كيف تحسب فرق الضغط: ماذا ، كيف ، أمثلة


"كيف نحسب فرق الضغط؟" ، سنحاول في هذا المقال إيجاد إجابة لهذا السؤال. سنناقش أيضًا أجهزة قياس فرق الضغط المختلفة.

فرق الضغط المعروف أيضًا باسم تدرج الضغط أو الضغط التفاضلي هو الفرق بين قيمتي ضغط مقيسين أو هو المقارنة بين ضغوطين تعسفيين.

يتم حساب فرق الضغط في الصناعات المختلفة على أساس يومي لتدفق وترشيح السوائل المختلفة عبر خطوط الأنابيب.

فرق الضغط أو الضغط التفاضلي ΔP هو الفرق بين أي ضغوط مطبقة ، وعمومًا يمكن افتراض جميع قراءات الضغط على أنها قراءة تفاضلية ، كما هو الحال ، في حالة الضغط المطلق ، فيما يتعلق بضغط الفراغ وقياس الضغط فيما يتعلق بالضغط الجوي.

ضغط المياه؛ حقوق الصورة:unsplash
تسرب أنابيب الضغط العالي. حقوق الصورة:unsplash

ما هو الضغط؟

بكلمة بسيطة ، الضغط هو القوة التي تمارس على منطقة معينة.

يعرف الضغط بأنه القوة لكل وحدة مساحة.

الضغط = القوة / المنطقة

حيث توجد القوة (F) في نيوتن

والمساحة (أ) بالمتر2

لذلك الضغط ، p = F / A نيوتن / متر2 أو باسكال.

 يزداد الضغط عندما نتحرك لأسفل من سطح السائل ، يكون الضغط دائمًا أكبر بالنسبة للوسط الأكثر كثافة. مقياس الضغط والبارومتر هما أداتا القياس المستخدمة لقياس الضغط.

كيفية حساب فرق الضغط
الضغط الناتج عن تصادم الجسيمات داخل حاوية مغلقة; الصورة الائتمان: ويكيبيديا
الضغط = القوة / المنطقة ؛ حقوق الصورة: ويكيبيديا

ما هو فرق الضغط؟

يتم حساب فرق الضغط على فترات منتظمة أو بشكل مستمر في صناعات مختلفة مثل المصانع الكيماوية والمصافي ومصانع البتروكيماويات وما إلى ذلك.

فرق الضغط هو الفرق بين الضغوط عندما يتم قياسها في نقاط مختلفة. يتم إجراء حسابات فرق الضغط بانتظام في صناعات مختلفة لقياس التدفق ومستوى السوائل ومراقبة الفلتر واكتشاف الانسداد. فرق الضغط هو القياس بالجنيه لكل بوصة مربعة (PSI).

يعمل هذا المفهوم البسيط لفرق الضغط كمفهوم حيوي في الصناعات العملية لأنه مسؤول عن تدفق السائل من نقطة إلى أخرى. يعد الضغط في كبائن الطائرات أحد أكثر التطبيقات التي تحظى بتقدير كبير لفرق الضغط.

جهاز الضغط لنظام الصناعة ؛ حقوق الصورة:unsplash

تتم مراقبة فرق الضغط باستمرار في الصناعات لمعرفة ما إذا كان هناك أي انسداد أو ملوثات عبر خط الأنابيب.

في حالة انسداد جزء من خط الأنابيب ، هناك تغيير في الضغط يؤدي إلى حدوث تغيير في فرق الضغط ، يمكن للمشغل بسهولة اكتشاف نقطة الانسداد الدقيقة وتنظيف خط الأنابيب لضمان التدفق السلس للسائل.

للحصول على أقصى قيمة لاختلاف الضغط ، قد نضطر إلى تغيير الفلتر وإلا فقد يؤدي ذلك إلى حدوث تلف أو تآكل.

