Абсолютное атмосферное давление: Абсолютное давление — Wikiwand

комплектация объектов промышленного и жилищно-коммунального назначения оборудованием, приборами и материалами для газо- , водо-, теплоснабжения

• Главная
• Описание товаров
• Абсолютное давление = absolute pressure и приборное (избыточное) давление = gauge pessure. В частности — что такое psig и psia?

В классической физике, например, в термодинамике, давление измеряется в единицах абсолютного давления относительно абсолютного вакуума, но, говоря о давлении в технике, мы обычно имеем в виду т.н. приборное или избыточное давление (изредка его еще называют «действующим»,  и совсем редко «манометрическим»).

Все эти понятия связаны следующим нехитрым равенством: Абсо­лютное давление на планете земля, это суммарное давле­ние, воздействующее на вещество, или другими словами это сумма атмо­сферного (барометрического) и избыточного давлений:

Р_абс =Р_атм +Р_изб

Разница между понятиями в том, что:

• приборное или избыточное («действующее», «манометрическое») давление измеряется относительно атмосферного, или:
• ноль приборного (избыточного) давления равен атмосферному (барометрическому) давлению, или
• абсолютный вакуум равен «минус одной атмосфере» приборного (избыточного,манометрического) давления и, при этом, равен нулю абсолютного давления.

Имейте в виду, что в подавляющем большинстве случаев в инжнерной жизни говоря о давлении имеют в виду именно приборное (избыточное) давление. Но всегда можно и переспросить.

Единица давления psig — приборное (избыточное над атмосферным) давление в psi (фунтах на квадратный дюйм) — единица англосаксов. Единица давления psia — абсолютное в psi (фунтах на квадратный дюйм).

• Абсолютное давление
  — величина измеренная относительно давления равного абсолютному нулю. Другими словами — давление относительно абсолютного вакуума.
• Барометрическое давление, атмосферное давление — это абсолютное давление земной атмосферы. Свое название этот тип давления получил от измерительного прибора барометра, который как известно определяет атмосферное давление в определенный момент времени при определенно температуре и на определенной высоте над уровнем моря. Относительно этого давления определяются избыточное давление и вакуум.
• Давление избыточное — имеет место в том случае если имеется положительная разность между измеряемым давлением и барометрическим. То есть избыточное давление это величина на которую измеряемое давлением больше барометрического. Для измерения этого вида давления используют манометр. Это, очевидно, положительное приборное давление.
• Вакуум или по другому вакуумметрическое давление это величина на которую измеряемое приборное давление меньше барометрического. Если избыточное давление обозначается в положительных единицах, то вакуум в отрицательных от -103 до 0 кПа. Приборы способные измерять этот тип давления называют вакуумметрами. Это, само-собой, отрицательное приборное давление.
• Дифференциальное давление возникает когда сравнивается одно давление относительно другого. В строгом смысле все виды двления, кроме абсолютного — диффренциальные 🙂

Как измеряется давление вакуума — Leybold

Диапазоны давления в вакуумной технологии и их характеристики

В вакуумной технологии принято подразделять широкий диапазон давления, который охватывает более 16 степеней десяти, на более мелкие отдельные режимы. Обычно они определяются следующим образом:

Низкий вакуум (RV) 1000 – 1 мбар 

Средний вакуум (MV) 1 – 10-3 мбар 

Высокий вакуум (HV) 10-3 – 10-7 мбар 

Сверхвысокий вакуум (UHV) 10-7 – (10-14) мбар

Таблица IX — диапазоны давления, используемые в вакуумной технологии, и их характеристики (числа округлены до целой степени десяти)

Это разделение, естественно, несколько условное. В частности, химики могут называть спектр, который представляет для них наибольший интерес и находится в диапазоне от 100 до 1 мбар, «промежуточным вакуумом». Некоторые инженеры могут вообще не использовать термин «вакуум», а вместо этого говорить о «низком давлении» или даже «отрицательном давлении». Однако приведенные выше режимы давления могут быть достаточно успешно разделены на основе результатов наблюдения за газокинетической ситуацией и характером  потока газа. Рабочие технологии в различных диапазонах также будут отличаться. 

