Абсолютний тиск проти манометричного тиску: формула, приклади та посібник з перетворення

Основні уроки

• Манометричний тиск вимірюється відносно поточного атмосферного тиску; абсолютний тиск — відносно ідеального вакууму.
• Абсолютний тиск = манометричний тиск + атмосферний тиск.
• На рівні моря атмосферний тиск ≈ 101,3 кПа ≈ 1,013 бар ≈ 14,7 psi ≈ 760 мм рт. ст.
• Більшість механічних манометрів показують манометричний тиск; вакуум-манометри та передавачі абсолютного тиску показують абсолютний тиск.
• У міжнародних проектах завжди уточнюйте, чи вказані «psi», «bar», «kPa» чи «MPa» як манометричні чи абсолютні значення.

Абсолютний та манометричний тиски на одній шкалі: манометричний тиск відраховується від атмосферного тиску, абсолютний — від ідеального вакууму.

Вступ

Абсолютний та манометричний тиски — це два різні способи вираження однієї й тієї самої фізичної величини, і плутанина між ними має реальні наслідки. Інженери та закупівельники, які працюють з манометрами, передавачами тиску, вакуумними приладами або клапанами, щодня стикаються з цією різницею.

Коли опорна точка обрана неправильно:

• Клапан може мати неправильний клас тиску.
• Передавач може бути обраним із неправильним діапазоном вимірювання.
• Вакуумну систему може бути спроектовано відносно неправильної опорної точки.

У цьому посібнику пояснюється різниця між абсолютним і манометричним тисками, наводиться формула перетворення, розглядаються конкретні приклади, подається таблиця перетворення одиниць та пояснюється, як ця різниця впливає на вибір клапанів і приладів.

1. Що таке манометричний тиск?

Манометричний тиск вимірюється відносно поточного атмосферного тиску. Покази типового механічного манометра — це манометричний тиск.

Приклад: тиск у шині автомобіля становить 250 кПа за манометром — іншими словами, на 250 кПа вище за атмосферний тиск навколишнього середовища.

Поширені застосування манометричного тиску:

• Автомобільні шини
• Системи водопровідних труб
• Лінії стисненого повітря
• Гіdraulicні системи
• Більшість механічних манометрів

За замовчуванням значення тиску, записане без суфікса («a» або «g»), зазвичай розуміється як манометричний тиск:

250 кПа = 250 кПа за манометром

250 кПаg = 250 кПа за манометром

psig = фунти на квадратний дюйм за манометром

2. Що таке абсолютний тиск?

Абсолютний тиск вимірюється відносно ідеального вакууму. Він виражає справжній фізичний тиск газу або рідини, і саме це значення потрібно в:

• Вакуумні системи
• Хімічних та дистиляційних процесах
• Кріогенних системах
• Високоточних вимірюваннях тиску
• Абсолютних датчиках тиску

Приклад: якщо манометр на автомобільній шині показує 250 кПа за шкалою (відносно атмосферного) і локальний атмосферний тиск становить приблизно 101 кПа:

Абсолютний тиск = Манометричний тиск + Атмосферний тиск

Абсолютний тиск = 250 кПа + 101 кПа = 351 кПа

Отже, абсолютний тиск у шині становить приблизно 351 кПа (абсолютний), що записується як 351 кПа(абс) або 351 кПа(а).

3. Формула, що пов’язує ці два поняття

Абсолютний тиск = Манометричний тиск + Атмосферний тиск

Манометричний тиск = Абсолютний тиск − Атмосферний тиск

За стандартних атмосферних умов:

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

Таблиця 1. Приклади перетворення манометричного тиску в абсолютний

4. Чому атмосферний тиск має значення

На рівні моря атмосферний тиск становить приблизно:

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

Атмосферний тиск знижується із зростанням висоти над рівнем моря:

Таблиця 2. Приблизна залежність атмосферного тиску від висоти

Саме тому на великих висотах важче дихати — абсолютний тиск кисню нижчий. Для приладів це має такі практичні наслідки:

• Показання манометричного передавача тиску можуть змінюватися через погодні умови й висоту над рівнем моря.
• Абсолютний передавач тиску зберігає стабільне нульове значення у вакуумі.
• Вимірювання вакууму, як правило, виражають у вигляді абсолютного тиску.

5. Як зчитувати показання механічних манометрів

Більшість механічних манометрів показують манометричний тиск. Існує три поширені типи:

Три поширені типи механічних манометрів: для додатнього тиску, комбіновані та для чистого вакууму.

5.1 Манометр для додатнього тиску

Типовий діапазон: 0–100 кПа / 0–1000 кПа / 0–10 бар. Стрілка вказує на 0 за атмосферного тиску. Це найпоширеніший тип манометрів для насосів, трубопроводів, систем стисненого повітря та води.

5.2 Комбінований манометр / вакуумметр

Типовий діапазон: −101 кПа до 0 до 700 кПа або −1 бар до 0 до 10 бар. Нуль розташований у середині шкали й відповідає атмосферному тиску. Такі прилади вимірюють вакуум з одного боку й додатний манометричний тиск — з іншого.

