فشار منفی ( Negative Pressure )
در زمینه گیج فشار (Pressure Gauge)، Negative Pressure یا فشار منفی به حالتی اشاره دارد که فشار اندازه‌گیری‌شده کمتر از فشار مرجع باشد. به طور معمول، فشار مرجع در گیج‌های فشار استاندارد، فشار اتمسفر محیط (پاسکال، بار، PSI و غیره) است. اگر فشار اندازه‌گیری‌شده کمتر از فشار اتمسفر باشد، به آن فشار منفی یا خلاء نسبی (Partial Vacuum) می‌گویند.
تعریف فشار منفی در گیج فشار
فشار منفی به شرایطی اطلاق می‌شود که:
فشار مطلق در سیستم < فشار اتمسفر مرجع
در چنین حالتی، گیج فشار عددی منفی را نمایش می‌دهد، که بیانگر فشار پایین‌تر از اتمسفر است.
انواع فشار و خصوصیات آنها
انواع فشار
فشار در سیستم‌های مختلف به صورت نسبی یا مطلق اندازه‌گیری می‌شود و شامل چندین نوع اصلی است:
- فشار مطلق (Absolute Pressure)
فشاری که نسبت به خلا کامل اندازه‌گیری می‌شود. مبنای این فشار، صفر مطلق (فشار کامل خلا) است.
کاربردها:
استفاده در فرآیندهایی که نیاز به اندازه‌گیری دقیق فشار دارند، مانند صنایع فضایی و علوم هواشناسی.
معمولاً با واحدهای Pa، bar، یا psi بیان می‌شود.
رابطه:
(Absolute Pressure)
- فشار گیج (Gauge Pressure)
فشاری که نسبت به فشار محیط (اتمسفر) اندازه‌گیری می‌شود. در این سیستم، فشار محیط به عنوان صفر مرجع در نظر گرفته می‌شود.
ویژگی‌ها:
مقادیر مثبت نشان‌دهنده فشار بالاتر از فشار اتمسفری و مقادیر منفی نشان‌دهنده فشار کمتر از فشار اتمسفری هستند.
کاربردها:
استفاده در صنایع خودرو، تاسیسات و فرآیندهایی که فشار نسبت به محیط اهمیت دارد.
(Gauge Pressure)
- فشار تفاضلی (Differential Pressure)
اختلاف فشار بین دو نقطه در یک سیستم.
کاربردها:
اندازه‌گیری افت فشار در فیلترها.
بررسی جریان در لوله‌ها و مخازن.
ویژگی‌ها:
به صورت مستقیم با دو ورودی به یک گیج اندازه‌گیری می‌شود.
- فشار خلا (Vacuum Pressure)
فشاری که کمتر از فشار اتمسفری باشد و معمولاً به صورت منفی نسبت به فشار گیج نمایش داده می‌شود.
کاربردها:
در پمپ‌های خلا، صنایع نیمه‌رسانا، و آزمایش‌های علمی.
واحدها: میلی‌بار یا Torr
- فشار اتمسفری (Atmospheric Pressure)
فشار ناشی از وزن ستون هوا در سطح زمین.
ویژگی‌ها:
مقدار فشار اتمسفری وابسته به ارتفاع و شرایط آب‌وهوایی است.
میانگین آن در سطح دریا حدود 101.325kPa است.
کاربردها:
مبنای بسیاری از اندازه‌گیری‌ها و محاسبات فشار.
واحدهای اندازه‌گیری فشار
- پاسکال (Pa)
- بار (Bar)
- میلی‌متر جیوه (mmHg)
- پوند بر اینچ مربع (psi)
روابط کاربردی
- فشار مطلق و گیج
فشار مطلق و گیج
- تبدیل واحدها
تبدیل واحدها
گیج خلا (Vacuum Gauge)
گیج خلا ابزاری است که برای اندازه‌گیری فشار کمتر از فشار اتمسفر (فشار منفی) استفاده می‌شود. این نوع گیج معمولاً برای کاربردهایی طراحی شده است که شامل ایجاد خلاء یا فشار پایین در سیستم باشد.
انواع گیج‌های خلا
- گیج خلا مکانیکی:
- بر اساس تغییر شکل المان‌های مکانیکی (مثل لوله بوردون، دیافراگم یا کپسول) عمل می‌کند.
- برای محدوده‌های پایین‌تر فشار (نسبت به خلاء جزئی) مناسب است.
- گیج خلا الکترونیکی:
- بر اساس تغییرات خواص فیزیکی مانند مقاومت حرارتی یا جریان الکتریکی در اثر فشار پایین کار می‌کند.
- شامل انواع زیر است:
- گیج پیرانی (Pirani): برای محدوده فشار پایین (خلاء متوسط).
(Pirani)
- گیج کاتود سرد (Cold Cathode): برای محدوده‌های فشار بسیار پایین (خلاء بالا)
گیج کاتود سرد
کاربردهای گیج خلا
- نظارت بر عملکرد پمپ‌های خلاء.
- کنترل فشار در محفظه‌های خلاء صنعتی یا علمی.
- اندازه‌گیری فشار در تجهیزات پزشکی مانند دستگاه‌های مکش.
گیج مرکب (Compound Gauge)
گیج مرکب ابزاری است که توانایی اندازه‌گیری هر دو محدوده فشار مثبت و منفی (خلاء) را دارد. این نوع گیج ترکیبی از گیج فشار معمولی و گیج خلاء است و می‌تواند برای سیستم‌هایی استفاده شود که فشار در آنها بین مقادیر مثبت و منفی تغییر می‌کند.
(Compound Gauge)
ویژگی‌ها و ساختار گیج مرکب
- مقیاس دوگانه:
- یک طرف مقیاس برای فشار مثبت (مثلاً 0 تا 10 بار).
- طرف دیگر مقیاس برای فشار منفی (مثلاً 0 تا -1 بار).
- ساختار مکانیکی:
- مشابه گیج‌های معمولی با استفاده از لوله بوردون یا دیافراگم، اما طراحی آن به گونه‌ای است که پاسخگو به هر دو نوع فشار باشد
کاربردهای گیج مرکب
- سیستم‌های HVAC:
- اندازه‌گیری فشار مبرد در کمپرسورهای تهویه مطبوع، که ممکن است فشار مثبت و منفی داشته باشند.
- پمپ‌های وکیوم:
- اندازه‌گیری عملکرد پمپ‌هایی که بین ایجاد خلاء و فشار مثبت تغییر می‌کنند.
- فرآیندهای صنعتی:
- در مخازن ذخیره یا خطوط تولید که شرایط فشار می‌تواند متغیر باشد.
تفاوت بین گیج خلا و گیج مرکب
تفاوت بین گیج خلا و گیج مرکب
انتخاب بین گیج خلا و گیج مرکب
انتخاب بین این دو نوع گیج بستگی به کاربرد موردنظر دارد:
- اگر فقط نیاز به اندازه‌گیری فشارهای زیر اتمسفر دارید، از گیج خلا استفاده کنید.
اگر سیستم شما در محدوده‌های فشار مثبت و منفی عمل می‌کند، از گیج مرکب استفاده کنید.