Атмосферный воздух

Перед откачкой каждая вакуумная система на земле содержит воздух, и во время работы всегда будет окружена воздухом.

Это делает необходимым знание физических и химических свойств атмосферного воздуха. 

Атмосфера состоит из ряда газов и, рядом с земной поверхностью, водяного пара. Давление, оказываемое атмосферным воздухом, зависит от уровня моря. Среднее атмосферное давление составляет 1013 мбар (эквивалентно «атмосфере», единице измерения, которую использовали раньше). В таблице VIII приведен стандартный состав атмосферы при относительной влажности 50% и температуре 20 °C. 

Таблица VIII — состав атмосферного воздуха. Примечание. В составе атмосферного воздуха относительная влажность (RH) указывается отдельно вместе с температурой.

Таким образом, при данной относительной влажности давление воздуха, считываемое на барометре, составляет 1024 мбар.

Таблица XVII — сравнение и преобразование температуры (значения округлены до целых градусов)

Что касается вакуумной технологии, то в отношении состава воздуха необходимо отметить следующие моменты: 

а) Водяной пар, содержащийся в воздухе и изменяющийся в зависимости от уровня влажности, играет важную роль при откачке воздуха из вакуумной установки (см.  страницу «Перекачка газов — мокрый процесс»). 

б) При выполнении процедур откачки с использованием сорбционных насосов необходимо учитывать значительное количество инертного газа аргона.  

в) Несмотря на очень низкое содержание гелия в атмосфере, всего около 5 частей на миллион, этот инертный газ особенно явно проявляет себя в системах сверхвысокого вакуума, которые уплотнены с помощью Viton или содержат стеклянные или кварцевые компоненты. Гелий способен проникать в эти вещества в измеримой степени. 

Давление атмосферного воздуха падает с увеличением высоты над поверхностью Земли (см. рис. 9.3). Высокий вакуум преобладает на высоте около 100 км, а сверхвысокий вакуум — на высоте более 400 км. Состав воздуха также изменяется в зависимости от расстояния до поверхности Земли (см. рис. 9.4). 

Рис. 9.3 — снижение давления воздуха (1) и изменение температуры (2) в зависимости от высоты над уровнем моря

Рис. 9.4 — изменение состава атмосферы в зависимости от высоты над уровнем моря

Единицы измерения давления и их определения

Давление p (мбар)

Давление газов и жидкостей. (Количество: давление; символ: p; единица измерения: миллибар; сокращение: мбар). В стандарте DIN 1314 давление определяется как отношение стандартной силы, приложенной к поверхности, к площади этой поверхности (отношение силы к площади поверхности). Несмотря на то, что торр больше не используется в качестве единицы измерения давления, тем не менее, в интересах обеспечения прозрачности его следует упомянуть: 1 торр — это такое давление газа, при котором уровень ртутного столба поднимается на 1 мм при температуре 0 °C. (Стандартное атмосферное давление составляет 760 торр или 760 мм рт. ст.). Давление p можно более точно определить с помощью следующих индексов: 

Абсолютное давление p

_abs

Абсолютное давление всегда указывается в вакуумной технологии, поэтому индекс «abs» обычно можно опустить.

Общее давление p

_t

Общее давление в резервуаре представляет собой сумму парциальных давлений всех газов и паров в резервуаре. 

Парциальное давление p

_i

Парциальное давление определенного газа или пара — это давление, которое оказывал бы этот газ или пар, если бы он один присутствовал в резервуаре. Важное примечание: в частности, в технологии низкого вакуума парциальное давление в смеси газа и пара часто считается суммой парциальных давлений всех неконденсируемых компонентов, присутствующих в смеси — например, в случае «парциального предельного давления» на пластинчато-роторном насосе. 

Давление насыщенного пара p

_s

Давление насыщенного пара называется давлением насыщения пара ps. ps будет функцией температуры для любого вещества. 

Давление пара p

_d

Парциальное давление паров, которые могут быть сжижены при температуре жидкого азота (LN₂).

