Áp suất âm là gì? Áp suất chân không là gì? Ứng dụng và các thiết bị đo áp suất âm

Áp suất âm là gì? Tại sao nó lại quan trọng? Bài viết này sẽ trả lời những câu hỏi đó một cách rõ ràng và dễ hiểu. Cùng Tuấn Hưng Phát Valve khám phá định nghĩa, cơ chế hoạt động, các ứng dụng thực tế và các thiết bị đo áp suất âm.

Áp suất âm là gì?

Áp suất âm thực chất là trạng thái áp suất thấp hơn so với áp suất khí quyển thông thường. Điều này có nghĩa là, nếu áp suất khí quyển tiêu chuẩn (khoảng 101.325 Pa) được xem là “mốc 0”, thì áp suất âm sẽ có giá trị thấp hơn, thậm chí là giá trị âm so với mốc này. 

Thay vì tạo ra lực đẩy như áp suất dương, áp suất âm tạo ra một lực “hút” không khí hoặc chất lỏng vào một không gian nhất định. Hãy tưởng tượng bạn đang đứng trước một cánh cửa đóng kín. Áp suất dương sẽ đẩy cánh cửa ra, trong khi áp suất âm sẽ kéo cánh cửa vào bên trong.

Để dễ hình dung hơn, hãy xem xét ví dụ về hệ thống thông gió trong một phòng cách ly bệnh viện. Các phòng này được thiết kế để có áp suất âm so với môi trường bên ngoài. Điều này có nghĩa là, nếu có bất kỳ khe hở nào, không khí sẽ bị hút vào phòng thay vì thoát ra ngoài. Nhờ đó, các tác nhân gây bệnh (như virus hoặc vi khuẩn) bị giữ lại bên trong phòng, ngăn ngừa sự lây lan ra bên ngoài và bảo vệ sức khỏe cộng đồng.

Áp suất chân không là gì?

Áp suất chân không là một dạng đặc biệt của áp suất âm,  thể hiện mức độ “chân không” của một không gian so với áp suất khí quyển. Nói cách khác, nó đo độ “thiếu” áp suất so với áp suất khí quyển.

Áp suất chân không bằng bao nhiêu?

Áp suất chân không tuyệt đối là 0 Pa. Đây là trạng thái hoàn toàn không có vật chất (không có phân tử khí nào) trong một không gian. Trong thực tế, áp suất chân không luôn lớn hơn 0 Pa. Các hệ thống chân không tốt nhất hiện nay vẫn còn một lượng nhỏ phân tử khí tồn tại bên trong.

Đơn vị đo áp suất chân không

• Torr (mmHg): Thường được sử dụng để đo áp suất chân không thấp (1 Torr ≈ 133.322 Pa).
• Pascal (Pa): Cũng được sử dụng, đặc biệt trong các ứng dụng khoa học và công nghiệp đòi hỏi độ chính xác cao.

So sánh áp suất âm và áp suất dương

Áp suất âm và áp suất dương là hai khái niệm đối lập nhau, nhưng đều đóng vai trò quan trọng trong nhiều ứng dụng. Để hiểu rõ hơn về sự khác biệt giữa chúng, hãy cùng xem xét bảng so sánh chi tiết sau:

Ứng dụng thực tế của áp suất âm và chân không

Áp suất âm và chân không không chỉ là những khái niệm lý thuyết; chúng có vô số ứng dụng quan trọng trong đời sống và công nghiệp:

Trong y tế

• Phòng cách ly áp suất âm: Được sử dụng để ngăn chặn sự lây lan của các bệnh truyền nhiễm nguy hiểm. Hệ thống thông gió được thiết kế để duy trì áp suất bên trong phòng thấp hơn so với bên ngoài. Không khí chỉ có thể đi vào phòng, ngăn chặn các tác nhân gây bệnh thoát ra ngoài.
• Hút dịch trong phẫu thuật: Các thiết bị hút chân không được sử dụng để loại bỏ máu và dịch thừa trong quá trình phẫu thuật, giúp bác sĩ phẫu thuật dễ dàng hơn và giảm nguy cơ nhiễm trùng.
• Buồng oxy cao áp: Mặc dù thường sử dụng áp suất dương để tăng lượng oxy trong máu, buồng oxy cao áp cũng có thể sử dụng áp suất âm trong một số trường hợp nhất định, ví dụ như để điều trị ngộ độc khí CO.

