Trykk

Trykk


Hva er trykk


Hva er trykk
Trykk er i fysikken definert som kraft delt på areal.
Trykk_formel_1.png
der p er trykket, F er kraften og A er arealet.
SI-enheten for trykk er Pascal (Pa). Av definisjonen ser vi at 1 Pa = 1 N/m2.
Det finnes også mange andre enheter for trykk som bar, millimeter kvikksølv (mmHg) og atmosfære (atm)

http://no.wikipedia.org/wiki/Trykk


Forskjellige SI-enheter for trykk

Forskjellige SI-enheter for trykk

Tabell_for_SI-enheter_for_trykk.png

Disse linkene under er kalkulatorer som automatisk regner ut enheter for trykk:
http://www.onlineconversion.com/pressure.htm
http://www.tvr-webmart.co.uk/tvr_info_psi.asp


Differansetrykk

Differansetrykk
Differansetrykk (på engelsk: difference) går ut på det å måle forskjellen mellom to allerede eksisterende trykk. Dette blir akkurat som å måle delta trykket (P1 – P2). Det er å finne forskjellen (differansen) mellom to trykk. Når man skal ta et utgangspunkt i trykk så er det mest rimelig å bruke atmosfæretrykket og trykket man skal måle for å finne differansetrykket. Det er viktig å ikke bruke ”det absoluttet trykket” som er trykk med vakuum som referansetrykk. Dette er viktig fordi dersom man for eksempel ikke tenker på det trykket utenfor for eksempel en vanntank så kan det være en feilmargin på 10 meter når man måler trykket i den vanntanken. Dette er grunnen til at det er utrolig viktig å måle både trykket i en vanntank og trykket utenfor for å unngå feilmargin i stor skala, og måling av dette er det som blir kalt for differansetrykk.

http://maaleteknikk.wikispaces.com/Trykk
http://en.wikipedia.org/wiki/Pressure_measurement


Væsketrykk

Væsketrykk
Trykkreftene på en flate i en væske står overalt vinkelrett på flaten, og væsketrykket blir større jo dypere ned i væsken vi går ifølge Pascal lov:
Trykk_formel_2.png
P er væsketrykket, Pa er det atmosfæriske trykket, ρ er væskens tetthet, g er gravitasjonskonstanten og h er dybden.
Hydraulikksylinder.png
http://no.wikipedia.org/wiki/Trykk


Gasstrykk

Gasstrykk
En gass er et kaos av molekyler som aldri står stille som kolliderer med hverandre og med veggene i beholderen slik at det oppstår et gasstrykk mot veggene. Luftmolekylene ved havnivå gir et lufttrykk på 101325 Pa som vi kaller en atmosfære, 1 atm. Lufttrykket måler vi med et barometer.
Gass_trykk.jpg

http://no.wikipedia.org/wiki/Trykk


Lydtrykk

Lydtrykk
Øre kan oppfatte små, hurtige vibrasjoner i luftrykket som vi oppfattes som lyd. Måleenheten for lydtrykk, kalt lydstyrke, er som for trykk generelt er målt i Pa. Akustikken brukes også lydstyrkenivå med måleenheten desibel [dB] som regnes relativt til et referansetrykk på 20 μPa (mikro pascal).
Lyd.png

http://no.wikipedia.org/wiki/Trykk


Pascal (enhet)

Pascal (enhet)
Pascal er en av SI-enhet for måling av trykk. Symbolet for pascal er Pa. Det tilsvarer en newton per kvadratmeter.
Enheten er oppkalt etter Blaise Pascal, det er en fransk matematiker, fysiker og filosof.
blaise_pascal.jpg
Siden 1 Pa er så veldig liten måling av trykk, så bruker vi heller:
Hektopascal (hPa), 1 hPa = 100 Pa = 1 millibar, brukes ofte innen meteorologi
Kilopascal (kPa), 1 kPa = 1000 Pa
Megapascal (MPa), 1 MPa = 1000 000 Pa, brukes ofte for å angi elastisitetsmodul, fasthet og
spenning i materialer.

http://no.wikipedia.org/wiki/Pascal_(enhet)


Eksempler på forskjellige verdier (tilnærmet)

Eksempler på forskjellige verdier (tilnærmet)
0.5 Pa
Atmosfærisk trykk på Pluto (tall fra 1988; grovt)
10 Pa
Trykket ved 1 mm dyp under vann
1 kPa
Atmosfærisk trykk på Mars
10 kPa
Trykket på 1 m dyp under vann, eller
fallet i lufttrykk når man går fra havnivå til 1000 m høyde
100 kPa
Atmosfærisk trykk ved havnivå
10 MPa
Høyttrykkspylere tvinger ut vann ved dette trykket
100 MPa
Trykket på bunnen av Marianergropen, ca 10 km under havoverflaten
10 GPa
Diamanter dannes
100 GPa
Teoretisk strekkfasthet til karbonnanorør (CNT)


