压力单位和压力单位转换

Pressure-units-1

这是个丛林!

 

世界各地有许多不同的压力单位在使用,有时非常混乱,并可能引起危险的误解。 在这篇博文中,我们将讨论不同压力单位和不同压力单位系列的基础知识。

 

什么是压力?

 

当我在这篇文章中讨论压力时,它并不是指你在工作中可能遇到的压力,而是指物理量。 首先快速了解一下压力的定义,这有助于更好地了解一些压力单位。

 

如果你还记得学校里的物理学研究……因为我们大多数人都不记得……

 

提醒:压力被定义为垂直于表面的每个面积的力。 这通常表示为公式p = F / A. 压力用字母“p”表示,但在某些情况下也可以看到大写字母“P”。

 

那么,在实践中,每个面积的力意味着什么呢?这意味着有一定的力作用于某一特定的面积。当我们看力时,它被指定为质量x重力。由于有许多不同的工程单位用于质量和面积,这些组合的数量是巨大的。另外,也有很多压力单位的名称中没有直接的质量和面积,尽管在它们的定义中是存在的。

 

 

值得注意的是,在实践中,“力”并不总是包含在压力单位名称中。 例如,每平方厘米的压力单位千克力应表示为kgf / cm 2,但通常表示为kg / cm 2而没有“f”。 类似地,每平方英寸的磅力(pfsi)通常表示为磅/平方英寸(psi)。

 

国际单位制(SI system)/计量

 

让我们通过了解国际单位制来开始了解压力单位,国际单位制源于公制。 现在我提到了公制系统,我猜你们中的一些人想要后退了….请继续看下去!

 

国际单位制是世界上使用最广泛的测量系统。 它发表于1960年,但在此之前有着悠久的历史。

 

公制-压力单位

 

至于压力,国际单位制的基本单位为帕斯卡(帕)Pascal (Pa),即N /m²(牛顿/平方米,牛顿为kgm /s²)。

 

用公式来说:

 

Pressure-units-2

 

帕斯卡是一个非常小的压力单位,例如,标准大气压是101325帕绝对压力。

 

根据帕斯卡的定义,公斤力可以用g(克)力等不同单位代替,米可以用厘米或毫米代替。通过这样做,我们得到了许多其他组合或压力单位,如kgf/m²、gf/m²、kgf/cm²、gf/cm²、kgf/mm²、gf/mm²,仅列出其中的一些。

 

 

单位“bar”在某些地区仍然经常使用。它以公制为基础,但不是国际单位制的一部分。巴是100000倍帕斯卡(100倍千帕),这是很容易转换。在某些领域(如美国的NIST),不建议广泛使用该单位。

 

和所有压力单位一样,不管是不是国际单位制,我们都可以在前面使用常见的前缀/系数,最常用的是milli(1/100)、centi(1/10)、hecto(100)、kilo(1000)和mega(1000000)。列举的几个例子,已经给出了不同的Pa版本,所有这些都是常用的:Pa,kPa,hPa,MPa。 单位栏最常用的是没有前缀或前缀为milli:bar,mbar。

 

但是,采用所有质量单位并将其与国际单位制中的所有面积单位相结合,我们得到了许多组合。

 

 

虽然国际单位制在大多数国家使用,但仍有许多其他的压力单位也在使用。接下来我们来看看这些。

 

英制单位

 

在使用英制的国家(如美国和英国),用于质量和面积的工程单位不同于国际单位制。因此,这也创造了一套全新的压力单位。质量通常以磅或盎司为单位,面积和距离以英寸或英尺为单位。

 

因此,由这些导出的一些压力单位是lbf/ft², psi, ozf/in², iwc, inH2O, ftH2O.

 

在美国,最常见的压力单位是磅力/平方英寸(psi)。对于过程工业,常见的单位也是英寸水柱(inH2O),它是由水位测量和柱中的水的压差历史测量得出的。

 

液柱装置

 

老式的压力测量装置通常是用透明U形管中的液体制成的。如果管两端的压力相同,则两侧的液位在同一水平面上。但是如果压力有差别,那么液位也有差别。水平差与压力差成线性比例。在实践中,你可以让管道的一边与房间的大气压保持开放,然后将要测量的压力连接到另一边。参照当前的大气压力,它是一种被测量的表压类型。

 

Pressure-units-3

 

压力刻度标记在管中,因此您可以通过读取液位差来读取压力。 当施加压力时,它将改变液位,我们可以读取该值。 这听起来非常简单,没有电子设备,没有易损件,所以可能出现问题……好吧,让我们看看。

 

液柱中最常用的液体显然是水。 但是为了能够用更小的U形管测量更高的压力,需要更重的液体。 一种这样的液体是汞(Hg),因为它比水重得多(重13.6倍)。 当您使用较重的液体时,您不需要使用那么长的柱来测量更高的压力,因此您可以制作更小更方便的柱子。例如,血压早期(现在也偶尔用)用水银柱测量。使用汞的主要原因是相同压力范围下的水柱会很长,在正常房间使用水柱是不现实的,因为水柱比水银柱长13.6倍。所以,即使在今天,血压的单位通常是毫米汞柱(mmHg)。

