Es ist ein Dschungel da draußen!
Weltweit sind viele verschiedene Druckeinheiten im Einsatz und manchmal kann dies sehr verwirrend sein und gefährliche Missverständnisse verursachen. In diesem Blogbeitrag werde ich die Grundlagen verschiedener Druckeinheiten und verschiedener Druckgerätefamilien diskutieren.
Was ist Druck?
Wenn ich in diesem Beitrag über Druck spreche, bezieht es sich nicht auf den Stress, unter dem Sie in Ihrer Arbeit leiden, sondern auf die physische Menge., Es ist gut, zuerst einen kurzen Blick auf die Definition von Druck zu werfen, dies wird auch helfen, einige der Druckeinheiten besser zu verstehen.
Wenn Sie sich an das Studium der Physik in der Schule erinnern … wie sich die meisten von uns nicht erinnern… ist eine kurze Erinnerung angebracht: Druck ist definiert als Kraft pro Fläche senkrecht zur Oberfläche. Das wird oft als Formel p = F/A dargestellt, wobei der Druck mit dem Buchstaben „p“ angegeben wird, obwohl der Großbuchstabe „P“ auch in einigen Fällen verwendet werden kann.
Was bedeutet diese Kraft pro Fläche in der Praxis?, Dies bedeutet, dass eine bestimmte Kraft auf einen bestimmten Bereich wirkt. Wenn wir die Kraft betrachten, wird angegeben, dass sie Masse x Schwerkraft ist. Da es so viele verschiedene technische Einheiten gibt, die sowohl für Masse als auch für Fläche verwendet werden, ist die Anzahl der Kombinationen davon enorm. Außerdem gibt es auch viele Druckeinheiten, die nicht direkt die Masse und Fläche in ihren Namen haben, obwohl sie oft in ihrer Definition enthalten sind.
Es ist gut zu bemerken, dass in der Praxis die „Kraft“ nicht immer in den Druckeinheitsnamen enthalten ist., Zum Beispiel Druckeinheit Kilogramm Kraft pro Quadratzentimeter sollte als kgf/cm2 angegeben werden, aber oft ist es nur als kg/cm2 ohne das „f „angezeigt. In ähnlicher Weise wird die Pfundkraft pro Quadratzoll (pfsi) normalerweise als Pfund pro Quadratzoll (psi) angegeben.
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Internationales Einheitensystem (SI-System)/Metrisch
Schauen wir uns die Druckeinheiten an, indem wir uns das SI-System ansehen, das Internationale Einheitensystem, abgeleitet vom metrischen System., Jetzt, da ich das metrische System erwähnt habe, kann ich bereits sehen, wie einige von Ihnen einen Schritt zurücktreten… aber bitte bleiben Sie bei mir!
Das SI-System ist das weltweit am weitesten verbreitete Messsystem. Es wurde 1960 veröffentlicht, hat aber schon vorher eine sehr lange Geschichte.
SI einheit von druck
Für druck, die SI system der grundlegende einheit ist Pascal (Pa), die ist N/m2 (Newton pro quadratmeter, während Newton ist kgm/s2).
Um das in einer Formel zu sagen:
Pascal ist eine sehr kleine Druckeinheit und zum Beispiel ist der Standard-Atmosphärendruck 101325 Pa absolut.,
Aus Pascals Definition kann die kg-Kraft durch verschiedene Einheiten wie g (Gramm) – Kraft ersetzt werden, und das Messgerät kann durch Zentimeter oder Millimeter ersetzt werden. Auf diese Weise erhalten wir viele andere Kombinationen oder Druckeinheiten wie kgf/m2, gf/m2, kgf/cm2, gf/cm2, kgf/mm2, gf/mm2, um nur einige aufzulisten.
