Presiunea fluidelor

Presiunea fluidelor

Prin definitie, presiunea este raportul dintre forta normala si aria suprafetei pe care se exercita aceasta forta. Intr-un punct dintr-un fluid in repaus, presiunea se defineste ca fiind limita raportului dintre forta normala si aria suprafetei pe care se exercita aceasta forta, cand aria tinde catre zero, in jurul punctului respectiv:

. (2.4)

Daca forta elementara nu ar fi perpendiculara pe suprafata, ar insemna ca admitem ipoteza existentei unor eforturi tangentiale in fluidul in repaus, ceea ce contrazice ipoteza de definitie a fluidului.

Trebuie accentuat faptul ca intr-un fluid in echilibru, presiunea este functie de punctul in care ea se determina.

Unitatea de masura in Sistemul International este N/m² denumita si pascal:

. (2.5)

Deoarece aceasta este o unitate de masura foarte mica in comparatie cu presiunile uzuale intalnite in instalatiile industriale, se folosesc multiplii: kilopascalul, kPa (denumit si piez - prescurtat pz): 1kPa = 10³Pa si megapascalul, MPa: 1 MPa = 10⁶Pa.

In aplicatiile tehnice curente se foloseste barul (prescurtat bar), o unitate care, desi nu apartine Sistemului International este tolerata pe o perioada nedefinita datorita obisnuintei utilizarii ei in diferite tari, printre care si tara noastra:

. (2.6)

In tehnica s-a mai utilizat si se mai intalneste inca destul de frecvent o unitate de masura denumita atmosfera tehnica, prescurtat at si definita astfel:

. (2.7)

Pentru definirea starii normale fizice se utilizeaza atmosfera normala, prescurtat atm sau At, ea fiind presiunea hidrostatica exercitata de o coloana de mercur cu inaltimea de 760 mm. Prin Rezolutia nr. 4 a celei de-a Zecea Conferinte Generale de Masuri si Greutati din 1954 se adopta pentru folosire generala definitia:

. (2.8)

Deoarece pentru masurarea presiunilor in fluide se pot utiliza cu succes aparate bazate pe principiul presiunii hidrostatice create de o coloana cu lichid, se definesc:

milimetrul coloana de apa:

; (2.9)

metrul coloana de apa:

; (2.10)

milimetrul coloana de mercur cunoscut si sub denumirea de torr:

. (2.11)

milimetrul coloana de alcool:

. (2.12)

In cazul utilizarii piezometrelor, pentru crestera preciziei masurarilor este necesar a se tine seama de variatia densitatii lichidului piezometric cu temperatura. In ecuatia (2.12) s-a dat densitatea alcoolului la 20^oC.

Dupa nivelul de la care se face masurarea presiunii, in mecanica fluidelor intalnim doua notiuni: presiune absoluta si relativa.

Presiunea absoluta este presiunea care are ca nivel de referinta vidul absolut.

Presiunea atmosferica este presiunea absoluta a atmosferei in punctul de masurare. Ea se masoara cu ajutorul barometrului si de aceea se mai numeste si presiune barometrica.

Presiunea relativa este presiunea care are ca nivel de referinta presiunea atmosferica a locului unde se efectueaza masurarea.

Aceasta este marimea care se determina in mod curent in practica masurarilor din instalatiile industriale. Cunoscand presiunea atmosferica si presiunea relativa, se poate determina presiunea absoluta din relatia :

. (2.13)

Presiunea relativa poate fi o suprapresiune sau presiune manometrica (dupa numele aparatului folosit pentru realizarea masurarii - manometru). Ea este pozitiva, iar presiunea absoluta calculata cu ecuatia (2.13) are o valoare mai mare decat presiunea atmosferica.

Altfel, presiunea relativa este o depresiune sau presiune vacuummetrica (dupa numele aparatului folosit pentru realizarea masurarii - vacuummetru). Ea este negativa, iar presiunea absoluta rezultata din ecuatia (2.13) are o valoare mai mica decat presiunea atmosferica.

Se atrage atentia asupra faptului ca in practica masurarilor industriale se intalnesc diferite unitati de masura. Cand se utilizeaza ecuatia (2.13) trebuie ca cele doua presiuni sa fie exprimate in aceleasi unitati de masura. De cele mai multe ori, presiunea atmosferica se determina in mmHg sau mbar. Ea prezinta variatii in functie de    altitudinea locului, (scade cu cresterea altitudinii) dar chiar si variatii saptamanale sau diurne. Presiunea medie anuala la nivelul orasului Brasov este de circa 710 mmHg, pe cand la nivelul marii este de 760 mmHg.

In general, in problemele de mecanica fluidelor se utilizeaza presiunea relativa deoarece fortele care apar in instalatii sunt rezultatul diferentei dintre presiunea din interiorul instalatiei si presiunea ambianta. Exceptie fac problemele de cavitatie si ecuatiile curgerii gazelor perfecte