Ciśnienie bezwzględne kontra ciśnienie względne: wzór, przykłady i przewodnik konwersji

Kluczowe wnioski

• Ciśnienie względne jest mierzone względem aktualnego ciśnienia atmosferycznego; ciśnienie bezwzględne – względem idealnej próżni.
• Ciśnienie bezwzględne = ciśnienie względne + ciśnienie atmosferyczne.
• Na poziomie morza ciśnienie atmosferyczne ≈ 101,3 kPa ≈ 1,013 bar ≈ 14,7 psi ≈ 760 mmHg.
• Większość mechanicznych manometrów wskazuje ciśnienie względne; manometry próżniowe oraz przetworniki ciśnienia bezwzględnego wskazują ciśnienie bezwzględne.
• W projektach międzynarodowych zawsze potwierdzaj, czy podane jednostki „psi”, „bar”, „kPa” lub „MPa” odnoszą się do ciśnienia względnego czy bezwzględnego.

Ciśnienie bezwzględne i względne na tej samej skali: ciśnienie względne mierzy się od ciśnienia atmosferycznego, ciśnienie bezwzględne – od idealnej próżni.

Wprowadzenie

Ciśnienie bezwzględne i ciśnienie manometryczne to dwa różne sposoby wyrażania tej samej wielkości fizycznej — a ich mylenie ma realne konsekwencje. Inżynierowie i zakupowcy pracujący z manometrami, przetwornikami ciśnienia, urządzeniami do pomiaru próżni lub zaworami codziennie stykają się z tą różnicą.

Gdy odniesienie jest błędne:

• Zawór może być oznaczony nieprawidłową klasą ciśnienia.
• Przetwornik może zostać dobrany z nieodpowiednim zakresem pomiarowym.
• System próżniowy może zostać zaprojektowany względem niewłaściwego punktu odniesienia.

W niniejszym przewodniku wyjaśniono różnicę między ciśnieniem bezwzględnym a ciśnieniem manometrycznym, podano wzór konwersji, przedstawiono konkretne przykłady, zamieszczono tabelę przeliczeniową jednostek oraz wyjaśniono, jak ta różnica wpływa na dobór zaworów i urządzeń pomiarowych.

1. Co to jest ciśnienie manometryczne?

Ciśnienie manometryczne mierzy się względem aktualnego ciśnienia atmosferycznego. Wskazanie typowego mechanicznego manometru to ciśnienie manometryczne.

Przykład: ciśnienie w oponie samochodowej wynoszące 250 kPa odczytywane jest jako 250 kPa (wg skali manometrycznej) — czyli 250 kPa wyższe niż ciśnienie otaczającej atmosfery.

Typowe zastosowania ciśnienia manometrycznego:

• Opony samochodowe
• Systemy rurociągów wodociągowych
• Linie sprężonego powietrza
• Układy hydrauliczne
• Większość mechanicznych manometrów

Domyślnie wartość ciśnienia podana bez przyrostka („a” lub „g”) traktowana jest jako ciśnienie manometryczne:

250 kPa = 250 kPa (wg skali manometrycznej)

250 kPag = 250 kPa (wg skali manometrycznej)

psig = funty na cal kwadratowy (wg skali manometrycznej)

2. Co to jest ciśnienie bezwzględne?

Ciśnienie bezwzględne mierzy się względem doskonałej próżni. Wyraża rzeczywiste fizyczne ciśnienie gazu lub cieczy i jest wartością niezbędną w przypadku:

• Systemy próżniowe
• Procesów chemicznych i destylacji
• Systemów kriogenicznych
• Pomiarów ciśnienia o wysokiej precyzji
• Przetworników ciśnienia bezwzględnego

Przykład: jeśli ciśnienie w oponie samochodowej wynosi 250 kPa (wg manometru), a lokalne ciśnienie atmosferyczne wynosi około 101 kPa:

Ciśnienie bezwzględne = ciśnienie manometryczne + ciśnienie atmosferyczne

Ciśnienie bezwzględne = 250 kPa + 101 kPa = 351 kPa

Zatem ciśnienie bezwzględne w oponie wynosi około 351 kPa bezwzględnie, co zapisuje się jako 351 kPa(abs) lub 351 kPa(a).

