PSI срещу PSIA срещу PSIG: Ръководство за разлика, формула и избор

PSI (фунтове на квадратен инч) е обща единица за налягане. PSIG измерва налягането спрямо околната атмосфера. PSIA измерва налягането спрямо идеалния вакуум. Формулата за преобразуване е:PSIA=PSIG + Локално атмосферно налягане. На морското равнище 0 PSIG се равнява на приблизително 14,696 PSIA - не е нулево налягане.

Какво е PSI?

PSI означава лири на квадратен инч. Той описва приложената сила на единица площ и е най-широко използваната единица за налягане в Съединените щати и в много промишлени приложения по света. Въпреки това, PSI сам по себе си не определя референтна точка. Отчитане на налягане от 50 PSI може да означава 50 PSI над атмосферното налягане (манометричен) или 50 PSI над абсолютния вакуум (абсолютен). Тези две интерпретации описват много различни физически условия.

Поради тази двусмисленост инженерните документи, таблиците с данни на инструментите и записите за калибриране никога не трябва да използват "PSI", без да се изясни дали стойността е габаритна или абсолютна. Писането само на "PSI" в поръчка за покупка или P&ID е довело до неправилен избор на сензор, неуспешно калибриране и смущения в процеса в реални инсталации.

Какво е PSIG (фунди на квадратен инч габарит)?

PSIG измерва налягането спрямо местното атмосферно налягане. Стандартна механикаманометъротчита 0 PSIG, когато неговият сензорен елемент е отворен към околния въздух. Това не означава, че няма налягане -, това означава, че налягането вътре в манометъра съответства на външната атмосфера.

Когато манометърът на гумата показва 32 PSIG, въздухът вътре в гумата упражнява 32 psi повече от околната атмосфера. Ресивер за сгъстен въздух, оценен на 125 PSIG, поддържа въздух при 125 psi над атмосферното налягане. И в двата случая действителното общо налягане върху газовите молекули е по-високо от предполагаемата стойност на PSIG, тъй като атмосферното налягане все още действа върху системата.

PSIG е референтното налягане по подразбиране за повечето полеви инструменти и операции на инсталацията. Налягане в тръбата, налягане в резервоара, изпускане на помпата,налягане в паропровода, налягането в хидравличната система и работното налягане на котела почти винаги се изразяват в PSIG. Техниците по поддръжката, операторите и повечето табели с наименования на оборудването използват манометрично налягане, тъй като практическият проблем е колко налягане надвишава околната атмосфера - тази разлика определя механичното напрежение върху тръбите, съдовете, фланците и фитингите.

Какво е PSIA (абсолютни лири на квадратен инч)?

PSIA измерва налягането спрямо перфектния вакуум - теоретичното състояние на нулева молекулна активност и нулево налягане. В тази скала 0 PSIA представлява абсолютен вакуум, а стандартното атмосферно налягане на морското равнище е приблизително 14,696 PSIA (често закръглено до 14,7 PSIA за практически изчисления).

Абсолютното налягане има значение винаги, когато общото налягане на системата влияе върху резултата -, а не само налягането над атмосферата. Такъв е случаят във вакуумните системи, изчисленията на плътността на газа, термодинамичните уравнения и всеки процес, при койтозакон за идеалния газили се прилагат други модели на поведение на газа. Газовите молекули реагират на общото (абсолютно) налягане, независимо от показанията на манометъра.

PSIA също е по-ясната референция във вакуумните приложения. Вакуумна камера, работеща при 2 PSIA, съобщава за специфично физическо състояние. Описването на същото състояние като -12,7 PSIG (приблизително) е по-малко интуитивно и въвежда риск от грешки в знаците в изчисленията.

PSI срещу PSIA срещу PSIG: Сравнителна таблица

Забележка относно PSID:Индустриалните потребители често срещат диференциално налягане (PSID) заедно с PSIG и PSIA. Атрансмитер за диференциално наляганеизмерва разликата между две налягания на процеса - например спада на налягането през филтър, плоча с отвор или топлообменник. PSID не се отнася за атмосфера или вакуум; той измерва само разстоянието между два свързани крана за налягане.

Формула за преобразуване на PSIG в PSIA

Връзката между манометричното и абсолютното налягане се определя от просто уравнение, установено във физиката:

PSIA=PSIG + Локално атмосферно налягане

И обратното:

PSIG=PSIA − Местно атмосферно налягане

На морското равнище стандартното атмосферно налягане е101,325 Pa (14,696 psi), обикновено закръглено до 14,7 psi за ежедневна инженерна работа.