Стандартное давление p

_n

Стандартное давление p_n определяется в DIN 1343 как давление p_n = 1013,25 мбар. 

Предельное давление p

_end

Самое низкое давление, которое может быть достигнуто в вакуумном резервуаре. Так называемое предельное давление зависит не только от скорости откачки насоса, но и от давления паров pd для смазочных материалов, герметиков и топлива, используемых в насосе. Если откачка из резервуара происходит только с помощью пластинчато-роторного вакуумного насоса (объемного сжатия) с масляным уплотнением, то предельное давление, которое может быть достигнуто, будет определяться, в первую очередь, давлением паров используемого масла насоса и, в зависимости от чистоты резервуара, также от паров, выделяющихся на стенках резервуара, и, конечно, от герметичности самого вакуумного резервуара. 

Давление окружающей среды p

_amb

или (абсолютное) атмосферное давление

Избыточное давление p

_e или манометрическое давление

(Индексный символ от «excess» (избыток))

В данном случае положительные значения p_e указывают на избыточное или манометрическое давление; отрицательные значения характеризуют вакуум. 

Рабочее давление p

_w

При откачке газы и/или пары удаляются из резервуара. Под газами понимается вещество в газообразном состоянии, которое, однако, не конденсируется при рабочей или эксплуатационной температуре. Пар — это также вещество в газообразном состоянии, но оно может быть сжижено при преобладающих температурах путем повышения давления. Наконец, насыщенный пар — это вещество, которое при преобладающей температуре является газом, находящимся в равновесии с жидкой фазой того же вещества. 

Таблица I — допустимые единицы измерения давления, включая торр 1), и их преобразование.

1. Торр включен в таблицу только для облегчения перехода от этой привычной единицы к принятым единицам Н · м^-2, мбар и бар. В будущем единицы измерения давления торр, мм водяного столба, мм ртутного столба (мм рт. ст.), % вакуума, техническая атмосфера (at), физическая атмосфера (atm), абсолютное атмосферное давление (ata), давление выше атмосферного и давление ниже атмосферного могут больше не использоваться. В данном контексте используется стандарт DIN 1314.
2. Единица Ньютон, деленная на квадратный метр (Н · м^-2), также обозначается в паскалях (Па): 1 Н · м^-2= 1 Па. Ньютон, деленный на квадратный метр, или паскаль является единицей СИ для давления газов и жидкостей.
3. 1 торр = 4/3 мбар; fl торр = 1 мбар.

Блог и Wiki Фундаментальные основы физики вакуума Основы вакуума

Понимание абсолютного, вакуумного и составного давления

Ваш механический манометр может измерять различные давления в зависимости от области применения. И не только положительное давление. Существуют требования к манометрам, которые измеряют как положительное, так и отрицательное давление, также известным как манометр с составным диапазоном или шкалой.

Манометр с вакуумным диапазоном измеряет только отрицательное давление . А то некоторые манометры измеряют только положительное давление. Обычно они включают атмосферное давление на нуле на циферблате, часто называемое манометрическим давлением .

Однако иногда возникают требования к манометрам, которые используют абсолютный нуль в качестве точки измерения давления. Они называются абсолютными датчиками.

Если вы не выбрали подходящий тип измеряемого давления, то есть положительное манометрическое давление, абсолютное давление или отрицательное давление, называемое вакуумом, ваш манометр может не предоставить вам требуемую «читаемую» шкалу давления.

В нашу службу поддержки поступает много звонков о давлении. Иногда заказчику требуется манометр, измеряющий абсолютное давление и вакуум.

Эта статья познакомит вас с абсолютным давлением, избыточным давлением, отрицательным давлением или вакуумом и комбинированным давлением, чтобы помочь вам лучше понять различия. Также обсуждаются цифровые датчики и преобразователи и доступные абсолютные диапазоны. Продолжайте читать, чтобы узнать больше!

Определения типов давления

Абсолютное давление — Абсолютное давление возникает при полном отсутствии воздуха. Только тогда создается совершенный или полный вакуум. Отрицательного абсолютного давления не бывает. При измерении давления оно будет одинаковым и не будет колебаться независимо от атмосферного или барометрического давления.

