Áp suất Chân Không

Trong ngành đo lường, chúng ta quá quen thuộc với các thiết bị liên quan tới đo áp suất. Chắc hẵn trong chúng ta ít nhất một lần nghe tới áp suất chân không hay áp suất tuyệt đối. Bạn có biết tại sao lại có sự phân biệt giữa áp suất không khí và áp suất chân không tuyệt đối hay không và khi nào chúng ta dùng áp suất chân không trong thực tế. Trong bài chia sẻ này mình sẽ mang đến cho bạn các câu trả lời liên quan tới áp suất chân không :

– Áp suất chân không là gì?

– Áp suất chân không là bao nhiêu?

– Áp suất chân không tuyệt đối có khác nhau?

– So sánh áp suất chân không và áp suất khí quyển

– Đo áp suất chân không bằng đồng hồ và cảm biến

Do các ứng dụng liên quan tới áp suất chân không khá ít nên trong thực tế chúng ta chỉ thấy một vài ứng dụng liên quan tới áp suất chân không. Qua bài viết này, các bạn sẽ biết được khi nào dùng tới các thiết bị đo áp suất không và chọn thiết bị nào cho phù hợp.

Áp suất chân không là gì?

Áp suất chân không hay còn gọi là áp suất âm. Áp suất chân không là giá trị áp suất còn lại trong một môi trường nhất định. Nói dễ hiểu hơn, áp suất bên trong một bình chứa kín có áp suất nhỏ hơn áp suất không khí thì được gọi là môi trường chân không.

Theo lý thuyết thì chân không là một mơi trường không tồn tài vật chất. Môi trường chân không được cho rằng khối lượng, thể tích, áp suất đều bằng không.

Chúng ta đều biết rằng áp suất không khí là 1 atm = 1 bar = 100Kpa ( mình lấy tương đối cho dễ hiểu ). Nếu áp suất trong một bồn chứa, đường ống hay hệ thống nhỏ hơn áp suất không khí điều đó có nghĩa rằng áp suất này âm hay còn được gọi là áp suất

Áp suất chân không là bao nhiêu?

Câu hỏi này khá hay. Để xác định áp suất chân không là bao nhiêu thì người ta hay dùng 2 đơn vị Pa và Torr để đo lường. Mức độ chân không đại diện cho giá trị áp suất bên trong hệ thống chân không. Nói cách khác áp suất âm so với áp suất khí quyển càng lớn thì độ chân không càng cao và ngược lại. Như vậy, khi áp suất âm so với áp suất khí quyển thì nó bắt đầu môi trường chân không. Khi áp suất dần về -1 atm hay hệ thống không còn áp suất bên trong thì lúc này đạt chông tuyệt đối.

Như vậy, không thể xác định chung chung áp suất chân không là bao nhiêu, mỗi một môi trường chân không sẽ có một giá trị khác nhau. Khi đạt chân không tuyệt đối thì áp suất bên trong hệ thống sẽ là KHÔNG và chênh lệch so với áp suất không khí là 1 atm hay 100.000 Pa.

Ví dụ về áp suất chân không

Để hiểu rõ hơn mình sẽ cho một ví dụ về áp suất chân không để mọi người có thể hiểu rõ hơn các tính áp suất trong môi trường chân không.

Trường hợp 1 : tính áp suất chân không từ áp suất khí quyển.

Áp suất khí quyển tại mực nước biển là 1 atm. Đây là áp suất mà chúng ta đang sinh sống và làm việc. Tất cả các vật chất đều chịu tác dụng 1 atm hay 1 bar lên bề mặt vật chất, sinh vật. Tuy nhiên, chúng ta không hề cảm nhận được có một lực 1 bar nào tác động vào cơ thể do chúng ta đã thích nghi với áp suất không khí.

Các thiết bị đo áp suất sẽ lấy cột mốc 0 bar khi đặt trong môi trường không khí tương ứng với việc chưa có một lực nào tác động vào thiết bị đo. Áp suất chân không hình thành khi có lực hút, điều này đồng nghĩa với áp suất âm so với áp suất không khí.

Áp suất suất sẽ âm từ -0,001 atm cho tới lớn nhất -1 atm. Khi áp suất âm tại -1 atm hay -1 bar thì đạt áp suất tuyệt đối hay còn gọi là chân không tuyệt đối.

Như vậy, áp suất âm là áp suất so với áp suất khí quyển.

Trường hợp 2: tính áp suất chân không từ áp suất chân không tuyệt đối

Trường hợp này chúng ta sẽ đo áp suất từ áp suất chân không tuyệt đối. Tức là đo luôn áp suất khí quyển và áp suất dư.

Các thiết bị đo chuyên dụng sẽ đo 0 atm hay 0 bar tại môi trường chân không tuyệt đối. Khi đặt tại áp suất khí quyển thì thiết bị sẽ hiển thị 1 atm hay 1 bar.

Khi có lực hút thì áp suất sẽ giảm dần từ 0,999 bar về 0,001 bar khi đạt chân không tuyệt đối. Trường hợp này chúng ta sẽ không thấy áp suất âm mà chỉ toàn áp suất dương.

Khi có suất dương lớn hơn áp suất không khí thì lúc này cảm biến sẽ tăng dần từ 1,001 bar cho tới áp suất lớn nhất mà cảm biến có thể đo được.

Như vậy, trong hai trường hợp này thì chúng ta có hai kết quả đo áp suất chân không hoàn toàn khác nhau và lệch nhau 1 atm hay 1 bar.

Như vậy, tại -800mbar áp suất khí quyển sẽ tương đương 200mbar áp suất tuyệt đối. Bạn hiểu chứ ?