Die Einheit “ bar “ wird in einigen Bereichen immer noch häufig verwendet. Es basiert auf metrischem System, ist aber nicht Teil des SI-Systems. Bar ist 100000 mal Pascal (100 mal kPa) es ist sowieso einfach zu konvertieren. In einigen Bereichen (wie NIST in USA) wird der Balken nicht empfohlen
weit verbreitet zu sein.,
Und wie für alle Druckeinheiten, SI oder nicht SI, können wir die gebräuchlichen Präfixe/Koeffizienten vor ihnen verwenden, am häufigsten verwendet werden milli (1/100), centi (1/10), hecto (100), Kilo (1000) und Mega (1000000). Um einige Beispiele aufzulisten, die uns bereits verschiedene Pa-Versionen geben, die alle häufig verwendet werden: Pa,
kPa, hPa, MPa. Die einheit bar ist am häufigsten ohne präfix oder mit präfix milli: bar, mbar.
Aber wenn wir alle Masseneinheiten nehmen und diese mit allen Flächeneinheiten des SI-Systems kombinieren, erhalten wir viele Kombinationen.,
Obwohl das SI-System in den meisten Ländern eingesetzt wird, werden immer noch viele andere Druckeinheiten verwendet. Also schauen wir uns diese als nächstes an.
Imperiale Einheiten
In Ländern mit imperialem System (wie USA und Großbritannien) unterscheiden sich die für Masse und Fläche verwendeten technischen Einheiten von denen mit SI-System. Dadurch entsteht auch ein ganz neuer Satz von Druckeinheiten. Masse wird häufig in Pfund oder Unzen und Fläche und Entfernung mit Zoll oder Fuß gemessen.
So einige Druckeinheiten von diesen abgeleitet sind lbf / ft2, psi, ozf / in2, iwc, inH2O, ftH2O.,
In Vereinigten Staaten ist die häufigste Druckeinheit Pfund pro Quadratzoll (psi). Für Prozessindustrien ist eine gemeinsame Einheit auch die Messung von Wasser (inH2O), die aus der Füllstandsmessung und den historischen Messungen von Druckunterschieden mit Wasser in einer Säule abgeleitet wird.
Flüssigkeitssäulen-Einheiten
Die älteren Druckmessgeräte wurden häufig unter Verwendung von Flüssigkeit in einem transparenten U-Rohr hergestellt. Wenn der Druck an beiden Enden des Rohrs gleich ist, befindet sich der Flüssigkeitsstand auf beiden Seiten auf demselben Niveau., Aber wenn es einen Unterschied in den Drücken gibt, dann gibt es einen Unterschied in den Flüssigkeitsständen. Pegeldifferenz linear proportional zur Druckdifferenz. In der Praxis können Sie eine Seite des Rohrs offen für den Atmosphärendruck des Raumes lassen und den zu messenden Druck mit der anderen Seite verbinden. Wie auf den aktuellen Atmosphärendruck bezogen, wird ein Manometer-Drucktyp gemessen.
Die Druckskala ist im Rohr markiert, sodass Sie den Druck ablesen können, indem Sie die Differenz der Flüssigkeitsstände ablesen., Wenn Druck ausgeübt wird, ändert sich der Flüssigkeitsstand und wir können den Wert ablesen. Das klingt sehr einfach, keine Elektronik und keine Verschleißteile, also was könnte schief gehen… nun, lass uns
darüber sehen.