Манометрическое давление — Положительное давление, превышающее атмосферное или барометрическое давление, с использованием атмосферного давления в качестве эталона.

Вакуум — Отрицательное давление ниже атмосферного или барометрического давления с использованием атмосферного давления в качестве эталона.

Объяснение барометрического или атмосферного давления

Как правило, механические манометры измеряются и калибруются при атмосферном давлении, также известном как барометрическое давление или манометрическое давление . На уровне моря барометрическое давление составляет 30 дюймов ртутного столба или 14,7 фунтов на квадратный дюйм (psi).

Интересно, что барометрическое давление различается и/или меняется в зависимости от высоты над уровнем моря. Он также меняется в зависимости от погодных условий. В дождливый день барометрическое давление падает. И наоборот, в погожий день атмосферное давление повышается.

Зарегистрированное атмосферное давление в экстремальных условиях достигает 25,9 дюймов ртутного столба. Таким образом, когда производитель манометра калибрует манометр, он калибруется при барометрическом или атмосферном давлении того дня во времени, которое может измениться в будущем.

При экстремальных погодных условиях, только что описанных выше, когда манометр с герметичным корпусом (не вентилируемым в местную атмосферу) калибруется на уровне моря или устанавливается на 30 дюймов ртутного столба при барометрическом давлении 25,9дюймов ртутного столба, точность датчика будет зависеть от 4,1 дюйма ртутного столба или +/- 2 фунта на квадратный дюйм.

Как правило, изменения барометрического давления не влияют неблагоприятным образом на решение покупателя приобрести механический манометр, откалиброванный по атмосферному давлению или манометрическому давлению.

По данным NOAA (Национальное управление океанических и атмосферных исследований), среднее барометрическое давление составляет 29,92 дюйма ртутного столба. Как правило, в приборах для измерения давления в качестве стандарта используется 30 дюймов ртутного столба или эквивалентная единица измерения.

Приборы абсолютного давления, механические манометры, цифровые манометры и преобразователи

Как насчет того, когда возникает потребность в приборе абсолютного давления, что имеется в наличии?

Есть несколько вариантов:

Механические манометры

Напоминаем, что механические манометры калибруются при атмосферном/барометрическом давлении в течение дня. Когда требуется абсолютный механический манометр, часто простым приемлемым вариантом является калибровка манометра при атмосферном давлении, а затем при нулевом давлении со смещением стрелки на 14,7 фунтов на квадратный дюйм вверх по шкале.

Хотя это и не настоящий абсолютный манометр с изолированной камерой давления, этот вариант часто является приемлемым и экономичным выбором. На рисунках 1 и 2 ниже приведены примеры манометров, показывающих манометрическое давление, и манометра абсолютного давления со смещенной стрелкой, как описано выше.

Рис. 1 и 2:

 

0003

Хотя некоторые манометры предлагаются с изолированной камерой, что делает их настоящими абсолютными манометрами, они дороги и не пользуются популярностью.

Цифровые манометры и датчики давления

Сенсорная технология с цифровыми манометрами и датчиками обеспечивает реальный диапазон абсолютного давления. Применения включают полупроводниковые, автомобильные, внедорожные транспортные средства и оборудование для работы на природном газе.

Вакуумное давление

Манометр, измеряющий отрицательное давление, то есть давление ниже атмосферного или барометрического давления, называется вакуумметром. Этот манометр откалиброван при атмосферном давлении и показывает только отрицательное давление или вакуум. Это просто означает, что измеряемое давление ниже атмосферного давления.

Циферблаты вакуумметра обычно показывают показания против часовой стрелки. Стрелка манометра вращается против часовой стрелки по мере того, как к манометру прикладывается увеличивающийся вакуум. Так, на манометре со стандартной дугой шкалы в 270 градусов нулевое давление будет находиться в зоне 270 градусов.

Рисунок 3:

  Рис. 3: Манометр вакуума

Давление компаунда

Давление компаунда измеряет как положительное, так и отрицательное (вакуум) давление. Манометр, показывающий только манометрическое давление , то есть положительное давление, обычно не повреждается, если на манометр подается полный вакуум. Однако, если требуется, чтобы циферблат манометра отображал как положительное, так и отрицательное давление, рассмотрите возможность использования составного манометра.

