Зависимость давления в баллоне лодки ПВХ от температуры: расчеты
Всем доброго дня, ночи и т.д. и т.м.
Этот вопрос плавает по многим веткам форума. Сатья не моя выкладываю как справочную информацию.
Каждый владелец лодки ПВХ знает, что понижение температуры приводит к снижению давления в надувном баллоне. И наоборот, нагрев на солнце оставленной на берегу лодки приводит к заметному повышению давления. В последнем случае всегда возникают вопросы, насколько велика угроза разрыва баллонов, и не стоит ли производителям надувных судов оснащать их аварийными клапанами сброса избыточного давления.
В данной статье мы напомним о возможности использования простой математической закономерности, позволяющей достаточно точно вычислить, насколько сильно изменится давление воздуха в баллоне при изменении его температуры. Подчеркнем, речь идет о температуре воздуха, находящегося в баллоне, а не о температуре окружающей среды.
Зная величину изменения давления, можно легко определить изменение натяжения ткани ПВХ и сравнить его с допустимыми значениями. Расчетам натяжения ткани посвящена отдельная статья, с которой можно ознакомиться по ссылке.
Зависимость давления газа от температуры в замкнутом объеме описывается законом Шарля, он же второй закон Гей-Люссака.
Математическое выражение закона предельно простое:
P1/T1 = P2/T2
где:
T1 и T2 – температуры в градусах Кельвина (К);
P1 и P2 – абсолютное давление газа в замкнутом объеме при температурах T1 и T2 соответственно.
Температура в кельвинах получается прибавлением к температуре в градусах Цельсия значения 273. Таким образом, например, температура 27°С будет соответствовать температуре в градусах Кельвина 273+27=300 К.
Значение абсолютного давления находится как сумма атмосферного и избыточного давления в баллоне. Т.е., например, баллон имеет значение избыточного давления 250 мБар. Если атмосферное давление принять равным 1 Бар, то абсолютное давление будет равным 1.250 Бар.
Приступим к расчетам. Предположим, в начальном состоянии лодка имеет избыточное давление в баллонах 0.250 мБар. Температура воздуха в баллонах 27°С.
При охлаждении на 10°С получим абсолютное давление в баллонах:
1.25×290/300 = 1.208 Бар
Таким образом, величина избыточного давления будет составлять 208 мБар.
При нагреве воздуха в баллоне на 10°С получим:
1.25×310/300 = 1.292 Бар, т.е. избыточное давление составит 292 мБар.
Предположим, испытуемая лодка лежит без контроля на берегу под палящим солнцем. При этом температура воздуха в баллоне достигла 57°С.
Легко посчитать, что избыточное давление в баллоне достигнет значения 0.375 мБар.
Является ли такое повышение давления в баллоне недопустимым? С точки зрения прочностных показателей такое увеличение давления не вызовет критичного увеличения натяжения ткани ПВХ. Особенно если учесть приблизительно десятикратный запас прочности (см. материал по ссылке).
Однако если при производстве лодки был допущен брак клеевых соединений или использовался клей, не предназначенный для судостроения, возможно разрушение швов. Лодка взорвется. Формально недобросовестный производитель может сослаться на значительное превышение давления над допустимым значением. Однако это уже вопросы репутации фирмы и защиты прав потребителей, и в рамках данной статьи они не рассматриваются.
Про прочность клеевых соединений, в частности, при нагревании на солнце, можно прочитать в нашей статье.
Подводя итог, можно сказать следующее.
1) В нормальных условиях изменение температуры воздуха в баллоне на 10°С ведет к изменению избыточного давления приблизительно на 42 мБар.
2) Увеличение давления при серьезном нагреве на солнце не является угрозой разрушения качественно изготовленного судна.
3) Что касается клапанов сброса избыточного давления, то, как следует из предыдущего пункта, для качественных изделий они не нужны.
4) При заведомо низком качестве, когда производитель экономит на таком важном компоненте, как клей, ждать установки аварийного клапана не стоит. Это приведет к увеличению себестоимости, и как следствие, потере некоторых конкурентных преимуществ в виде ценового демпинга.