Trong công nghiệp

Hệ thống hút bụi và khí độc: Trong các nhà máy và xưởng sản xuất, hệ thống hút chân không được sử dụng để loại bỏ bụi, khói và các chất độc hại khác, bảo vệ sức khỏe của công nhân và ngăn ngừa ô nhiễm môi trường. 

Ứng dụng trong sản xuất:

• Đóng gói chân không: Loại bỏ không khí khỏi bao bì thực phẩm, giúp bảo quản thực phẩm lâu hơn và ngăn ngừa sự phát triển của vi khuẩn.
• Tạo khuôn: Sử dụng áp suất chân không để hút vật liệu vào khuôn, tạo ra các sản phẩm có hình dạng phức tạp.
• Sấy chân không: Loại bỏ độ ẩm khỏi vật liệu ở nhiệt độ thấp, bảo toàn chất lượng sản phẩm.

Trong nghiên cứu khoa học

• Thí nghiệm vật lý và hóa học: Áp suất chân không được sử dụng để tạo ra môi trường kiểm soát, loại bỏ ảnh hưởng của không khí và các tạp chất khác. 
• Mô phỏng môi trường: Tạo ra các điều kiện áp suất thấp để mô phỏng môi trường ở độ cao lớn hoặc trong vũ trụ.

Các ứng dụng khác

• Điều hòa không khí: Một số hệ thống điều hòa không khí sử dụng áp suất âm để hút không khí từ phòng và làm mát nó.
• Hệ thống thông gió: Tạo ra luồng không khí lưu thông trong nhà, giúp cải thiện chất lượng không khí và giảm độ ẩm.

Các cách tạo ra áp suất âm từ đơn giản đến phức tạp

Để tạo ra áp suất âm, về cơ bản, chúng ta cần tạo ra một sự chênh lệch áp suất, khiến cho một không gian có áp suất thấp hơn so với môi trường xung quanh. Có nhiều phương pháp để đạt được điều này, tùy thuộc vào quy mô và ứng dụng cụ thể:

Sử dụng quạt hút

Một trong những cách đơn giản và phổ biến nhất để tạo áp suất âm là sử dụng quạt hút. Nguyên lý hoạt động rất đơn giản: quạt hút sẽ hút không khí ra khỏi một không gian kín, làm giảm mật độ không khí bên trong và do đó làm giảm áp suất. 

Các loại quạt hút phổ biến bao gồm quạt hướng trục (thích hợp cho việc hút không khí trực tiếp theo một hướng) và quạt ly tâm (thích hợp cho việc hút không khí từ nhiều hướng và tạo ra áp suất cao hơn). 

Hệ thống thông gió đặc biệt

Trong các tòa nhà lớn, đặc biệt là các tòa nhà cao tầng việc tạo áp suất âm có thể được thực hiện thông qua hệ thống thông gió được thiết kế đặc biệt. Thay vì chỉ đơn thuần hút không khí ra, hệ thống này kiểm soát chặt chẽ luồng không khí vào và ra khỏi các khu vực khác nhau, tạo ra sự chênh lệch áp suất mong muốn. 

Nguyên tắc hoạt động là thiết kế các kênh dẫn khí và van điều chỉnh để ưu tiên việc hút không khí từ một số khu vực nhất định, tạo ra áp suất âm ở đó. Hệ thống này thường được sử dụng để kiểm soát luồng không khí và ngăn chặn sự lây lan của các chất ô nhiễm trong tòa nhà.

