液柱壓力計計算器
根據液柱計算靜水壓差與絕對壓力。
計算液柱壓力計壓力
輸入流體密度、垂直高度差、重力加速度與參考壓力。
關於液柱壓力計測壓
液柱壓力計藉由壓力與液柱靜壓頭的平衡來量測壓力。對密度均勻的靜止流體,壓差為 ΔP = ρgh,其中 ρ 是流體密度、g 是重力加速度、h 是液面間的垂直高度差。液體密度越高或液柱越高,代表的壓差越大。本計算器以帕斯卡計算,並可換算為千帕、巴、磅每平方英吋或毫米汞柱。
表壓是相對於參考壓力量測,通常以周圍大氣壓為基準。計算器將 ρgh 標示為壓差,再加上輸入的大氣壓以得到絕對壓力。此加法代表被測側壓力高於參考壓力的常見情況。若液柱顯示吸力或低於大氣壓的壓力,物理符號會反轉,需在本非負大小計算器之外,從參考壓力減去壓差。
U 形管、傾斜管與差壓式壓力計都使用相同的靜水壓原理。U 形管比較兩支垂直管臂的液面。傾斜管將小幅垂直上升延展至較長刻度,以提高讀值靈敏度,但公式中的 h 仍須是垂直高度,而非沿斜管量測的距離。差壓計比較兩個壓力點;若涉及多種流體或連接點高程,完整壓力平衡必須納入每段流體。此處的單密度簡化結果,適用於可由一種測壓液體與一個有效垂直高度差描述的裝置。
請依實際流體與操作溫度選擇密度。水通常近似為 1000 kg/m³,汞約為 13,600 kg/m³,但精確值會隨溫度與純度改變。標準重力加速度為 9.80665 m/s²,許多工程估算使用 9.81 m/s² 即足夠。讀值時視線須與液面齊平,並正確選取彎月面的頂部或底部。避免殘留氣泡、振動、毛細效應及不相容流體。液柱壓力計運作直接,可追溯至長度、密度與重力,因此廣泛用於通風系統、實驗室壓力檢查、流量量測、校正與教學示範。
液柱壓力計範例
相同的靜水壓方程適用於常見流體與配置。
| 輸入 | 壓差 | 用途 |
|---|---|---|
| 水:ρ = 1000 kg/m³, h = 0.15 m, g = 9.81 m/s² | 1,471.5 Pa | 用於空調通風低壓量測的水 U 形管。 |
| 汞:ρ = 13,600 kg/m³, h = 0.76 m, g = 9.81 m/s² | 101.39616 kPa | 接近一大氣壓的汞柱。 |
| 油:ρ = 850 kg/m³, h = 0.05 m, g = 9.81 m/s² | 416.925 Pa | 靈敏的傾斜管油壓力計。 |
| 水:ρ = 998 kg/m³, h = 0.30 m, g = 9.80665 m/s² | 2,936.11 Pa | 實驗室差壓讀值。 |
如何計算液柱壓力計壓力
- 輸入測壓流體密度與液面的垂直高度差。
- 輸入當地重力加速度與大氣壓或其他參考壓力。
- 選擇輸出壓力單位,並指定壓力計配置。
- 選擇「計算」,依題目需要使用壓差或絕對壓力。
常見問題
傾斜管壓力計應使用哪個高度?
靜水壓方程應使用垂直高程差。沿斜管量得的長度,須乘以管道傾角的正弦值換算。
表壓與絕對壓力有何差異?
表壓相對於當地大氣壓等參考壓力量測。絕對壓力相對於完全真空,等於大氣壓加上正表壓。
流體密度為何重要?
在相同高度下,密度較高的流體會產生較大壓力,因此能用較短液柱平衡指定壓差。
可以使用負高度差嗎?
此計算器將高度視為非負大小。請由液面判斷哪一側壓力較大,並在完整壓力平衡中套用適當正負號。
壓力計類型會改變基本公式嗎?
所有類型都依賴靜水壓,但複雜差壓系統可能需要數個 ρgh 項。計算器使用一個有效流體密度與垂直高度差。