مبانی اندازه گیری فشار

فشار تقریباً در همه جا یکی از مهمترین پارامترها است، سیال، گاز و جامدات زمانی که تحت فشار قرار می گیرند، فشار ایجاد می کنند. از این رو، اندازه گیری فشار به یکی از مهم ترین موارد تبدیل می شود.

فشار به وضوح نشان دهنده کار انجام شده توسط پمپ ها و کمپرسورها است. همچنین فشار عملیاتی در کشتی ها را اندازه گیری می کند.

فشار چیست؟

فشار به سادگی مقدار نیروی اعمال شده به واحد سطح است.

واحدهای فشار

واحدهای رایج فشار عبارتند از: پاسکال (Pa)، بار (بار)، کیلوگرم بر سانتی متر مربع، نیوتن/متر2، psi (پوند بر اینچ مربع)، میلی متر ستون جیوه، میلی متر ستون آب، یا تور. پرکاربردترین واحدها کیلوگرم بر سانتی متر مربع، PSI و میلی متر ستون آب هستند.

انواع مختلف فشار

6 نوع فشار وجود دارد.

1. فشار اتمسفر

• فشار اتمسفر (atm) فشاری است که توسط اتمسفر اطراف بر روی یک سطح اعمال می شود.
• فشار اتمسفر نزدیک به 14.696 psi است
• به دلیل تغییرات دما و رطوبت، فشار اتمسفر در جو مدام در حال تغییر است. فشار اتمسفر نیز به دلیل طوفان ها، گردبادها و سونامی تغییر می کند.

2. فشار خلاء

• فشار زیر فشار اتمسفر را فشار خلاء می گویند.
• فشار خلاء زمانی منفی است که بر حسب فشار اتمسفر بیان شود.
• خلاء به معنای عدم وجود فشار است. خلاء نیرویی تولید می کند که اشیا را به سمت ناحیه تولید کننده خلاء می مکد یا هل می دهد.

3. فشار گیج

• تفاوت بین فشار اندازه گیری شده و فشار اتمسفر را فشار گیج می نامند.
• فشار اتمسفر صفر مرجع برای فشار گیج است و از این رو فشار گیج در مقایسه با فشار اتمسفر همیشه مثبت است.

4. فشار مطلق

• خلاء کامل مرجعی برای فشار مطلق (abs) است.
• فشار مطلق مجموع فشار اتمسفر و فشار گیج است.

5. فشار دیفرانسیل

• تفاوت بین هر دو فشار بالاتر از فشار اتمسفر، فشار دیفرانسیل (DP) نامیده می شود .

6. فشار مرکب

• تفاوت بین دو فشار، یکی بالای جو و دیگری زیر اتمسفر، فشار مرکب نامیده می شود.

فشار استاتیک و دینامیک

• در یک سیال متحرک، فشار استاتیک جهت عمود بر حرکت سیال است و فشار دینامیکی فشاری است که سیال می تواند به دلیل انرژی جنبشی خود در هنگام برخورد با سطح اعمال کند. فشار استاتیک در سیال در حالت سکون ایجاد می شود، اما فشار دینامیکی تنها زمانی وجود دارد که سیال در حال حرکت باشد.
• فشار دینامیکی فشاری است که از چندین منبع و/یا زاویه وارد می شود. فشار استاتیک فشار ثابتی است که تغییر نمی کند و در یک جهت است.
• فرمول فشار استاتیک است

P s = p * g * h

فرمول فشار دینامیکی است

P d = ½ * m * v 2
که در آن، m- جرم، v- سرعت

• اصطلاح دیگری به نام فشار کل که مجموع هر دو فشار است یعنی فشار استاتیکی و فشار دینامیکی همیشه در یک سیستم معین ثابت می ماند.

تکنیک های مختلف اندازه گیری فشار

دستگاه های زیادی برای اندازه گیری فشار اختراع شده اند که مزایا و معایب مختلفی دارند. محدوده فشار، حساسیت، پاسخ دینامیکی و هزینه بسته به طراحی ابزار متفاوت است. قدیمی ترین نوع مانومتر مایع (لوله عمودی پر از جیوه) است. جدول زیر ابزارهای مورد استفاده در موقعیت های مختلف را فهرست می کند.

پارادوکس هیدرواستاتیک چیست؟

برای تمام ظروف متصل از پایین، حتی اگر همه اشکال متفاوتی داشته باشند، سطح مایع در همه ظروف یکسان خواهد بود.

این ویژگی معمولی به عنوان پارادوکس هیدرواستاتیک شناخته می شود و فشار یکسانی را اعمال می کنند..