Die am häufigsten verwendete Flüssigkeit in der Säule war offensichtlich Wasser. Um jedoch einen höheren Druck mit kleineren U-Rohren messen zu können, wurden schwerere Flüssigkeiten benötigt. Eine solche Flüssigkeit ist Quecksilber (Hg), da sie viel schwerer ist als Wasser (13,6 mal schwerer)., Wenn Sie schwerere Flüssigkeit verwenden, müssen Sie nicht über diese lange Spalte verfügen, um einen höheren Druck zu messen, sodass Sie eine kleinere und bequemere Spalte erstellen können. Zum Beispiel wurde der Blutdruck früher (manchmal noch) mit einer Quecksilbersäule gemessen. Quecksilber wird hauptsächlich verwendet, weil eine Wassersäule für den gleichen Druckbereich so lang wäre, dass es nicht praktisch wäre, sie in einem normalen Raum zu verwenden, da die Wassersäule etwa 13,6 mal länger ist als die Quecksilbersäule. Infolgedessen ist die Druckeinheit, in der der Blutdruck typischerweise ausgedrückt wird, auch heute noch Millimeter Quecksilber (mmHg).,
Eine gängige industrielle Anwendung zur Verwendung von Flüssigkeitssäulen-Druckeinheiten ist die Messung des Flüssigkeitsstandes in einem Tank. Wenn Sie beispielsweise einen Wassertank mit einer Höhe von 20 Fuß (oder 6 Metern) haben und den Wasserstand in diesem Tank messen möchten, klingt es ziemlich logisch, eine Druckanzeige mit einer Skala von 0 bis 20 Fuß zu installieren Wasser, wie das würde Ihnen sagen, was der Wasserstand ist (13 Fuß im Beispielbild).,
Zurück zur Wassersäule: Es ist klar, dass bei der Längenanzeige für eine U-Spalte viele verschiedene Längeneinheiten verwendet wurden, sowohl metrisch als auch nicht metrisch. Dies hat viele verschiedene Druckeinheiten erzeugt.
Obwohl eine Flüssigkeitssäule sehr einfach klingt, ist es wichtig, sich daran zu erinnern, dass das Gewicht der Flüssigkeit von der lokalen Schwerkraft abhängt, also wenn Sie die Säule an einem Ort kalibrieren und an einen anderen (entfernten, anderen) Ort bringen Höhe), kann es nicht mehr richtig messen. Daher ist eine Schwerkraftkorrektur erforderlich, um genau zu sein.,
Außerdem wirkt sich die Temperatur der Flüssigkeit auf die Dichte der Flüssigkeit aus und das beeinflusst auch leicht die Messwerte eines U-Rohrs. Es gibt verschiedene verschiedene Flüssigkeitssäule basierte Druckeinheiten zur Verfügung, mit der Flüssigkeitstemperatur in der Druckeinheit angegeben, am häufigsten verwendeten Temperaturen sind 0 °C, 4 °C, 60 °F, 68 °F. Aber es gibt auch Wassersäule Einheiten, die keine Anzeige der Wassertemperatur haben. Diese basieren auf einer theoretischen Dichte von Wasser 1 kg/1 liter (ISO31-3, BS350). In der Praxis hat das Wasser nie eine so hohe Dichte., Die höchste Dichte, die Wasser hat, liegt bei +4 °C (39,2 °F), wo es ungefähr 0,999972 kg/Liter beträgt. Die Dichte des Wassers wird niedriger, wenn die Temperatur höher oder niedriger als +4 °C. Temperatur kann eine ziemlich starke Wirkung auf die Dichte haben, zum Beispiel von +4 °C bis +30 °C ändert sich das Wasser
Dichte etwa 0,4%.
Schließlich ist die Lesbarkeit einer mechanischen Flüssigkeitssäule normalerweise ziemlich begrenzt, sodass Sie keine sehr genauen Messungen erhalten können. Und aufgrund der mechanischen Einschränkungen können Sie kein U-Rohr für hohen Druck verwenden., All diese oben genannten Probleme machen eine U-Rohr-Flüssigkeitssäule nicht sehr praktisch zu verwenden. Auch moderne digitale Druckmessgeräte haben die Flüssigkeitssäulen ersetzt. Aber viele der Druckeinheiten, die in der Ära der Flüssigkeitssäulen geschaffen wurden, sind geblieben und werden noch heute verwendet. Um kurz die Flüssigkeitssäule basierte Druckeinheiten zusammenzufassen:
• Für die Länge haben wir viele Einheiten; mm, cm, m, Zoll und Füße.
• Dann haben wir Spalten für verschiedene Flüssigkeiten, wie Wasser (H2O) und Quecksilber (Hg).,
• Wir haben wassersäule einheiten für unterschiedliche dichte bei temperaturen, wie 0 °C, 4 °C, 60 °F und 68 °F und für theoretische dichten.
