Áp suất là gì?
Áp suất, nhiệt độ, mức (level) và lưu lượng là bốn phép đo phổ biến. Trong bốn, áp lực là cơ bản và phổ biến nhất. Ba phép đo còn lại có thể được suy ra từ áp suất, như: lưu lượng (tấm lỗ, ống pitot, venturi dựa vào chênh áp), mức (dựa vào áp suất thuỷ tĩnh), và nhiệt độ (nhiệt kế áp suất). Nó thậm chí có thể được sử dụng để suy ra tỷ trọng (áp suất cho một thể tích nhất định) và trọng lượng (load cells). Nếu bạn không thể đo lường nó, bạn không thể kiểm soát nó.
Khả năng đo áp suất nhanh chóng, chính xác và đáng tin cậy là vô giá khi cố gắng kiểm soát một quá trình.
Vật lý cơ bản về áp suất
Khi một chất khí hoặc chất lỏng được chứa trong một thùng chứa kín, các phân tử của chúng là không đổi, nhưng chúng chuyển động ngẫu nhiên, liên tục va chạm với nhau cũng như với các thành bình chứa. Tất cả những va chạm này xảy ra trên một khu vực nhất định kết hợp lại tạo thành một lực. Lực này trên một diện tích xác định được gọi là áp suất (Pressure).
P = F/A
Trong đó:
P: Pressure (Áp suất)
F: Force (Lực)
A: Area (diện tích)
Định luật Pascal (áp dụng cho chất lỏng và khí)
Vào những năm 1600s, Blaise Pascal đã phát triển nguyên lý truyền áp suất chất lỏng hay thường được gọi là Định luật Pascal. Luật này quy định rằng sự thay đổi áp suất trong thùng kín sẽ được chuyển tải bằng nhau theo mọi hướng trong thùng chứa. Do đó, áp suất trong bình chứa có thể được đo từ bất kỳ điểm nào trong bình chứa.
Định luật Boyler (áp dụng cho chất khí)
Cũng trong những năm 1600, Robert Boyle đã khám phá ra một luật mới thông qua thử nghiệm. Định luật Boyle nói rằng khi thể tích của thùng chứa tăng lên, thì áp suất giảm.
Về cơ bản, khí mở rộng để lấp đầy thể tích tăng lên đó
Định luật Charles (Áp dụng cho chất khí)
Jacques Charles lần đầu tiên mô tả Định luật Charles trong một tác phẩm chưa được công bố vào những năm 1780. Nếu kích thước thùng chứa vẫn giữ nguyên, Định luật Charles đề cập rằng sự thay đổi nhiệt độ của chất bên trong thùng chứa sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến áp suất trong thùng chứa. Khi nhiệt độ tăng trong thùng chứa, áp suất của thùng chứa tăng lên.
Các đơn vị đo áp suất
Tất cả các đơn vị đo áp suất đề có 2 thành tố:
- Đơn vị của Lực
- Đơn vị của diện tích
Có nhiều đơn vị đo áp suất, trong đó mỗi công ty thích mỗi loại đơn vị riêng và thường miễn cưỡng thay đổi vì tiêu chuẩn hoá toàn cầu.
Do đó, người dùng cần thoải mái sử dụng nhiều đơn vị áp suất khác nhau, cần thiết có thể chuyển đổi giữa chúng thông qua bảng quy đổi, phần mềm hoặc internet…
Đơn vị đo lường tiêu chuẩn trong hệ thống của Anh là pound mỗi inch vuông (PSI). Trong hệ thống MKS, đơn vị tiêu chuẩn là kilôgam trên mét vuông (kg / m2). Trong hệ thống SI, đơn vị tiêu chuẩn là Newton trên một mét vuông (N / m2) hoặc Pascal (Pa).
Áp suất tham chiếu
Trong đo áp suất công nghiệp, có bốn loại áp suất tham chiếu được sử dụng: Áp suất đo (Gauge Pressure), Áp suất tuyệt đối (Absolute Pressure), Chênh áp (Differential Pressure) và Áp suất chân không (Vacuum Pressure). Các áp suất tham chiếu này cung cấp một điểm áp suất để so sánh với một áp suất
Áp suất đo (Gauge Pressure)
Sử dụng áp suất khí quyển xung quanh làm áp suất tham chiếu. Máy phát áp suất đo (Gauge Pressure transmitter) có một cổng tham chiếu nhỏ để lấy mẫu áp suất khí quyển xung quanh. Với việc lấy mẫu theo thời gian thực của loại tham chiếu này, ngày nay, các máy phát áp suất có độ chính xác cao có thể bị ảnh hưởng bởi những thay đổi về áp suất khí quyển cục bộ (tức là một cơn bão đi qua). Việc đọc áp suất đo có thể là dương hoặc âm tùy thuộc vào nó lớn hơn hoặc nhỏ hơn tham chiếu khí quyển xung quanh. Áp suất đo được biểu thị bằng chữ ‘g’, tính theo đơn vị đo (ví dụ: barg hoặc psig).
Một phép đo áp suất phổ biến mà mọi người tiếp xúc là áp suất lốp. Áp suất lốp là một phép đo áp suất so sánh áp suất trong lốp với áp suất khí quyển. Ví dụ về các ứng dụng công nghiệp: mức bồn hở, áp suất đường ống, áp suất phần trống trong bể
Áp suất tuyệt đối (Absolute Pressure)
Sử dụng áp suất chân không hoàn hảo (độ không tuyệt đối) làm tham chiếu. Tất cả các phép đo áp suất tuyệt đối là dương (+). Mặc dù các máy phát áp suất tuyệt đối không bị ảnh hưởng bởi những thay đổi của áp suất khí quyển cục bộ, nhưng chúng thường đắt hơn so với các máy phát áp suất đo. Áp suất tuyệt đối được biểu thị bằng chữ ‘a’, hoặc viết tắt ‘abs, tính theo đơn vị đo (bar (abs) hoặc psia.
Chênh áp (Differential Pressure – DP)
Sự khác biệt giữa hai áp suất. Các máy phát áp suất chênh lệch sử dụng một điểm tham chiếu gọi là áp suất phía thấp áp và so sánh nó với áp suất phía cao áp. Các cổng trong thiết bị đo được đánh dấu phía cao và phía thấp. Việc đọc DP có thể là âm hoặc dương tùy thuộc vào mặt thấp hay mặt cao là giá trị lớn hơn. Một máy phát DP có thể được sử dụng như một máy phát áp suất đo (gauge pressure transmitter) nếu phía thấp được để mở cho thông khí quyển.
Áp suất chân không
Áp suất giữa áp suất khí quyển và áp suất không tuyệt đối. Tiêu chuẩn xác định tham chiếu là áp suất không tuyệt đối, nhưng các công ty, ngành công nghiệp và kỹ sư khác nhau xác định điểm tham chiếu khác nhau. Nếu bạn có một bảng dữ liệu thiết bị đo (instrument data sheet) sử dụng từ “chân không”, hãy yêu cầu công ty phát hành xác định việc sử dụng từ “chân không”
Cảm ơn bạn đã đọc bài chia sẻ