3. Wzór łączący obie wielkości

Ciśnienie bezwzględne = ciśnienie manometryczne + ciśnienie atmosferyczne

Ciśnienie manometryczne = ciśnienie bezwzględne − ciśnienie atmosferyczne

W standardowych warunkach atmosferycznych:

Ciśnienie atmosferyczne ≈ 101,3 kPa ≈ 1,013 bar ≈ 14,7 psi ≈ 760 mmHg

Tabela 1. Przykłady przeliczania ciśnienia manometrycznego na bezwzględne

4. Dlaczego ciśnienie atmosferyczne ma znaczenie

Na poziomie morza ciśnienie atmosferyczne wynosi mniej więcej:

101,3 kPa = 1,013 bar = 14,7 psi = 760 mmHg

Ciśnienie atmosferyczne spada wraz ze wzrostem wysokości nad poziomem morza:

Tabela 2. Przybliżone ciśnienie atmosferyczne w zależności od wysokości nad poziomem morza

Dlatego oddychanie jest trudniejsze na dużych wysokościach — bezwzględne ciśnienie tlenu jest niższe. Dla przyrządów praktyczne konsekwencje są następujące:

• Wskazania przetwornika ciśnienia względnego mogą ulec przesunięciu w zależności od warunków pogodowych i wysokości nad poziomem morza.
• Przetwornik ciśnienia bezwzględnego utrzymuje stabilne zero w próżni.
• Pomiar próżni jest zwykle wyrażany jako ciśnienie bezwzględne.

5. Jak odczytywać mechaniczne manometry ciśnienia

Większość mechanicznych manometrów ciśnienia wskazuje ciśnienie względne. Istnieją trzy powszechne typy:

Trzy powszechne typy mechanicznych manometrów ciśnienia: do pomiaru nadciśnienia, złożony (do nadciśnienia i podciśnienia) oraz do pomiaru wyłącznie podciśnienia.

5.1 Manometr do nadciśnienia

Typowy zakres: 0–100 kPa / 0–1 000 kPa / 0–10 bar. Wskazówka znajduje się w pozycji 0 przy ciśnieniu atmosferycznym. Jest to najpowszechniejszy typ stosowany w pompach, rurociągach, systemach sprężonego powietrza i wodociągowych.

5.2 Złożony manometr ciśnienia / podciśnienia

Typowy zakres: −101 kPa do 0 do 700 kPa lub −1 bar do 0 do 10 bar. Zero znajduje się w środku skali i odpowiada ciśnieniu atmosferycznemu. Te manometry mierzą próżnię po jednej stronie i dodatnie ciśnienie nadciśnienia po drugiej stronie.

5.3 Czysty manometr próżniowy

Typowy zakres: −101 kPa do 0 kPa. Ciśnienie atmosferyczne wskazuje 0 kPa nadciśnienia; pełna próżnia wskazuje −101 kPa nadciśnienia, co odpowiada 0 kPa bezwzględnego. Obecnie próżnię mierzy się częściej za pomocą przetworników ciśnienia bezwzględnego niż za pomocą czysto mechanicznych manometrów próżniowych.

6. Tabela przeliczeniowa jednostek ciśnienia

Różne branże używają różnych jednostek ciśnienia. Typowe przeliczenia:

1 Torr = 1 mmHg ≈ 133 Pa

1 mbar = 0,001 bar = 100 Pa

1 bar = 100 kPa = 0,1 MPa

1 bar ≈ 14,5 psi

1 MPa = 10 bar ≈ 145 psi

1 psi ≈ 6,895 kPa

Szybka karta referencyjna do konwersji jednostek ciśnienia.

Tabela 3. Szybkie przeliczenia ciśnienia

W wielu rynkach przyjmuje się, że 1 bar ≈ 1 kg/cm². Ścisłe przeliczenie to 1 kgf/cm² = 0,980665 bar, ale przybliżenie to jest powszechne w codziennej praktyce inżynierskiej.

7. Co oznaczają psig i psia?

W angielskich dokumentach technicznych można znaleźć:

psig = funty na cal kwadratowy (wg skali manometrycznej)

psia = funty na cal kwadratowy bezwzględne

Przykłady przy ciśnieniu atmosferycznym wynoszącym 14,7 psi:

100 psig = 100 + 14,7 = 114,7 psia

100 psia = 100 − 14,7 = 85,3 psig

psig kontra psia: 100 psig = 114,7 psia przy ciśnieniu atmosferycznym wynoszącym 14,7 psi.

Ma to znaczenie w projektach międzynarodowych. Jeśli w specyfikacji podano wyłącznie „psi”, zawsze należy potwierdzić, czy chodzi o ciśnienie względne czy bezwzględne.

8. Ciśnienie względne kontra bezwzględne przy doborze zaworów i przyrządów pomiarowych

Dla zaworów klasyfikacje ciśnień są często podawane jako ciśnienie względne — ale nie zawsze. Dla przyrządów pomiarowych odniesienie musi być wyraźnie określone.

