3. Jednostki miar w pneumatyce
Aktualnie obowiązuje Międzynarodowy Układ Jednostek  Układ SI.
(SI  z francuskiego SystŁme International)
Układ SI jest systemem, w którym zostały przyjęte jednostki miar kilku wielkości fizycznych,
zwane jednostkami podstawowymi.
Jednostki podstawowe SI
Wielkość Jednostka SI
Nazwa Symbol
długość metr m
masa kilogram kg
czas sekunda s
natężenie prądu elektrycznego amper A
temperatura kelwin K
ilość substancji mol mol
światłość kandela cd
Jednostki wszystkich innych wielkości  jednostki pochodne - są tworzone z
wykorzystaniem jednostek podstawowych.
Przykłady jednostek pochodnych w układzie SI:
- jednostką prędkości jest m/s (jednostka ta nie ma swojej nazwy),
- jednostką siły jest niuton, symbol  N; niuton wyrażony przez jednostki podstawowe
kg �� m
SI to ,
s2
- jednostką ciśnienia jest paskal, symbol  Pa; paskal wyrażony przez jednostki
kg
podstawowe SI to .
m �� s2
Wyrażenie danej jednostki przez jednostki podstawowe SI nazywa się wymiarem tej
jednostki.
Wykorzystywane są także wielokrotności, np. 1 km =1000 m, i podwielokrotności jednostek
SI, np. 1 cm = 0,01 m, 1 mm = 0,001 m, oraz jednostki nie należące do SI.
Jednostki długości
Nazwa jednostki Oznaczenie
metr m
dekametr dam 1 dam = 10 m
hektometr hm 1 hm = 100 m
kilometr km 1 km = 1000 m
centymetr cm 1 cm = 0,01 m
milimetr mm 1 mm = 0,001 m
mikrometr źm 1 źm = 0, 001 mm = 0,000001 m
cal, inch & 3 , in 13 = 2,54 cm
stopa ft 1 ft = 30, 48 cm
7
Jednostki masy
Nazwa jednostki Oznaczenie
kilogram kg
dekagram dag 1 dag = 0,01 kg
gram g 1 g = 0,001 kg
tona t 1 t = 1000 kg
funt lb 1 lb = 0,4536 kg
Jednostki siły
Nazwa jednostki Oznaczenie
niuton N
kg �� m
s2
kilogram siły (kilopond) kG 1 kG H" 9,81 N
funt (siły) lb 1 lb = 0,4536 kG
Jednostki ciśnienia
Nazwa jednostki Oznaczenie Wymiar, krotność jednostki
Jednostki SI
paskal Pa
N kg
1 Pa = 1 =� 1
m2 m �� s2
hektopaskal hPa 1 hPa = 100 Pa
kilopaskal kPa 1 kPa = 1 000 Pa
megapaskal MPa 1 MPa = 1 000 000 Pa
Dodatkowa jednostka legalna
bar bar 1 bar = 100 000 Pa
Jednostki używane przed wprowadzeniem jednostek SI
atmosfera techniczna at
kG
1 at = 1 H" 98 100 Pa H" 1 bar
cm2
metr słupa wody mH2O 1 mH2O H" 9 810 Pa H" 0,1 bar
milimetr słupa wody mmH2O 1 mmH2O H" 9,81 Pa
milimetr słupa rtęci, tor mmHg, Tr 1 mmHg H" 133,4 Pa
(łHg = 13 595 kg/m3)
Jednostki amerykańskie
funt (siły) na cal 1 psi H" 6 894,76 Pa H" 0,07 bar
lbf
, psi
2
kwadratowy (1 bar H" 14,5 psi)
in
funt (siły) na stopę
lbf lbf
1 H" 48 Pa
2 2
kwadratową
ft ft
lbf
(1 bar H" 2 100 )
2
ft
8
Ciśnienie jest jednym z podstawowych parametrów powietrza jako czynnika roboczego
układów pneumatycznych. W zależności od masy powietrza zawartego w danym zbiorniku,
wywiera ono mniejszy lub większy nacisk na ściany zbiornika. Po całkowitym
wypompowaniu powietrza ze zbiornika (po uzyskaniu próżni w zbiorniku), panowałoby w
nim ciśnienie o wartości zero. Wprowadzając do takiego zbiornika stopniowo powietrze,
ciśnienie narastałoby, począwszy od wartości zerowej  jest to tzw. ciśnienie absolutne
(bezwzględne), pabs. W zastosowaniach praktycznych wartość ciśnienia panującego w danym
zbiorniku może być podawana w różny sposób. Ze względu na to, że manometr mierzący
ciśnienie w danym zbiorniku podaje jedynie wartość różnicy pomiędzy wartością ciśnienia
absolutnego pabs, a wartością ciśnienia atmosferycznego patm , wskazanie manometru
nazywamy:
- w przypadku ciśnień wyższych od atmosferycznego, nadciśnieniem pnad ,
- w przypadku ciśnień niższych od atmosferycznego, podciśnieniem p .
pod
Aby na podstawie wskazania manometru wyznaczyć wartość ciśnienia absolutnego, należy
wykorzystać wzory:
- w przypadku nadciśnienia: pabs =� patm +� pnad ,
- w przypadku podciśnienia: pabs =� patm -� ppod .
W praktycznych obliczeniach przyjmuje się, że patm = 1 bar.
