PSIG против PSIA: объяснение ключевых различий и преобразований

В чем разница между ПSIG и ПСИА?

При работе с манометрами, компрессорами и промышленным оборудованием используются такие термины, как фунт на квадратный дюйм, ман. и псия появляются повсюду. Хотя они выглядят одинаково, они представляют собой разные ориентиры и могут привести к серьезным недоразумениям, если их перепутать. Короче говоря, фунт на квадратный дюйм, ман. (pounds per square inch gauge) измеряет давление относительно атмосферного давления, в то время как псия (pounds per square inch absolute) измеряет давление относительно идеального вакуума. Понимание того, чем они отличаются и как их конвертировать, необходимо для точных расчетов, определения размеров оборудования и обеспечения безопасности.

Основные определения PSIG и PSIA

Что означает ПСИЯ?

PSIA (абсолютные фунты на квадратный дюйм) является мерой давления, отнесенной к идеальный вакуум . Это означает 0 фунтов на квадратный дюйм представляет собой отсутствие давления вообще, при этом молекулы газа не оказывают силы. Поскольку в общее число входит атмосферное давление, пси описывает полное абсолютное давление действующий на поверхность. Это делает Psia идеальным для термодинамических расчетов, газовых законов и любого анализа, где вам нужно истинное физическое давление, а не просто давление выше окружающего воздуха.

Что означает ПСИГ?

PSIG (фунты на квадратный дюйм по манометру) является мерой давления относительно местное атмосферное давление . В этой шкале окружающее атмосферное давление определяется как 0 фунтов на квадратный дюйм . Например, шинный манометр не показывает общее давление внутри шины; вместо этого он показывает, насколько он выше окружающего воздуха. Поскольку большинство механических манометров привязаны к манометрам, фунт на квадратный дюйм обычно используется в повседневных работах по проектированию и техническому обслуживанию.

Роль атмосферного давления

Атмосферное давление — это вес воздуха над нами и на уровне моря, равный примерно 14,7 фунтов на квадратный дюйм в стандартных условиях. Это значение имеет решающее значение, поскольку оно представляет собой разницу между фунтами на квадратный дюйм и фунтами на квадратный дюйм. Когда манометр показывает 0 фунтов на квадратный дюйм, абсолютное давление на уровне моря все еще составляет около 14,7 фунтов на квадратный дюйм. По мере изменения высоты или погодных условий атмосферное давление меняется незначительно, что слегка влияет на соотношение между фунтами на квадратный дюйм и фунтами на квадратный дюйм, если требуется предельная точность.

Математическая связь между PSIG и PSIA

Основные отношения между фунт на квадратный дюйм, ман. и psia таковы:

PSIA = атмосферное давление на фунт/кв. дюйм, ман.

В стандартных условиях на уровне моря атмосферное давление обычно принимается как 14,7 фунтов на квадратный дюйм . Это приводит к обычно используемым практическим формулам:

• псия = psig 14.7 (приблизительно, на уровне моря)
• фунт на квадратный дюйм, ман. = psia − 14.7 (приблизительно, на уровне моря)

Эти уравнения показывают, что фунт на квадратный дюйм всегда больше, чем фунт на квадратный дюйм, манометрический, примерно на значение атмосферного давления, за исключением ситуаций с вакуумом, когда фунт на квадратный дюйм может быть отрицательным по отношению к окружающему воздуху. В условиях высокогорья или нестандартных условий атмосферный член корректируется с учетом местного значения, а не принимается за 14,7 фунтов на квадратный дюйм.

Как конвертировать PSIG в PSIA шаг за шагом

Стандартное преобразование на уровне моря

Чтобы преобразовать манометрическое давление в фунтах на квадратный дюйм в абсолютное давление в фунтах на квадратный дюйм на уровне моря, вы просто добавляете 14,7 фунтов на квадратный дюйм, что представляет собой стандартное атмосферное давление. Пошаговый процесс таков:

• Начните с измеренного или указанного значения манометрического давления в фунт на квадратный дюйм, ман. .
• Используйте отношения псия = psig 14.7 .
• Добавьте 14,7 к значению фунта на квадратный дюйм и сообщите результат в фунтах на квадратный дюйм.

Для большинства практических инженерных задач на уровне моря или вблизи него это приближение достаточно точное, особенно в механических и промышленных приложениях, где допустимы небольшие отклонения атмосферного давления.

Примеры перевода из PSIG в PSIA

В следующей таблице приведены несколько типичных преобразований при условии, что стандартное атмосферное давление составляет 14,7 фунтов на квадратный дюйм:

Последняя строка показывает, что когда манометр показывает отрицательное значение, абсолютное давление все еще выше нуля, поскольку учитывается атмосферное давление. Только когда Psia достигнет нуля, возникнет идеальный вакуум, который недостижим в обычных промышленных системах.

