Физические значения и различные типы давления
Давление ― один из наиболее часто измеряемых параметров в промышленности. Однако существуют различные единицы измерения и разные формы самого давления. Рассмотрим основные условия.
Давление (p) ― это сила (F), действующая на поверхность (A), представленная формулой:
Согласно международной системе измерений (СИ), единица измерения давления называется Паскалем (Па). Термин происходит от имени французского математика Блеза Паскаля (1623-1662) и выводится следующим образом из единиц СИ в метрах и Ньютонах: 1 Па = 1 Н/м 2 .
Паскаль ― очень маленькая единица давления. Поэтому в промышленности в качестве единицы измерения обычно используется бар. Вообще в разных сферах могут применять различные единицы измерения давления. Например, в паскалях (Па) выражают давление в "чистых комнатах", метеорология оперирует гектопаскалями (гПа). Артериальное давление измеряется в миллиметрах ртутного столба. Соотношение этих единиц приведено в таблице:
| В единицы: | ||||||||
| Па (Н/м2) | МПа | bar | atmosphere | мм рт. ст. | мм в.ст. | м в.ст. | кгс/см2 | |
| Следует умножить на: | ||||||||
| Па (Н/м2) - паскаль, единица давления СИ | 1 | 1*10-6 | 10-5 | 9.87*10-6 | 0.0075 | 0.1 | 10-4 | 1.02*10-5 |
| МПа, мегапаскаль | 1*106 | 1 | 10 | 9.87 | 7.5*103 | 105 | 102 | 10.2 |
| бар | 105 | 10-1 | 1 | 0.987 | 750 | 1.0197*104 | 10.197 | 1.0197 |
| атм, атмосфера | 1.01*105 | 1.01* 10-1 | 1.013 | 1 | 759.9 | 10332 | 10.332 | 1.03 |
| мм рт. ст., мм ртутного столба | 133.3 | 133.3*10-6 | 1.33*10-3 | 1.32*10-3 | 1 | 13.3 | 0.013 | 1.36*10-3 |
| мм в.ст., мм водяного столба | 10 | 10-5 | 0.000097 | 9.87*10-5 | 0.075 | 1 | 0.001 | 1.02*10-4 |
| м в.ст., метр водяного столба | 104 | 10-2 | 0.097 | 9.87*10-2 | 75 | 1000 | 1 | 0.102 |
| кгс/см2 , килограмм-сила на квадратный сантиметр | 9.8*104 | 9.8*10-2 | 0.98 | 0.97 | 735 | 10000 | 10 | 1 |
| фунтов на кв. фут / pound square feet (psf) | 47.8 | 4.78*10-5 | 4.78*10-4 | 4.72*10-4 | 0.36 | 4.78 | 4.78 10-3 | 4.88*10-4 |
| фунтов на кв. дюйм / pound square inches (psi) | 6894.76 | 6.89476*10-3 | 0.069 | 0.068 | 51.7 | 689.7 | 0.690 | 0.07 |
| Дюймов рт.ст. / inches Hg | 3377 | 3.377*10-3 | 0.0338 | 0.033 | 25.33 | 337.7 | 0.337 | 0.034 |
| Дюймов в.ст. / inches H2O | 248.8 | 2.488*10-2 | 2.49*10-3 | 2.46*10-3 | 1.87 | 24.88 | 0.0249 | 0.0025 |
Таблица 1: соотношение единиц измерения давления
Типы давления
Для пользователей важно уметь различать типы давления, чтобы выбрать наиболее подходящий датчик давления. Обычно выделяют следующие типы: абсолютное, дифференциальное и относительное давление.
Абсолютное давление
Абсолютное давление ссылается на нулевое (эталонное), которое возможно в безвоздушном пространстве, например, в космосе или в идеальном вакууме. Любое давление относительного данного известно как абсолютное. Измеренное давление всегда больше эталонного. Для лучшей дифференциации от других форм абсолютное давление выражают с помощью индекса abs : P abs .
В качестве эталонного давления в датчиках абсолютного давления используется вакуум, заключенный в сенсорном элементе, на вторичной стороне мембраны. Датчики абсолютного давления часто используются в метеорологии, а также в упаковочной промышленности (например, при производстве вакуумной упаковки).
Рисунок 2: различные типы давления
Относительное давление (манометрическое давление)
Относительное давление связано с атмосферным, которое обозначается индексом amb. Это давление, которое действует через слой воздуха. Оно непрерывно снижается до высоты около 500 км над уровнем моря (выше превалирует абсолютное давление). Атмосферное давление на уровне моря соответствует примерно 1013 мбар и колеблется примерно на 5% в условиях высокого и низкого давления.
Вторичная сторона датчика относительного давления (в отличие от датчиков абсолютного давления) остается открытой, чтобы обеспечить выравнивание с атмосферным давлением. Помимо "относительного давления" распространен термин "избыточное давление". Мы говорим о положительном избыточном давлении, когда абсолютное давление выше атмосферного. Если это не так, то используется определение "отрицательное избыточное давление" (а также "вакуум").
Практическим примером измерения относительного давления являются автомобильные шины. Если в шину подается 2 бар относительного давления при давлении воздуха 1 бар, то это соответствует 3 барам абсолютного давления.
Дифференциальное давление
В случае с дифференциальным давлением указывается разница между двумя любыми давлениями. По этой причине датчики дифференциального давления имеют два напорных соединения.
Один из примеров использования датчика дифференциального давления ― измерение гидростатического давления в закрытых емкостях.