فشار مطلق در مقابل فشار نسبی: فرمول، نمونه‌ها و راهنمای تبدیل

نکات کلیدی

• فشار نسبی نسبت به فشار جوی فعلی اندازه‌گیری می‌شود؛ فشار مطلق نسبت به خلأ کامل اندازه‌گیری می‌شود.
• فشار مطلق = فشار نسبی + فشار جو.
• در سطح دریا، فشار جو ≈ ۱۰۱٫۳ کیلوپاسکال ≈ ۱٫۰۱۳ بار ≈ ۱۴٫۷ psi ≈ ۷۶۰ میلی‌متر جیوه.
• بیشتر مانومترهای مکانیکی فشار نسبی را نشان می‌دهند؛ مانومترهای خلأ و ترانسمیترهای فشار مطلق فشار مطلق را نشان می‌دهند.
• در پروژه‌های بین‌المللی، همیشه تأیید کنید که واحد تعیین‌شده «psi»، «bar»، «kPa» یا «MPa» به معنای فشار نسبی است یا فشار مطلق.

مقایسه فشار مطلق و فشار نسبی روی یک مقیاس مشترک: فشار نسبی از فشار جو شروع می‌شود، فشار مطلق از خلأ کامل شروع می‌شود.

مقدمه

فشار مطلق و فشار نسبی دو روش متفاوت برای بیان یک کمیت فیزیکی واحد هستند — و اشتباه گرفتن آن‌ها پیامدهای واقعی دارد. مهندسان و خریدارانی که با مانومترها، ترانسمیترهای فشار، ابزارهای خلأ یا شیرها کار می‌کنند، هر روز با این تمایز سروکار دارند.

وقتی مرجع اشتباه انتخاب شود:

• ممکن است یک شیر برای رده‌ی فشار نادرستی رتبه‌بندی شده باشد.
• ممکن است یک ترانسمیتر با محدوده‌ی نادرستی انتخاب شود.
• ممکن است یک سیستم خلأ بر اساس مبدأ (داتوم) نادرست طراحی شده باشد.

این راهنما تفاوت بین فشار مطلق و فشار نسبی را توضیح می‌دهد، فرمول تبدیل را ارائه می‌کند، مثال‌های عینی را بررسی می‌کند، جدول تبدیل واحدها را شامل می‌شود و نشان می‌دهد که این تمایز چگونه بر انتخاب شیرها و ابزارها تأثیر می‌گذارد.

۱. فشار نسبی چیست؟

فشار نسبی نسبت به فشار جوی فعلی اندازه‌گیری می‌شود. نمایش روی یک مانومتر مکانیکی معمولی، فشار نسبی است.

مثال: فشار لاستیک اتومبیل در ۲۵۰ کیلوپاسکال، ۲۵۰ کیلوپاسکال گیج نمایش داده می‌شود — یعنی ۲۵۰ کیلوپاسکال بیشتر از فشار اتمسفر اطراف.

کاربردهای رایج فشار گیج:

• لاستیک‌های خودرو
• سیستم‌های لوله‌کشی آب
• خطوط هواي فشرده
• سیستم‌های هیدرولیکی
• بیشتر اندازه‌گیرنده‌های مکانیکی فشار

به‌طور پیش‌فرض، مقدار فشاری که بدون پسوندی («a» یا «g») نوشته شده باشد، معمولاً به‌عنوان فشار گیج تلقی می‌شود:

۲۵۰ کیلوپاسکال = ۲۵۰ کیلوپاسکال گیج

۲۵۰ کیلوپاسکال‌گیج = ۲۵۰ کیلوپاسکال گیج

پسی‌آی‌جی = پوند بر اینچ مربع گیج

۲. فشار مطلق چیست؟

فشار مطلق نسبت به خلأ کامل اندازه‌گیری می‌شود. این فشار، فشار فیزیکی واقعی گاز یا مایع را بیان می‌کند و مقداری است که در موارد زیر نیاز دارید:

• سیستم‌های خلاء
• فرآیندهای شیمیایی و تقطیر
• سیستم‌های کریوژنیک
• اندازه‌گیری فشار با دقت بالا
• ترانسمیترهای فشار مطلق

