فشار چیست

فشار چیست؟

فشار P برابر مقدار نیرویی F است که بر واحد سطح  A وارد می شود. معادله فشار در ریاضی به صورت زیر تعریف می شود:         P=F/A=MG/Aواحدهای اندازه گیری فشار :

1. پوند بر اینچ مربع( PSI)

2. بار (BAR )

3. میلی متر آب (mm H2O )

4. میلی متر جیوه  ( mm Hg )

5. اتمسفر ( atm )

 انواع فشار 

دسته بندی فشار ها براساس مقایس های متفاوتی صورت می گیرد فشارهوا و شرایط سیال 

 براساس فشار هوا 

شرایط سیال 

 براساس فشار هوا 

فشار نسبی

 فشار نسبی، فشاری است که نسبت به فشار محیط سنجیده می‌شود. فشار اتمسفریک متوسط در سطح دریا برابر با 1013.25 mbar است. تغییر در فشار اتمسفر، به دلیل شرایط هوایی یا تغییر ارتفاع از سطح دریا، بر روی خروجی سنسور فشار نسبی تأثیر می‌گذارد. فشار نسبی برای فشارهای بیش‌تر از فشار اتمسفریک، مثبت و برای فشارهای کمتر از فشار اتمسفریک منفی است. کمترین فشار نسبی ممکن برابر با- Patm است. پس فشار نسبی نمی‌تواند کمتر از 1 bar باشد.

فشار مطلق

در هر نقطه به مقدار فشار حقیقی که به یک جسم وارد می شود، فشار مطلق می گویند. نسبت به خلأ مطلق که فشار آن در اندازه گیری فشار مطلق صفر است، میزان فشار مطلق محاسبه می شود. فشار واقعی و حقیقی که در هر نقطه و نسبت به این شرایط خلأ مطلق، به یک جسم وارد می شود فشار مطلق نامیده می شود. خلأ مطلق به انگلیسی همان Absolute vaccum است. علت اندازه گیری فشار مشخص کننده ی نوع اندازه گیری آن فشار است. به این معنی که با توجه به آن که چرا می خواهید فشار را اندازه گیری کنید، از روش های متفاوت اندازه گیری فشار نسبی و یا اندازه گیری فشار مطلق برای محاسبه ی فشار استفاده خواهید کرد.

فشار تفاضلی

فشار تفاضلی، اختلاف فشاری است که بین دیفرانسیل فشار وجود دارد. (دیفرانسیل فشار به اختلاف فشار بین نقاط در یک سیستم گفته می شود) اندازه گیری فشار تفاضلی در صنعت بسیار مهم است زیرا نیروی سیال موجود در هر واحد را توصیف می کند.  رایج ترین و مفید ترین ابزار اندازه گیری فشار صنعتی، فشار سنج تفاضلی است که تفاوت فشار بین دو پورت را مشخص می کند و محدوده فشار کالیبره شده سیگنال خروجی تولید را معین می کند. اختلاف فشاری که با فشار تفاضلی سنجیده می شود بالاخص در محیط آسپتیک مناطق تولیدی که باید تحت فشار بیشتری قرار داشته باشد، دارای اهمیت بالایی است زیرا از جریان هوا در ناحیه اسپتیک به غیر آسپتیک اطمینان حاصل کنند، سیستم اچ وی آی سی این فشار را مشخص می کند.

 دسته بندی براساس شرایط سیال در زمان اندازه گیری فشار 

فشار استاتیک

در دینامیک سیالات، فشار ایستایی یا فشار پیتوت، فشاری استاتیک در یک نقطه ثابت در جریان یک سیال است. در نقطهٔ ایستایی سرعت سیال صفر است و تمام انرژی‌های جنبشی به فشار تبدیل شده‌اند. در یک جریان تراکم ناپذیر، فشار ایستایی برابر است با مجموع فشار استاتیک جریان آزاد و فشار دینامیکی جریان آزاد.