Buồng kín và máy bơm chân không

Phương pháp này thường được sử dụng khi cần tạo ra áp suất âm rất thấp, gần với chân không. Đầu tiên, không gian cần tạo áp suất âm sẽ được bao kín hoàn toàn, tạo thành một buồng kín. Sau đó, máy bơm chân không sẽ được sử dụng để hút không khí và các chất khí khác ra khỏi buồng, làm giảm áp suất bên trong xuống mức mong muốn. 

Có nhiều loại máy bơm chân không khác nhau, bao gồm bơm piston (hoạt động bằng cách di chuyển một piston để hút và đẩy không khí), bơm cánh gạt (sử dụng các cánh gạt quay để hút không khí), bơm khuếch tán và bơm turbo phân tử (sử dụng các nguyên lý vật lý phức tạp hơn để tạo ra áp suất chân không cực cao). 

Các hệ thống này thường được sử dụng trong phòng thí nghiệm và các quy trình sản xuất công nghiệp đòi hỏi môi trường chân không.

Các thiết bị đo áp suất âm phổ biến hiện nay

Việc đo lường chính xác áp suất âm là vô cùng quan trọng để đảm bảo an toàn và hiệu quả trong nhiều ứng dụng khác nhau. May mắn thay, có nhiều loại thiết bị đo áp suất âm khác nhau, mỗi loại phù hợp với một phạm vi ứng dụng và yêu cầu cụ thể.

Đồng hồ đo áp suất âm

Đây có lẽ là thiết bị đo áp suất âm quen thuộc nhất. Đồng hồ đo áp suất âm hiển thị trực tiếp giá trị áp suất âm trên mặt đồng hồ, giúp người dùng dễ dàng theo dõi và kiểm soát áp suất. 

Có hai loại chính là đồng hồ cơ, hoạt động dựa trên sự biến dạng của ống Bourdon, và đồng hồ điện tử, sử dụng cảm biến điện tử để đo áp suất và hiển thị kết quả trên màn hình kỹ thuật số.

Cảm biến áp suất âm

Cảm biến áp suất âm là một thiết bị tinh vi hơn, chuyển đổi áp suất âm thành tín hiệu điện. Tín hiệu này sau đó có thể được sử dụng để hiển thị giá trị áp suất, điều khiển các thiết bị khác, hoặc ghi lại dữ liệu để phân tích. Có nhiều loại cảm biến áp suất âm khác nhau, dựa trên các nguyên lý hoạt động khác nhau, như cảm biến điện dung và cảm biến áp điện.

Khi lựa chọn thiết bị đo áp suất âm, điều quan trọng là phải xem xét các yếu tố như dải đo áp suất, độ chính xác, môi trường làm việc, và chi phí để đảm bảo rằng bạn chọn được thiết bị phù hợp nhất với nhu cầu của mình.

Hy vọng rằng, qua bài viết này, bạn đã hiểu rõ hơn về sự khác biệt giữa áp suất âm, áp suất dương và áp suất chân không, cũng như tầm quan trọng của việc kiểm soát áp suất âm trong nhiều lĩnh vực.

Nếu bạn có nhu cầu tìm hiểu về các thiết bị đo áp suất âm, liên hệ ngay Tuấn Hưng Phát Valve để được tư vấn và hỗ trợ nhé! Chúng tôi cung cấp đa dạng các loại đồng hồ đo áp suất âm và cảm biến áp suất âm chính hãng, đáp ứng mọi yêu cầu về độ chính xác, dải đo và môi trường làm việc. 

Với đội ngũ kỹ thuật viên giàu kinh nghiệm, chúng tôi sẽ giúp bạn lựa chọn được thiết bị phù hợp nhất với nhu cầu của mình, đảm bảo hiệu quả và an toàn cho hệ thống của bạn.