PSIG กับ PSIA: อธิบายความแตกต่างที่สำคัญและการแปลง

ความแตกต่างระหว่าง ปSIG และ พีเอสไอเอ คืออะไร?

เมื่อต้องจัดการกับเกจวัดแรงดัน คอมเพรสเซอร์ และอุปกรณ์อุตสาหกรรม psig และ พเซีย ปรากฏทุกที่ แม้ว่าจะดูคล้ายกัน แต่ก็แสดงถึงจุดอ้างอิงที่แตกต่างกัน และอาจนำไปสู่ความเข้าใจผิดที่ร้ายแรงได้หากสับสน ในระยะสั้น, psig (ปอนด์ต่อตารางนิ้ว) วัดความดันสัมพันธ์กับความดันบรรยากาศในขณะที่ พเซีย (pounds per square inch absolute) วัดความดันสัมพันธ์กับสุญญากาศที่สมบูรณ์แบบ การทำความเข้าใจความแตกต่างและวิธีการแปลงระหว่างสิ่งเหล่านั้นถือเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการคำนวณ ขนาดอุปกรณ์ และความปลอดภัยที่แม่นยำ

คำจำกัดความพื้นฐานของ พีเอสไอจี และ PSIA

PSIA หมายถึงอะไร?

PSIA (ปอนด์ต่อตารางนิ้วสัมบูรณ์) เป็นหน่วยวัดความดันที่อ้างอิงถึงก สูญญากาศที่สมบูรณ์แบบ - นั่นหมายถึง 0 ปอนด์ หมายถึงไม่มีแรงกดดันใดๆ เลย โดยไม่มีโมเลกุลของก๊าซออกแรงเลย เนื่องจากความกดอากาศรวมอยู่ด้วย psia จึงอธิบาย ความดันสัมบูรณ์ทั้งหมด ออกฤทธิ์บนพื้นผิว ทำให้ psia เหมาะสำหรับการคำนวณทางอุณหพลศาสตร์ กฎของแก๊ส และการวิเคราะห์ใดๆ ที่คุณต้องการแรงดันทางกายภาพที่แท้จริง ไม่ใช่แค่ความดันเหนืออากาศโดยรอบ

PSIG หมายถึงอะไร?

PSIG (ปอนด์ต่อตารางนิ้ว) เป็นหน่วยวัดความดันสัมพัทธ์กับ ความกดอากาศในท้องถิ่น - ในระดับนี้ ความดันบรรยากาศโดยรอบถูกกำหนดเป็น 0 ปอนด์ต่อตารางนิ้ว - ตัวอย่างเช่น เกจวัดลมยางไม่แสดงแรงดันรวมภายในยาง แต่กลับแสดงให้เห็นว่ามันอยู่สูงกว่าอากาศโดยรอบมากเพียงใด เนื่องจากเกจเชิงกลส่วนใหญ่อ้างอิงเกจ psig จึงเป็นเรื่องปกติในงานวิศวกรรมและการบำรุงรักษาในแต่ละวัน

บทบาทของความกดอากาศ

ความกดอากาศคือน้ำหนักของอากาศเหนือเราและที่ระดับน้ำทะเลโดยประมาณ 14.7 ปอนด์ต่อตารางนิ้ว ภายใต้เงื่อนไขมาตรฐาน ค่านี้มีความสำคัญเนื่องจากเป็นความแตกต่างระหว่าง psig และ psia เมื่อเกจอ่านค่าได้ 0 ปอนด์ต่อตารางนิ้ว ความดันสัมบูรณ์ยังคงอยู่ที่ประมาณ 14.7 ปอนด์ต่อตารางนิ้วa ที่ระดับน้ำทะเล เมื่อระดับความสูงหรือสภาพอากาศเปลี่ยนแปลง ความกดอากาศจะเปลี่ยนแปลงเล็กน้อย ซึ่งส่งผลกระทบอย่างละเอียดต่อความสัมพันธ์ระหว่าง psig และ psia หากต้องการความแม่นยำสูงสุด

ความสัมพันธ์ทางคณิตศาสตร์ระหว่าง PSIG และ PSIA

ความสัมพันธ์หลักระหว่าง psig และ psia คือ:

PSIA = PSIG ความดันบรรยากาศ (เป็น psi)

ที่สภาวะระดับน้ำทะเลมาตรฐาน ความดันบรรยากาศมักจะถูกนำมาใช้เป็น 14.7 ปอนด์ต่อตารางนิ้ว - สิ่งนี้นำไปสู่สูตรปฏิบัติที่ใช้กันทั่วไป:

• พเซีย = psig 14.7 (โดยประมาณที่ระดับน้ำทะเล)
• psig = psia - 14.7 (โดยประมาณที่ระดับน้ำทะเล)

