Bagaimana cara mengukur tekanan vakum?

Bagikan lewat

Rentang tekanan dalam teknologi vakum dan karakterisasinya

Dalam teknologi vakum, umum untuk membagi kisaran tekanan keseluruhan yang luas - yang mencakup lebih dari 16 kekuatan dari sepuluh - menjadi rezim individu yang lebih kecil. Ini umumnya didefinisikan sebagai berikut:

Vakum kasar (RV) 1000 - 1 mbar

Vakum sedang (MV) 1 - 10-3 mbar

Vakum tinggi (HV) 10-3- 10-7 mbar

Vakum ultra tinggi (UHV) 10-7 - (10-14) mbar

Tabel IX Rentang Tekanan yang digunakan dalam teknologi vakum dan karakteristiknya (angka dibulatkan ke daya penuh sepuluh)

Pembagian ini, secara alami, agak sewenang-wenang. Ahli kimia secara khusus dapat menyebut spektrum yang paling menarik bagi mereka, antara 100 dan 1 mbar, sebagai "vakuum menengah". Beberapa insinyur mungkin tidak merujuk pada vakum sama sekali, tetapi menyebutnya "tekanan rendah" atau bahkan "tekanan negatif". Namun, rezim tekanan yang tercantum di atas dapat ditentukan dengan cukup memuaskan dari pengamatan situasi kinetik gas dan sifat aliran gas. Teknologi pengoperasian dalam berbagai kisaran juga akan berbeda.

Udara luar

Sebelum evakuasi, setiap sistem vakum di bumi mengandung udara dan akan selalu dikelilingi udara selama pengoperasian. Hal ini membuat Anda perlu mengetahui sifat fisik dan kimia udara atmosfer.

Atmosfer terdiri dari sejumlah gas dan, di dekat permukaan bumi, juga uap air. Tekanan yang diberikan oleh udara atmosfer dirujuk ke permukaan laut. Tekanan atmosfer rata-rata adalah 1013 mbar (setara dengan "atmosfer", satuan pengukuran yang digunakan sebelumnya). Tabel VIII menunjukkan komposisi atmosfer standar pada kelembapan relatif 50% dan suhu 68°F atau 20°C.

Tabel VIII Komposisi udara atmosfer. Catatan: Dalam komposisi udara atmosfer, kelembapan relatif (RH) ditunjukkan secara terpisah bersama dengan suhu.

Oleh karena itu, pada kelembapan relatif tertentu, tekanan udara yang dibaca pada barometer adalah 1024 mbar.

Tabel XVII Perbandingan suhu dan tabel konversi (Dibulatkan ke derajat penuh)

Dalam hal teknologi vakum, poin-poin berikut harus diperhatikan sehubungan dengan komposisi udara:

a) Uap air yang terkandung di udara, bervariasi menurut tingkat kelembapan, memainkan peran penting saat mengevakuasi pabrik vakum ( lihat halaman tentang memompa gas - proses basah ).

b) Jumlah besar argon gas lembam harus dipertimbangkan dalam prosedur evakuasi menggunakan pompa sorpsi.

c) Meskipun kandungan helium di atmosfer sangat rendah, hanya sekitar 5 ppm (bagian per juta), gas lembam ini terutama terlihat dalam sistem vakum ultratinggi yang disegel dengan Viton atau yang menggabungkan komponen kaca atau kuarsa. Helium mampu menembus zat-zat ini hingga tingkat yang terukur.

Tekanan udara atmosfer turun saat ketinggian naik di atas permukaan bumi (lihat Gbr. 9,3). Vakum tinggi berlaku pada ketinggian sekitar 328.083 kaki (100km) dan vakum ultratinggi di atas 1.312.335 kaki (400km.) Komposisi udara juga berubah dengan jarak ke permukaan bumi (lihat Gbr. 9,4).

