Các bạn thân mến ở bài viết trước chúng ta đã cùng nhau tìm hiểu về khái niệm áp suất là gì? Hôm nay chúng ta cùng nhau tìm hiểu về các đơn vị đo áp suất và cách đo áp suất trong đường ống hiện nay. Chúng ta cùng nhau tìm hiểu bài viết nhé
Đơn vị đo áp suất
Khái niệm áp suất
Trước hết chúng ta cùng nhau ôn lại khái niệm áp suất là gì nhé các bạn
Áp suất là một đại lượng vật lý thể hiện giá trị áp lực bị chèn trên một diện tích tính toán nhất định. Nó là lực nén vuông góc với bề mặt bị ép. Hiểu theo nghĩa đơn giản áp suất là lực sinh ra khi có một lực tác động vuông góc lên bề mặt của vật khác.
Hiểu đơn giản hơn áp suất chính là lực trên một đơn vị diện tích tác dụng theo chiều vuông góc với bề mặt của vật thể đó
Đơn vị đo áp suất là gì?
Đơn vị đo áp suất là đơn vị tiêu chuẩn được đưa ra để tính toán chính xác số liệu về áp suất. Đơn vị đo áp suất chính thức là Pascan viết tắt là Pa. Đây là tên nhà toán học và vật lý học người pháp – Blaise Pascal.
Tuy nhiên hiện nay trên thế giới sử dụng rất nhiều các đơn vị đo có thể nằm trong hệ thống tiêu chuẩn đo lường thế giới SI. chúng ta có thể kể đến các đơn vị như Bar, kgf/cm², mmhg, cmH20… Với mỗi quốc gia hay châu lục người ta lại sử dụng các đơn vị đo là khác nhau. Vậy có những đơn vị đo cụ thể và cách chuyển đổi của nó như thế nào. Mời các bạn tiếp tục tham khảo ở phía dưới bài viết này
Các đơn vị đo áp suất hiện nay
Đơn vị đo áp suất Pascal (Pa)
Pascal (Pa) là gì?: Pascal là đơn vị đo áp suất trong hệ SI ký hiệu là Pa. Một pascal là áp suất tạo ra bởi lực của định luật 1 Newton tác dụng lên một khu vực có diện tích 1 mét vuông. Nó được đặt theo tên của nhà khoa học người Pháp Blaise Pascal
Chúng ta có cách quy đổi: 1Pa = 1N/m²
Ở đây: N: là đơn vị đo trọng lực Newton do nhà bác học Newton khám phá ra. Nó cũng là đơn vị đo lực trong hệ đo quốc tế SI, vì nó là đo lực không liên quan đến áp suất nên chúng tôi chỉ giới thiệu qua cho các bạn biết.
Đơn vị Pascal được các nước Châu Á thường hay sử dụng vào hệ đo lường và thông số các sản phẩm của mình
Trong đơn vị Pa có thêm đơn vị KPa(Kilo Pascal) và MPa(Mega Pascal) dùng để thu gọn các số 0 của đơn vị Pa cụ thể nó chuyển đổi như sau
- 1KPa = 1.000 Pa
- 1MPa = 1.000 KPa = 1.000.000 Pa
Đơn vị đo áp suất Bar
Bar là một đơn vị đo áp suất là lực tác dụng vuông góc lên một đơn vị diện tích bề mặt. Một bar chính xác bằng 100.000 Pa, tuy nhiên, giá trị này hơi khác so với áp suất khí quyển trung bình ở mực nước biển.
Bar là đơn vị đo lường áp suất nhưng nó lại không nằm trong hệ thống đo lường của quốc tế SI. đơn vi đo bar được một nhà khí tượng Na Uy-Vilhelm Bjerknes giới thiệu.
Giá trị của 1 bar là giá trị gần đúng với áp suất khí quyển và thường được sử dụng để biểu thị áp suất khí quyển hơn là khí quyển tiêu chuẩn (101325 pascal), đây là giá trị chính xác được cộng đồng khoa học và kỹ thuật sử dụng.
