Системные и внесистемные единицы измерения давления

Единицы измерения давления (СТ СЭВ 1052-89) определяются од-

ним из двух способов:

1) через высоту столба жидкости, уравновешивающего измеряемое давление в конкретном физическом процессе: в единицах водяного столба при 4°С (мм вод. ст. или м вод. ст.) или ртутного столба при 0°С (мм рт. ст., или Торр) и нормальном ускорении свободного падения;

2) через единицы силы и площади.

В Международной системе единиц (СИ), принятой в 1960 году, еди- ницей силы является Н (ньютон), а единицей площади - м2. Отсюда опре- деляется единица давления паскаль Па=1 Н/м2 и ее производные, напри- мер, килопаскаль (1 кПа=103 Па), мегапаскаль (1 МПа=103 кПа=106 Па). Наряду с системой СИ в области измерения давления продолжают исполь- зоваться единицы и других, более ранних систем, а также внесистемные единицы.

В технической системе единиц МКГСС (метр, килограмм-сила, се-

кунда) сила измеряется в килограммах силы (1 кгс≈9,8Н). Единицы давле-

ния в МГКСС - кгс/м2 и кгс/см2; единица кгс/см2 получила название техни-

ческой, или метрической атмосферы (ат). В случае измерения в единицах технической атмосферы избыточного давления используется обозначение

«ати».

В физической системе единиц СГС (сантиметр, грамм, секунда) еди- ницей силы является дина (1 дин=10-5 Н). В рамках СГС введена единица давления бар (1 бар=1 дин/см2). Существует одноименная внесистемная, метеорологическая единица бар, или стандартная атмосфера (1 бар=106

дин/см2; 1 мбар = 10-3 бар = 103 дин/см2), что иногда, вне контекста, вызы- вает путаницу. Кроме указанных единиц на практике используется такая внесистемная единица, как физическая, или нормальная атмосфера (атм), которая эквивалентна уравновешивающему столбу 760 мм рт. ст.

В англоязычных странах широко распространена единица давления пси (psi=lbf/in2) - фунт силы на квадратный дюйм (1 фунт= 0,4536 кг).

В табл.3.1 указаны коэффициенты перевода одних системных или внесистемных единиц давления в другие: например, одной технической атмосфере соответствует давление 0,980665 в барах (здесь бар является внесистемной единицей). В действительности не всегда требуется столь высокая точность перевода единиц, которая отражена в таблице. Для при- близительных оценок и расчетов давления с относительной погрешностью не более 0,5% полезно использовать следующие соотношения:

1 ат = 1 кгс/см2 = 104 кгс/м2 = 0,97 атм = 0, 98·103 мбар = 0,98 бар =

 

= 104 мм вод.ст. = 10 м вод.ст = 735 мм рт.ст. = 0,98·105 Па = 98 кПа=

0,098МПа

 

С ошибкой в 2% можно пренебречь разницей между технической атмосферой, стандартной атмосферой (баром) и десятой частью мегапа- скаля (1 ат = 1 бар = 0,1 МПа), а с ошибкой в 3% - разницей между техни- ческой и физической атмосферами (1 ат = 1 атм).

Диапазон давлений, измеряемых в технике, достигает 17 порядков: от 10-8 Па в электровакуумном оборудовании до 103 МПа при обработке металлов давлением. Материальным хранителем единиц давления являют- ся первичные (национальные) и вторичные (рабочие) эталоны давления. Для поддиапазона 1-100 кПа избыточных, абсолютных и разностных дав- лений в качестве первичного эталона используется, как правило, ртутный двухтрубный (U-образный) манометр с лазерным считыванием высоты ме- ниска (погрешность считывания не более 10-3 мм, а абсолютная суммарная погрешность прибора, учитывающая в том числе и влияние температуры, не превышает 0,0005% от верхней границы диапазона). Для поддиапазона

100 кПа - 100 МПа применяются газовые грузопоршневые манометры (точность 0,0035 - 0,004% от показаний). Газовые и жидкостные грузо- поршневые манометры используются и как рабочие эталоны для передачи единиц давления промышленным образцовым приборам (их точность 0,01-

0,1%).

 

 

 

Таблица соответствия единиц давления

Таблица 3.1

 

1 ат = 1 кгс/см

 

0,980665·10 10

 

Системы еди-   ниц   Единицы давления   Па   кгс/см2 (ат)   бар   атм   мм рт. ст.   мм вод. ст.   пси (psi)   СИ   1 Па =1 н/м2     1,01972·10-5   10-5   0,98692·10-5   750,06·10-5   0,101972   1,45·10-4   МКГСС*   (техническая атмосфера)       0,980665   0,96784   735,563     14,223   Внесистемные   1 6ар = 106 дин/см2     1,01972     0,98692   750,06   1,01972·104   14,5 1 атм = 760 мм рт.ст. (физическая атмосфера)     1,0332   1,01325         14,696   1 мм рт. ст.   133,322   1,35951·10-3   1,33322·10-3   1,31579·10-3     13,5951   0,019337   1 мм вод. ст.=1 кгс/м2   9,80665   10-4   9,80665·10-5   9,67841·10-5   7,3556·10-2     1,422·10-3   1 psi = l lbf/in2   6,894·103 ≈0,07   6,894·10-2   0,068   51,715   703,08

1,01325·10

1,0332·10

 

 

* - техническая система единиц (метр, килограмм-сила, секунда)