Unterschiede zwischen Atmosphärendruck, Absolutdruck, Überdruck und Differenzdruck
Abbildung 1: Visualisierung der verschiedenen Druckarten: Absolutdruck (A), Überdruck (B), Vakuumdruck (C), Atmosphärendruck (D) und absoluter Nullpunktdruck (E).
Druck ist ein Maß für die Kraft pro Flächeneinheit. Es gibt verschiedene Arten der Druckmessung. Es gibt zwei Referenzdrücke: Atmosphärendruck und absoluter Nullpunkt. Der Atmosphärendruck auf Meereshöhe beträgt 1,013 bar (14,7 psi). Der absolute Null-Druck ist theoretisch ein perfektes Vakuum. Die Bedingungen eines perfekten Vakuums sind selbst im interstellaren Raum nicht zu erreichen. In diesem Artikel werden die Unterschiede zwischen den Druckarten und den zu ihrer Messung verwendeten Manometern erläutert.
- Absoluter Druck (Pa) oder (Pabs): Der Absolutdruck (Abbildung 1, Buchstabe A) misst den Druck über dem absoluten Nulldruck (Abbildung 1, Buchstabe E).
- Differential(dp): Differenzdruck ist die Differenz zwischen zwei verschiedenen Druckmessungen.
- Spurweite (Pg) oder (Pgauge): Der Manometerdruck (Abbildung 1, Bezeichnung B) misst den Druck über dem atmosphärischen Druck (Abbildung 1, Bezeichnung D).
- Vakuum (Pvac): Der Unterdruck (Abbildung 1, Bezeichnung C) misst den Druck unterhalb des Atmosphärendrucks.
- Atmosphärischer Druck (Patm): Druck auf die Erdoberfläche.
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1. Absoluter Druck
Da der Absolutdruck den absoluten Nulldruck als Referenz verwendet, kann er keinen negativen Wert haben. Der Absolutdruck ist die Summe aus Überdruck und atmosphärischem Druck.
Manometer für absoluten Druck
Absolute Druckmessgeräte sind für industrielle Vakuumpumpen geeignet. Ein Absolutdruckmessgerät hat eine Membran, deren eine Seite mit dem Druckmedium in Berührung kommt und deren andere Seite mit dem Vakuum verbunden ist. Daher hat der atmosphärische Druck keinen Einfluss auf die Verformung der Membrane.
2. Differentialdruck
Abbildung 2: Der Differenzdruck ist der Wert für den hohen Druck (A) minus dem Wert für den niedrigen Druck (B). Das Ergebnis auf dem Manometer ist die Differenz der beiden Drücke (C).
Der Differenzdruck ist die Differenz zwischen zwei angelegten Drücken. Die meisten Druckmessungen sind technisch gesehen Differenzmessungen, da der Druck relativ zum atmosphärischen Druck oder zum absoluten Vakuum gemessen wird.
Differenzdruckmessgerät
Ein Differenzdruckmessgerät hat zwei Anschlüsse; ein Anschluss ist mit dem hohen Druck im System verbunden, der andere mit dem niedrigen Druck. Das Differenzdruckmessgerät misst beide Drücke gleichzeitig und zeigt die Differenz zwischen ihnen an. Ein üblicher Verwendungszweck eines Differenzdruckmessgeräts ist die Messung des Druckabfalls über eine Systemkomponente, z. B. ein Ventil.
3. Manometerdruck
Der Überdruck misst die Differenz zwischen einem System und dem umgebenden atmosphärischen Druck. Der Überdruck kann negativ oder positiv sein, je nachdem, ob das System ein Vakuum aufweist.
Druckmessgeräte haben ein Messelement, z. B. eine Membran, die sich aufgrund der Druckänderung durchbiegt. Drucksensoren benötigen eine Belüftung, um den atmosphärischen Druck als Bezugspunkt zu verwenden. Der Überdruck ist unabhängig vom atmosphärischen Druck. Er ändert sich nicht mit der Höhe, da der Überdruck immer den örtlichen atmosphärischen Druck berücksichtigt. Es eignet sich daher für die Druckmessung in Rohrleitungen und Tanks, in denen der Druck höher ist als der atmosphärische Druck.
4. Vakuumdruck
Der Unterdruck wird auch als negativer Überdruck bezeichnet. Die Manometer zeigen bei atmosphärischem Druck 0 an.
5. Atmosphärischer Druck
Der atmosphärische oder barometrische Druck ist die Kraft, die die Luft über einer Fläche auf diese Fläche ausübt. Der Luftdruck sinkt mit zunehmender Höhe. Auf Meereshöhe beträgt der atmosphärische Druck 1,013 bar oder 14,7 psi.
Atmosphärischer Druckmesser
Die heutigen digitalen atmosphärischen und barometrischen Druckmessgeräte bieten hochpräzise Datenanzeigen. Diese Messgeräte verwenden mikroelektromechanische Sensoren zur Druckmessung. Es gibt zwei Haupttypen: kapazitiv und piezoresistiv.
- Kapazitiv: Konduktive Sensoren zwischen einer Membran bilden einen Kondensator. Wenn sich die Membrane verformt, ändert sich die Kapazität proportional zum Druck.
- Piezoresistive: Ähnlich wie bei der kapazitiven Messung, mit dem Unterschied, dass sich der leitfähige Sensor direkt auf der Membran befindet.
FAQs
Kann der Überdruck negativ sein?
Ja, der Überdruck kann negativ sein. Der Manometerdruck ist relativ zum atmosphärischen Druck. Bei der Messung eines Vakuums ist der Überdruck negativ.
Was ist der Unterschied zwischen absolutem Druck, atmosphärischem Druck und Überdruck?
Der atmosphärische Druck ist das Gewicht der Luft auf einer Oberfläche und ändert sich mit der Höhe. Der Absolutdruck ist der Druck, der über dem absoluten Nulldruck oder dem perfekten Vakuum liegt. Der Manometerdruck ist relativ zum atmosphärischen Druck.