Взято с http://katerlodkamotor.ru
Этот вопрос плавает по многим веткам форума. Сатья не моя выкладываю как справочную информацию.
Каждый владелец лодки ПВХ знает, что понижение температуры приводит к снижению давления в надувном баллоне. И наоборот, нагрев на солнце оставленной на берегу лодки приводит к заметному повышению давления. В последнем случае всегда возникают вопросы, насколько велика угроза разрыва баллонов, и не стоит ли производителям надувных судов оснащать их аварийными клапанами сброса избыточного давления.
В данной статье мы напомним о возможности использования простой математической закономерности, позволяющей достаточно точно вычислить, насколько сильно изменится давление воздуха в баллоне при изменении его температуры. Подчеркнем, речь идет о температуре воздуха, находящегося в баллоне, а не о температуре окружающей среды.
Зная величину изменения давления, можно легко определить изменение натяжения ткани ПВХ и сравнить его с допустимыми значениями. Расчетам натяжения ткани посвящена отдельная статья, с которой можно ознакомиться по ссылке.
Зависимость давления газа от температуры в замкнутом объеме описывается законом Шарля, он же второй закон Гей-Люссака.
Математическое выражение закона предельно простое:
P1/T1 = P2/T2
где:
T1 и T2 – температуры в градусах Кельвина (К);
P1 и P2 – абсолютное давление газа в замкнутом объеме при температурах T1 и T2 соответственно.
Температура в кельвинах получается прибавлением к температуре в градусах Цельсия значения 273. Таким образом, например, температура 27°С будет соответствовать температуре в градусах Кельвина 273+27=300 К.
Значение абсолютного давления находится как сумма атмосферного и избыточного давления в баллоне. Т.е., например, баллон имеет значение избыточного давления 250 мБар. Если атмосферное давление принять равным 1 Бар, то абсолютное давление будет равным 1.250 Бар.
Приступим к расчетам. Предположим, в начальном состоянии лодка имеет избыточное давление в баллонах 0.250 мБар. Температура воздуха в баллонах 27°С.
При охлаждении на 10°С получим абсолютное давление в баллонах:
1.25×290/300 = 1.208 Бар
Таким образом, величина избыточного давления будет составлять 208 мБар.
При нагреве воздуха в баллоне на 10°С получим:
1.25×310/300 = 1.292 Бар, т.е. избыточное давление составит 292 мБар.
Предположим, испытуемая лодка лежит без контроля на берегу под палящим солнцем. При этом температура воздуха в баллоне достигла 57°С.
Легко посчитать, что избыточное давление в баллоне достигнет значения 0.375 мБар.
Является ли такое повышение давления в баллоне недопустимым? С точки зрения прочностных показателей такое увеличение давления не вызовет критичного увеличения натяжения ткани ПВХ. Особенно если учесть приблизительно десятикратный запас прочности (см. материал по ссылке).
Однако если при производстве лодки был допущен брак клеевых соединений или использовался клей, не предназначенный для судостроения, возможно разрушение швов. Лодка взорвется. Формально недобросовестный производитель может сослаться на значительное превышение давления над допустимым значением. Однако это уже вопросы репутации фирмы и защиты прав потребителей, и в рамках данной статьи они не рассматриваются.
Про прочность клеевых соединений, в частности, при нагревании на солнце, можно прочитать в нашей статье.
Подводя итог, можно сказать следующее.
1) В нормальных условиях изменение температуры воздуха в баллоне на 10°С ведет к изменению избыточного давления приблизительно на 42 мБар.
2) Увеличение давления при серьезном нагреве на солнце не является угрозой разрушения качественно изготовленного судна.
3) Что касается клапанов сброса избыточного давления, то, как следует из предыдущего пункта, для качественных изделий они не нужны.
4) При заведомо низком качестве, когда производитель экономит на таком важном компоненте, как клей, ждать установки аварийного клапана не стоит. Это приведет к увеличению себестоимости, и как следствие, потере некоторых конкурентных преимуществ в виде ценового демпинга.
Взято с http://katerlodkamotor.ru
