Ein großer Teil aller industriellen Messungen bezieht sich in irgendeiner Weise auf Druck in seinen verschiedenen Formen. Durchfluss wird zum Beispiel oft durch die Bestimmung des Drucks an zwei verschiedenen Punkten in einem System gemessen.
In einem Bourdon-System werden Druckänderungen verwendet, um die mechanische Bewegung eines Aufzeichnungsstiftes zu erzeugen.
Druck kann auch verwendet werden, um die Temperatur in einem gefüllten System durch Änderungen zu messen, die durch eine Ausdehnung der Flüssigkeit oder des Fluids in dem gefüllten System erzeugt werden.
Druckmessungen werden mehr als alle anderen Messungen in der Prozessindustrie durchgeführt. Sie ist der beste schnelle Hinweis auf die von Pumpen und Kompressoren geleistete Arbeit. Er ist auch das wichtigste Maß für den Zustand von in Betrieb befindlichen Druckbehältern.
Was ist Druck?
Druck ist ein Maß für die Kraft, die auf eine Flächeneinheit ausgeübt wird.
Für den Druck in einem Behälter ist er ein Maß für die Kraft, die von einer Flüssigkeit aufgrund ihrer molekularen Aktivitäten ausgeübt wird. Dies ist eine Ableitung aus dem obigen Konzept in Verbindung mit der kinetischen Theorie der Materie.
Arten des von Flüssigkeiten ausgeübten Drucks
Druck, der von Flüssigkeiten erzeugt wird
Alle Fluide (Flüssigkeiten und Gase) haben ein Gewicht und üben daher einen Druck auf die Wand ihres Behälters aus. Der Druck, den eine Flüssigkeit an einem bestimmten Punkt oder einer bestimmten Stelle im Gefäß ausübt, hängt von der Höhe der Flüssigkeit darüber ab. Dieser Druck ist unabhängig von der Form des Gefäßes.
In dem obigen Diagramm sind die Drücke, die am Boden jedes Gefäßes ausgeübt werden, gleich, vorausgesetzt, die Flüssigkeiten haben die gleiche Dichte und befinden sich auf der gleichen Höhe.
Der durch die Dichte erzeugte Druck
Die Dichte ist das Gewicht eines Kubikmeters des Materials. Unterschiedliche Flüssigkeiten wiegen unterschiedlich viel bei gleichem Volumen und erzeugen daher unterschiedliche Drücke.
Da wir wissen, dass Druck gleich der Kraft (oder dem Gewicht) über einer Flächeneinheit ist und in jedem festen Volumen der Säule das Gewicht der enthaltenen Flüssigkeit mit der Dichte variiert, wird eine Änderung der Dichte den Druck des Behälters verändern.
Druck, der von Gasen erzeugt wird
Um einige der Prinzipien zu untersuchen, die das Verhalten von Gasen regeln, werden wir Luft als allgemein bekanntes Gas verwenden.
Da Luft ein Gewicht hat, baut sie einen statischen Druck auf, ähnlich wie Flüssigkeiten. Ein Kubikfuß Luft wiegt etwa 0,08 lbs. Ein Raum mit einer Breite von 10 Fuß, einer Länge von 20 Fuß und einer Höhe von 8 Fuß enthält 1600 Kubikfuß Luft mit einem Gewicht von etwa 128 lbs. Die tiefe Luftschicht, die die Erde bedeckt, übt einen Druck aus, der dem Wasserdruck auf dem Grund des Ozeans ähnelt. Dieser Druck wird als atmosphärischer Druck bezeichnet und beträgt auf Meereshöhe etwa 14,7 psi.
Druck durch äußere Belastung
Der End- oder Gesamtdruck, der an einem beliebigen Punkt eines Behälters, einer Pumpe, einer Leitung usw. ausgeübt wird, hängt von der Förderhöhe oder dem Gewicht der gehandhabten Flüssigkeit plus dem äußeren Druck ab, der auf die gehandhabte Flüssigkeit ausgeübt wird. Die folgende Abbildung zeigt die Auswirkung des äußeren Drucks.