Tabela 4. Typowe odniesienia ciśnienia w zależności od urządzenia

Przy doborze zaworu lub przyrządu pomiarowego sprawdź:

• Czy podana wartość jest względna czy bezwzględna?
• Jakie jest lokalne ciśnienie atmosferyczne?
• Czy ciśnienie w aplikacji jest wyższe, czy niższe od ciśnienia atmosferycznego?
• Czy sygnał wyjściowy urządzenia pomiarowego jest zgodny z systemem sterowania?
• Jaka jednostka jest używana — bar, kPa, MPa, psi, psig czy psia?

9. Przykład obliczeniowy: dobór zaworu i przetwornika ciśnienia

Klient podaje: ciśnienie robocze 0,6 MPa, usługa destylacji próżniowej, przetwornik ciśnienia. To specyfikacja jest niekompletna.

Jeśli chodzi o 0,6 MPa wg skali manometrycznej:

Ciśnienie bezwzględne = 0,6 MPa + 0,1013 MPa = 0,7013 MPa(a)

Jeśli chodzi o 0,6 MPa bezwzględnego:

Ciśnienie wg skali manometrycznej = 0,6 MPa − 0,1013 MPa = 0,4987 MPa(g)

Różnica między tymi dwoma wartościami wynosi około 0,2026 MPa — mniej więcej 2 bar. W usłudze destylacji próżniowej nie jest to błąd zaokrąglenia; oznaczałoby to wybór niewłaściwego zakresu przetwornika i klasy zaworu.

10. Podsumowanie

• Ciśnienie manometryczne przyjmuje ciśnienie atmosferyczne jako zero.
• Ciśnienie bezwzględne przyjmuje doskonałą próżnię jako zero.
• Ciśnienie bezwzględne = ciśnienie względne + ciśnienie atmosferyczne.
• Na poziomie morza ciśnienie atmosferyczne ≈ 101,3 kPa ≈ 1,013 bar ≈ 14,7 psi.
• Większość mechanicznych manometrów wskazuje ciśnienie manometryczne.
• Manometry próżniowe oraz przetworniki ciśnienia bezwzględnego wskazują ciśnienie bezwzględne.
• psig = ciśnienie manometryczne; psia = ciśnienie bezwzględne.
• Zawsze potwierdzaj, czy chodzi o ciśnienie manometryczne czy bezwzględne, w projektach międzynarodowych.

Często zadawane pytania

Jaka jest różnica między ciśnieniem bezwzględnym a manometrycznym?

Ciśnienie bezwzględne mierzy się względem doskonałej próżni. Ciśnienie manometryczne mierzy się względem lokalnego ciśnienia atmosferycznego.

Jak przeliczyć ciśnienie względne na ciśnienie bezwzględne?

Ciśnienie bezwzględne = ciśnienie względne + ciśnienie atmosferyczne.

Jak przeliczyć ciśnienie bezwzględne na ciśnienie względne?

Ciśnienie względne = ciśnienie bezwzględne − ciśnienie atmosferyczne.

Czy 100 psig to to samo co 100 psia?

Nie. Przy ciśnieniu atmosferycznym wynoszącym 14,7 psi: 100 psig = 114,7 psia, a 100 psia = 85,3 psig.

Czy manometry mechaniczne wskazują ciśnienie bezwzględne?

Większość z nich wskazuje ciśnienie względne. Istnieją manometry do pomiaru ciśnienia bezwzględnego, ale są one rzadsze w ogólnym zastosowaniu mechanicznym.

Dlaczego w systemach próżniowych stosuje się ciśnienie bezwzględne?

Próżnia oznacza ciśnienie poniżej ciśnienia atmosferycznego. Ciśnienie bezwzględne zapewnia wyraźny punkt odniesienia zero – od 0 kPa(abs) do ciśnienia atmosferycznego.

O Shanghai Xia Zhao Valve

Sprężynowy zawór bezpieczeństwa ze stali nierdzewnej (zdjęcie produktu).

Trzyczęściowy ze stali nierdzewnej wynik: z dźwignią (zdjęcie produktu).

Shanghai Xia Zhao Valve dostarcza przemysłowe zawory, przyrządy pomiaru ciśnienia oraz rozwiązania do sterowania przepływem cieczy klientom na całym świecie, obsługując branże oczyszczania wody, przetwórstwa chemicznego, klimatyzacji i wentylacji (HVAC), przemysłu naftowego i gazowniczego, energetyki oraz systemów próżniowych.

W celu doboru zaworu lub przyrządu pomiaru ciśnienia prześlij naszemu zespołowi inżynierów dane dotyczące ciśnienia roboczego, medium, temperatury oraz standardu połączenia — a także określ, czy podawane wartości ciśnienia odnoszą się do ciśnienia manometrycznego czy bezwzględnego.