Gambar 9,3 Penurunan tekanan udara (1) dan perubahan suhu (2) sebagai fungsi ketinggian

Gambar 9,4 Perubahan komposisi gas atmosfer sebagai fungsi ketinggian

Satuan tekanan dan definisinya

Tekanan p (mbar)

Tekanan cairan (gas dan cairan). (Kuantitas: tekanan; simbol: p; satuan pengukuran: milibar; singkatan: mbar.) Tekanan didefinisikan dalam Standar DIN 1314 sebagai kuota gaya standar yang diterapkan pada permukaan dan luas permukaan ini (gaya yang mengacu pada area permukaan). Meskipun Torr tidak lagi digunakan sebagai satuan untuk mengukur tekanan, namun tetap berguna untuk kepentingan transparansi untuk menyebutkan satuan tekanan ini: 1 Torr adalah tekanan gas yang dapat menaikkan kolom merkuri sebesar 1 mm pada 32°F (0°C). (Tekanan atmosfer standar adalah 760 Torr atau 760 mm Hg.) Tekanan p dapat didefinisikan lebih rinci melalui subscript:

Tekanan absolut p _abs

Tekanan absolut selalu ditentukan dalam teknologi vakum sehingga indeks "abs" biasanya dapat dihilangkan.

Tekanan total p_t

Tekanan total dalam bejana adalah jumlah tekanan parsial untuk semua gas dan uap di dalam bejana.

Tekanan parsial p_i

Tekanan parsial dari gas atau uap tertentu adalah tekanan yang akan diberikan oleh gas atau uap tersebut jika hanya ada di dalam bejana. Catatan penting: Khususnya dalam teknologi vakum kasar, tekanan parsial dalam campuran gas dan uap sering dipahami sebagai jumlah tekanan parsial untuk semua komponen non-kondensasi yang ada dalam campuran - dalam kasus "tekanan tertinggi parsial" pada pompa rotary vane, misalnya.

Tekanan uap saturasi p_s

Tekanan uap jenuh disebut sebagai tekanan uap jenuh ps. ps akan menjadi fungsi suhu untuk zat tertentu.

Tekanan uap p_d

Tekanan parsial uap yang dapat dicairkan pada suhu nitrogen cair (LN₂).

Tekanan standar p_n

Tekanan standar p_n ditentukan dalam DIN 1343 sebagai tekanan p_n = 1013,25 mbar.

Tekanan tertinggi p _ujung

Tekanan terendah yang dapat dicapai dalam bejana vakum. Penahan tekanan akhir tidak hanya bergantung pada kecepatan isap pompa, tetapi juga pada tekanan uap pd untuk pelumas, sealant, dan bahan propelan yang digunakan dalam pompa. Jika wadah dikosongkan hanya dengan pompa vakum putar (perpindahan positif) yang disegel oli, maka tekanan akhir yang dapat dicapai akan ditentukan terutama oleh tekanan uap oli pompa yang digunakan dan, tergantung pada kebersihan bejana, juga pada uap yang dilepaskan dari dinding bejana dan, tentu saja, pada kebocoran bejana vakum itu sendiri.

Tekanan sekitar p _amb

atau tekanan atmosfer (mutlak)

Tekanan berlebih p_e atau tekanan pengukur

(Simbol indeks dari "kelebihan")

Di sini, nilai positif untuk p_e akan menunjukkan tekanan berlebih atau tekanan pengukur; nilai negatif akan mengkarakterisasi vakum.

Tekanan kerja p_w

Selama evakuasi, gas dan/atau uap dikeluarkan dari bejana. Gas dipahami sebagai materi dalam keadaan gas yang, namun, tidak akan mengembun pada suhu kerja atau pengoperasian. Uap juga merupakan materi dalam keadaan gas tetapi dapat dicairkan pada suhu yang berlaku dengan meningkatkan tekanan. Terakhir, uap jenuh adalah materi yang pada suhu yang berlaku adalah gas dalam keseimbangan dengan fase cair zat yang sama.

Tabel I Satuan tekanan yang diizinkan termasuk torr 1) dan konversi.

Torr disertakan dalam tabel hanya untuk memfasilitasi transisi dari satuan akrab ini ke satuan hukum N · m ^-2, mbar dan bar., Di masa mendatang, satuan tekanan torr, mm kolom air, mm kolom merkuri (mm Hg), % vakum, atmosfer teknis (at), atmosfer fisik (atm), atmosfer absolut (ata), tekanan di atas atmosfer, dan tekanan di bawah atmosfer tidak boleh lagi digunakan. Dalam hal ini, rujukan ke DIN 1314.
Satuan Newton dibagi dengan meter persegi (N · m ^-2 ) juga disebut Pascal (Pa): 1 N · m ^-2 = 1 Pa. Newton dibagi dengan meter persegi atau Pascal adalah satuan SI untuk tekanan cairan.
1 torr = 4/3 mbar; fl torr = 1 mbar.

Blog & Wiki Fundamental Physics of Vacuum Vacuum Fundamentals