مثال: اگر فشار لاستیک اتومبیل ۲۵۰ کیلوپاسکال (فشار نسبی) باشد و فشار جوی محلی حدود ۱۰۱ کیلوپاسکال باشد:

فشار مطلق = فشار نسبی + فشار جو

فشار مطلق = ۲۵۰ کیلوپاسکال + ۱۰۱ کیلوپاسکال = ۳۵۱ کیلوپاسکال

بنابراین فشار مطلق لاستیک حدود ۳۵۱ کیلوپاسکال است که به‌صورت ۳۵۱ کیلوپاسکال (مطلق) یا ۳۵۱ کیلوپاسکال (a) نوشته می‌شود.

۳. فرمول ارتباط‌دهندهٔ این دو

فشار مطلق = فشار نسبی + فشار جو

فشار نسبی = فشار مطلق − فشار جو

در شرایط استاندارد جو:

فشار جو ≈ ۱۰۱٫۳ کیلوپاسکال ≈ ۱٫۰۱۳ بار ≈ ۱۴٫۷ پوند-نیرو بر اینچ مربع ≈ ۷۶۰ میلی‌متر جیوه

جدول ۱. نمونه‌های تبدیل فشار نسبی به مطلق

چرا فشار اتمسفر مهم است

در سطح دریا، فشار اتمسفر تقریباً برابر است با:

۱۰۱٫۳ کیلوپاسکال = ۱٫۰۱۳ بار = ۱۴٫۷ پوند-نیرو بر اینچ مربع = ۷۶۰ میلی‌متر جیوه

فشار اتمسفر با افزایش ارتفاع کاهش می‌یابد:

جدول ۲. فشار اتمسفر تقریبی در مقابل ارتفاع

به همین دلیل است که در ارتفاعات بالا نفس‌کشیدن سخت‌تر می‌شود — فشار مطلق اکسیژن پایین‌تر است. پیامدهای عملی برای ابزارها این‌گونه است:

• نمایش دهنده‌ی فشار نسبی ممکن است با تغییرات آب‌وهوایی و ارتفاع، انحراف پیدا کند.
• نمایش دهنده‌ی فشار مطلق، صفر پایداری در خلأ حفظ می‌کند.
• اندازه‌گیری خلأ معمولاً به‌صورت فشار مطلق بیان می‌شود.

۵. نحوه‌ی خواندن گیج‌های مکانیکی فشار

بیشتر گیج‌های مکانیکی فشار، فشار نسبی را نشان می‌دهند. سه نوع رایج از آن‌ها عبارت‌اند از:

سه نوع رایج گیج‌های مکانیکی فشار: مثبت، ترکیبی و خلأ محض.

۵.۱ گیج فشار مثبت

محدودهٔ معمولی: ۰ تا ۱۰۰ کیلوپاسکال / ۰ تا ۱۰۰۰ کیلوپاسکال / ۰ تا ۱۰ بار. عقربه در فشار جوی طبیعی روی صفر قرار دارد. این رایج‌ترین نوع برای پمپ‌ها، لوله‌کشی‌ها، سیستم‌های هواى فشرده و آب است.

۵٫۲ مانومتر ترکیبی فشار و خلأ

محدودهٔ معمولی: از ۱۰۱- کیلوپاسکال تا ۰ و سپس تا ۷۰۰ کیلوپاسکال، یا از ۱- بار تا ۰ و سپس تا ۱۰ بار. صفر در وسط مقیاس قرار دارد و نشان‌دهندهٔ فشار جوی طبیعی است. این مانومترها خلأ را در یک سو و فشار مثبت نسبی را در سوی دیگر اندازه‌گیری می‌کنند.