Atmosphärische Einheiten
Zur Messung des Absolutdrucks der Atmosphäre wurden spezielle Druckeinheiten erstellt. Eine davon ist die Standardatmosphäre (atm), die als 101325 Pascal definiert ist. Um Verwirrung zu stiften, gibt es auch eine technische Atmosphäre (at), die ziemlich nah ist, aber nicht ganz die gleiche wie atm. Die technische Atmosphäre beträgt ein Kilogramm Kraft pro Quadratzentimeter. Also 1 bei entspricht etwa 0,968 atm.,
Eine weitere Druckeinheit zur Messung des atmosphärischen Absolutdrucks ist torr, 1/760 der Standardatmosphäre. Torr ist also ein absoluter Druck, obwohl dies normalerweise nicht erwähnt wird, Sie müssen es nur wissen, was zu Verwirrung führen kann. Torr sollte ursprünglich der gleiche sein wie 1 Millimeter Quecksilber, obwohl die späteren Definitionen einen sehr kleinen Unterschied dazwischen zeigen. Torr ist nicht Teil des SI-Systems.
Die Abkürzung “ cgs „kommt von Wörtern“Zentimeter-Gramm-Sekunde“., Wie diese Worte andeuten, ist das cgs-System eine Variation des metrischen Systems, aber anstatt das Messgerät zu verwenden, verwendet es Zentimeter als Längeneinheit und anstelle von Kilogramm Gramm als Masseneinheit.
Verschiedene mechanische CGS-Einheiten werden aus der Verwendung dieser CGS-Basiseinheiten abgeleitet.
Das cgs ist ein ziemlich altes System und wurde größtenteils zuerst durch das MKS-System (Meter-Kilogramm-Sekunde) ersetzt, das dann durch das SI-System ersetzt wurde. Dennoch können Sie manchmal immer noch auf cgs-Druckeinheiten stoßen.,
Die cgs-Basisdruckeinheit ist barye (Ba), was 1 Dyne pro Quadratzentimeter entspricht.
Dyne ist die Kraft, die benötigt wird, um die Masse von einem Gramm auf einen Zentimeter pro Sekunde pro Sekunde zu beschleunigen.
Als druckeinheit umwandlung, 1 barye (Ba) gleich 0,1 Pascal (Pa).
Und einige mehr…
Zusätzlich zu all den oben genannten Druckeinheiten gibt es noch viele
mehr…
Nur um zu erwähnen, zum Beispiel in einem Beamex MC6 Kalibrator, gibt es über 40 verschiedene Druckeinheiten, plus noch ein paar benutzerdefinierte Einheiten für die Nervenkitzel Suchenden.,
Druckeinheit conversions standards
Wenn Sie mit Druck arbeiten, wissen Sie, dass es sehr häufig ist, dass ein Druck mit bestimmten Druckeinheit angezeigt wird, und Sie müssen es in eine andere Druckeinheit umwandeln.
Druckeinheiten basieren auf Standards und die Umrechnung zwischen Einheiten sollte auch auf Standards basieren., Die gängigsten Standards für Druckeinheiten sind:
- SI system
- ISO31-3
- ISO 80000-4:2006
- BS350
- PTB-Mitteilungen 100 3/90
- Perry ’s Chemical Engineer‘ s Handbook, 6th ed, 1984
Pressure unit converter tool
Ich habe versucht, eine Umwandlungstabelle zwischen verschiedenen Druckeinheiten zu erstellen, aber das tabelle begann schnell eine riesige Matrix zu werden, die nicht einfach für Sie überhaupt zu verwenden wäre. Anstatt also eine Konvertierungstabelle zu erstellen, haben wir einen Online-Druckgerätewandler auf unserer Website entwickelt., Mit diesem Konverter können Sie ganz einfach einen Druckmesswert von einer Einheit in andere Einheiten umwandeln. Bitte klicken Sie auf den Link, um den Druckgerätewandler zu überprüfen.