получилась бы очень большой, поэтому в таких случаях давление измеряют специальными приборами – манометрами, шкалы которых градуируются в технических атмосферах.
Для того чтобы можно было знать, о каком именно давлении идет речь – об абсолютном или избыточном, после числа, показывающего величину этого давления в технических атмосферах, пишут: ата – для абсолютного давления и ати – для избыточного. Так, например, если давление, показываемое манометром, равно 15 ат, пишут: давление равно 15 ати.
Вернемся к нашему опыту с сосудом, но теперь уменьшим давление в сосуде ниже атмосферного. Так как абсолютное давление в сосуде стало при этом меньше атмосферного, то часть жидкости из правого колена
U-образной трубки переместиться в левое, как это показано на рис. 2. В результате наружное давление будет уравновешиваться давлением внутри сосуда и, кроме того, давлением, создаваемым весом столба жидкости высотой h.
Рис. 2. Измерение разрежения U-образным вакуумметром
Таким образом, в данном случае, выражая все эти давления высотой столбов жидкости, получим
или .
Величина называется разрежением. Из приведенных уравнений видно, что величина разрежения . При неизменном она будет, очевидно, тем больше, чем меньше давление внутри сосуда .
Разрежение определяется по вакуумметрам и измеряется обычно высотой столба ртути или воды в миллиметрах.
Электрическая и тепловая энергия в системе СИ измеряется в джоулях (Дж), а мощность – в ваттах (Вт): 1 Вт = 1 Дж/с.
Электрическую мощность турбоагрегатов и электростанций обычно представляют в мегаваттах (1 МВт = 106 Вт) или миллионах киловатт (1 МВт = 103 кВт). Реже, когда речь идет о мощности энергосистем, используют гигаватты (1 ГВт = 103 МВт).
Электрическую энергию в практике теплоэнергетики обычно измеряют в киловатт-часах (кВт∙ч). Очевидно,
1 кВт∙ч = 3600 кДж.
Мощность на электростанциях никогда не измеряют в лошадиных силах. Количество тепловой энергии измеряется либо в джоулях, либо в калориях (кал): 1 кал = 4,1868 Дж. Чаще используются величины, кратные калории – килокалория (ккал), мегакалория (Мкал) и, особенно, гигакалория (Гкал):
1 Гкал = 103 Мкал = 106 ккал = 109 кал.
Тепловая мощность (теплопроизводительность) обычно измеряется в Гкал/ч, но иногда и в менее привычных единицах – мегаваттах. Полезно запомнить, что 1 Гкал/ч = 1,16 МВт. Например, теплопроизводительность мощной ТЭЦ с 5 энергоблоками 250 МВт составляет 1650 Гкал/ч = 1940 МВт.
Плотность или обратная ей величина – удельный объем измеряются соответственно в кг/м3 или м3/кг.
В заключение приведем несколько полезных таблиц, содержащих соотношения между различными единицами, часто используемыми в практике (табл. 1–3).
Таблица 1
Соотношения между единицами давления
Единицы | Па | бар | ат | мм рт. ст. | атм |
1 Па | 10–5 | 1,02∙10–5 | 7,5∙10–3 | 0,987∙105 | |
1 бар | 105 | 1,02 | 0,987 | ||
1 ат | 9,81∙104 | 0,981 | 0,968 | ||
1мм рт. ст. | 133,3 | 1,33∙10–2 | 1,36∙10–3 | 1,32∙10–3 | |
1 атм | 1,013 | 1,013∙105 | 1,033 |
Таблица 2
Соотношения между единицами энергии
Единицы | Дж | кал | кВт∙ч |
1 Дж | 0,239 | 0,278∙10–6 | |
1 кал | 4,1868 | 1,163∙10–6 | |
1 кВт∙ч | 3,6 ∙ 106 | 0,86∙ 106 |
Таблица 3
Соотношения между единицами мощности
Единицы | кВт | ккал/ч |
1 кВт | ||
1 ккал/ч | 1,163∙10–3 |
Условие задачи
В пусковом баллоне дизеля емкостью 300 л при некоторых температуре и давлении содержится воздух, плотность которого равна 28,6 кг/ . Определить массу воздуха в баллоне.
Ответ: m = 8,58 кг.
Дата добавления: 2021-07-22; просмотров: 360;