W praktyce wykorzystuje się także pojęcie  ciśnienie względne , pwzgl (względem ciśnienia
atmosferycznego); wartość tego ciśnienia winna być podawana wraz ze znakiem plus  dla
ciśnień wyższych od atmosferycznego i minus  dla ciśnień niższych od atmosferycznego,
np.:
- jeżeli pwzgl = + 3 bar, to znaczy, że pnad = 3 bar oraz pabs = 4 bar,
- jeżeli pwzgl = -� 0,3 bar, to znaczy, że p = 0,3 bar oraz pabs = 0,7 bar.
pod
Jednostki strumienia masy (natężenia przepływu masy)
Nazwa jednostki Oznaczenie
kilogram na sekundę kg/s
kilogram na godzinę kg/h 1 kg/h = 1/3600 kg/s
Jednostki strumienia objętości (natężenia przepływu objętości)
Nazwa jednostki Oznaczenie
metr sześcienny na sekundę m3/s
litr na sekundę l/s 1 l/s = 0,001 m3/s
Aby informacja o wielkości przepływu, podawana jako strumień objętości, była
jednoznaczna, należałoby tę informację uzupełnić o wartość ciśnienia przy jakim odbywa się
przepływ. Np. przepływ wartości Q = 1 m3/s powietrza o nadciśnieniu 5 bar to przepływ
dużo większej masy powietrza niż przepływ o wartości Q = 1 m3/s powietrza o ciśnieniu
atmosferycznym. Dlatego też przyjęto podawać informację o wartości strumienia objętości w
przeliczeniu na ciśnienie tzw. znormalizowanej atmosfery odniesienia pabs = 1 bar.
Obliczmy jaką objętość zajmie 1 m3 powietrza o nadciśnieniu 5 bar po rozprężeniu do
ciśnienia znormalizowanej atmosfery odniesienia.
9
Uwaga! W praktycznych obliczeniach zakłada się, że ciśnienie atmosferyczne jest równe
ciśnieniu znormalizowanej atmosfery odniesienia.
Zatem, nadciśnieniu pnad = 5 bar odpowiada ciśnienie absolutne pabs = 6 bar.
Korzystając z prawa Boyle a i Mariotte a, dla p1 = 6 bar, p2 = 1 bar, V1 = 1 m3,
otrzymujemy:
p1
V2 =�V1 �� =� 6 m3
p2
Zatem, przepływ o wartości Q = 1 m3/s powietrza w warunkach nadciśnienia 5 bar jest
równoważny co do ilości płynącego powietrza przepływowi Q = 6 m3/s przy ciśnieniu
znormalizowanej atmosfery odniesienia.
Podając wartość natężenia przepływu w przeliczeniu na ciśnienie znormalizowanej atmosfery
odniesienia, po jednostce należy zamieszczać symbol (ANR),
np. Q = 6 m3/s (ANR).
(ANR  z francuskiego atmosphere normale de refŁrence)
Warunki znormalizowanej atmosfery odniesienia określa norma PN-92/M-73703, która jest
odpowiednikiem normy międzynarodowej ISO 8778.
Warunki znormalizowanej atmosfery odniesienia: temperatura 200C, wilgotność względna
65%, ciśnienie (absolutne) 100 kPa.
Jednostki temperatury
Nazwa jednostki Oznaczenie
kelwin K
0
stopień Celsjusza C
Przyrost temperatury o 10C odpowiada przyrostowi o 1 K.
Temperatura 0 K to temperatura  273,150C.
Wilgotność powietrza
Powietrze zawiera pewną ilość wody w postaci pary wodnej. Ilość pary wodnej jaka może
znajdować się w danej objętości powietrzu jest ograniczona. Ta maksymalna ilość wody,
wyrażana w gramach wody w jednym m3 powietrza, nazywa się wilgotnością nasycenia.
Wilgotność nasycenia zależy od temperatury i ciśnienia powietrza. Zależność wilgotności
nasycenia od temperatury przy ciśnieniu atmosferycznym pokazuje rys. 1. Wilgotność
nasycenia rośnie wraz ze wzrostem temperatury i maleje wraz ze wzrostem ciśnienia, co
ilustruje rys. 2.
Jeżeli ilość pary wodnej jest większa niż wilgotność nasycenia, nadmiar pary skrapla się.
W powietrzu atmosferycznym na ogół jest mniej pary wodnej niż wynosi wilgotność
nasycenia. Ta ilość pary wodnej wyrażana w gramach wody w jednym m3 powietrza nazywa
się wilgotnością bezwzględną (absolutną).
Informację o zawartości pary wodnej w powietrzu atmosferycznym można wyrazić w różny
sposób, a mianowicie jako:
- wilgotność absolutną f [g/m3],
- wilgotność względną j� - wyrażony w % stosunek wilgotności absolutnej do
f
nasycenia w danej temperaturze fmax [g/m3] : j� =� ��100%
fmax
- atmosferyczny punkt rosy.
Atmosferyczny punkt rosy jest to wyrażona w 0C temperatura, w której dana wilgotność
absolutna powietrza stałaby się nasyceniem.
W miarę wzrostu ciśnienia powietrza, linia punktu rosy obniża się w stosunku do pokazanej
na rys. 1 linii atmosferycznego punktu rosy.
10
Ciśnieniowy punkt rosy jest to wyrażona w 0C temperatura, w której dana wilgotność
absolutna powietrza sprężonego stałaby się nasyceniem.
Informacja o wilgotności sprężonego powietrza w formie ciśnieniowego punktu rosy wyraża
fakt, że z powietrza o danym ciśnieniu może wykraplać się woda dopiero po oziębieniu tego
powietrza poniżej temperatury ciśnieniowego punktu rosy.
Rys. 1. Zależność wilgotności nasycenia od temperatury przy ciśnieniu atmosferycznym
11
Rys. 1. Zależność wilgotności nasycenia od temperatury i ciśnienia
12