Какая разница между абсолютным и относительным атмосферным давлением

Закрытие крана не будет изменять внутреннее давление, которое будет таким же, как и внешнее давление. Количество молекул воздуха внутри воздушного шара останется постоянным.
Воздушный шар помещен внутри прозрачного колокола, к которому присоединен вакуумный насос. В этом пространстве воздушный шар окружен воздухом при атмосферном давлении.
При подаче в колокол вакуума, воздух удаляется.
Можно наблюдать, что воздушный шар увеличивается в объеме.

Давление воздуха или газа: избыточное, абсолютное, дифференциальное, атмосферное.

Несмотря на всю тривиальность и простоту вопроса, случается, что люди не вполне понимают суть понятий «абсолютное давление», «избыточное давление», «дифференциальное давление», (нормальное) «атмосферное давление» и др., путая их или не понимая их не только количественное, но и качественное отличие друг от друга. На этой странице мы решими написать несколько слов о понятии различных давлений. Мы не стремились представить ниже полную информацию по этому вопросу — ее можно без труда найти, например, в Википедии — а старались, наоборот, изложить основной смысл этих понятий кратко.

Абсолютное давление

Понятие «абсолютного давления» относится к способу указания давления относительно точки отсчета. Абсолютное давление — это то давление, для указания которого используется, в качестве точки отсчета, абсолютный вакуум. Предполагается, что не может существовать давления, меньшего, чем абсолютный вакуум — следовательно, относительно него любое давление может быть обозначено положительным числом.

То абсолютное давление, которое находится между абсолютным вакуумом и давлением, которое принято считать имеющемся на уровне моря (нормальное атмосферное давление = 101325 Па &#8776 760 мм ртутного столба ≈ 1 абсолютный бар), является частичным вакуумом.

То абсолютное давление, значение которого выше уровня нормального атмосферного давления, может быть также обозначено как избыточное давление, с точкой отсчета, за которую принято стандартное атмосферное давление. Абсолютное давление равно избыточному давлению плюс атмосферному давлению.

На письме, то, что указывается именно абсолютное давление, иногда подчеркивают литерой а как в русском, так и в английском и немецком языках, например: бар(а). Например, давление на уровне моря примерно составляет 1 бар(а).

Избыточное давление

Понятие избыточного давления также, как и абсолютного давления, относится к точке отсчета для указания давления. Избыточное давление — это то давление, для указания которого используется, в качестве точки отсчета, нормальное атмосферное давление.

Избыточное давление равно абсолютному давлению минус атмосферное давление. Например, давление на уровне моря, которое составляет 1 бар(а), может быть также указано как избыточное давление, составляющее 0 бар(и).

На письме указание на избыточное давление иногда подчеркивается литерой и в русском языке, g в английском (от слова gauge, то есть прибор[ное давление] — т.к. на манометрах обычно отображается именно избыточное давление), и литерой ü в немецком (от слова Überdruck, то есть «сверхдавление»).

Атмосферное давление, нормальное атмосферное давление

Понятие атмосферного давления качественно отличается от понятий избыточного и абсолютного давления, и относится не к точке отсчета, а к месту измерения. Атмосферное давление — это давление, имеющееся в какой-либо точке измерения на Земле. Атмосферное давление может сильно варьироваться в зависимости от высоты и погодных условий. Что касается точки отсчета, то атмосферное давление — всегда абсолютное.

В качестве нормального атмосферного давления приняты, в рамках разных стандартов, разработанных разными организациями, разные значения — наиболее распространенным, однако, является принятие за нормальное атмосферного давления 101325 Па. Среди европейских производителей оборудования принято также условно считать это давление соответствующим 1 бару.

Дифференциальное давление

Дифференциальное давление — это разница между давлением в двух точках измерения. Оно не является ни абсолютным, ни избыточным, и используется обычно как показатель падения давления на каком-либо оборудовании или его составляющем компоненте (чаще всего — на фильтрах для очистки сжатого возудха и газов).

Источник

Какая разница между абсолютным и относительным атмосферным давлением

Чтобы лучше разобраться в сути понятия, необходимо напомнить, что все газообразные тела имеют тенденцию расширяться. Следующий эксперимент демонстрирует такое свойство, как влияние атмосферного давления на количество воздуха, находящегося в сосуде.

Рисунок 1 в общем изображении.

В этом примере сосуд — воздушный шар без воздуха, оснащеннный краном. Воздушный шар будет «гибким» (вялым), даже если воздух уже находится внутри него.

Закрытие крана не будет изменять внутреннее давление, которое будет таким же, как и внешнее давление. Количество молекул воздуха внутри воздушного шара останется постоянным.
Воздушный шар помещен внутри прозрачного колокола, к которому присоединен вакуумный насос. В этом пространстве воздушный шар окружен воздухом при атмосферном давлении.
При подаче в колокол вакуума, воздух удаляется.
Можно наблюдать, что воздушный шар увеличивается в объеме.