Поправка на нестандартное атмосферное давление

В точных приложениях, таких как процессы на большой высоте или чувствительные калибровочные работы, использование фиксированного атмосферного значения 14,7 фунтов на квадратный дюйм может оказаться недостаточным. В этих случаях преобразование становится:

псия = psig P _{банкомат, местный}

где P _{банкомат, местный} измеренное или заданное местное атмосферное давление. Вы можете получить это из калибровочных инструментов, погодных данных или стандартов предприятия. Действует тот же принцип: фунт на квадратный дюйм всегда равен фунту на квадратный дюйм плюс любое атмосферное давление, действующее в этом месте и в это время.

Почему важна разница между PSIG и PSIA

Расчеты по термодинамике и газовому закону

Для уравнений, касающихся поведения газа, таких как закон идеального газа, требуется абсолютное давление. Эти уравнения предполагают, что нулевое давление соответствует идеальному вакууму. Использование в таких формулах фунтов на квадратный дюйм вместо фунтов на квадратный дюйм вносит систематические ошибки, поскольку избыточное давление игнорирует вклад атмосферы. Преобразование фунтов на квадратный дюйм в фунты на квадратный дюйм гарантирует, что значения давления отражают фактическое количество молекул газа и их энергию, на что и опирается физика.

Размеры оборудования и запасы безопасности

Сосуды под давлением, предохранительные клапаны и трубопроводы обычно оцениваются с точки зрения максимально допустимое рабочее давление (MAWP) , которое может быть указано в фунтах на квадратный дюйм или фунтах на квадратный дюйм в зависимости от стандарта проектирования. Если вы ошибочно интерпретируете номинальное значение фунта на квадратный дюйм как фунт на квадратный дюйм, вы можете случайно превысить истинный расчетный предел примерно на атмосферное давление, что потенциально может поставить под угрозу безопасность. Таким образом, правильное отличие псиг от пси - это больше, чем просто проблема обозначений; это напрямую влияет на целостность систем, находящихся под давлением.

Приборы и калибровка

Большинство механических манометров и многие электронные датчики по своей сути являются манометрическими приборами, то есть они измеряют давление относительно окружающего воздуха и отображают значения в фунтах на квадратный дюйм. Однако некоторые специализированные передатчики и датчики вакуума откалиброваны так, чтобы сообщать о фунтах на квадратный дюйм. При интеграции нескольких приборов в систему управления вы должны знать, какую ссылку использует каждое устройство. Смешение сигналов psig и psia без преобразования может исказить логику управления, сигналы тревоги и регистрацию данных, что приведет к неверным решениям и нестабильности процесса.

Как определить, является ли значение PSIG или PSIA

Поскольку фунты на квадратный дюйм и фунт на квадратный дюйм используют одну и ту же единицу измерения фунта на квадратный дюйм, в документации должно быть четко указано, какая ссылка используется. Если это неочевидно, несколько подсказок могут помочь вам сделать вывод, является ли значение манометрическим или абсолютным давлением.

Общие показатели на практике

• Приборы и повседневные инструменты: Манометры шин, компрессоров и большинство индикаторов заводского давления по умолчанию имеют значения в фунтах на квадратный дюйм, поскольку они измеряют давление относительно окружающего воздуха.
• Вакуумное и научное оборудование: Высокоточные вакуумные системы, лабораторные приборы и термодинамические испытательные стенды обычно определяют значение psia, чтобы обеспечить правильное физическое моделирование.
• Обозначения документации: В стандартах, таблицах данных и руководствах часто используются явные обозначения, такие как «100 фунтов на квадратный дюйм» или «114,7 фунтов на квадратный дюйм». Когда маркировка не указана, во многих промышленных контекстах неявно предполагается фунт на квадратный дюйм, но это соглашение не является универсальным.

Показания отрицательного давления

Отрицательные значения дают еще один намек. Показания манометра −5 фунтов на квадратный дюйм, ман. означает, что давление в системе ниже атмосферного давления, но все еще выше вакуума. В терминах фунтов на квадратный дюйм это обычно составляет около 9,7 фунтов на квадратный дюйм на уровне моря. Абсолютное давление по определению не может быть отрицательным, поэтому любые показания отрицательного давления, с которыми вы сталкиваетесь, почти наверняка основаны на манометре, а не на абсолютном значении.

Краткий справочный обзор: PSIG против PSIA

В следующей таблице собраны наиболее важные различия между фунтами на квадратный дюйм и фунтами на квадратный дюйм в виде быстрого сравнения, на которое вы можете положиться во время проектирования, устранения неполадок или проверки документации.

С практической точки зрения, всякий раз, когда вам нужно истинное физическое давление для расчетов, преобразуйте фунты на квадратный дюйм в фунты на квадратный дюйм, добавив соответствующее атмосферное давление. Читая показания повседневных манометров, помните, что их нулевая точка — это не вакуум, а давление воздуха вокруг вас, которое обычно составляет около 14,7 фунтов на квадратный дюйм на уровне моря.