Các bạn đôi lần nghe nhắc đến áp suất chân không nhưng vẫn chưa thật sự hiểu về các khái niệm đó. Chúng ta sử dụng những thiết bị gì để đo áp suất âm phục vụ công việc? Những vấn đề này sẽ được Thủy Khí Điện giải đáp đầy đủ trong bài viết hôm nay, các bạn hãy cùng đón đọc nhé.
Môi trường chân không là gì?
Trong ngành công nghiệp chế biến lương thực, thực phẩm thì khái niệm môi trường chân không rất quen thuộc. Bởi vì bảo quản, đóng gói thực phẩm là 1 ứng dụng của môi trường chân không. Hút chân không để loại bỏ lượng không khí có trong thực phẩm là một giải pháp cực kỳ hiệu quả để có thể ngăn chặn được sự phát triển của vi khuẩn, giữ được dinh dưỡng và độ tươi ngon và đảm bảo thời gian bảo quản. Vậy môi trường chân không thực tế là gì?
Có nhiều cách hiểu về môi trường chân không, nếu theo ý thuyết cổ điển thì nó chính là một không gian không chứa vật chất. Từ đó, chúng ta có thể suy ra khối lượng, năng lượng bằng không nhưng thể tích của nó lại khác không. Đơn giản hơn, các bạn có thể hiểu chân không chính là môi trường không có bất kỳ vật chất nào. Trong đó, áp suất cũng như năng lượng sẽ đều bằng không.
Nếu theo lý thuyết lượng tử thì chân không sẽ có sự dao động của năng lượng và khối lượng nhưng ở một mức nhỏ. Bạn có thể hiểu là các hạt mang năng lượng dương sẽ xuất hiện ngẫu nhiên ở 1 thời điểm và biến mất ở 1 thời điểm khác. Chính sự xuất hiện của các hạt ngẫu nhiên này mà nó tạo nên 1 áp suất trong môi trường chân không mà chúng ta gọi là áp suất lượng tử chân không.
Vậy trạng thái chân không là gì? Đó chính là trạng thái mà áp suất đo được luôn nhỏ hơn áp suất của khí quyển chuẩn. Nó được phân chia thành 4 trạng thái khác nhau:
- Chân không thấp [p>100Pa]
- Chân không siêu cao [pp>105Pa]
- Chân không trung bình [100Pa>p>0.1Pa]
- Chân không thấp [p>100Pa]
Áp suất chân không là gì?
Có nhiều tên gọi cho áp suất chân không như: độ chân không, áp suất âm Và dù ở tên gọi nào thì nó cũng chỉ số đo của áp suất lượng vật chất có trong một khoảng không nhất định. Độ chân không có thể được tính bằng nhiều đơn vị khác nhau Torr, mBar, Pa, mmHg [abs]Chúng có thể đổi đại lượng qua lại với nhau để tiện cho việc tính toán trong từng trường hợp cụ thể.
Áp suất chân không bằng bao nhiêu?
Mức độ chân không được mô tả cụ thể bằng mật độ của các phân tử khí có trong 1 thể tích nhất định. Chú ý, mật độ phân tử khí tại không gian so với mật độ phân tử khí trung bình chuẩn của không khí nếu càng thấp thì áp suất chân không càng lớn. Và tương tự, khi mật độ phân tử khí trung bình chuẩn của không khí càng lớn thì áp suất chân không sẽ càng bé.
Mật độ phân tử khí quy chuẩn trong không khí được xác định bằng 2.5x phân tử/cm3. Vậy nên, khi độ chân không đo được đạt 0 kpa [abs] hay 0 Torr thì được xem là một chân không tuyệt đối tức nghĩa là nó không có vật chất ở bên trong.