Почему это происходит?
I. Потому что воздух (и все газы) обладает свойством расширения.
II. Потому что воздух из колокола был удален, это уменьшило силу давления на воздушный шар и сопротивление расширению воздухом шара снизилось.
Эта свойство расширения можно продемонстрировать, используя только атмосферный воздух и воздушный шар. Закрывая воздушный шар на уровне моря (нулевая высота), в нем установиться давление 1 бар. При перемещении воздушного шара вверх на гору, увеличивая высоту, таким образом, и уменьшая окружающее атмосферное давление, будет происходить расширение воздушного шара. Это явление происходит несмотря на то, что воздушный шар остается закрытым.

Как это объяснить?
Как было отмечено выше, атмосферное давление уменьшается по мере увеличения высоты над уровнем моря. Увеличение воздушного шара происходит из-за расширения воздуха внутри него (атмосферное давление), чему противодействует внешний воздух, давление которого ниже. При открытии крана, некоторое количество воздушных молекул будет перемещаться из воздушного шара в открытое пространство до тех пор, пока внутреннее давление не будет сбалансировано внешним давлением. Воздушный шар будет выглядеть не полностью раздутым (в вялом состоянии). Если кран закрыть и воздушный шар возвратить на уровень моря, то баллон будет находиться в «более вялом» состоянии, чем тогда, когда он был на горе. Это происходит потому, что внешнее давление (на уровне моря) больше, чем внутреннее давление (поскольку кран был закрыт на высоте выше уровня моря, то установилось более низкое давление) и оно будет действовать до разрушения оболочки воздушного шара.

Можно сделать следующие заключения:
a) Давление воздуха, содержащегося в резервуаре, может быть уменьшено до нулевого значения только в случае, если воздух из сосуда откачать, используя вакуумный насос.
b) Давление воздуха в сосуде, соединенным с атмосферой, будет равным давлению воздуха вне резервуара.
c) Резервуар, содержащий воздух с повышенным давлением, стравит в атмосферу только часть такого давления.

а) Внешнее давление – это давление атмосферы в 1 бар (рис.2). Воздух в резервуаре незначительного объема, относительно объема окружающего пространства, имеет более высокое давление. Когда резервуар соединен с атмосферой, то часть сжатого воздуха будет стравлена из резервуара. При этом достигается баланс между внутренним давлением резервуара и атмосферой.

b) На рис.3, резервуар с внутренним давлением 5 бар соединен через закрытый клапан с резервуаром равного объема с давлением в 1 бар (атмосферное давление). Когда клапан откроется, молекулы воздуха будут двигаться из резервуара с более высоким давлением в сосуд с атмосферным давлением.
Это уравнивает два давления в сосудах до среднего значения:

(5 бар + 1 бар) : 2 объема = 3 бар.
В этом случае, поскольку не было никаких «потерь» — утечек в атмосферу, число молекул, «потерянных» первым резервуаром, было меньшим, потому что некоторые из них переместились во второй сосуд.

Рисунок 4 в общем изображении.

Если прибор измерения давления (манометр) соединить с сосудом, где давление 5 бар, то он зафиксирует на различных высотах следующие значения давления:
Атмосферное давление Давление внутри сосуда Показания манометра
На уровне моря Р=1,0 бар 5 бар 5-1,0=4,0 бар
На 1000 м Р=0,9 бар 5 бар 5-0,9=4,1 бар
На 5000 м Р=0,5 бар 5 бар 5-0,5=4,5 бар

Заключение:
Давление воздуха, существующее внутри любого закрытого сосуда, называется «абсолютным давлением». Давление воздуха расположенного вне сосуда называют «относительным давлением» (или «давлением прибора измерения давления», то есть показанное манометром). Поэтому относительное давление равно разнице между «абсолютным давлением» и «атмосферным давлением» вне сосуда.

Принцип действия манометра.
Манометр использует упругое отклонение металлической трубки с профилем эллипса для изменения положения стрелки на шкале. Рисунок 4 показывает манометр «в покое», то есть когда разница давлений на внутренние и внешние поверхности трубки нулевое. Конец трубки «B» открыт для источника давления, тогда как конец «А» закрыт и присоединен к механизму рычага. Этот механизм преобразует отклонение «А» во вращательное движение, изменяя положение стрелки на шкале. На рисунке 5, манометр соединен с воздухом под давлением. Конец «А» будет прогибаться из-за различия давлений, внутреннего и внешнего, это различие можно увидеть на шкале манометра.

Источник

Давление: измеряемые типы, погрешность. Справочная информация.

Это устройство, преобразующее давление среды — то есть силу, с которой эта среда давит на мембрану датчика — в электрический выходной сигнал, который по соединительным проводам поступает на управляющий прибор ( ПЛК , регулятор типа ТРМ и т.п.). Обычно выходной сигнал таких преобразователей аналоговый непрерывный. Чаще всего это 4. 20 миллиАмпер (“токовая петля”) или 0. 10 Вольт (“3-х проводный”). Также рынок потихоньку начинают завоевывать преобразователи с цифровыми интерфейсами — например, с RS-485. Небольшой анонс: скоро у ОВЕН появится датчик давления ПД100И с таким интерфейсом “на борту”.