Cách chuyển đổi đơn vị Bar: Để chuyển đổi số đọc trong Bar sang một đơn vị khác, hãy nhân nó với hệ số chuyển đổi áp suất có liên quan. Để chuyển đổi số đọc trong bất kỳ đơn vị áp suất nào thành Bar, hãy chia nó cho hệ số chuyển đổi áp suất có liên quan.
- 1bar = 100.000 Pa
- 1bar = 1.02kgf/cm²
Đơn vị Bar ngày nay thường sử dụng nhiều ở các ngành công nghiệp và các sản phẩm công nghiệp như đồng hồ đo áp suất đến từ Châu Âu như Đức, Anh, Pháp…
Đơn vị đo áp suất PSI
Đơn vị đo PSI( viết tắt Pounds per square inch) là đơn vị đo áp suất của khí nén hoặc áp suất chất lỏng được dùng chủ yếu tại Mỹ. Psi là một đơn vị đo áp suất cho áp suất là lực một pound tác dụng lên diện tích một inch vuông của bề mặt. Chính xác hơn, đơn vị psi hữu ích để đo áp suất hoặc ứng suất.
Psi vẫn được sử dụng rộng rãi ở Anh nhưng đơn vị áp suất bar đã thay thế nó gần như đơn vị áp suất chính.
Cụ thể đơn vị PSI được tính sang bar như sau:
- 1 PSI = 0.0689 bar
Đơn vị đo áp suất ATM
Đơn vị ATM (Atmotphe) cũng là đơn vị dùng để đo áp suất nhưng nó lại không thuộc vào hệ đo lường quốc tế SI. ATM (Atmotphe) chủ yếu được sử dụng làm giá trị tham chiếu cho áp suất khí quyển trung bình ở mực nước biển. Nó thường được sử dụng để chỉ định độ sâu cho các thiết bị chống nước, đây là đơn vị hiếm khi được sử dụng làm đơn vị đo áp suất.
- 1 ATM = 1.01325 bar
- 1ATM = 101.325 Pa
Đơn vị ATM thường được sử dụng để đo khí quyển tại mực nước biển trung bình của nhiều nước trên thế giới
Đơn vị đo áp suất Kg/cm², kgf/cm²
Tương tự như psi, kg / cm2 là một phần của nhóm đơn vị áp suất liên hệ giữa áp suất với trọng lượng. Điều này rất tiện lợi trong các ứng dụng nơi áp lực được áp dụng để tạo ra tải trọng chẳng hạn như trong thử nghiệm vật liệu.
Kg/cm², kgf/cm² là đơn vị dùng để đo tải trọng trong kỹ thuật. Người ta sử dụng kg và chữ f ở phía sau nghĩa là lực(Force)
ta có giá trị chuyển đổi như sau:
- 1kgf = 10 N với sai số cho phép là 0.2%
- 1kgf = 0,98kg
- 1 kgf/cm² = 0,098076 Mpa
- 1 kgf/cm² = 0,980665 bar
- 1 kgf/cm = 98066,52N/m²
Đơn vị đo áp suất mmHg
Đơn vị đo mmHg đọc là Milimet thủy ngân. Nó là áp suất chính xác được tạo ra bởi một cột thủy ngân(Hg) cao 1000mm. Là đơn vị đo áp suất sử dụng sự thay đổi độ cao của cột thủy ngân. Thủy ngân trong ống sẽ tăng hoặc giảm tùy thuộc vào sự chênh lệch áp suất.
Đơn vị đo áp suất này không quá chính xác vì chúng có thể thay đổi theo từng vị trí, tùy thuộc vào tỷ trọng và nhiệt độ của chất lỏng. Ngay cả trọng lực cục bộ cũng có thể ảnh hưởng một chút đến phép đo.
