Áp suất âm là đại lượng được sử dụng trong rất nhiều lĩnh vực đời sống và sản xuất công nghiệp. Tuy nhiên, không phải ai cũng hiểu rõ áp suất âm là gì? Giá trị của nó ra sao? Ứng dụng và cách tạo ra loại áp suất này thế nào?… Cùng tìm hiểu tổng quan về đại lượng này qua bài viết sau!
1. Khái niệm áp suất âm là gì?
Áp suất âm là đại lượng biểu thị số đo áp suất của lượng vật chất còn lại trong một khoảng không gian nhất định. Có thể hiểu, áp suất âm là mức áp suất thấp hơn áp suất khí quyển; được tính theo nhiều đơn vị khác nhau như: Bar, mBar, Torr, Pa, mmHg,…
Thực chất, áp suất âm là áp suất chân không (hay độ chân không). Không gian có lượng vật chất tồn tại trong đó càng ít thì áp suất âm càng cao (độ chân không càng cao); và ngược lại. Khi giá trị áp suất chân không đạt 0 Torr thì được coi là một áp suất âm tuyệt đối hay chân không tuyệt đối (không có bất kỳ vật chất nào bên trong).
Trong tiếng anh: Áp suất âm là Negative Pressure. Bạn cũng có thể dùng thuật ngữ “vacuum pressure” – áp suất chân không để tìm hiểu tài liệu nước ngoài về khái niệm này.
Áp suất âm – Áp suất âm thanh
Một khía cạnh khác, nhiều người dùng cụm từ “áp suất âm” để thể hiện áp suất âm thanh. Đây là giá trị chênh lệch giữa áp suất cục bộ so với áp suất khí quyển trung bình gây ra bởi một sóng âm. Đơn vị đo áp suất âm thanh là microphone (trong không khí) và dùng hydrophone (trong nước). Theo Wikipedia
Trong phạm vi bài viết này, HCTECH chỉ tập trung phân tích về khái niệm áp suất âm theo hướng biểu thị giá trị của áp suất chân không. Để hiểu rõ hơn về khái niệm, thế nào là áp suất âm, chúng ta cùng phân tích kỹ hơn về giá trị và việc đo lường nó.
2. Áp suất âm và áp suất dương
Áp suất dương là khái niệm ngược lại với áp suất âm. Áp suất dương biểu thị mức áp suất lớn hơn so với áp suất khí quyển.
Hai khái niệm áp suất dương và áp suất âm được ứng dụng trong sản xuất, y tế với 2 loại thiết kế: phòng áp lực dương và phòng áp lực âm. Dưới đây là sự khác nhau giữa 2 loại thiết kế này:
Phòng áp suất dươngPhòng áp suất âm– Là phòng có áp suất lớn hơn mức áp suất bên ngoài
(Ví dụ: áp suất bên ngoài là 1 atm; thì áp suất trong phòng là +10 atm).
– Là phòng có mức áp suất bé hơn áp suất bên ngoài
(Ví dụ: áp suất bên ngoài là 760mmHg; thì áp suất trong phòng là – 200mmHg).
– Không khí chỉ đi được một hướng từ trong ra ngoài.
– Giúp ngăn chặn bụi bẩn, vi khuẩn có hại vào bên trong phòng
– Ngăn cản tối đa các chất gây ô nhiễm trong không khí (ví dụ như mầm bệnh vi khuẩn, hóa chất) di chuyển từ phòng sang các khu vực khác
– Giúp không khí bị nhiễm khuẩn ở trong phòng không thể lọt ra ngoài được. Không khí được xử lý sạch thì mới thoát ra ngoài.
