أضف الضغط الجوي المحلي إلى قراءة المقياس. بالنسبة لقراءة مقياس ضغط بوحدة (psig)، يتم حساب الضغط المطلق المقابل كـ (P_{\mathrm{abs}} = P_{\mathrm{gauge}} + P_{\mathrm{atm}})، مما ينتج عنه نتيجة بوحدة (psia). استخدم الضغط الجوي الفعلي في المحطة التجريبية كلما كانت الدقة مهمة؛ حيث أن 14.696 psi أو 101.325 kPa أو 760 mmHg هي مجرد معايير عند مستوى سطح البحر.

تتطلب حسابات قوانين الغاز والديناميكا الحرارية ضغطاً مطلقاً، وليس ضغط المقياس. قم بتحويل كل قراءة مقياس باستخدام الضغط الجوي في موقع القياس وحافظ على وحدات ضغط متسقة طوال الحساب.

لماذا يعد الضغط المطلق مطلوباً

يستخدم ضغط المقياس الغلاف الجوي كصفر له

يقيس ضغط المقياس الضغط بالنسبة للغلاف الجوي المحيط:

[ P_{\mathrm{gauge}} = P_{\mathrm{abs}} - P_{\mathrm{atm}} ]

قراءة المقياس التي تساوي صفراً لا تعني أن الوعاء فارغ أو في حالة تفريغ (فراغ). بل تعني أن ضغط الوعاء يساوي تقريباً الضغط الجوي المحلي.

يستخدم الضغط المطلق الفراغ التام كصفر له

يُقاس الضغط المطلق من ضغط الصفر، أو الفراغ التام:

[ P_{\mathrm{abs}} = P_{\mathrm{gauge}} + P_{\mathrm{atm}} ]

هذا هو مقياس الضغط المطلوب لقانون الغاز المثالي:

[ PV = nRT ]

استخدام ضغط المقياس في هذه المعادلة يعامل الضغط الجوي بشكل غير صحيح على أنه صفر، ويمكن أن ينتج عنه أحجام غاز، وكميات مولية، ومعدلات تدفق خاطئة بشكل كبير.

كيفية إجراء التحويل

تحويل الضغط بنفس الوحدات

يجب أن يستخدم الضغط الجوي نفس وحدات قراءة المقياس.

لقراءة مقياس بوحدة psi:

[ P_{\mathrm{abs}};(\mathrm{psia})

P_{\mathrm{gauge}};(\mathrm{psig}) + P_{\mathrm{atm}};(\mathrm{psi}) ]

باستخدام الضغط الجوي القياسي:

[ P_{\mathrm{abs}};(\mathrm{psia})

P_{\mathrm{gauge}};(\mathrm{psig}) + 14.696 ]

بالنسبة للأعمال الهندسية، غالباً ما تكون قيمة 14.70 psi كافية عندما يكون عدم اليقين في القياس أكبر من الفرق بين هذه القيم.

مثال: ضغط مقياس موجب

افترض أن مقياس ضغط في محطة تجريبية يقرأ 25 psig والضغط الجوي المحلي هو 14.70 psi.

[ P_{\mathrm{abs}} = 25 + 14.70 = 39.70\ \mathrm{psia} ]

لذلك يجب أن تستخدم حسابات قانون الغاز 39.70 psia، وليس 25 psig.

مثال: وحدات النظام الدولي (SI)

إذا قرأ محول طاقة (transducer) 200 kPa ضغط مقياس وكان الضغط الجوي المحلي 101.3 kPa:

[ P_{\mathrm{abs}} = 200 + 101.3 = 301.3\ \mathrm{kPa(abs)} ]

يمكن أيضاً كتابة النتيجة كـ 301.3 kPa مطلق، ولكن يجب أن يحدد سجل البيانات بوضوح أساس الضغط.

التعامل مع قراءات الفراغ (التفريغ)

ضغط المقياس السالب

قد يبلغ المقياس أو محول الطاقة عن الفراغ كضغط مقياس سالب. على سبيل المثال، قراءة (-30) kPa ضغط مقياس مع ضغط جوي قدره 101.3 kPa تعطي:

[ P_{\mathrm{abs}} = -30 + 101.3 = 71.3\ \mathrm{kPa(abs)} ]

يجب الاحتفاظ بالإشارة السالبة أثناء التحويل.