Hiện nay con số chính xác của đơn vị này là:
1mmHg = 133.322368 pascals
Đơn vị đo mmHg thường được sử dụng trong lĩnh vực Y học. Thường sử dụng để đo huyết áp
Đơn vị đo áp sất âm Torr
Cũng là đơn vị đo áp suất nhưng không thuộc vào hệ đo lường quốc tế. Nó được phát hiện ra bởi nhà toán học và vật lý học người Ý – Evangelista. Torricelli đã thu hút sự chú ý đáng kể khi ông trình diễn khí áp kế thủy ngân đầu tiên cho công chúng. Ông được cho là người đã đưa ra lời giải thích hiện đại đầu tiên về áp suất khí quyển.
Torricelli. Được sử dụng chủ yếu để đo áp suất âm và áp sauats chân không, đơn vị Torr phần lớn đã được thay thế bằng đơn vị áp suất hPa (mbar).
Torr liên quan chặt chẽ đến milimét thủy ngân (mmHg) và hai giá trị gần như hoàn toàn giống nhau. Tuy nhiên torr là một đại lượng chính xác, trong khi mmHg ảnh hưởng bởi sự thay đổi của trọng lực và nhiệt độ môi trường.
1 Tor = 1mmHg
1 Torr = 133.322 Pa
Ứng dụng phổ biến của đơn vị Torr là cảm biến chân không Pirani hoặc Ionisation. Torr cũng được sử dụng để chỉ định mức áp suất âm cho thiết bị chân không như máy bơm chân không.
Bảng chuyển đổi các đơn vị về 1bar đơn giản nhất
Bar tuy không phải là đơn vị đo lường thuộc hệ đo lường quốc tế nhưng nó lại được sử dụng rất nhiều trong công nghiệp và cuộc sống. Từ các thiết bị sinh hoạt trong gia đình đến các thiết bị công nghiệp chúng ta thương gặp đơn vị đo áp suất là Bar. Để tiện cho việc quy đổi chúng tôi xin thống kê các đơn vị đo về chuẩn bar cho các bạn tham khảo
Tính theo hệ mét quy đổi cho 1 bar
1 bar = 0,1 Mpa (megapascal)
1 bar = 1.02 kgf/cm2
1 bar = 100 kPa (kilopascal)
1 bar = 1.000 hPa (hetopascal)
1 bar = 1.000 mbar (milibar)
1 bar = 1.0197,16 kgf/m2
1 bar = 1.00.000 Pa (pascal)
Tính theo áp suất quy đổi cho 1 bar
1bar = 0.99 ATM(atmosphere)
1 bar = 1.02 technical atmosphere
Tính theo hệ thống cân lường quy đổi sang đơn vị bar
1bar = 0.0145 Ksi (kilopoud/inch vuông)
1bar = 14.5 Psi (Pound / inch vuông)
1bar = 2088.5 (Pound per square foot)
Tính theo mét nước(Cột nước) quy đổi sang 1bar
1bar = 10.19 mét nước (mH2O)
1bar = 401.5 inc nước (inH2O)
1bar = 1019.7 cm nước (cmH2O)
Tính theo đơn vị thủy ngân quy đổi từ 1bar
1bar = 29.5 inHg (inch of mercury)
1bar = 75 cmHg (centimetres of mercury)
1bar = 750 mmHg (milimetres of mercury)
1bar = 750 Torr
Bảng quy đổi đơn vị áp suất
| From To | psi | mbar | bar | atm | Pa | Kpa | Mpa | mmH2o | in.H2O | mmHg | in.Hg | kg/cm2 |