Áp suất chân không và áp suất khí quyển

Đo áp suất chân không

Chúng ta có hai cách để đó áp suất chân không : đo bằng đồng hồ cơ và đo bằng cảm biến. Cả hai cách đều cho kết quả tương đồng nhau & khác nhau mỗi độ chính xác.

Đồng hồ áp suất chân không sẽ có sai số là 1%. Trong khi đó cảm biến áp suất chân không có sai số <1% cho loại thường và 0,1% cho loại chính xác cao.

Đồng hồ đo áp suất chân không

Đồng hồ đo áp suất chân không chỉ có duy nhất một loại là đo áp suất từ áp suất không khí xuống áp suất chân không. Áp suất ban đầu là sẽ 0 bar và khi có lực hút về chân không thì áp suất sẽ giảm dần cho tới -1 bar.

Kim đồng hồ cũng sẽ quay ngược từ phải sang trái khi có áp suất âm. Trong khi các đồng hồ áp suất khác thông thường sẽ có kim quay từ trái sang phải.

Khi kim đồng hồ áp suất tại -0,2 bar thì sẽ tương ứng áp suất -200mbar = 0,2 bar. Khi kim đồng hồ áp suất tại -1 bar thì tương đương áp suất chân không tuyệt đối.

Cảm biến đo áp suất chân không SR1L005A00

Cảm biến áp suất chân không SR1L005A00 được thiết kế riêng dành cho các ứng dụng đo chân không nhưng với giá thành tương đối rẻ.

Áp suất sẽ đo từ 0 bar đi ngược về -1 bar tương tự như đồng hồ áp suất M5000. Tín hiệu ngõ ra sẽ là 4-20mA tương ứng -1 … 0 bar. Tại -1 bar sẽ là 4mA và 0 bar sẽ là 20mA.

Cảm biến SR1L005A00 dùng được cho các bơm hút chân không trong không khí và cả các bơm chìm cho nước. Đối với các loại Gas có tính cháy nổ cao thì cần phải sử dụng loại chuyên dụng thay thế cho SR1L005A00.

Sai số <1% cũng chính là ưu điểm và cũng là nhược điểm của SR1L005A00. Ưu điểm lơn nhất chính là giá rẻ và nhược điểm là sai số <1% trên toàn dãy đo. Nếu muốn độ chíng xác cao hơn bạn phải chọn loại cảm biến áp suất có tiêu chuẩn cao hơn.

Cảm biến đo áp suất chân không chính xác cao

Cảm biến áp suất FKP có nguyên lý đo và tín hiệu hoàn toàn giống với cảm biến áp suất SR1L005A00 nhưng có thân bằng nhôm nguyên khối, màn hình hiển thị giá trị áp suất và sai số chỉ 0,1%.

Cảm biến FKP sẽ có nhiều ưu điểm vượt trội so với cảm biến áp suất khác :

– Màn hình hiển thị được áp suất âm, tín hiệu 4-20mA ngõ ra thời gian thực

– Cài đặt đơn vị đo áp suất dễ dàng ngay trên màn hình

– Cài đặt thang đo áp suất tùy ý theo nhu cầu sử dụng

– Sai số chỉ 0,1%

– Thân làm bằng nhôm nguyên khối và inox 316L chịu được mọi thời tiết khắc nghiệt

– Sử dụng trong nhiều môi trường khác nhau kể cả môi trường Gas có tính dễ cháy nổ

– Thời gian đáp ứng nhanh

Như vậy, FKP là một phiên bản hiệu suất cao được dùng để đo áp suất từ áp suất không khí cho tới chân không. Khi đạt môi trường chân không thì cảm biến sẽ hiển thị -100Kpa hoặc -1 bar tương ứng với tín hiệu 4mA.

Cảm biến đo áp suất chân không tuyệt đối chính xác cao

Cảm biến áp suất FKP có thiết kế, thông số hoàn toàn giống với cảm biến áp suất FKP. Điểm khác biệt duy nhất chính là FKH đo áp suất tuyệt đối.

Tức là cảm biến FKP sẽ đo áp suất từ môi trường chân không tới áp suất không khí và áp suất Dương. Tín hiệu ngõ ra sẽ 0-1 bar tương ứng 0 bar tại 4mA và 1 bar tại 20mA.

Khi áp suất đạt 0 bar tức là bồn chứa đang tại điều kiện chân không tuyệt đối. Khi áp suất tại 1 bar tương ứng với môi trường không khí. Khi áp suất lớn hơn 1 bar tức là áp suất Dương lớn hơn áp suất không khí.

Thang đo tiêu chuẩn nhỏ nhất của FKH chính là 0-1.3 bar tương ứng áp suất đo từ chân không cho tới +0,3 bar so với áp suất không khí.

Cảm biến áp suất FKH sẽ phù hợp cho việc bạn cần giám sát áp suất tuyệt đối. Tức là khi nhìn vào là 0 bar thì bạn biết bên trong đã đạt độ chân không thay vì các loại áp suất khác sẽ là -1 bar.

Việc bạn chọn một cảm biến hiển thị -1 bar hay 0 bar tại môi trường chân không phụ thuộc hoàn toàn vào yêu cầu, thói quen sử dụng của nhà máy. Bản thân mình thì thích cảm biến áp suất chân không tuyệt đối FKH hơn. Các bạn thì sao ?

Nếu như các bạn còn chưa hiểu hoặc thắc mắc về áp suất chân không hay các thiết bị đo áp suất thì có thể liên hệ mình.

Chúc các bạn thành công !

Kỹ sư Cơ – Điện Tử

Nguyễn Minh Hòa

Mobi : 0937.27.55.66

Mail : hoa.nguyen@huphaco.vn