Типы измеряемых давлений

• Избыточное давление ДИ – это дополнительно созданное относительно атмосферного давление («наддув», «напор») в измеряемом процессе. Это самый распространенный вид давления — оно присутствует и в батареях отопления, и в кофемашинах, и в паровых котлах на ТЭЦ. И везде его требуется измерять ????
• Давление вакуумметрическое ДВ – это созданное относительно атмосферного давления разрежение («тяга») в измеряемом процессе. Например, в дымоходах котельных и коробах вентиляционных систем торговых центров.
• Давление избыточно-вакуумметрическое ДИВ – это когда давление в процессе может быть то ниже атмосферного, то выше (т.н. “тягонапорометрия”). Такое давление измеряется, например, непосредственно в котлах котельных.
• Дифференциальное давление ДД — разница между давлением в любых двух точках измеряемого процесса. Этот тип измерений не зависит и не привязан к атмосферному давлению. Часто в промышленности с помощью такого давления измеряют расход жидкости или ее уровень в ёмкостях с избыточным давлением.
• Абсолютное давление ДА — созданное относительно абсолютного (космического) вакуума давление («наддув») в измеряемом процессе. Абсолютное давление измеряется в “особых” случаях, когда требуется исключить влияние атмосферы на измерения — узлы учёта газа на границах государств, стенды испытания двигателей самолётов и т.п.

Конечно, у всех датчиков давления есть погрешность. То есть они измеряют давление с ошибкой, указанной производителем. Будьте внимательны: серьезные производители всегда указывают суммарную погрешность измерения своих датчиков. Если такой информации в паспорте изделия или на его бирке не найти, возможно, это подделка или датчик низкого качества с непредсказуемыми показаниями. Не дайте себя обмануть!

Рассмотрим виды погрешностей и факторы, влияющие на погрешность.

От измерительного преобразователя ( датчика ) давления в идеале необходимо получить линейную функцию преобразования давления в ток (наклонная пунктирная линия на рисунке).

Но сенсоры давления даже лучших производителей имеют весьма далёкий от идеала выходной сигнал (сплошные линии на рисунке). Существуют три основные составляющие погрешности:

1. Нелинейность – максимальное по модулю отклонение сигнала реального сенсора от идеальной линейной.

2. Повторяемость (воспроизводимость, вариация) – разный выходной сигнал сенсора при повторяющемся одинаковом входном воздействии. Повторяемость максимальна в точке ВПИ (верхнего предела измерения).

3. Гистерезис — разный выходной сигнал при прямом и обратном направлении изменения входного воздействия (давления среды на мембрану датчика).

Обычно повторяемость и гистерезис трудно компенсировать — это свойства качества сенсора, а нелинейность практически полностью убирается нормированием-калибровкой.

Теперь сложим эти три источника – три составные части погрешности – получится суммарная абсолютная погрешность . Но такая величина неудобна в использовании, поскольку для сравнения погрешностей разных датчиков придётся сравнивать различающиеся в сотни раз диапазоны и пересчитывать физические величины давлений МПа –кгс/см2 – атм – psi — м.в.с — …, в которых эта погрешность будет выражаться.

Поэтому принято эту суммарную абсолютную погрешность делить на величину верхнего предела измерения (ВПИ, диапазона) и умножать на 100% — получается суммарная относительная погрешность . Которой производители и «меряются», у кого преобразователи давления лучше: чем точнее преобразование (меньше погрешность преобразования), тем датчик считается лучше и продается дороже. Объединение ОВЕН прямо указывает суммарную основную погрешность в кодировке датчиков.

В данный момент на рынке в основном присутствуют датчики с основной погрешностью от 1,0% до 0,1% ВПИ.

Основная погрешность всеми производителями гарантируется только при так называемых нормальных условиях работы преобразователя давления: температура +23 (+/-5) °C, влажность 60%, атмосферное давление 760 мм.рт.ст, отсутствие вибраций и электромагнитных полей кроме гравитационного.

При любых изменениях условий всегда возникают дополнительные погрешности (самая заметная из которых — температурная), увеличивающие погрешность показаний преобразователя давления иногда в несколько раз. Отсутствие в заявляемых характеристиках дополнительных погрешностей должно настораживать покупателя.

ПО «ОВЕН» гарантирует, что дополнительная температурная погрешность у преобразователей давления ПД100 и ПД150 не превышает 0,2% на 10 °C , а у ПД200 не более 0,1% на 10 °C . Это обеспечивается дополнительным циклом калибровки преобразователей при +80 °C при их производстве, в процессе которого обеспечивается микропроцессорная термокомпенсация дополнительных погрешностей.

Чем преобразование в датчике «независимее» от внешних причин (температуры, времени работы, электромагнитных помех и т.п.) – тем датчик стабильнее и дороже. Сейчас на рынке присутствуют датчики с межповерочным интервалом и/или гарантией от 1 до 5 лет, что означает: в течение этого времени датчик останется в заявленных в документах границах погрешности.

Источник