Unterschiede zwischen atmosphärischem, absolutem, relativem und Differenzdruck
Abbildung 1: Visualisierung der verschiedenen Druckarten: Absolutdruck (A), Relativdruck (B), Vakuumdruck (C), atmosphärischer Druck (D) und absoluter Nulldruck (E).
Druck ist ein Maß für Kraft pro Flächeneinheit. Es gibt verschiedene Arten von Druckmessungen. Es gibt zwei Referenzdrücke: atmosphärischer Druck und absoluter Nulldruck. Der atmosphärische Druck auf Meereshöhe beträgt 1,013 bar (14,7 psi). Der absolute Nulldruck ist theoretisch ein perfektes Vakuum. Die Bedingungen eines perfekten Vakuums sind unmöglich zu erzeugen, selbst im interstellaren Raum. Dieser Artikel behandelt die Unterschiede zwischen den Druckarten und den Manometern, die zu ihrer Messung verwendet werden.
- Absolutdruck (Pa) oder (Pabs): Der Absolutdruck (Abbildung 1 mit A gekennzeichnet) misst den Druck über dem absoluten Nulldruck (Abbildung 1 mit E gekennzeichnet).
- Differenzdruck (dp): Der Differenzdruck ist die Differenz zwischen zwei verschiedenen Druckmessungen.
- Relativdruck (Pg) oder (Pgauge): Der Relativdruck (Abbildung 1 mit B gekennzeichnet) misst den Druck über dem atmosphärischen Druck (Abbildung 1 mit D gekennzeichnet).
- Vakuum (Pvac): Der Vakuumdruck (Abbildung 1 mit C gekennzeichnet) misst den Druck unter dem atmosphärischen Druck.
- Atmosphärischer Druck (Patm): Druck auf der Erdoberfläche.
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1. Absolutdruck
Da der Absolutdruck den absoluten Nulldruck als Referenz verwendet, kann er keinen negativen Wert haben. Der Absolutdruck ist die Summe aus Relativdruck und atmosphärischem Druck.
Absolutdruckmanometer
Absolutdruckmanometer sind für industrielle Vakuumpumpen geeignet. Ein Absolutdruckmanometer hat eine Membran, wobei eine Seite das Druckmedium berührt und die andere mit einem Vakuum verbunden ist. Daher beeinflusst der atmosphärische Druck die Verformung der Membran nicht.
2. Differenzdruck
Abbildung 2: Der Differenzdruck ist eine Hochdruckmessung (A) minus einer Niederdruckmessung (B). Das Ergebnis auf dem Manometer ist die Differenz zwischen den beiden Drücken (C).
Der Differenzdruck ist die Differenz zwischen zwei angelegten Drücken. Die meisten Druckmessungen sind technisch gesehen differentiell, da der Druck relativ zum atmosphärischen Druck oder zum absoluten Vakuum gemessen wird.
Differenzdruckmanometer
Ein Differenzdruckmanometer hat zwei Anschlüsse; ein Anschluss verbindet sich mit dem Hochdruck im System und einer mit dem Niederdruck. Das Differenzdruckmanometer misst gleichzeitig beide Drücke und zeigt die Differenz zwischen ihnen an. Eine häufige Verwendung eines Differenzdruckmanometers ist die Messung des Druckabfalls über eine Systemkomponente, wie z.B. ein Ventil.
3. Relativdruck
Der Relativdruck misst die Differenz zwischen einem System und dem umgebenden atmosphärischen Druck. Der Relativdruck kann negativ oder positiv sein, abhängig davon, ob das System ein Vakuum ist.
Manometer haben ein Sensorelement, wie eine Membran, die sich aufgrund der Druckänderung verformt. Drucksensoren benötigen eine Belüftung, um den atmosphärischen Druck als Bezugspunkt zu verwenden. Der Relativdruck ist unabhängig vom atmosphärischen Druck. Er ändert sich nicht mit der Höhe, da der Relativdruck immer den lokalen atmosphärischen Druck berücksichtigt. Daher ist er geeignet für die Messung des Drucks in Rohren und Tanks, wo der Druck höher als der atmosphärische Druck ist.
4. Vakuumdruck
Vakuumdruck ist auch als negativer Relativdruck bekannt. Manometer zeigen bei atmosphärischem Druck 0 an.
5. Atmosphärischer Druck
Atmosphärischer oder barometrischer Druck ist die Kraft, die die Luft über einer Oberfläche auf diese Oberfläche ausübt. Der atmosphärische Druck nimmt mit zunehmender Höhe ab. Auf Meereshöhe beträgt der atmosphärische Druck 1,013 bar oder 14,7 psi.
Atmosphärisches Druckmessgerät
Die heutigen digitalen atmosphärischen und barometrischen Druckmessgeräte liefern hochpräzise Datenablesungen. Diese Messgeräte verwenden mikroelektromechanische Sensoren zur Druckmessung. Es gibt zwei Haupttypen: kapazitive und piezoresistive.
- Kapazitiv: Leitfähige Sensoren zwischen einer Membran bilden einen Kondensator. Wenn sich die Membran verformt, ändert sich die Kapazität proportional zum Druck.
- Piezoresistiv: Ähnlich wie kapazitiv, außer dass der leitfähige Sensor direkt auf der Membran sitzt.
FAQs
Kann der Relativdruck negativ sein?
Ja, der Relativdruck kann negativ sein. Der Relativdruck ist relativ zum atmosphärischen Druck. Bei der Messung eines Vakuums ist der Relativdruck negativ.
Was ist der Unterschied zwischen Absolutdruck, atmosphärischem Druck und Relativdruck?
Der atmosphärische Druck ist das Gewicht der Luft auf einer Oberfläche und ändert sich mit der Höhe. Der Absolutdruck ist der Druck über dem absoluten Nulldruck oder einem perfekten Vakuum. Der Relativdruck ist relativ zum atmosphärischen Druck.