Sammenligning med andre trykkenheter

Sammenligning med andre trykkenheter
1 bar
100 000 Pa
1 millibar
100 Pa
1 atmosfære
101 325 Pa
1 mm Hg*
133 Pa
1 tomme Hg*
3 386 Pa

Det er nyttig å vite at: 1 hPa = 1 mbar
Som for eksempel at vanlig atmosfæretrykk 1100 hPa = 1100 mbar.

http://no.wikipedia.org/wiki/Pascal_(enhet)


Hvordan måle trykk:

Hvordan måle trykk:


Piezoelektriske krystaller

Piezoelektriske krystaller
En Piezoelektrisk krystall er et materiale hvor atomene er i et krystallgitter som er i elektrisk likevekt når materialet ikke er fysisk belastet. Det vil si at en piezoelektrisk krystall ikke vil avgi noe spenning dersom det ikke skjer noe med den fysisk. Dersom en Piezoelektrisk krystall skulle ha blitt utsatt for en fysisk belastning eller trykk så vil den avgi en liten, men målbar spenning mellom motsatte sider i krystallen. Det som er fordelen med en slik krystall er at spenningen er proporsjonal med belastningen, altså at spenningen øker likt med belastningen. Dette gjør det lettere å måle belastningen ut i fra spenningen som krystallen avgir. Ulempen med å bruke en piezoelektrisk krystall er at ladningsforskjellene er så små og raskt nøytralisert i en elektrisk krets. Derfor behøver krystallen å få kontinuerlig belastning ved en fastsatt frekvens for å kunne holde på signalet. Dette blir da kalt for dynamiske måleelementer fordi di ikke kan registrere statiske eller stillestående påvirkninger. Selv om slike krystaller trenger kontinuerlig belastning så er det mulig å bedre på forholdene ved å benytte en spesiell forsterker som holder på ladningen slik at den blir mer stabil. Dette blir kalt for en ladningsforsterker.


external image kap4-File-SchemaPiezo.gif-Wikimedia-Commons.gifPiezoelektriske_krystaller.jpg

http://fag.hials.no/IE201702/files/Poshastaks.pdf
http://www.bitjungle.no/kjemiprosess/boka/4-instrumentering-og-maleteknikk/trykkmalinger/


Strekklapp

Strekklapp
Strekklapp er det måleelementet som bygger seg på motstanden for en metalltråd eller et annet ledende materiale som for eksempel kobber. Det vil si at dersom metalltråden blir strekt så vil motstanden endre seg og dette er mulig å måle. For at metalltråden ikke skal bli ødelagt og fungere som den skal så må metalltråden være innstøpt i et bæreark av plast som kan limes til et underlag. Dette kan være for eksempel en bjelke eller en maskindel. Metalltråden vil få samme endringer på lengden som underlaget, og når det skjer endringer slik at metalltråden strekker seg så vil dette endre motstanden. Denne motstanden måles i "Wheatstones bro". For å minske forstyrrelser fra temperatur så blir det brukt et motstandsmateriale som har en lav evne til å lede varme, dette vil si en en lav temperaturkoeffisient. Dette kan for eksempel være konstantan som er en legering av kobber og nikkel. Strekklapper kan også være laget av halvledende materialer som øker følsomheten. Strekklapper har en liten mekanisk treghet, og med dette så er det mulig å registrere hurtige bevegelser, for eksempel vibrasjoner i maskiner eller bygninger eller trykksvingninger ved for eksempel eksplosjoner.
Bæreark.png
Dette er et bæreark med en motstandstråd eller en metalltråd som blir brukt til å strekke for å få endringer i motstanden/resistansen. Disse endringene er det mulig å måle for å finne ut hvor mye et underlag er strekt på grunn av trykk.

http://www.snl.no/strekklapp
http://www.snl.no/.bilde/strekklapp_%28tegning%29


Bourdonmanometer

Bourdonmanometer
Et bourdonmanometer er en trykkmåler for trykk i området 0-700 MPa (Mega). Dette meteret består av et rør som er stengt i den ene enden og den er formet som en spiral hvor den har et elliptisk tverrsnitt.
Elliptisk.pngElliptisk
For å bruke et bourdonmanometer så kobles den åpne enden til en trykkbeholder, og når det kommer trykk i dette røret så vil den stengte spiralformede enden med elliptisk tverrsnitt prøve å rette seg ut. På denne måten er det mulig å få bourdonmanometeret til å vise trykket i beholderen. Dessverre har bourdonmanometeret en unøyaktighet på 0,1 til 2 % av hva fullskalaverdien sier. Dette er ikke avhengig av materialvalg og hvordan man lager/bruker et bourdonmanometer. Han som fant opp bourdonmanometeret var en franskmann som var en instrumentmaker ved navn Eugène Bourdon.
http://www.snl.no/bourdonmanometer

Videoen nedenfor viser hvordan et bourdonmanometer blir bygd opp og fungerer.