สมการเหล่านี้แสดงว่า psia มากกว่า psig เสมอด้วยค่าความดันบรรยากาศโดยประมาณ ยกเว้นในสถานการณ์สุญญากาศที่ psig อาจเป็นลบสัมพันธ์กับอากาศโดยรอบ ในสภาวะระดับความสูงหรือสภาวะที่ไม่เป็นมาตรฐาน เงื่อนไขของบรรยากาศจะถูกปรับให้เข้ากับค่าท้องถิ่น แทนที่จะถือว่า 14.7 psi

วิธีการแปลง PSIG เป็น PSIA ทีละขั้นตอน

การแปลงมาตรฐานที่ระดับน้ำทะเล

หากต้องการแปลงความดันเกจในหน่วย psig เป็นความดันสัมบูรณ์ใน psia ที่ระดับน้ำทะเล คุณเพียงเพิ่ม 14.7 psi ซึ่งแสดงถึงความดันบรรยากาศมาตรฐาน กระบวนการทีละขั้นตอนคือ:

• เริ่มต้นด้วยค่าความดันเกจที่วัดได้หรือระบุใน psig .
• ใช้ความสัมพันธ์ พเซีย = psig 14.7 .
• เพิ่ม 14.7 ให้กับค่า psig และรายงานผลลัพธ์เป็น psia

สำหรับงานวิศวกรรมเชิงปฏิบัติส่วนใหญ่ที่ระดับน้ำทะเลหรือใกล้ระดับน้ำทะเล การประมาณนี้มีความแม่นยำเพียงพอ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการใช้งานทางกลและทางอุตสาหกรรม ซึ่งสามารถทนต่อความเบี่ยงเบนเล็กน้อยของความดันบรรยากาศได้

ตัวอย่างการแปลงจาก PSIG เป็น PSIA

ตารางต่อไปนี้สรุปการแปลงทั่วไปหลายรายการโดยสมมติว่าความดันบรรยากาศมาตรฐานอยู่ที่ 14.7 psi:

แถวสุดท้ายแสดงให้เห็นว่าเมื่อเกจอ่านค่าลบ ความดันสัมบูรณ์ยังคงสูงกว่าศูนย์เนื่องจากคำนึงถึงความดันบรรยากาศด้วย เมื่อ psia ถึงศูนย์เท่านั้น คุณจึงจะมีสุญญากาศที่สมบูรณ์แบบ ซึ่งไม่สามารถทำได้ในระบบอุตสาหกรรมปกติ

การปรับความดันบรรยากาศที่ไม่เป็นมาตรฐาน

ในการใช้งานที่แม่นยำ เช่น กระบวนการในระดับความสูงหรืองานสอบเทียบที่มีความละเอียดอ่อน การใช้ค่าบรรยากาศคงที่ 14.7 psi อาจไม่เพียงพอ ในกรณีดังกล่าว การแปลงจะกลายเป็น:

พเซีย = psig P _{ตู้เอทีเอ็มท้องถิ่น}

ที่ไหน P _{ตู้เอทีเอ็มท้องถิ่น} คือความดันบรรยากาศเฉพาะที่ที่วัดหรือระบุ คุณสามารถรับสิ่งนี้ได้จากเครื่องมือสอบเทียบ ข้อมูลสภาพอากาศ หรือมาตรฐานของสถานที่ หลักการเดียวกันนี้ถือเป็น: psia จะเป็น psig เสมอบวกกับความดันบรรยากาศใดก็ตามที่ใช้ ณ ตำแหน่งและเวลานั้น

เหตุใดความแตกต่างระหว่าง PSIG และ PSIA จึงมีความสำคัญ

การคำนวณทางอุณหพลศาสตร์และกฎของแก๊ส

สำหรับสมการที่เกี่ยวข้องกับพฤติกรรมของแก๊ส เช่น กฎของแก๊สในอุดมคติ ต้องใช้แรงดันสัมบูรณ์ สมการเหล่านี้ถือว่าแรงดันเป็นศูนย์สอดคล้องกับสุญญากาศที่สมบูรณ์แบบ การใช้ psig แทน psia ในสูตรดังกล่าวทำให้เกิดข้อผิดพลาดอย่างเป็นระบบ เนื่องจากความดันเกจไม่สนใจการมีส่วนร่วมของบรรยากาศ การแปลง psig เป็น psia ช่วยให้มั่นใจได้ว่าค่าความดันสะท้อนถึงจำนวนโมเลกุลก๊าซและพลังงานที่แท้จริงของโมเลกุล ซึ่งเป็นสิ่งที่ฟิสิกส์อาศัย

ขนาดอุปกรณ์และระยะขอบด้านความปลอดภัย

ภาชนะรับแรงดัน วาล์วระบาย และท่อมักจะได้รับการจัดอันดับในแง่ของ แรงดันใช้งานสูงสุดที่อนุญาต (MAWP) ซึ่งอาจระบุเป็น psig หรือ psia ขึ้นอยู่กับมาตรฐานการออกแบบ หากคุณตีความพิกัด psia ว่าเป็น psig ผิด ความดันบรรยากาศโดยประมาณอาจเกินขีดจำกัดการออกแบบที่แท้จริงโดยไม่ได้ตั้งใจ ซึ่งอาจส่งผลต่อความปลอดภัยได้ การแยกความแตกต่างของ psig จาก psia อย่างถูกต้องจึงเป็นมากกว่าประเด็นเรื่องสัญกรณ์ มันส่งผลโดยตรงต่อความสมบูรณ์ของระบบแรงดัน