5.3 Чистий вакуумметр

Типовий діапазон: −101 кПа до 0 кПа. Атмосферний тиск відображається як 0 кПа (манометричний тиск); повний вакуум — як −101 кПа (манометричний тиск), що дорівнює 0 кПа (абсолютний тиск). Сьогодні вакуум частіше вимірюють за допомогою абсолютних тископеретворювачів, ніж чисто механічними вакуумметрами.

6. Таблиця перетворення одиниць тиску

Різні галузі використовують різні одиниці тиску. Поширені співвідношення:

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

Швидка довідкова картка для перетворення одиниць тиску.

Таблиця 3. Швидкі перетворення тиску

У багатьох ринках люди вважають, що 1 бар ≈ 1 кг/см². Строго кажучи, 1 кгс/см² = 0,980665 бар, але таке наближення поширене в повсякденній інженерній практиці.

7. Що означають psig та psia?

У англомовних технічних документах ви зустрінете:

psig = фунти на квадратний дюйм за манометром

psia = фунти на квадратний дюйм абсолютного тиску

Приклади (за атмосферного тиску 14,7 psi):

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

100 psia = 100 − 14,7 = 85,3 psig

psig проти psia: 100 psig = 114,7 psia за атмосферного тиску 14,7 psi.

Це має значення для міжнародних проектів. Якщо у специфікації вказано лише «psi», завжди уточнюйте, чи йдеться про манометричний чи абсолютний тиск.

8. Манометричний та абсолютний тиск при виборі клапанів і приладів

Для клапанів номінальні тиски часто вказуються як манометричний тиск — але не завжди. Для приладів посилання має бути чітко визначено.

Таблиця 4. Типове посилання на тиск за типом пристрою

При виборі клапана або приладу перевірте:

• Чи вказане значення є манометричним чи абсолютним?
• Який локальний атмосферний тиск?
• Чи працює прилад у режимі вище чи нижче атмосферного тиску?
• Чи відповідає вихідний сигнал приладу системі керування?
• Яка одиниця виміру — bar, kPa, MPa, psi, psig чи psia?

9. Приклад розрахунку: підбір клапана й передавача тиску

Клієнт вказує: робочий тиск 0.6 MPa, служба вакуумної дистиляції, передавач тиску. Ця специфікація є неповною.

Якщо мається на увазі 0.6 MPa манометричного тиску:

Абсолютний тиск = 0.6 MPa + 0.1013 MPa = 0.7013 MPa(a)

Якщо мається на увазі 0.6 MPa абсолютного тиску:

Манометричний тиск = 0,6 МПа − 0,1013 МПа = 0,4987 МПа(г)

Різниця між двома показаннями становить приблизно 0,2026 МПа — близько 2 бар. У процесі вакуумної дистиляції це не похибка округлення; така різниця означатиме неправильний діапазон передавача та клас клапана.

10. Підсумок

• Манометричний тиск використовує атмосферний тиск як нульову точку.
• Абсолютний тиск використовує ідеальний вакуум як нульову точку.
• Абсолютний тиск = манометричний тиск + атмосферний тиск.
• На рівні моря атмосферний тиск ≈ 101,3 кПа ≈ 1,013 бар ≈ 14,7 psi.
• Більшість механічних манометрів показують манометричний тиск.
• Вакуум-манометри та передавачі абсолютного тиску показують абсолютний тиск.
• psig = манометричний тиск; psia = абсолютний тиск.
• Завжди перевіряйте, чи йдеться про манометричний чи абсолютний тиск у міжнародних проектах.

Часті запитання

У чому різниця між абсолютним та манометричним тиском?

Абсолютний тиск вимірюється від ідеального вакууму. Манометричний тиск вимірюється від локального атмосферного тиску.

Як перевести манометричний тиск у абсолютний?

Абсолютний тиск = манометричний тиск + атмосферний тиск.

Як перевести абсолютний тиск у манометричний?

Манометричний тиск = абсолютний тиск − атмосферний тиск.

Чи є 100 psig те саме, що й 100 psia?

Ні. За атмосферного тиску 14.7 psi: 100 psig = 114.7 psia, а 100 psia = 85.3 psig.

Чи показують механічні манометри абсолютний тиск?

Більшість показують манометричний тиск. Абсолютні манометри існують, але вони менш поширені в загальних механічних вимірах тиску.

Чому вакуумні системи використовують абсолютний тиск?

Вакуум — це тиск нижче атмосферного. Абсолютний тиск забезпечує чіткий нульовий відлік від 0 кПа(абс.) до атмосферного тиску.

Про компанію Shanghai Xia Zhao Valve

Пружинний запобіжний клапан із нержавіючої сталі (фото продукту).

Трикомпонентний із нержавіючої сталі кульковий кран з важільною ручкою (фото продукту).

Shanghai Xia Zhao Valve постачає промислові клапани, прилади для вимірювання тиску та рішення для керування потоками рідин у клієнтів по всьому світі, обслуговуючи галузі очистки води, хімічної переробки, систем опалення, вентиляції та кондиціонування повітря, нафтогазової промисловості, виробництва електроенергії та вакуумних систем.

Для підбору клапана або приладу для вимірювання тиску надішліть нашій інженерній команді дані про робочий тиск, середовище, температуру та стандарт з’єднання — а також уточніть, чи вказані значення тиску є манометричними чи абсолютними.