قراءات مقياس الفراغ

تعرض بعض أجهزة الفراغ مقدار الفراغ كرقم موجب بدلاً من ضغط مقياس سالب. في هذه الحالة:

[ P_{\mathrm{abs}} = P_{\mathrm{atm}} - P_{\mathrm{vacuum}} ]

بالنسبة لقراءة فراغ قدرها 10 inHg، يجب أولاً التعبير عن الضغط الجوي بوحدات متوافقة قبل الطرح.

قراءة الفراغ التي تساوي الضغط الجوي ستتوافق تقريباً مع ضغط مطلق يساوي صفراً، على الرغم من أن الأنظمة الحقيقية لا يمكنها الوصول إلى فراغ تام.

لماذا يهم الضغط الجوي المحلي

يتغير الضغط الجوي بتغير الموقع

تمثل القيمة 14.696 psi أو 101.325 kPa الضغط الجوي القياسي عند مستوى سطح البحر. يتغير الضغط الفعلي مع الارتفاع والطقس، لذا يجب استخدام الضغط البارومتري المحلي عند الحاجة إلى حسابات دقيقة أو بيانات بجودة المعايرة.

العلاقة ذات الصلة هي إذاً:

[ P_{\mathrm{abs}} = P_{\mathrm{gauge}} + P_{\mathrm{atm,local}} ]

سجل أساس الضغط

يجب أن تحدد بيانات المحطة التجريبية ما إذا كانت كل قيمة ضغط هي:

• psig أو kPag: ضغط مقياس
• psia أو kPa مطلق: ضغط مطلق
• inHg فراغ أو kPa فراغ: مقدار الفراغ

تعتبر قيمة مثل "100 kPa" غير مكتملة ما لم يتم ذكر أساس مرجعيتها.

تطبيق التحويل على خصائص الغاز

حسابات الغاز المثالي

لحجم غاز مقاس عند ظروف التشغيل:

[ n = \frac{P_{\mathrm{abs}}V}{RT} ]

يجب أن يكون الضغط مطلقاً، ويجب أن تكون درجة الحرارة مطلقة بالكلفن. إذا تم الإبلاغ عن الحجم أو الضغط أو درجة الحرارة عند حالة مرجعية مختلفة، يجب أن يأخذ التحويل في الاعتبار المتغيرات الثلاثة جميعها.

لكمية ثابتة من الغاز:

[ \frac{P_1V_1}{T_1}

\frac{P_2V_2}{T_2} ]

يجب أن يكون كل من (P_1) و (P_2) ضغوطاً مطلقة.

الظروف القياسية أو المرجعية

غالباً ما يتم تحويل كميات الغاز إلى ظروف قياسية أو مرجعية محددة. أحد الظروف القياسية المستخدمة بشكل شائع هو 0 درجة مئوية و 1 ضغط جوي، حيث يبلغ الحجم المولي للغاز المثالي حوالي 22.414 لتر/جرام-مول.

يجب أن يذكر الحساب الحالة القياسية المختارة لأن المنظمات قد تستخدم درجات حرارة مرجعية وتعريفات ضغط مختلفة.

معدلات التدفق وموازين الكتلة

تتغير معدلات التدفق الحجمي للغاز مع الضغط ودرجة الحرارة. يتطلب تحويل تدفق التشغيل المقاس إلى حالة مرجعية نسب ضغط مطلقة، على سبيل المثال:

[ Q_2 = Q_1 \left(\frac{P_1}{P_2}\right) \left(\frac{T_2}{T_1}\right) ]

هنا، كلا قيمتي الضغط مطلقتان وكلا درجتي الحرارة بالكلفن. استخدام ضغط المقياس في هذه النسبة يمكن أن يشوه التدفق القياسي المبلغ عنه وأي ميزان كتلة يعتمد عليه.

فهم المقايضات

الضغط الجوي القياسي هو تقريب

إضافة 14.70 psi أمر مريح، لكنه يفترض ضغطاً جوياً قياسياً. قد يكون الخطأ الناتج مقبولاً للحسابات التعليمية أو تقديرات العمليات منخفضة الدقة، لكنه قد لا يكون مقبولاً للمعايرة، أو اختبار المعدات، أو موازين الغاز الدقيقة.

استخدم مقياس ضغط جوي (بارومتر) معاير أو الضغط الجوي المسجل للموقع عندما يكون عدم اليقين كبيراً.

مرجع الجهاز قد يختلف

تعرض معظم مقاييس أنبوب بوردون ضغط المقياس، لكن بعض أجهزة الإرسال والأدوات التحليلية تبلغ عن الضغط المطلق. إضافة الضغط الجوي إلى قراءة مطلقة بالفعل سيخلق خطأً نظامياً.