| psi | 1 | 68.95 | 0.0689 | 0.0681 | 6895 | 6.895 | 0.006995 | 703.8 | 27.71 | 51.715 | 2.036 | 0.0704 |
| mbar | 0.0145 | 1 | 0.001 | 0.000967 | 100 | 0.100 | 0.0001 | 10.21 | 0.402 | 0.75 | 0.0295 | 0.00102 |
| bar | 14.504 | 1000 | 1 | 0.987 | 100000 | 100 | 0.1 | 10210 | 401.9 | 750.1 | 29.53 | 1.02 |
| atm | 14.7 | 1013.3 | 1.01325 | 1 | 101325 | 101.325 | 0.1013 | 10343 | 407.2 | 760 | 29.92 | 1.033 |
| Pa | 0.000145 | 0.01 | 0.00001 | 0.00001 | 1 | 0.001 | 0.000001 | 0.102 | 0.00402 | 0.0075 | 0.000295 | 0.00001 |
| kPa | 0.14504 | 10 | 0.01 | 0.00987 | 1000 | 1 | 0.001 | 102.07 | 4.019 | 7.5 | 0.295 | 0.0102 |
| mPa | 145.04 | 10000 | 10 | 9.87 | 1000000 | 1000 | 1 | 101971.6 | 4014.6 | 7500.6 | 295.3 | 10.2 |
| mmH2O | 0.001421 | 0.098 | 0.000098 | 0.000097 | 9.8 | 0.0098 | 0.0000098 | 1 | 0.0394 | 0.0735 | 0.00289 | 0.0001 |
| in.H2O | 0.0361 | 2.488 | 0.002488 | 0.00246 | 248.8 | 0.2488 | 0.00025 | 25.4 | 1 | 1.866 | 0.0735 | 0.00254 |
| mmHg | 0.01934 | 1.333 | 0.001333 | 0.001316 | 133.3 | 0.1333 | 0.00013 | 13.61 | 0.536 | 1 | 0.0394 | 0.00136 |
| in.Hg | 0.4912 | 33.86 | 0.03386 | 0.03342 | 3386 | 3.386 | 0.00386 | 345.7 | 13.61 | 25.4 | 1 | 0.0345 |
| kg/cm2 | 14.22 | 980.7 | 0.9807 | 0.968 | 98067 | 98.067 | 0.0981 | 10010 | 394.1 | 735.6 | 28.96 | 1 |
Cách tính áp suất trong đường ống
Đường ống trong công nghiệp là một hệ thống dẫn lưu chất để sử dụng, hoặc chất thải ra ngoài. Việc tính toán áp lực cho đường ống sử dụng là điều cực kỳ quan trọng, tính được áp lực đường ống để chúng ta biết được liệu đường ống có chịu được áp lực sử dụng hay không? Hay là áp lực hiện nay trong đường ống là bao nhiêu?…Hiện nay không phải ai cũng có thể hiểu được và tính toán được áp lực của đường ống như thế nào.
Áp suất trong đường ống là gì?
Như khái niệm về áp suất chúng ta đã biết, áp suất trong đường ống là lực tác động của lưu chất khi đi qua đường ống tác dụng lên mọi điểm trên đường ống dẫn đó.
Lưu chất đi qua đường ống tạo nên áp suất có thể là áp suất nước, áp suất khí nén, áp suất hơi nóng
Việc tính toán áp suất ra một con số giúp chúng ta biết được đường ống có quá tải hay không để kịp thời điều chỉnh chính xác. Giúp an toàn cho đường ống sử dụng
Việc tính toán áp lực của đường ống trước khi lựa chọn các loại đường ống là cực kỳ quan trọng. Có thể sử dụng đường ống thép, Inox, gang, nhựa cho các lựa chọn về áp suất chịu được là khác nhau. Vì thế trong hệ thống mới bắt buộc chúng ta cần phải tính toán áp suất đường ống của lưu chất đi qua.
