首頁 > 技術提供 > 技術講座 > 壓力的疑惑

我們開列送風機的規格一般是以「風量」和「靜壓」來表示。「風量」的單位是每單位時間內所吹送的體積,如m3/min,這一點很容易瞭解。但我對「靜壓」就有些疑惑了,我們一般都講「壓力」,譬如空氣壓縮機可以打7 kg/cm2的壓力,也都用「壓力」來表示,為什麼送風機就特別要用「靜壓」來開規格呢?還有,我也聽說還有「動壓」這樣東西,到底壓力是怎樣靜、怎樣動的呢?還有一件更令我困惑的,空氣壓縮機用的單位是kg/cm2,可是送風機的「靜壓」(應該也是壓力的一種)大家卻都寫成mmAq或inH2O,這到底是為什麼呢?難道靜壓不是壓力嗎?

這個問題確實是一個相當基本的問題。讓我先把壓力的名詞解釋過後,再來回答您其他的問題。我們從小學以來所學的大多是「壓力」一詞,也就是每單位面積上的力量,如kg/cm2。但是,事實上壓力卻可分為三種方法來表現,也就是「全壓」、「靜壓」和「動壓」,而其間的關係是:「全壓 =靜壓+動壓」。

  首先我們來談「靜壓」,一般常以為靜壓只是流體在不流動的狀況下才表現出來的壓力,譬如:空氣密閉筒內的壓力或綁了繩子的汽球之內的壓力。是的,這些都是靜壓,但在這裡要特別提醒一點,就是在流動的流體中也有靜壓的存在,譬如:冷氣風管中在冷氣流動時管內仍有靜壓存在,又如打開水龍頭時牆內水管中也有靜壓存在。即使在我們所生活的大氣中,不管有沒有風在吹,也有靜壓在作用。因此我們可以說:「靜壓乃是無處不存在的」。同時,靜壓也正如您所說的,是壓力的一種。

其次,再談「動壓」,動壓實在是虛無飄渺的一種壓力。從字面上可以知道有動才有動壓,英文稱為Dynamic Pressure或Velocity Pressure(譯作速壓),正是這個意思。動壓的定義是「 動壓 =γ.V2/2g」(V是速度,g是重力加速度)。因此,有速度才有動壓,沒有速度(靜止)則動壓等於零。動壓存在的必要條件是速度,而非無處不存在。動壓平常不容易捉摸得到,惟有轉變成靜壓時才感覺得出來,譬如大風迎面吹到身上,人就有被向後推的感覺,這就是風打到人身上後速度變為零而轉變成靜壓的結果。這種速度變為零的地方,在流體力學上稱為停滯點(Stagnation Point)。

至於「全壓」也就是靜壓與動壓之和而已,當然也是壓力的一種。但綜合而言,我們平常口頭上所說的「壓力」(流體方面的),應該是指「靜壓」(靜壓流體)或「全壓」(動態流體)。

在談過壓力的意義之後,接下來談剩下的問題。首先,空氣壓縮機的靜壓非常高,如 7kg/cm2 =70,000 mmAq,而動壓很小,如常溫大氣下,22 m/s的速度只有29.6 mmAq,相較之下可以忽略,因此通常僅籠統以「壓力」來表示,事實上指的是靜壓。另一方面,送風機的靜壓並不高,譬如靜壓 = 100 mmAq者,此時若不明指「靜壓」,而單單稱壓力時,就有被誤會為全壓的可能。事實上,送風機除了用「靜壓」來表示之外,也可用「全壓」來表示其規格,只是要明確說出來是那一種壓力而已。

最後來談壓力的單位問題,壓力用每單位面積上的力量做單位是天經地義的事,但是除此之外也可以用「壓力頭」(Head)來表示,「壓力頭 = 壓力/流體比重量」。分母用任何一種流體的比重量都可以,但必須明確附記該種流體的名稱,譬如:1 atm = l0,332 mmAq(水柱) = 760 mmHg(汞柱) = 8,610 mAir(氣柱,常溫大氣下)。送風機的「靜壓」,事實上可用kg/cm2的形式,也可用mmAq或mAir的形式來表示,只是在測試送風機的靜壓時,一般用水柱計(Manometer)所量出的讀值直接就是水柱,因此採用mmAq較方便而已。事實上 l mmAq也就等於 l kg/m2。(SI公制時,壓力的單位應該用帕(Pa),l Pa = l N/m2 = 0.102 mmAq。)

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節錄自 大豐機器股份有限公司 黃博治著『送風機講座』