Стрелка будет двигаться по часовой стрелке при измерении положительного давления и против часовой стрелки при измерении отрицательного давления.

Рис. 4:

 

Рис. 4: Комбинированный манометр

Когда следует измерять эти давления?

В каких ситуациях кому-то может потребоваться измерение абсолютного, вакуумного или составного давления? Есть много приложений, которые требуют этих измерений.

Приборы абсолютного давления с изолированным измерительным датчиком обычно используются, когда требуется измерение, на которое не влияет атмосферное давление. Их можно найти на метеостанциях для измерения атмосферного давления и в приложениях, использующих атмосферное давление для расчета высоты.

Манометры абсолютного давления с неизолированным датчиком, обычно с трубкой Бурдона, используются на рынках, включающих нефтеперерабатывающие, нефтехимические и химические заводы.

Вакуумметрам требуется вакуумный насос для сброса давления. Области применения, требующие этой системы, включают тепловые насосы, холодильное оборудование, оборудование для обнаружения утечек и системы кондиционирования воздуха.

Комбинированные манометры могут использоваться для измерения утечек в линиях под давлением или в устройствах с низким давлением, таких как системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, испытательные камеры в лабораториях или в любых других устройствах, где необходимо считывать как положительное, так и отрицательное давление.

Мы не хотим на вас давить, но у нас есть дополнительная информация.

Теперь, когда вы изучили различные типы измеряемого давления, позвольте нам помочь вам подобрать правильный диапазон манометров для вашего применения. Свяжитесь с одним из наших экспертов, чтобы обсудить ваш процесс и ваши потребности в измерениях.

Если вы хотите узнать больше о манометрах и услугах, которые мы предлагаем для них, вот еще несколько статей, которые мы написали:

• Как идентифицировать ваш манометр и найти правильную замену
• Как выбрать правильный диапазон манометра?
• Как часто следует проверять калибровку манометра?
• Как заказать специальные циферблаты для манометров?
• Сколько стоят механические манометры?

Не стесняйтесь обращаться к нам сегодня, чтобы поговорить с одним из наших отраслевых экспертов и получить ответы на все ваши вопросы о манометрах.

Что такое барометрическое давление?

Нас регулярно спрашивают: «Что такое барометрическое давление?» Поэтому я решил сделать короткую запись в блоге, чтобы ответить на этот вопрос.

Обратите внимание, что барометрическое давление иногда также называют атмосферным давлением.

Очень кратко мы можем сказать, что: Барометрическое давление — это давление на землю, вызванное весом воздуха над нами.

Это определение звучит довольно просто, но давайте все же углубимся в эту тему…

Что такое давление?

Для начала, что такое давление? Давление определяется как силы на площадь (p=F/A) , что означает, что давление — это определенная сила, воздействующая на область. Международная СИ определяет базовую единицу давления как Паскаль, где 1 Паскаль равен 1 Ньютону на квадратный метр (Н/м2).

Думаем мы об этом или нет, но многие широко используемые единицы давления указывают силу и площадь в своем названии. Например, фунтов на квадратный дюйм    – это фунт-сила на квадратный дюйм, а кгс/см  ²  – килограмм-сила на квадратный сантиметр. Однако большинство единиц измерения давления не включают этот принцип прямо в свое название.

Чтобы узнать больше о давлении и различных используемых единицах измерения давления, ознакомьтесь с записью в блоге Единицы давления и преобразование единиц измерения давления .

 

Абсолютное давление

Барометрическое давление относится к так называемому абсолютному типу давления. При измерении абсолютного давления измеренное давление сравнивается с идеальным (абсолютным) вакуумом, в котором не осталось молекул воздуха и, следовательно, нет давления.

Для сравнения, обычное манометрическое давление называется текущим барометрическим/атмосферным давлением.

Для получения более подробной информации о различных типах давления, пожалуйста, ознакомьтесь с записью в блоге Основы калибровки давления – Типы давления.

