Абсолютное давление и избыточное давление: формула, примеры и руководство по преобразованию

Ключевые выводы

• Избыточное давление отсчитывается относительно текущего атмосферного давления; абсолютное давление — относительно идеального вакуума.
• Абсолютное давление = избыточное давление + атмосферное давление.
• На уровне моря атмосферное давление ≈ 101,3 кПа ≈ 1,013 бар ≈ 14,7 psi ≈ 760 мм рт. ст.
• Большинство механических манометров показывают избыточное давление; вакуумметры и датчики абсолютного давления показывают абсолютное давление.
• При международных проектах всегда уточняйте, означает ли указанное значение «psi», «bar», «кПа» или «МПа» избыточное или абсолютное давление.

Абсолютное и избыточное давление на одной шкале: избыточное давление отсчитывается от атмосферного давления, абсолютное давление — от идеального вакуума.

Введение

Абсолютное давление и избыточное давление — это два разных способа выражения одной и той же физической величины; их путаница влечёт за собой реальные последствия.

Когда опорная точка выбрана неверно:

• Класс давления клапана может быть указан неправильно.
• Диапазон измерений передатчика может быть выбран некорректно.
• Вакуумная система может быть спроектирована относительно неверной исходной точки.

В этом руководстве объясняется разница между абсолютным и избыточным давлением, приводится формула пересчёта, рассматриваются конкретные примеры, представлена таблица перевода единиц измерения и показано, как данное различие влияет на выбор клапанов и приборов.

1. Что такое избыточное давление?

Избыточное давление измеряется относительно текущего атмосферного давления. Показание типичного механического манометра — это избыточное давление.

Пример: давление в автомобильной шине 250 кПа измеряется как 250 кПа по манометру — то есть на 250 кПа выше атмосферного давления.

Распространённые области применения избыточного давления:

• Автомобильные шины
• Системы водопроводных труб
• Линии сжатого воздуха
• Гидравлические системы
• Большинство механических манометров

По умолчанию значение давления, указанное без суффикса («a» или «g»), обычно считается избыточным давлением:

250 кПа = 250 кПа по манометру

250 кПаг = 250 кПа по манометру

psig = фунты на квадратный дюйм по манометру

2. Что такое абсолютное давление?

Абсолютное давление измеряется относительно идеального вакуума. Оно выражает истинное физическое давление газа или жидкости и является значением, необходимым при:

• Вакуумные системы
• Химических и дистилляционных процессах
• Криогенных системах
• Высокоточных измерениях давления
• Датчиках абсолютного давления

Пример: если манометр на автомобильной шине показывает 250 кПа избыточного давления, а местное атмосферное давление составляет примерно 101 кПа:

Абсолютное давление = Избыточное давление + Атмосферное давление

Абсолютное давление = 250 кПа + 101 кПа = 351 кПа

Следовательно, абсолютное давление в шине составляет примерно 351 кПа (абс.), что записывается как 351 кПа(абс.) или 351 кПа(а).

3. Формула, связывающая эти два понятия

Абсолютное давление = Избыточное давление + Атмосферное давление

Избыточное давление = Абсолютное давление − Атмосферное давление

При стандартных атмосферных условиях:

Атмосферное давление ≈ 101,3 кПа ≈ 1,013 бар ≈ 14,7 psi ≈ 760 мм рт. ст.

Таблица 1. Примеры преобразования избыточного давления в абсолютное

4. Почему важна атмосферная давление

На уровне моря атмосферное давление составляет примерно:

101,3 кПа = 1,013 бар = 14,7 psi = 760 мм рт. ст.

Атмосферное давление снижается с высотой:

Таблица 2. Примерное атмосферное давление в зависимости от высоты

Вот почему дышать труднее на большой высоте — абсолютное давление кислорода ниже. Для приборов это имеет следующие практические последствия:

• Показания датчика избыточного давления могут смещаться в зависимости от погодных условий и высоты над уровнем моря.
• Датчик абсолютного давления сохраняет стабильный нулевой уровень при вакууме.
• Измерение вакуума обычно выражается в единицах абсолютного давления.

5. Как читать показания механических манометров

Большинство механических манометров показывают избыточное давление. Существует три распространённых типа:

Три распространённых типа механических манометров: для измерения избыточного давления, комбинированный (для избыточного давления и вакуума) и для измерения только вакуума.

5.1 Манометр для избыточного давления

Типичный диапазон: 0–100 кПа / 0–1000 кПа / 0–10 бар. Стрелка находится в положении 0 при атмосферном давлении. Это наиболее распространённый тип для насосов, трубопроводов, систем сжатого воздуха и водоснабжения.

5.2 Комбинированный манометр (для избыточного давления и вакуума)

Типичный диапазон: от −101 кПа до 0 до 700 кПа или от −1 бар до 0 до 10 бар. Ноль находится в середине шкалы и соответствует атмосферному давлению. Эти манометры измеряют вакуум с одной стороны и избыточное давление — с другой.

5.3 Чистый вакуумметр

Типичный диапазон: от −101 кПа до 0 кПа. Атмосферное давление показывает 0 кПа по шкале избыточного давления; полный вакуум — −101 кПа по шкале избыточного давления, что равно 0 кПа абсолютного давления. В настоящее время вакуум чаще измеряют с помощью датчиков абсолютного давления, чем с помощью чисто механических вакуумметров.