Công thức và cách tính áp lực cho đường ống
Với tính toán cho ống nước dạng hình tròn phổ biến trong công nghiệp hiện nay ta có công thức
– Tính tiết diện của ống theo phương nằm ngang:
R² x 3.14
Trong đó: 3.14 là số Pi
Đơn vị đo: mét vuông(m²)
– Tính vận tốc của dòng nước hoạt động trong ống:
Căn bậc 2 của hai lần tích số g x h
Trong đó:
g = 9,81 là hằng số
h: Chiều cao cột nước
– Lưu lượng chảy qua đường ống: Tiêt diện x Vận tốc
– Công thức khác để tính áp lực nước chảy trong đường ống
qtt = qvc + α . qdđ (l/s).
Trong đó:
α: hệ số phân bổ lưu lượng nước dọc đường ốn, khi đó α=0.05(Đoạn đầu q đạt giá trị max đoạn cuối đạt giá trị 0)
qdđ: lưu lượng di chuyển trong đoạn đường ống đang xét, đơn vị tính là lít/s
Trong trường hợp ta lấy nhiều điểm để đo: Thường lấy trong khoảng 20-25 điểm đo thì ta đưa về công thức tính lưu lượng nút
qn = 0,5 . Σqdđ + qttr (l/s)
– Công thức tính tổng lưu lượng nước trong đường ống
qtt(A_B) = qvc + qn(B) (l/s)
Dựa vào các công thức và thông số có sẵn chúng ta hoàn toàn có thể tính toán ra những con số chính xác nhất để có thể thiết kế hệ thống đường ống và sử dụng đường ống một cách chính xác nhất
Ví dụ minh họa cụ thể
Một tòa nhà chung cư có đặt bồn nước để cấp nước cho hệ thống, áp suất của nước được tính theo chiều cao của cột nước. Cụ thể đó là độ chênh lệch giữa hai mức: Mực nước cao nhất và mực nước thấp nhất
Chiều cao tính từ bồn tới vị trí mặt đất đặt máy bơm là 40 mét
Ta có h= 40m
Theo tính toán tương đối ước lượng cứ 10m = bar áp lực
Như vậy Ph = 4bar
Giả sử bơm có Pb= 4 bar như vậy để có thể bơm được nước từ mặt đất lên bồn chứa cần bơm tạo ra áp lực là Pb>Ph tức là Pb>4 bar
Như vậy hệ thống ống dẫn phải chịu được áp lực làm việc: Plv>4 bar
Theo nhiệt độ môi trường trung bình tại Việt Nam là 35°C các bạn nên chọn đường ống có áp lực làm việc PN(áp lực danh nghĩa) là: PN=Plv/K
Với K= 0,8(K là hệ số giảm áp)
như vậy áp lực đường ống theo tính toán sẽ là:
PN= 4: 0,8 = 5 bar
Như vậy ta nên chọn ống chịu được áp lực là 5 bar
Kết luận
Như vậy chúng ta đã cùng nhau tìm hiểu về các đơn vị đo áp suất và mối tương quan của các đơn vị đo áp suất hiện nay
Sử dụng các đơn vị đo áp suất thì mỗi quốc gia, vùng lãnh thổ hay châu lục đều có đơn vị của riêng mình để sử dụng và gọi tên. Nhưng nhìn chung chúng ta có thể quy đổi lẫn nhau các đơn vị mình muốn sử dụng qua bảng chuyển đổi một cách dễ dàng phải không nào
Việc hiểu các cách đo áp suất hoạt động của đường ống, biết được các công thức đo giúp chúng ta có thể tính toán được áp lực đường ống một cách tương đối dễ dàng
Đây là các khái niệm cơ bản cho người mới bắt đầu và những bạn thích tìm hiểu về nó. Kiến thức khoa học rất rộng lớn, đây chỉ là một chút nhỏ trong tổng thế các kiến thức liên quan đến áp suất, áp lực trong các hệ thống.
Một số loại đồng hồ đo áp suất:
Cảm ơn các bạn đã theo dõi và ủng hộ chúng tôi trong suốt thời gian qua
Trân trọng và cảm ơn!