Các bạn có thể tham khảo bản chuyển đổi Pressure để thuận tiện hơn cho quá trình tính nhé.
| Đơn vị | Pascal | Bar | At | Atm | Torr | Psi |
| 1 Pa | 1 N/m2 | 105 | 1,0197×105 | 9,8692×106 | 7,5006×103 | 145,04×106 |
| 1Bar | 100000 | 106dyne/cm2 | 1,0197 | 0,98692 | 750,06 | 14,504 |
| 1At | 98.066,5 | 0,980665 | 1 kgf/cm2 | 0,96784 | 735,56 | 14,223 |
| 1 Atm | 101.325 | 1,01325 | 1,0332 | 1 atm | 760 | 14,696 |
| 1 Torr | 133,322 | 1,3332×103 | 1,3595×103 | 1,3158×103 | 1 Torr 1mmHg | 19,337×103 |
| 1 Psi | 6.894,76 | 68,948×103 | 70,307×103 | 68,046×103 | 51,715 | 1 lbf/in2 |
Áp suất chân không và áp suất khí quyển
Trước hết là áp suất khí quyển: Chính là áp lực của không khí hay nói cách khác là trọng lượng của lớp vỏ không khí đang bao bọc trái đất, là áp lực không khí mà các bạn và tôi đang hít thở hằng ngày. Áp suất khí quyển thường sẽ bằng760 mmHg với đơn vị đo là atm [át mốt phe].
Hầu như, áp suất khí quyển sẽ tương đương với áp suất thủy tĩnh của lượng không khí nên khi độ cao tăng thì khối lượng khí quyển giảm và áp suất giảm. Đó cũng lý giải vì sao khi các bạn đi máy bay sẽ cảm giác khó thở.
1 atm = 1 Mpa
Tiếp theo là áp suất chân không đo được thường có giá trị âm nếu như nó đo được 0 Pa hoặc Torr thì nó được xem là độ chân không tuyệt đối. Lúc này, bên trong môi trường đấy không tồn tại bất kỳ các vật chất nào. Giá trị của áp suất đo được trong độ chân không sẽ tỉ lệ nghịch với số lượng vật chất đang tồn tại trong nó. Khi khoảng không gian chứa áp lực âm càng cao thì lượng vật chất tồn tại càng thấp đi.
Và giữa áp suất khí quyển và áp suất chân không sẽ được tính chung cho toàn thế giới như sau:
1 atm = 760 mmHg = 760 Tor và 1 Pa = 1 N/cm2
Tuy nhiên, ở Việt Nam người ta sử dụng đơn vị khác như: mmHg, Pa, mBar, Kg/cm2 thì sẽ được tính, quy đổi như sau:
1 Kg/cm2 = 980,7 mBar = 735,5 mmHg = 98,06 x 103 Pa
Thiết bị đo áp suất âm
Để có thể quan sát và kiểm soát áp lực âm thì các bạn buộc phải sử dụng thiết bị đo áp lực như:
Đồng hồ đo áp suất âm
Có một tên gọi khác của thiết bị này đó chính là đồng hồ đo áp lực chân không, nó được thiết kế đặc biệt để sử dụng cho các máy bơm chân không hay quạt hút.
Thang đo của các đồng hồ này có thể từ -1 0 bar, hoặc -3 0 bar. So với các thiết bị thông thường thì chân không kế có dải thang đo đó là bắt đầu tại số 0, khi bơm hút hoạt động thì nó sẽ đo và kim đồng hồ sẽ di chuyển sang phải hay sang trái từng thời điểm. Đồng hồ đo áp suất âm ngày này được sản xuất bằng nhiều chất liệu: inox, đồng, thép đen nên rất bền và thích hợp với nhiều môi trường khác nhau.
Quý khách hàng có thể lựa chọn các đồng hồ đo áp suất âm của: Stauff, Wika, Georgin của Pháp hay Stikotùy theo nhu cầu và khả năng tài chính.
Cảm biến áp suất âm
Bên cạnh thiết bị đồng hồ đo Pressure thì người ta còn có thể sử dụng cảm biến áp suất âm. Thiết bị này được sản xuất với mục đích đo áp suất chân không.