لتحديد تدفق التنفس في الأجهزة الطبية ، فإن انسداد تدفق الهواء في الأجهزة المختلفة ، واكتشاف المرشح المسدود في مراوح الشفط ، ومكيف الهواء ، وقنوات العادم هي أمثلة على التطبيقات التي تلعب فيها مراقبة فرق الضغط دورًا مهمًا.

فرق الضغط الهيدروستاتيكي

فرق الضغط الهيدروستاتيكي هو قياس محدد لضغط السائل فوق مسند عمودي عند نقاط مختلفة أو على ارتفاعات مختلفة عن خط الإسناد.

يُعرف ضغط السائل عند السكون عند عمق معين بسبب قوة الجاذبية بالضغط الهيدروستاتيكي ويزداد الضغط الهيدروستاتيكي مع زيادة العمق المقاس من السطح بسبب زيادة وزن السائل الذي يمارس المزيد من القوة الهابطة على طبقات السائل السفلية.

الضغط الهيدروستاتيكي على أعماق مختلفة ؛ حقوق الصورة: ويكيبيديا

الصيغة المستخدمة لحساب الضغط الهيدروستاتيكي موضحة أدناه:

ع = ρgh

أين،

P هو الضغط الذي يمارسه السائل بوحدة نانومتر-2

ρ هي كثافة السائل بالكيلو جرام-3

g هو التسارع الناتج عن الجاذبية والذي يعتبر 9.81 مللي ثانية-2

h هو ارتفاع عمود السائل بـ "m"

يتعرض السباح لمزيد من الضغط عندما يتعمق أكثر تحت الماء بسبب زيادة الوزن على الجزء العلوي بالإضافة إلى الهواء فوقه.

كيف تحسب فرق الضغط؟

يتم استخدام مقاييس الضغط التفاضلي ومقياس ضغط الأنبوب التفاضلي على شكل حرف U لحساب فرق الضغط بين نقطتين من نفس السائل أو سوائل مختلفة.

تتكون مقاييس الضغط التفاضلي من منفذي دخول ، كل منفذ متصل بأحد الأنابيب أو المصادر التي يجب مراقبة ضغطها.

مقياس ضغط أنبوب U هو جهاز يستخدم لقياس فرق الضغط بين نقطتين قد تكونان في نفس الأنبوب أو في أنبوبين مختلفين. كما يوحي الاسم ، يبدو أنه يشبه الأبجدية U ، فإن الجزء السفلي من الأنبوب الزجاجي مملوء بسائل ثقيل مثل الزئبق والماء والهواء المستخدمة أيضًا حسب المتطلبات.

مقياس ضغط الزئبق التفاضلي حقوق الصورة:ويكيبيديا
مقياس ضغط في العمل ؛ حقوق الصورة:ويكيبيديا

ينفذ مقياس الضغط التفاضلي العملية الحسابية للطرح من خلال الوسائل الميكانيكية ، إذا كان هناك فرق ضغط في كل من الأنابيب أو المصادر ، يكون الضغط الذي يمارس على عنصر قياس واحد أكثر من الضغط الذي يمارس على عنصر غرفة آخر ، ثم يظهر مقياس الضغط التفاضلي انحراف.

كيفية حساب فرق الضغط في المانومتر؟

يتم حساب فرق الضغط بين أنبوبين أو مصدرين باستخدام مقياس الضغط التفاضلي من النوع U.

مقياس الضغط التفاضلي هو جهاز يستخدم لمقارنة الضغوط في أنبوبين أو حاويتين مختلفين من المسافة الرأسية من سطح سائل في طرفين عندما يكون كل طرف متصل بمصدرين مختلفين.

مقياس ضغط الأنبوب على شكل حرف U رصيد الصورة: ويكيبيديا

لتحديد الفرق في الضغط ، اضرب الفرق في الارتفاع في كثافة السائل والتسارع الناتج عن الجاذبية. يجب أن تكون الوحدات النهائية بالباسكال.