 

使用液柱压力单位的常见工业应用是测量罐中的液位。 例如,如果你有一个20英尺(或6米)高的水箱,你想测量那个水箱的水位,安装一个0到20英尺水的压力指示器听起来很合乎逻辑, 因为这可以直接知道水位是多少(示例图片中的13英尺)。

 

Pressure-units-4

 

回到水柱上:很明显,当对U柱进行长度指示时,使用了许多不同的长度单位,包括公制和非公制。这产生了许多不同的压力单位。

 

 

虽然液柱听起来很简单,但要记住,液体的重量取决于局部重力,因此,如果您在一个位置校准液柱,并将其移到另一个位置(距离较远、高度不同),则可能无法再正确测量。因此,需要对重力进行精确的校正。

 

此外,液体的温度对液体的密度也有影响,这对U型管的读数也有轻微的影响。各种不同的液柱基压力单位,其液体温度在压力单位中有规定,最常用的温度是0°C、4°C、60°F、68°F。但也有水柱单位,它们没有水温指示。这是基于水的理论密度,即1千克/升(ISO31-3,BS350)。实际上,水从来没有那么高的密度。水的最高密度为+4°C(39.2°F),约为0.999972千克/升。如果温度高于或低于+4°C,水的密度就会降低。温度会对密度产生相当大的影响,例如从+4°C到+30°C会改变水的密度。密度约为0.4%。

 

最后,机械式液柱的可读性通常非常有限,因此无法获得非常精确的测量结果。由于机械上的限制,你不能用U型管来承受高压。上述所有问题都使得U型管液柱的应用变得不太现实。此外,现代数字压力测量装置已经取代了液柱。但是,许多在液柱时代产生的压力单位仍然存在,并且至今仍在使用。简要总结液柱式压力单位:

  • 对于长度,我们有许多单位;m m、cm、m、inch和feet。
  • 然后我们有不同液体的液柱,如水(H2O)和汞(Hg)。
  • 我们有不同密度的水柱单位,如0°C、4°C、60°F和68°F,以及理论密度。

 

 

将所有这些结合起来,我们得到了一长串的压力单位,仅列出几个:mmH₂O, cmH₂O, mH2O, mmHg, cmHg, mHg, iwc, inH2O, ftH2O, inHg, mmH2O@4°C, mmH2O@60°F, mmH2O@68°F, cmH2O@4°C, cmH2O@60°F, cmH2O@68°F, inH2O@60°F, inH2O@68°F, inH2O@4°C, ftH2O@60°F,ftH2O@68°F, ftH2O@4°C 等等。

 

大气单位

 

为了测量大气压的绝对压力,已经创建了专用压力单位。 其中之一是标准气压(atm),其定义为101325帕斯卡。 为了加深混淆,还有一种技术气压(at)非常接近,但与标准气压不完全相同。 技术气压是每平方厘米一公斤力。 所以1单位技术气压等于约0.968 单位标准气压。

 

另一个用于测量大气绝对压力的压力单位是Torr,是标准大气的1/760。所以Torr是一种绝对压力,虽然通常没有被提及,但你只需要知道它,这可能会导致混乱。Torr最初的意思是和1毫米汞一样,尽管后来的定义显示两者之间的差异很小。Torr不是公制的一部分。

 

cgs压力单位

 

缩写“cgs”来自单词“厘米 – 克 – 秒”。 正如这些词语提示的那样,cgs系统是公制系统的一种变体,但它使用厘米作为长度的单位而不是米,它使用克作为质量的单位而不是千克。

 

 

不同的CGS机械单位是从使用这些CGS基本单位派生出来的。

 

CGS是一个相当古老的单位,基本由MKS(米-千克-秒)单位制取代,然后由国际单位制取代。然而,有时你仍然会碰到cgs的压力单位。

 

 

cgs基础压力单位是barye(Ba),等于1dyne/平方厘米。

 

 

Dyne是将一克质量加速到每秒一厘米每秒所需的力。

 

作为压力单位转换,1 barye(Ba)等于0.1帕斯卡(Pa)。

 

了解更多…

除了上述所有压力单位外,还有很多

更多现有的压力单位…

 

举个例子,例如在Beamex MC6校验仪中,有超过40个不同的压力单位,还有一些为寻求者定制的单位。

 

压力单位转换标准 

 

如果你在工作中常常面对压力,就会知道压力通常是用某个压力单位表示的,常常需要把它转换成另一个压力单位。

 

压力单位基于标准,单位之间的转换也应基于标准。压力单位最常见的标准是:

  • 公制
  • ISO31-3
  • ISO 80000-4:2006
  • BS350
  • PTB-Mitteilungen 100 3/90
  • 佩里的化学工程师手册,第6版,1984年

 

压力单位转换工具

 

我试图在不同的压力单位之间建立一个转换表,但是这个表很快就开始成为一个巨大的矩阵,根本不容易使用。因此,我们不是制作转换表,而是在我们的网站上开发了一个在线压力单元转换器。使用此转换器,您可以轻松地将压力读数从一个单位转换为其他单位。