 

Барометрическое давление

Как уже упоминалось, барометрическое давление – это  давление, вызванное весом воздуха над нами . Земная атмосфера над нами содержит воздух, и хотя он относительно легкий, имея его так много, он начинает иметь некоторый вес, поскольку гравитация притягивает молекулы воздуха.

Когда я говорю «воздух», я имею в виду воздух вокруг нас, состоящий примерно из 78 % азота, 21 % кислорода, менее 1 % аргона и небольшого количества других газов. Когда мы поднимаемся выше, воздух становится тоньше, потому что в нем меньше молекул.

Приблизительно 75% массы атмосферы находится ниже высоты около 11 км (6,8 миль, 36 000 футов) толстого слоя на поверхности земли. Граница перехода атмосферы в космическое пространство обычно считается находящейся на высоте около 100 км (62 мили) над земной поверхностью.

Мы можем проиллюстрировать столб воздуха над нами, притягиваемый гравитацией, вызывающий атмосферное давление, с помощью рисунка ниже:

 

номинальное барометрическое давление  на земле считается абсолютным  (абсолютное 1013,25 мбар или 14,696 фунтов на квадратный дюйм), что означает, что на каждый квадратный сантиметр (14,7 фунта силы на каждый квадратный дюйм), как правило, на поверхности земли приходится около 1,03 килограмма силы, вызванной весом воздуха.
На практике барометрическое давление очень редко совпадает с номинальным значением, так как оно постоянно меняется и варьируется в разных местах.

Атмосферное давление зависит от нескольких факторов, таких как погодных условий и высоты над уровнем моря .

Для погода   пример: в дождливый день атмосферное давление ниже, чем в солнечный день.

Атмосферное давление также зависит от  высоты над уровнем моря . Чем выше вы находитесь, тем меньше атмосферное давление, что имеет смысл, потому что, когда вы поднимаетесь на большую высоту, над вами остается меньше воздуха. Воздух на больших высотах также содержит меньше молекул, что делает его легче, чем на более низкой высоте. Сила тяжести также уменьшается на этих высотах. По этим причинам барометрическое давление ниже на больших высотах.

 

На самом деле, вы можете использовать измеритель барометрического давления для измерения высоты над уровнем моря , так самолеты могут измерять свою высоту. Давление падает по мере того, как вы поднимаетесь выше, оно не падает точно линейно.

Когда вы поднимаетесь в космос, там нет давления, и это идеальный вакуум, в котором не осталось молекул воздуха.

На рисунках ниже показано, как меняется атмосферное давление при изменении высоты над уровнем моря. Первый с кПа по сравнению с метрами, второй с фунтами на квадратный дюйм по сравнению с футами:

 

Единицы барометрического (атмосферного) давления

Существует несколько единиц измерения давления, которые были созданы специально для измерения барометрического давления.

Одной из этих единиц является  стандартная атмосфера  (атм), что равно 101325 Паскалей. Существует также единица измерения, называемая техническая атмосфера (ат), которая не совсем совпадает с атм (1 атм = 0,968 атм).

Торр   также используется для измерения барометрического давления, первоначально равного миллиметру ртутного столба, но позже определяется как немного другое. Также используются некоторые единицы СИ, такие как гПа (гектопаскаль), кПа (килопаскаль) или мбар (миллибар).

Важно помнить, что мы всегда говорим об абсолютном давлении, когда говорим о барометрическом давлении.

Подробнее о единицах измерения давления читайте в блоге Единицы измерения давления и преобразование единиц давления .

 

Некоторые практические соображения

Мы можем легко почувствовать изменение атмосферного давления, когда летим в самолете. Несмотря на то, что внутри самолета создается давление, оно все равно падает по мере того, как самолет поднимается выше. Вы особенно чувствуете растущее давление в ушах, когда самолет начинает приземляться и снижаться. Изменение настолько быстрое, что ваши уши не всегда достаточно быстро успокаиваются.

Возможно, вы также заметили, что стаканчик из-под йогурта немного раздувается, когда вы находитесь в воздухе. Чаша набухает, потому что она была запечатана на земле при нормальном атмосферном давлении.