كيف تحسب معدل التدفق من فرق الضغط؟

تعطي معادلة برنولي علاقة بين فرق الضغط و تدفق السائلباستخدام هذه العلاقة يمكننا بسهولة حساب كمية السوائل المتدفقة خلال فترة زمنية.

ينطبق مبدأ برنولي على السوائل غير القابلة للضغط (مع القليل من لزوجة) تنص على أن الزيادة في سرعة تحرك المائع في خط انسيابي تحدث مع انخفاض الضغط الساكن للسائل. بكلمات بسيطة ، الضغط الساكن + الضغط الديناميكي = الضغط الكلي وهو ثابت.

تدفق السوائل من خلال جهاز التنفس الصناعي. حقوق الصورة:ويكيبيديا
تدفق السوائل من خلال جهاز التنفس الصناعي. حقوق الصورة:ويكيبيديا

يمكن التعبير عن مبدأ برنولي من حيث الصيغة الرياضية على النحو التالي:

حيث v = سرعة السوائل

g = تسارع الجاذبية يعتبر 9.81 مللي ثانية-2

y = الارتفاع فوق خط الإسناد

ع = ضغط السائل

ρ = كثافة السائل

الآن بالنظر إلى أي نقطتين في السائل ،

الآن g هي نفسها في كلتا النقطتين ،

نظرًا لأن السائل يعتبر غير قابل للضغط ،

من معادلة الاستمرارية ، v1A1 = الخامس2A2

من المعادل (2) ،

من المعادلة (3) يمكننا حساب معدل التدفق (س = المنطقة × متوسط ​​السرعة) عبر القناة باستخدام فرق الضغط ص1 - P2

قياس كمية تدفقات السوائل خلال فترة زمنية أمر مهم للغاية في صناعة المعالجة من أجل التشغيل السلس والآمن للعمليات المختلفة.

معادلة هاجن بويزيويل يعطي العلاقة بين انخفاض الضغط وتدفق معدل السائل عبر أنبوب أسطواني طويل. يتم تطبيق المعادلة ل تدفق الصفحي من السائل غير القابل للضغط الذي يتدفق عبر أنبوب منطقة مقطعية ثابتة.

حيث Δp هو فرق الضغط بين طرفي الأنبوب

L هو طول الأنبوب ،

μ هي اللزوجة الديناميكية ،

هو الحجمي معدل التدفق,

R هو نصف قطر الأنبوب ،

A هو المقطع العرضي للأنبوب.

كيفية حساب فرق الضغط في مقياس فنتوري؟

مقياس التدفق هو نوع من مقياس التدفق حيث يتم تحديد معدل التدفق الحجمي للسائل على أساس نظرية برنولي.

عندما يمر السائل عبر مقياس الشحنة ، فإنه يتسارع في الجزء المتقارب ثم يتباطأ في الجزء المتباعد. يختلف ضغط السائل في جميع أنحاء مقياس التهوية ويتم الحصول على فرق الضغط من قراءة المانومتر. باستخدام هذا الاختلاف المقدر في الضغط وتطبيق معادلة برنولي ومعادلة الاستمرارية ، يتم حساب معدل التدفق الحجمي.

كيفية حساب فرق الضغط
فنتوريميتر. حقوق الصورة: ويكيبيديا
فنتوريميتر. حقوق الصورة: ويكيبيديا

لمعرفة معدل التدفق(انقر هنا)

سانجيتا داس

أنا سانجيتا داس. لقد أكملت درجة الماجستير في الهندسة الميكانيكية مع التخصص في محرك IC والسيارات. لدي حوالي عشر سنوات من الخبرة في الصناعة والأوساط الأكاديمية. يشمل مجال اهتمامي محركات IC والديناميكا الهوائية وميكانيكا السوائل. يمكنك التواصل معي على https://www.linkedin.com/in/sangeeta-das-57233a203/

آخر المقالات