تأكد من ورقة بيانات الجهاز، أو سجل المعايرة، أو وحدات العرض قبل تطبيق التحويل.

موقع المستشعر يمكن أن يؤثر على التفسير

قد يمثل قياس الضغط الضغط عند نقطة توصيل المستشعر بدلاً من الضغط عند نقطة أخرى في المعدات. في الأنظمة السائلة، يمكن أن يساهم الارتفاع والرأس الهيدروستاتيكي أيضاً:

[ P = P_0 + \rho gh ]

هذا التمييز مهم عند تفسير انخفاض الضغط، أو تشغيل الأعمدة، أو ضغط الوعاء، أو قياسات الضغط التفاضلي.

اتخاذ الخيار الصحيح لهدفك

استخدم أساس الضغط عمداً في كل حساب وسجل بيانات.

• إذا كان تركيزك الأساسي هو حسابات الغاز المثالي أو الديناميكا الحرارية: قم بتحويل ضغط المقياس إلى ضغط مطلق قبل استخدام قانون الغاز المثالي، أو ارتباطات ضغط البخار، أو نماذج توازن البخار والسائل.
• إذا كان تركيزك الأساسي هو تدفق الغاز وموازين الكتلة: استخدم الضغط الجوي المحلي، وضغط التشغيل المطلق، والضغط المرجعي المطلق عند تحويل معدلات التدفق الحجمي.
• إذا كان تركيزك الأساسي هو تشغيل الفراغ: تعامل مع ضغط المقياس السالب أو مقدار الفراغ بشكل صحيح وتحقق من أن الضغط المطلق الناتج يظل ذا معنى فيزيائي.
• إذا كان تركيزك الأساسي هو سلامة وتحكم المحطة التجريبية: تأكد مما إذا كان كل جهاز يبلغ عن ضغط مقياس أو ضغط مطلق قبل مقارنته بحدود التشغيل، أو إعدادات الإنذار، أو مواصفات صمام التنفيس.

تبدأ حسابات خصائص الغاز الموثوقة بتحديد مرجع الضغط وتحويل قراءات المقياس إلى ضغط مطلق قبل تطبيق أي علاقة ديناميكية حرارية.

جدول الملخص:

هل تحتاج إلى تدريب موثوق ومعدات عمليات تجريبية على نطاق تجريبي؟ اتصل بـ LABPARK لمناقشة المحطات التجريبية للوحدات التعليمية والمهنية للهندسة الكيميائية، والمعالجة الحيوية والتكنولوجيا الحيوية، ومعالجة المياه والبيئة. تساعد LABPARK الجامعات ومعاهد البحوث والمؤسسات على بناء قدرات تدريبية واختبارية عملية بمعدات مصممة لقياس الضغط بدقة، وحسابات خصائص الغاز، والتحكم في العمليات، والتشغيل العملي.

المنتجات ذات الصلة

• مصنع تجريبي تعليمي لعمليات وحدات تصنيع الميثانول من ثاني أكسيد الكربون والهيدروجين
• وحدة تدريب عمليات وحدات نقل السوائل بمضخات متعددة منشأة تجريبية
• وحدة تجريبية لتدريب العمليات الوحدية لاستخلاص المنتجات الطبيعية
• وحدة تدريب عمليات التقطير متعددة الوسائط - مصنع تجريبي
• وحدة تجريبية تعليمية متعددة المفاعلات لعمليات هندسة التفاعل

يسأل الناس أيضًا

• كيف تؤثر درجة الحرارة والضغط على مصانع توليد الميثانول التجريبية؟ قم بتحسين التوازن وأداء المحفز.
• لماذا يعد نظام التنقية necessary عند تشغيل حلقة إعادة تدوير الغاز في مصنع تجريبي لتخليق الميثانول؟ (دليل)
• لماذا تعمل مصانع الميثانول التجريبية الحديثة عند ضغوط منخفضة؟ شرح متطلبات المحفز والمادة الخام
• ما هي المتطلبات التشغيلية لتفعيل العامل المساعد؟ التشغيل الآمن لوحدة الميثانول التجريبية
• لماذا يعتبر جدول بدء تشغيل المصنع الكيميائي أمرًا حاسمًا؟ تقليل مخاطر التوسع باستخدام مصانع النماذج الأولية.