灌溉系统中水压力的概念与单位换算

2022-03-16 13:18

一、压力的国标规定

  关于压力的法定计量单位,国家标准《有关量、单位和符号的一般原则GB 3101 -1993》中有下表规定,此标准适用于所有科学技术领域。


  关于压力的表压,即用压力表读出的数据,国家标准《力学的量和单位GB3102.3-1993》有如下规定,此标准也适用于所有科学技术领域。

  二、灌溉工程中的水压力

  在灌溉工程设计、运行与维护过程中,我们经常会提到系统水压力是多少?工作水压是多少或实际压力是多少?这时候提到的水压力是指压力表读出的数据,即表压。从上表可知,表压Pe=P-Pamb,( Pamb是环境压力即大气压)。因为大气压无处不在,所以从压力表读出的表压已经减去了大气压,其实就是实际中系统加的水压力,但是,灌溉设备实际承受的压力是:P = Pe +Pamb,即系统给的压力(表压)与大气压的叠加。

  在灌溉工程中也常提到“负压”,从表压Pe=P-Pamb可知,此时P<Pamb,即灌溉设备所承受的压力P比大气压还小,因此形成了“负压”,工程中常用负压表(真空表)来测量。比如有些不规范的灌溉工程,不安装进排气阀,结果排空系统时,管道被破坏,俗称被“吸瘪”,其实是管道内侧出现“负压”,管道外侧承受的土压力和大气压,把管道“压瘪”了。(关于进排气阀的作用,请参见本站“灌溉系统中安全阀和进排气阀的应用”一文)。

  不是“负压”处处都在“搞破坏”,其实在灌溉系统中,有些设备还不得不利用“负压”,比如泵的运行就离不开“负压”。泵叶轮的高速旋转,在泵壳内形成负压,水体在大气压的作用下,被“压”入泵壳,再通过泵叶轮做功,将水体加压,源源不断地送入灌溉系统。

  三、水压力的单位换算

  常用的水压力单位有MPa、KPa、bar、psi、公斤等。


  我国法定压力单位为帕斯卡(简称 帕 字母为"Pa"),而我们在灌溉系统中习惯用"公斤"描述压力,单位"kg·f/cm2",1公斤压力就是1公斤的力作用在一个平方厘米上。在进口的灌溉设备上还经常使用bar、psi等标注设备工作压力,为了方便换算将常用压力单位换算关系总结如下:

1千克/平方厘米(kg/cm2=14.22磅/平方英寸(psi)=0.1兆帕(MPa)=1巴(bar)

1兆帕(MPa)=145磅/平方英寸(psi)=10.2千克/平方厘米(kg/cm2=10巴(bar)

1磅/平方英寸(psi)=0.006895兆帕(MPa)=0.0703千克/平方厘米(kg/cm2=0.0689巴(bar)

1巴(bar)=0.1兆帕(MPa)=14.503磅/平方英寸(psi)=1.0197千克/平方厘米(kg/cm2)。