۵٫۳ مانومتر خلأ محض

محدودهٔ معمولی: از ۱۰۱- کیلوپاسکال تا ۰ کیلوپاسکال. فشار جوی طبیعی در این مانومتر به‌صورت ۰ کیلوپاسکال نسبی نمایش داده می‌شود؛ خلأ کامل به‌صورت ۱۰۱- کیلوپاسکال نسبی نمایش داده می‌شود که معادل ۰ کیلوپاسکال مطلق است. امروزه خلأ معمولاً با ترانسمیترهای فشار مطلق اندازه‌گیری می‌شود نه با مانومترهای مکانیکی خلأ محض.

۶٫ جدول تبدیل واحدهای فشار

صنایع مختلف از واحدهای فشار متفاوتی استفاده می‌کنند. تبدیل‌های رایج:

۱ تُر = ۱ میلی‌متر جیوه ≈ ۱۳۳ پاسکال

۱ میلی‌بار = ۰٫۰۰۱ بار = ۱۰۰ پاسکال

۱ بار = ۱۰۰ کیلوپاسکال = ۰٫۱ مگاپاسکال

۱ بار ≈ ۱۴٫۵ پوند-نیرو بر اینچ مربع

۱ مگاپاسکال = ۱۰ بار ≈ ۱۴۵ پوند-نیرو بر اینچ مربع

۱ پوند-نیرو بر اینچمربع ≈ ۶٫۸۹۵ کیلوپاسکال

کارت مرجع تبدیل سریع واحدهای فشار.

جدول ۳. تبدیل‌های سریع فشار

در بسیاری از بازارها، مردم ۱ بار را تقریباً معادل ۱ کیلوگرم بر سانتی‌متر مربع در نظر می‌گیرند. از دید دقیق‌تر، ۱ کیلوگرم‌نیرو بر سانتی‌متر مربع برابر با ۰٫۹۸۰۶۶۵ بار است، اما این تقریب در عمل مهندسی روزمره رایج است.

۷. psig و psia یعنی چه؟

در اسناد فنی انگلیسی، شما عبارات زیر را خواهید دید:

پسی‌آی‌جی = پوند بر اینچ مربع گیج

psia = پوند بر اینچ مربع مطلق

نمونه‌ها، با فشار جو ۱۴٫۷ پوند بر اینچ مربع:

۱۰۰ psig = ۱۰۰ + ۱۴٫۷ = ۱۱۴٫۷ psia

۱۰۰ psia = ۱۰۰ − ۱۴٫۷ = ۸۵٫۳ psig

مقایسه psig و psia: ۱۰۰ psig معادل ۱۱۴٫۷ psia است، به شرطی که فشار جو ۱۴٫۷ پوند بر اینچ مربع باشد.

این در پروژه‌های بین‌المللی اهمیت دارد. اگر در یک مشخصات فنی فقط «psi» ذکر شده باشد، همیشه باید تأیید کرد که منظور فشار نسبی است یا فشار مطلق.

۸. تفاوت بین فشار نسبی و فشار مطلق در انتخاب شیرها و ابزارهای اندازه‌گیری

برای شیرها، معمولاً رده‌بندی فشار به‌صورت فشار نسبی ارائه می‌شود — اما همیشه این‌طور نیست. برای ابزارها، باید مرجع فشار به‌وضوح مشخص شود.

جدول ۴. مرجع فشار معمول بر اساس نوع دستگاه

هنگام انتخاب شیر یا دستگاه، بررسی کنید:

• آیا مقدار ذکرشده نسبت به فشار جو یا مطلق است؟
• فشار جوی محلی چقدر است؟
• کاربرد در بالای یا زیر فشار جو است؟
• خروجی دستگاه با سیستم کنترل سازگان دارد؟
• از چه واحدی استفاده می‌شود — بار، کیلوپاسکال، مگاپاسکال، پوند-نیرو بر اینچ مربع (psi)، psig یا psia؟

۹. مثال کاربردی: انتخاب شیر و ترانسمیتر فشار

یک مشتری اعلام می‌کند: فشار کاری ۰٫۶ مگاپاسکال، سرویس تقطیر خلأ، ترانسمیتر فشار. این مشخصات ناقص است.