فشار دینامیک

به فشار سیال در حال حرکت که به واسطه حرکت در جهت عمود بر راستای حرکت سیال ایجاد میکند، فشار دینامیک (Dynamic pressure) می گویند. همچنین می‌توان آن را انرژی جنبشی سیال در واحد حجم تعریف کرد. این فشار (q) یکی از ترم های معادله برنولی است و در سیالات تراکم پذیر و تراکم ناپذیر، به صورت معادله زیر محاسبه می شود: q = (ρu2)/2 که در آن، q فشار دینامیک برحسب پاسکال، ρ چگالی سیال بر حسب kg/m3 و u سرعت سیال بر حسب m/s است. بنابراین، Dynamic pressure تابعی از سرعت و چگالی سیال است. برای به دست آوردن Dynamic pressure سیالات تراکم ناپذیر مانند آب و روغن، باید اختلاف بین فشارکل و فشار استاتیک را به دست آورد.

روش های اندازه گیری فشار  :

اندازه گیری فشار براساس فشار ستونی از مایع:

مانومتر یک لوله u شکل است که در درون آنن از مایعی با چگالی مشخص نظیر جیوه یا اب پر می کنند هنگامیکه فشار وارد شده به سمت 2 لوله برابر باشد ارتفاع  سیال در دو طرف لوله برار خواهد بود در این شرایط اگر فشار مجهول را به یک سمت اعمال کنیم  p1  فشار وارد مایع درون لوله را وارد به بالا رفتن در سمت دیگر لوله می کند این سمت معلوم تحت ثاثیر فشار جو p2  می باشد اختلاف ارتفاع مایع در 2 سمت لوله h برابر با فشار نامعلوم منهای فشار جو است . مانومتر هنگام ساخت با یک فشار معین کالیبره و درجه بندی می شوند لذا می توان مقدار فشار مجهول را مستقیما از روی لوله مانومتر قرائت کرد .
ارتفاع مایع درون یک مخزن را می توان بر اساس نحوه عملکرد مانومتر ها محاسبه کرد در این روش فشار سنج در پایین تر ین نقطه مخزن نصب می شود و با اندازه گیری فشار میزان ارتفاع مایع درون مخزن محاسبه می شود. 

 اندازه گیری بر اساس میزان جابه جایی مکانیکی :

در این روش فشار یه یک قطعه قابل ارتجاع وارد شده و با عث حرکت آن می شود این حرکت مکانیکی به وسیله چرخ دنده هایی به یک نمایشگر منتقل شده و فشار یر روی یک صفحه مدرج نمایش د اده می شود قطعه قابل ارتجاع می تواند یک دیافراگم یک لوله بوردن تیوپ و یا یکح تیوب فانوسی باشد لوله بوردن تیوب بیستر در ساخت نشان دهنده های فشار به کار می رود, بوردون نام دانمندی است که این لوله را اختراع کرد و این سنسور به نام او نامگذاری شده است .

اندازه گیر ی فشار براساس اندازه گیری نیرو :  

در این روش فشار به صورت غیر مستقیم و با اندازه گیری میزان نیرو وارد ه به یک سنسور اندازه گیری می شود در ساخت سنسور های که به این روش عمل می کنند از فناوری های متفاوتی  استفاده می شود یکی از متداول ترین نوع این سنسورها کشش سنج می باشند ساختمان این حس گر ها از ورق های فلزی به جنس نیکل کروم یا مس نیکل می باشد که بر روی صفحه نشاننده شده اند . هنگامیکه یک کشش سنج در معرضر فشار قرار می گیرد مقاومت  الکتریکی  آن تغییر می کند که میزان تغییر مقاومت با اندازه نیروی وارد ه از سوی سیال متناسب می باشد با اندازه گیری تغیرات مقاومت می توان فشار را اندازه گیری کرد برخی کشش سنج ها نیز از نیمه هادی هایی نظیر سیلیکون ساخته می شوند در این حالت مقاومت هایی از جنس سیلیکون یا ژرمانیوم بر روی یک کریستال نشانده می شود .