Membranmanometer

Membranmanometer
Membranmanometer er en membran som er fastspent mellom to flenser.
Flense_med_membran.jpg



En membran er en helt eller delvis ikke-gjennomtrengelig hinne. Dersom trykket på en av sidene forandrer seg så vil membranen bevege seg litt opp eller ned. Hvor stor størrelsen på bevegelsen er et mål for trykkdifferansen over og under membranen. Med denne hinnen som enten går litt opp eller ned så kan denne forskjellen bli overført til en viser eller til elektriske måleelementer.

Membranmanometer.jpg
På dette bildet viser det hvordan et membranmanometer fungerer. Viseren er satt fast på membranen så dersom membranen går opp, så vil viseren gå ned, og omvendt.

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Membranmanometer.jpg
http://no.wikipedia.org/wiki/Membranmanometer
http://no.wikipedia.org/wiki/Membran


Belgmanometer

Belgmanometer

Belgmanometer er et manometer til å måle veldig små trykk forskjeller, det blir brukt spesielt i en større mekanisk bevegelse som en fjær, hvis man bruker en membran. Et eksempel på dette er i pneumatiske systemer og i kraftbalansesystem. Et belgmanometer er oppbygd av en belg og et rom rundt som setter press på belgen. Belgen beveger seg etter krafta som blir tilført (P). på belgen heng det en viser som sitter på en trykkskala, og viseren beveger seg i takt med belgen. Belgen går tilbake til den opprinnelige stillingen når trykket blir borte, så lenge trykket ikke blir for stort enn instrumentet er ment for. Da kan belgen bli misforma og da måler den lenger ikke rett.
Et vanlig måleområde er 0,002-2 bar overtrykk, og undertrykk på 0,002-1 bar. I et pneumatisk instrument skifter trykket mellom 0,2 og 1 bar.


Pressostat

Pressostat
En pressostat er en elektrisk kontakt som blir styrt av lufttrykk. En pressostat kan sitte i for eksempel i vaskemaskiner. Pressostaten er bygd opp med en form for membran som blir påvirket av lufttrykk. Når luften kommer i pressostaten så vil dette presse lufttrykket opp membranen som bryter kretsløpet, som da kan starte et nytt kretsløpt. Eksemplet som nå er forklart går ut på at det er en pressostat i en vaskemaskin. I en vaskemaskin så kan en pressostat ha flere funksjoner, som er en av de positive sidene ved å bruke en pressostat. Dersom det ikke er trykk i pressostaten kan den ha den funksjonen at den fyller vann i vaskemaskinen. Når trykker i pressostaten blir så høyt at det presser membranen opp, slik at den bryter kretsløpet, så stopper maskinene å fylle vann. På det samme tidspunktet som vanninntaket stopper så kan for eksempel varmeelementer i maskinen å varme.
Pressostat_bilde.png

http://no.wikipedia.org/wiki/Pressostat
http://vvi.no/interactive/index.php?module=ContentExpress&func=display&ceid=195


Trykktransmitter

Trykktransmitter
En trykktransmitter brukes til å fjernavlese trykk i gasser eller væsker. Det trykket transmitteren oppdager omgjør den til et elektrisk signal som er proporsjonalt med trykket. Det vil si at dersom trykket øker, så vil det elektriske signalet også øke likt med trykket. En trykktransmitter kan kobles opp mot automatiske prosesser fordi den sender ut elektriske signaler fra det trykket den oppdager. Et relevant bruksområde for trykktransmittere er nivåmåling i tanker.

http://baatplassen.no/i/topic/17236-trykktransmitter-0-250-mbar/


Kvikksølg (mmHg)

Kvikksølv (mmHg)
Millimeter kvikksølv eller mmHg, også kalt Torr, er en måleenhet for måling av trykk. Denne enheten for å måle trykk er veldig praktisk og viktig for dagens samfunn innen helsevesenet. Millimeter Kvikksølv brukes til å måle blodtrykket med. Enheten Torr kommer i fra hvor mange millimeter kvikksølv et barometer steg og sank i forbindelse med variasjoner i lufttrykket. 1 mmHg er det samme som 133,3 Pa (Pascal).
http://no.wikipedia.org/wiki/MmHg


Trykkregulering:

Trykkregulering:


Fordeler og ulemper med målemetodene

Fordeler og ulemper med målemetodene
Det finnes to hovedtyper trykkmålere, elektroniske målere og mekaniske målere. De mekaniske målerne har fordelen at det ikke trenger strøm for og drive dem, og det er dessuten ofte mye billigere en de elektroniske. Ulempen med de mekaniske målerne er at de ikke kan kobles opp mot en automatisk reguleringssløyfe, og bare kan brukes til og lese av trykket. De elektroniske målerne har fordelen at man kan koble dem inn i ett elektronisk reguleringssystem. De er ofte noe dyrere en de mekaniske, men de ekstra kostnadene er ofte verdt det. Noen av de elektroniske målerne der dessuten mye mer nøyaktige en de mekaniske.