เครื่องมือวัดและการสอบเทียบ

เกจวัดความดันเชิงกลส่วนใหญ่และเซ็นเซอร์อิเล็กทรอนิกส์จำนวนมากเป็นเครื่องมือวัดโดยธรรมชาติ ซึ่งหมายความว่าจะวัดความดันสัมพันธ์กับอากาศโดยรอบและค่าที่แสดงเป็น psig อย่างไรก็ตาม มีการสอบเทียบเครื่องส่งและเซ็นเซอร์สุญญากาศแบบพิเศษบางเครื่องเพื่อรายงาน psia เมื่อรวมเครื่องมือหลายชิ้นเข้ากับระบบควบคุม คุณต้องทราบว่าอุปกรณ์แต่ละชิ้นใช้ข้อมูลอ้างอิงใด การผสมสัญญาณ psig และ psia โดยไม่มีการแปลงอาจทำให้ตรรกะการควบคุม การแจ้งเตือน และการบันทึกข้อมูลบิดเบือน นำไปสู่การตัดสินใจที่ไม่ถูกต้องและความไม่เสถียรของกระบวนการ

จะบอกได้อย่างไรว่าค่าเป็น PSIG หรือ PSIA

เนื่องจาก psig และ psia ใช้หน่วย psi เดียวกัน เอกสารจึงต้องระบุอย่างชัดเจนว่าจะใช้ข้อมูลอ้างอิงใด เมื่อสิ่งนี้ไม่ชัดเจน เบาะแสหลายอย่างสามารถช่วยให้คุณอนุมานได้ว่าค่านั้นเป็นค่าเกจหรือความดันสัมบูรณ์

ตัวชี้วัดทั่วไปในทางปฏิบัติ

• มาตรวัดและเครื่องมือในชีวิตประจำวัน: เกจวัดลมยาง เกจคอมเพรสเซอร์ และตัวบ่งชี้แรงดันโรงงานส่วนใหญ่จะเป็น psig ตามค่าเริ่มต้น เนื่องจากอ่านค่าได้สัมพันธ์กับอากาศแวดล้อม
• เครื่องดูดฝุ่นและอุปกรณ์วิทยาศาสตร์: ระบบสุญญากาศ เครื่องมือในห้องปฏิบัติการ และแท่นทดสอบทางอุณหพลศาสตร์ที่มีความแม่นยำสูง มักจะระบุ psia เพื่อให้การสร้างแบบจำลองทางกายภาพถูกต้อง
• สัญกรณ์เอกสาร: มาตรฐาน เอกสารข้อมูล และคู่มือมักใช้ป้ายกำกับที่ชัดเจน เช่น "100 psig" หรือ "114.7 psia" เมื่อไม่มีการติดฉลาก บริบททางอุตสาหกรรมจำนวนมากถือว่า psig โดยปริยาย แต่ข้อตกลงนี้ไม่ได้เป็นสากล

การอ่านค่าแรงดันลบ

ค่าลบจะให้คำแนะนำอีกประการหนึ่ง การอ่านค่ามาตรวัดของ −5 ปอนด์ต่อตารางนิ้ว หมายถึงความดันของระบบต่ำกว่าความดันบรรยากาศ แต่ยังอยู่เหนือสุญญากาศ ในแง่ psia โดยทั่วไปจะอยู่ที่ประมาณ 9.7 psia ที่ระดับน้ำทะเล ตามคำนิยามแล้ว ความดันสัมบูรณ์ไม่สามารถเป็นค่าลบได้ ดังนั้นการอ่านค่าความกดดันเชิงลบใดๆ ที่คุณพบจึงเกือบจะเป็นแบบเกจมากกว่าแบบสัมบูรณ์

สรุปการอ้างอิงด่วน: PSIG กับ PSIA

ตารางต่อไปนี้จะสรุปความแตกต่างที่สำคัญที่สุดระหว่าง psig และ psia ให้เป็นการเปรียบเทียบอย่างรวดเร็วที่คุณวางใจได้ในระหว่างการออกแบบ การแก้ไขปัญหา หรือการตรวจสอบเอกสาร

ในทางปฏิบัติ เมื่อใดก็ตามที่คุณต้องการความกดดันทางกายภาพที่แท้จริงในการคำนวณ ให้แปลง psig เป็น psia โดยการเพิ่มความดันบรรยากาศที่เหมาะสม เมื่ออ่านเกจในชีวิตประจำวัน โปรดจำไว้ว่าจุด 0 ไม่ใช่สุญญากาศ แต่เป็นความกดอากาศรอบตัวคุณ ซึ่งโดยทั่วไปจะอยู่ที่ประมาณ 14.7 psi ที่ระดับน้ำทะเล