Phạm vi đo của các cảm biến khá rộng từ -1 bar 10 bar. Tùy theo từng loại cụ thể mà thang đo có thể dao động -1 bar 0 bar, -1 bar 5 bar Tuy nhiên, các bạn nên chọn những loại thích hợp bởi cảm biến áp suất âm có dải đo quá rộng sẽ dẫn đến sai số trong quá trình đo.
Hiện nay trên thị trường, người ta dựa vào hoạt động mà phân chia cảm biến áp thành 3 loại: Cảm biến đo áp suất âm tuyệt đối, cảm biến đo áp suất âm tương đối. Cụ thể là:
Cảm biến áp suất âm tuyệt đối: Thiết bị chuyên dùng để đo áp tính từ độ chân không. Khi đó, áp đo tại môi trường bình thường là 1 bar. Áp suất sau khi đo luôn hiển thị giá trị. Nó lớn hơn khoảng 1 bar so với áp suất tương đối.
Cảm biến áp suất âm tương đối: Thiết bị sẽ đo bằng cách dựa vào áp suất khí quyển nó sẽ lấy 0 bar [1 atm] để làm mốc. Áp âm sẽ tương ứng với dấu trừ [-] trước giá trị kết quả.
Các bạn có thể tham khảo chọn cảm biến áp âm của JSP made in CH Séc. Thiết bị không chỉ sử dụng trong môi trường chân không mà còn dùng được trong môi trường nước, khí Điểm nổi bật của nó chính là: Khả năng chịu quá áp: 150% dãy đo và làm việc trong khoảng từ -20 độ C đến 80 độ C.
Ngoài ra, các bạn có thể chọn của Autonic, Stauff, FKP Trong môi trường làm việc nhà máy, xưởng sản xuất thường sẽ yêu cầu độ chính xác gần như tuyệt đối nên việc sử dụng đồng hồ đo áp sẽ có sai số làm ảnh hưởng đến hiệu suất của máy. Và cảm biến áp suất âm là một thiết bị được khuyên dùng.
Ứng dụng độ chân không
Trên thực tế, độ chân không rất quen thuộc nhất là trong sản xuất công nghiệp. Trong đời sống hàng ngày, chúng ta có thể thấy ứng dụng của nó trong các máy ép, hút chân không.
Máy hút chân không là thiết bị sẽ hút không khí ở bên trong sản phẩm nên đa số các nhà hàng, cửa hàng hay hộ gia đình cũng đã bắt đầu sử dụng để bảo quản thức ăn, thực phẩm và đồ khô một cách hiệu quả và lâu dài.
Trong công nghiệp, độ chân không được ứng dụng trong các máy ép, máy đóng gói, bơm hút chân không, cụ thể là:
+ Trong kiểm tra phôi sản phẩm là các chai lọ hay linh kiện điện tử, hút giữ sản phẩm, chi tiết bằng chân không tại các dây chuyền sản xuất lọ, chai, hũ nhựa.
+ Máy CNC, máy VAC sẽ sử dụng lực hút chân không tại mâm giữ và chi tiết gia công nên các chi tiết được giữ chặt tại vị trí giúp quá trình gia công được an toàn, chính xác cũng như nhanh chóng hơn.
+ Áp lực âm còn giúp thổi bay bụi bẩn, hơi nước, làm khô sản phẩm trước khi bước vào khâu đóng gói.
+ Bơm hút chân không còn dùng để thôi các loại bọt trong các nhà máy sản xuất thực phẩm, chế biến nhựa, chế biến đá hay sản xuất dược phẩm.
Chắc đến đây bạn cũng có thể hiểu cơ bản về áp suất chân không và lựa chọn được cho mình một thiết bị đo áp suất âm thích hợp. Nếu có thắc mắc, hãy liên hệ ngay với TKĐ để được giải đáp bạn nhé.