Av/på regulering

Av/på regulering
Den mest primitive og rimeligste av de reguleringssystemene vi har er AV/PÅ regulator. Det virker slik at når verdien kommer F. eks under skal- verdien så slår regulatoren på pådraget og når verdien kommer over skal- verdien slår den av pådraget, egentlig veldig logisk. Men AV/PÅ regulator er ikke mye stabil i reguleringen, så den passer ikke til oppgaver som krever stabilt verdig nivå. Men på installasjoner hvor det ikke gjør noe at pådraget blir slått mye av og på som på panelovner med termostat.


P-regulator

P-regulator

En P-regulator er litt mer avansert enn AV/PÅ regulering. Den har den funksjonen at den regner ut differansen mellom er- og skal-verdien som gjør at regulering blir mer stabil enn en AV/PÅ regulering.


PI- og PID-regulator

PI- og PID-regulator
En regulator innen P, I og D kan inneholde bare P leddet, både P og I leddet, eller alle P, I og D leddet sammen. Problemet med at man bruker færre ledd er at da kan det oppstå problemer som for eksempel statisk avvik dersom man bare har P leddet i bruk. Dette statiske avviket er at dersom en skal-verdi er på 50 ˚C, så kan det være mulig at P leddet regulerer den til 70, men allikevel er parallell med 50. Altså at den regulerer seg inn, bare ikke på riktig nivå, det er det statiske avviket, og for å unngå det så må det flere ledd til.
PI leddene har både den fordelen med at den regulerer seg inn, og samtidig regulerer seg inn på riktig sted. Så dersom man vil ha en skal verdi på 50 ˚C så blir legger den seg inn, og på riktig nivå også. I leddet har en matematisk formel som regner ut verdien og verdien over tid. Med denne formelen så omregner den fra signal inn til regulatoren og ut til pådragsorgan. Så det blir som en stasjon som gjør om det som kommer inn og sender det ut igjen til et pådragsorgan slik at det skal fungere riktig med hverandre.
PID leddene har nå P, I og D for seg. D leddet har den oppgaven å gjøre reguleringen raskere. Det kan hende at det kommer situasjoner der alt må skje raskere, derfor er dette D leddet med. Den gjør reguleringen raskere og optimaliserer reguleringen til ønsket behov.

http://no.wikipedia.org/wiki/PID-regulator
http://maaleteknikk.wikispaces.com/Trykk


Kaskaderegulering

Kaskaderegulering
Kaskaderegulering har alltid vært en spesiell måte å regulere på. Hvis du ser for deg at det er en forstyrrelse i en prosess, og du vil effektivt fjerne denne forstyrrelsen inn til hva enn du måtte ønske. Det en kaskaderegulering i hovedsak går ut på er at det er to regulatorer som er koblet sammen. Den ene regulatoren finner er-verdien og regner den ut til en skal-verdi. Denne skal-verdien går ikke direkte til et pådragsorgan, men til den andre regulatoren. Med denne regulatoren så kan den brukes til å fjerne helt og gjøre reguleringen mye raskere enn det den ville gjort ellers. Det vil si at dersom man bare hadde bruk en hovedsløyfe for å regulere for eksempel en tank med trykk, så ville ikke dette vært like optimalt dersom man bare hadde brukt en regulator til oppgaven.

http://techteach.no/kybsim/kaskaderegulering/index.php
http://maaleteknikk.wikispaces.com/Trykk


Dødtidskompensasjon

Dødtidskompensasjon
Dødtid er den tiden det tar fra vi innfører en endring i pådraget til det kan registreres noen endring i prosessverdien. For å kompensere for dødtiden kan vi bruke en simulert prosess. Da kjøres prosessen parallelt som gjør at regulatoren har mulighet til og forutsi hva som kommer til og skje og kan kompensere for det, før regulatoren måler at det faktisk har skjedd
http://vvi.no/interactive/index.php?module=ContentExpress&func=display&ceid=336


Eksempel_dødtid.jpg

http://vvi.no/interactive/ressurser/regteknikk_03/kap1/fig04.jpg


Fare for liv og helse

Fare for liv og helse
Helt til slutt så er det to videoer som handler om trykkets farer i praksis. Den videoen til venstre handler om en bensin tank som eksploderer og sender ut en trykkbølge. Videoen til høyre handler om gass under høyt trykk som eksploderer. Dette er konsekvensene av dette.