Ứng dụng: Phòng áp suất dương được ứng dụng trong các lĩnh vực như: điện tử, y tế, phòng mổ, dược phẩm, thực phẩm, mỹ phẩm,…Phòng áp lực âm được ứng dụng trong các phòng nghiên cứu, phòng thí nghiệm bệnh học, phòng cách ly tránh lây nhiễm chéo,…
Phòng áp lực âm dùng trong cách ly, tránh lây nhiễm chéo
3. Giá trị của áp suất âm
3.1. Chân không tuyệt đối
Áp suất chân không đạt 0 Torr hoặc 0 kpa [abs] thì được coi là chân không tuyệt đối – không có vật chất bên trong. Hiện nay, khó có thể tạo ra được một chân không tuyệt đối (không còn vật chất nào bên trong). Người ta chỉ tạo được một môi trường chân không tương đối (còn tồn tại ít hoặc rất ít vật chất bên trong).
Bởi vậy, khi nói về trạng thái chân không, ta được hiểu, đây là trạng thái có áp suất nhỏ hơn áp suất khí quyển trung bình chuẩn.
Áp suất khí quyển tiêu chuẩn: 1 atm = 760 mmHg = 760 Tor
Bạn có thể quan sát giá trị áp suất âm qua sơ đồ sau. Với điểm “0” tương đối là giá trị áp suất khí quyển (hay được gọi là “0” quy ước).
Áp suất âm có giá trị dưới 0 tương đối
>> Tham khảo: Các đơn vị áp suất chân không thông dụng hiện nay
3.2. Phân loại áp suất chân không
Giá trị của áp suất âm (độ chân không) trong thực tế được phân chia theo các mức độ chân không dưới đây:
- Chân không thấp (p>100Pa)
- Chân không trung bình (100Pa>p>0.1Pa)
- Chân không cao (0.1Pa>p>10−5Pa)
- Chân không siêu cao (p<10−5Pa).
Phân loại các mức chân không theo đơn vị Torr
3.3. Áp suất chân không có âm không?
Áp suất chân không là giá trị áp suất dưới 0 tương đối. Giá trị âm thể hiện lượng vật chất còn lại trong không gian càng ít (hay độ chân không càng sâu). Vậy, áp suất chân không có âm không? Áp suất có giá trị âm không? Thì câu trả lời là CÓ nhé các bạn.
Các giá trị âm này sẽ gặp phổ biến trong đo lường chân không. Chẳng hạn: Bơm chân không có giá trị áp suất chân không đạt -0.1MPa sẽ tạo ra chân không sâu hơn (hút hiệu quả hơn) so với mức -0.02 MPa.
Thang đo trên một đồng hồ chân không (-0.1 -> 0MPa)
3. Tìm hiểu về đo lường áp suất chân không
Người ta thực hiện đo lường giá trị âm bằng các dụng cụ đo lường và đơn vị đo thông dụng. Phần này, chúng ta cùng tìm hiểu chi tiết về các đơn vị đo áp suất âm và 2 thiết bị thường dùng để đo áp suất chân không: đồng hồ và cảm biến.
3.1. Đơn vị đo áp suất âm
Hiện nay, có rất nhiều đơn vị đo áp suất chân không: Pa, KPa, MPa, bar, mbar, mmHg, Psi,…
Các đơn vị này có thể được quy đổi qua lại bằng các tỷ lệ nhất định. Do đó, bạn hoàn toàn có thể dễ dàng đo lường và quy đổi từ đơn vị đo áp suất âm này sang đơn vị khác.
Bảng quy đổi các đơn vị đo
3.2. Đồng hồ đo áp suất chân không
Đồng hồ đo áp suất âm (đồng hồ đo áp suất chân không/ chân không kế) là loại đồng hồ để đo áp suất trong môi trường chân không.
Mặc dù có cấu tạo tương đối giống nhau, nhưng các thiết bị đồng hồ áp lực âm sẽ có dải đo khác với đồng hồ đo áp suất thông thường. Dải đo của chúng sẽ bắt đầu từ giá trị 0. Kim đo của đồng hồ sẽ di chuyển về phía bên trái.