Der Behälter ist bis zu einer Höhe von 20 Fuß mit Wasser gefüllt und zur Atmosphäre hin offen. Der Druck am Boden wäre 20 × 0,433, also 8,66 psi. Wenn wir das Gefäß schließen und komprimiertes Gas von 200 psi oben auf das Gefäß geben, würden wir feststellen, dass der Druck am Boden (200 + 8,66) psi oder 208,66 psi beträgt.
Glossar des Drucks
Es gibt zwei Referenzpunkte für die Druckmessung. Der logischste ist der absolute Nullpunkt – ein Zustand, der nur in einem perfekten Vakuum existiert. Drücke, die von diesem Bezugspunkt aus gemessen werden, nennt man Absolutdruck.
Der andere Bezugspunkt ist der atmosphärische Druck. Die Schwierigkeit bei diesem Bezugspunkt besteht darin, dass er sich mit der Höhe (Bezug auf Meereshöhe) und bis zu einem gewissen Grad mit den Wetterbedingungen ändert. Auf oder nahe der Meereshöhe beträgt dieser Druck etwa 14,7 psia oder 29,9 Zoll oder 760 mmHga.
Absoluter Druck, Pabs
Der absolute Druck ist der Druck, der in Bezug auf den Druck Null (Vakuum) gemessen wird.
Überdruck, Pgauge
Überdruck (oder manchmal auch Innendruck genannt) ist der Druck, der mit einem Manometer in Bezug auf den Druck der Atmosphäre gemessen wird.
Ein Manometer zeigt die Differenz zwischen dem Druck in einem System oder Gefäß und dem örtlichen atmosphärischen Druck an.
Beim Ablesen eines Manometers sollte man jedoch vorsichtig sein und feststellen, ob es sich um einen absoluten Druck oder einen Überdruck handelt, der normalerweise mit „a“ oder „g“ angegeben wird, z.B. psia oder bar.
Atmosphärendruck, Patm
Der atmosphärische Druck ist der Druck, der an der Oberfläche der Atmosphäre gemessen wird. Die Schwierigkeit besteht jedoch darin, dass er sich mit der Höhe und der Luftfeuchtigkeit ändert.
Daher kann der atmosphärische Druck von einem Gebiet oder Ort zum anderen unterschiedlich sein.
Differenzdruck (DP)
Differenzdruck ist die Druckdifferenz, die zwischen zwei verschiedenen Druckpunkten innerhalb desselben Druckbezugspunktes gemessen wird, z.B. zwischen einem unbekannten Druck und einem lokalen atmosphärischen Druck.
Kopfdruck
Der Kopfdruck ist der von einer Flüssigkeit ausgeübte Druck, der durch die Höhe der Flüssigkeit in einer Flüssigkeitssäule angegeben wird.
Er ist abhängig von:
1. der Höhe der Flüssigkeitssäule.
2. der relativen Dichte der Flüssigkeit.
Druckhöhe = R.D x h x 9,8 kPa
wobei R.D = relative Dichte der Flüssigkeit, h = die Höhe der Flüssigkeit g = Schwerkraft
Anmerkung: Die relative Dichte ist die Dichte einer Flüssigkeit im Verhältnis zur Standarddichte (Wasser = 1000 kgm-3)
Vakuum
Der Druck unter dem Atmosphärendruck wird als Vakuum bezeichnet. Ein Vakuum ist ein Mangel an Luftflüssigkeit. Die Vakuumskala erstreckt sich zwischen dem absoluten Nullpunkt und dem Atmosphärendruck, es handelt sich also nicht um einen Überdruck. Er wird als Saugkraft oder Unterdruck behandelt.
Druckumrechnungen zwischen Einheiten
Methoden der Druckmessung
Es gibt 3 grundlegende Methoden zur Druckmessung;
I. Bei der ersten Methode wird der unbekannte Druck gegen den Druck einer Flüssigkeitssäule mit bekannter Dichte aufgewogen.
II. Bei der zweiten Methode lässt man den unbekannten Druck auf eine bekannte Fläche einwirken und misst die resultierende Kraft entweder direkt oder indirekt.
III. Bei der dritten Methode lässt man den unbekannten Druck auf ein elastisches Material einwirken und misst die resultierende Spannung oder Dehnung.
Autor : N. Asyiddin