6. Таблица пересчёта единиц давления

Разные отрасли используют разные единицы давления. Распространённые пересчёты:

1 торр = 1 мм рт. ст. ≈ 133 Па

1 мбар = 0,001 бар = 100 Па

1 бар = 100 кПа = 0,1 МПа

1 бар ≈ 14,5 psi

1 МПа = 10 бар ≈ 145 psi

1 psi ≈ 6,895 кПа

Справочная карточка для быстрого перевода единиц давления.

Таблица 3. Быстрые переводы единиц давления

Во многих регионах принято считать, что 1 бар ≈ 1 кгс/см². Строго говоря, 1 кгс/см² = 0,980665 бар, однако такое приближение широко используется в повседневной инженерной практике.

7. Что означают psig и psia?

В технических документах на английском языке вы встретите:

psig = фунты на квадратный дюйм по манометру

psia = фунты на квадратный дюйм абсолютного давления

Примеры при атмосферном давлении 14,7 psi:

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

100 psia = 100 − 14,7 = 85,3 psig

сравнение psig и psia: 100 psig = 114,7 psia при атмосферном давлении 14,7 psi.

Это важно для международных проектов. Если в техническом задании указано просто «psi», всегда уточняйте, имеется ли в виду избыточное или абсолютное давление.

8. Избыточное и абсолютное давление при выборе клапанов и приборов

Для клапанов номинальные давления часто приводятся как избыточное давление — но не всегда. Для приборов ссылочная величина должна быть чётко указана.

Таблица 4. Типовые ссылочные значения давления в зависимости от устройства

При выборе клапана или прибора проверьте:

• Указанное значение — избыточное или абсолютное?
• Каково местное атмосферное давление?
• Давление в системе выше или ниже атмосферного?
• Соответствует ли выходной сигнал прибора системе управления?
• Какая единица измерения используется — bar, kPa, MPa, psi, psig или psia?

9. Пример расчёта: подбор клапана и преобразователя давления

Заказчик указывает: рабочее давление 0,6 MPa, применение в вакуумной дистилляции, преобразователь давления. Данная спецификация неполна.

Если имеется в виду избыточное давление 0,6 MPa:

Абсолютное давление = 0,6 MPa + 0,1013 MPa = 0,7013 MPa(a)

Если имеется в виду абсолютное давление 0,6 MPa:

Избыточное давление = 0,6 MPa − 0,1013 MPa = 0,4987 MPa(g)

Разница между двумя значениями составляет около 0,2026 MPa — примерно 2 bar. В системе вакуумной дистилляции это не погрешность округления; такая ошибка приведёт к выбору преобразователя давления с неверным диапазоном и клапана неверного класса.

10. Резюме

• Избыточное давление использует атмосферное давление в качестве нулевой точки.
• Абсолютное давление использует идеальный вакуум в качестве нулевой точки.
• Абсолютное давление = избыточное давление + атмосферное давление.
• На уровне моря атмосферное давление ≈ 101,3 кПа ≈ 1,013 бар ≈ 14,7 psi.
• Большинство механических манометров показывают избыточное давление.
• Вакуумметры и датчики абсолютного давления показывают абсолютное давление.
• psig = избыточное давление; psia = абсолютное давление.
• Всегда уточняйте, избыточное или абсолютное давление используется, при работе над международными проектами.

ЧаВО

В чём разница между абсолютным и избыточным давлением?

Абсолютное давление измеряется относительно идеального вакуума. Избыточное давление измеряется относительно местного атмосферного давления.

Как перевести избыточное давление в абсолютное?

Абсолютное давление = избыточное давление + атмосферное давление.

Как перевести абсолютное давление в избыточное давление?

Избыточное давление = абсолютное давление − атмосферное давление.

Равняется ли 100 psig значению 100 psia?

Нет. При атмосферном давлении 14,7 psi: 100 psig = 114,7 psia, а 100 psia = 85,3 psig.

Показывают ли механические манометры абсолютное давление?

Большинство показывают избыточное давление. Манометры абсолютного давления существуют, но в общих механических измерениях давления они встречаются реже.

Почему в вакуумных системах используется абсолютное давление?

Вакуум — это давление ниже атмосферного. Абсолютное давление обеспечивает чёткую нулевую опорную точку — от 0 кПа(абс.) до атмосферного давления.

О компании Shanghai Xia Zhao Valve

Пружинный предохранительный клапан из нержавеющей стали (фото изделия).

Трехкомпонентный из нержавеющей стали кВАЛЬНЫЙ ВАЛВ с рычажной рукояткой (фото изделия).

Shanghai Xia Zhao Valve поставляет промышленные клапаны, приборы контроля давления и решения для управления потоками жидкостей и газов заказчикам по всему миру; обслуживает сферы очистки воды, химической переработки, систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (HVAC), нефтегазовой отрасли, производства электроэнергии и вакуумных систем.

Для подбора клапана или прибора контроля давления направьте нашей инженерной команде параметры рабочего давления, рабочей среды, температуры и стандарта соединения — а также уточните, указаны ли ваши значения давления по манометру или в абсолютных единицах.