Đồng hồ đo này gồm có các loại khác nhau: đồng hồ có dầu, đồng hồ không dầu. Đồng hồ có dầu thường dùng ở các môi trường khắc nghiệt, rung lắc nhiều, không có nguy cơ cháy nổ. Còn loại đồng hồ không dầu sẽ gần giống như đồng cơ bình thường dùng phổ biến hơn.
3.3. Cảm biến áp suất âm
Sản phẩm cảm biến để xác định độ chân không
Cảm biến áp suất âm là loại thiết bị công nghiệp được sử dụng trong đo lường và giám sát các thiết bị, hệ thống hút khí, hệ thống hút áp chân không.
Tín hiệu đo lường được có thể xử lý hoặc lập trình (thông qua bộ điều khiển hoặc đưa về PLC). Cấu tạo cảm biến âm cũng tương tự như các thiết bị cảm biến áp suất dương. Điểm khác biệt giữa 2 loại là màng cảm biến, chúng bị ngược nhau.
Hiện nay, cảm biến áp suất có nhiều thang đo như: -1-0 bar, 0-0.5bar, 0-6 bar, 0-10 bar,… đáp ứng nhu cầu sử dụng của người dùng.
>> Tham khảo: Cách đọc đồng hồ đo áp suất chân không
4. Ứng dụng của áp suất âm
Áp suất âm được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực đời sống cũng như sản xuất công nghiệp. Một số ứng dụng tiêu biểu có thể kể đến như:
– Máy hút đóng gói thực phẩm: thiết bị này sử dụng để loại bỏ khí trong thực phẩm đồ ăn, đóng gói chúng để bảo quản được lâu hơn.
– Trong máy gia công CNC: lực hút chân không tạo ra ở bề mặt tiếp xúc giữa các chi tiết gia công và mặt bàn hút. Lực này giúp các chi tiết giữ chặt, thuận tiện và an toàn cho quá trình gia công.
– Khử khí trong các dung dịch silicon, nhựa, resin,…
– Ứng dụng trong sản xuất, định hình các sản phẩm nhựa.
– Ứng dụng trong quá trình chiên chân không, sấy chân không, cô đặc chân không.
– Việc tạo ra chân không cũng được ứng dụng cho nâng hạ, vận chuyển sản phẩm tại nhà máy…
– Trong y tế: chân không dùng cho việc vệ sinh thiết bị, phòng phẫu thuật, nha khoa… Đặc biệt, trong thời gian xuất hiện dịch bệnh Covid 19, Phòng cách ly áp lực âm được rất nhiều người quan tâm. Không khí bên trong phòng này được kiểm soát chặt về độ ẩm, nhiệt độ, áp suất và nồng độ bụi bằng các cảm biến tự động.
Phòng áp lực âm trong bệnh viện
5. Cách tạo áp suất âm
Người ta đã sản xuất ra các thiết bị chuyên dụng được sử dụng để tạo ra một môi trường chân không, áp suất chân không cho ứng dụng sản xuất. Hệ thống bơm chân không, máy bơm hút chân không là thiết bị sử dụng phổ biến nhất.
Bơm chân không sử dụng nguyên lý riêng của mình để hút và loại bỏ không khí trong một không gian kín nhất định. Thiết bị này là cách tạo ra áp suất âm đơn giản và tiết kiệm chi phí.
Có rất nhiều loại bơm chân không khác nhau: bơm chân không vòng dầu, bơm chân không khô, bơm chân không vòng nước, bơm chân không khí nén,… Mỗi loại thiết bị có một số đặc điểm riêng để phù hợp cho những ứng dụng nhất định.
Công ty HCTECH là đơn vị chuyên tư vấn, lắp đặt bơm hút chân không và hệ thống bơm hút chân không uy tín tại Việt Nam. Khách hàng quan tâm có thể liên hệ qua HOTLINE: 0904 643 816 hoặc 0902 176 051
Trên đây là thông tin chi tiết về khái niệm áp suất âm là gì? Các đặc điểm về giá trị, đo lường, đơn vị áp lực âm và những ứng dụng của nó. Hy vọng những thông tin này hữu ích cho bạn đọc.