اگر منظور ۰٫۶ مگاپاسکال نسبت به فشار جو باشد:

فشار مطلق = ۰٫۶ مگاپاسکال + ۰٫۱۰۱۳ مگاپاسکال = ۰٫۷۰۱۳ مگاپاسکال(الف)

اگر منظور فشار مطلق ۰٫۶ مگاپاسکال باشد:

فشار نسبی = ۰٫۶ مگاپاسکال − ۰٫۱۰۱۳ مگاپاسکال = ۰٫۴۹۸۷ مگاپاسکال(ج)

تفاوت بین این دو مقدار تقریباً ۰٫۲۰۲۶ مگاپاسکال است — یعنی حدود ۲ بار. در سرویس تقطیر خلأ، این اختلاف خطای گرد کردن نیست؛ بلکه به معنای انتخاب محدودهٔ نادرست ترانسمیتر و ردهٔ نادرست شیر است.

۱۰. خلاصه

• فشار نسبی از فشار جو به عنوان صفر استفاده می‌کند.
• فشار مطلق از خلأ کامل به عنوان صفر استفاده می‌کند.
• فشار مطلق = فشار نسبی + فشار جو.
• در سطح دریا، فشار جو ≈ ۱۰۱٫۳ کیلوپاسکال ≈ ۱٫۰۱۳ بار ≈ ۱۴٫۷ پوند-نیرو بر اینچ مربع.
• بیشتر فشارسنج‌های مکانیکی فشار نسبی را نمایش می‌دهند.
• فشارسنج‌های خلأ و ترانسمیترهای فشار مطلق فشار مطلق را اندازه‌گیری می‌کنند.
• پسیگ = فشار نسبی؛ پسیا = فشار مطلق.
• همیشه در پروژه‌های بین‌المللی نوع فشار (نسبی یا مطلق) را تأیید کنید.

پرسش‌های متداول

تفاوت بین فشار مطلق و فشار نسبی چیست؟

فشار مطلق از خلأ کامل اندازه‌گیری می‌شود. فشار نسبی از فشار جوی محلی اندازه‌گیری می‌شود.

چگونه فشار نسبی را به فشار مطلق تبدیل کنم؟

فشار مطلق = فشار نسبی + فشار جو.

چگونه فشار مطلق را به فشار نسبی تبدیل کنم؟

فشار نسبی = فشار مطلق − فشار جو.

آیا ۱۰۰ پسیگ همان ۱۰۰ پسیا است؟

خیر. با فرض فشار جو ۱۴٫۷ پسی: ۱۰۰ پسیگ = ۱۱۴٫۷ پسیا و ۱۰۰ پسیا = ۸۵٫۳ پسیگ.

آیا مانومترهای مکانیکی فشار مطلق را نشان می‌دهند؟

بیشتر نمایشگرها فشار نسبی را نشان می‌دهند. نمایشگرهای فشار مطلق وجود دارند، اما در اندازه‌گیری مکانیکی عمومی فشار کمتر رایج هستند.

چرا سیستم‌های خلأ از فشار مطلق استفاده می‌کنند؟

خلأ زیر فشار جو است. فشار مطلق مرجع صفر روشنی از ۰ کیلوپاسکال (مطلق) تا فشار جو فراهم می‌کند.

دربارهٔ شانگهای شیائو ژائو والو

شیر ایمنی فولاد ضدزنگ با فنر (عکس محصول).

سه‌قطعه‌ای از فولاد ضدزنگ شیر توپ با دسته‌ی قابلمه‌ای (عکس محصول).

شرکت شانگهای شیائو ژائو والو شیرها، ابزارهای اندازه‌گیری فشار و راه‌حل‌های کنترل سیال را به مشتریان سراسر جهان عرضه می‌کند و در زمینه‌های تصفیهٔ آب، پردازش شیمیایی، تهویهٔ مطبوع و گرمایش، نفت و گاز، تولید انرژی و سیستم‌های خلأ فعالیت دارد.

برای انتخاب شیر یا ابزار اندازه‌گیری فشار، فشار کاری، محیط عبوری، دما و استاندارد اتصال را به تیم مهندسی ما ارسال کنید — و مشخص کنید که مقادیر فشار شما نسبی هستند یا مطلق.