Как да конвертирате PSIG в PSIA (стъпка по стъпка)

Стъпка 1:Определете дали стойността на налягането, която имате, е манометрично (PSIG) или абсолютно (PSIA).

Стъпка 2:Определете вашето местно атмосферно налягане. Ако сте близо до морското равнище, 14,7 psi е разумно приближение. На по-високи височини - например Денвър, Колорадо на 5280 фута - средното атмосферно налягане е по-близо до 12,2 psi. За прецизна работа използвайте -барометър на място или препоръчайте местна метеорологична станция.

Стъпка 3:Приложете формулата. Добавете атмосферно налягане към PSIG, за да получите PSIA, или извадете атмосферното налягане от PSIA, за да получите PSIG.

Стъпка 4:Решете дали приближението от 14,7 psi е приемливо за вашето приложение или имате нужда от реални местни условия. За проверки на сгъстен въздух и рутинна поддръжка приблизителното обикновено е добро. За вакуумно калибриране, компенсация на плътността на газа вразходомери за газили лабораторно-измерване, използвайте истинската местна атмосферна стойност.

Примери за преобразуване

Пример 1 - Преобразувайте 100 PSIG в PSIA (морско ниво):

PSIA=100 + 14.7=114.7 PSIA

Пример 2 - Преобразувайте 30 PSIA в PSIG (морско ниво):

PSIG=30 − 14.7=15.3 PSIG

Пример 3 - Какво е 0 PSIG в PSIA?

PSIA=0 + 14.7=14.7 PSIA. Това потвърждава, че 0 PSIG не е вакуум -, а просто означава, че налягането е равно на местната атмосфера.

Пример 4 - Преобразуване на −5 PSIG в PSIA (морско ниво):

PSIA=−5 + 14.7=9.7 PSIA. Системата е под частичен вакуум. Абсолютното налягане е 9,7 psi над идеалния вакуум.

Пример 5 - Преобразуване на −10 PSIG в PSIA (морско ниво):

PSIA=−10 + 14.7=4.7 PSIA. Това представлява по-дълбок вакуум и измервателен уред, отчитащ толкова много под нулата, се доближава до долния измерим диапазон на много стандартни измервателни уреди.

Пример 6 - Преобразувайте 100 PSIG в PSIA в Денвър, Колорадо (надморска височина ~5280 фута):

PSIA=100 + 12.2=112.2 PSIA. Обърнете внимание, че това е 2,5 psi по-ниско от резултата за-морското ниво. При повечето проверки на налягането в тръбите разликата не влияе на решението. За компенсация на плътността на газа в aвихров разходомерили изчисление на масовия поток, това отместване от 2,5 psi може да доведе до измерима грешка в коригираното отчитане на потока.

Защо местното атмосферно налягане има значение?

Цифрата 14,7 psi (по-точно 14,696 psi) представлява средното атмосферно налягане при средно морско ниво. Действителното атмосферно налягане се променя с надморската височина, времето и температурата. Споредмеждународна стандартна атмосфера, налягането пада с приблизително 0,5 psi за всеки 1000 фута набиране на височина. На надморска височина на Денвър от 5280 фута средното местно атмосферно налягане е приблизително 12,2 psi - около 17% по-ниско от стандарта за морско-ниво.

За рутинни операции на инсталацията на умерени височини, използването на 14,7 psi по подразбиране обикновено не създава практически проблем. Система за сгъстен въздух, оценена на 125 PSIG, работи безопасно, независимо дали местната атмосфера е 14,7 или 12,2 psi, тъй като референтният габарит се настройва автоматично.

Приближението от 14,7 psi става проблематично в специфични ситуации: калибриране на инструменти за абсолютно налягане, извършване на изчисления на газовия закон, когато плътността има значение, работа на вакуумни системи, където целта е изразена в PSIA, и компенсиранегазови масови разходомерикоито използват абсолютното налягане като вход. В тези случаи заместването на 14,7 psi с истинска местна стойност от 12,2 psi въвежда грешка от около една-шеста от атмосферата, което пряко влияе върху точността на изчислението.

Кога да използвате PSIG срещу PSIA?

Използвайте PSIG за системи под налягане над атмосферата

PSIG е правилната справка, когато трябва да знаете колко налягане надвишава околната атмосфера. Това се отнася за системи за сгъстен въздух, водопроводи, хидравлични линии,парни системи, съдове под налягане и изпускане на помпи - по същество всяко приложение, при което механичното напрежение върху херметичната конструкция е основна грижа. Напрежението върху стената на тръбата зависи от разликата в налягането между вътрешното и външното налягане, което измерва манометърът.

Използвайте PSIA за вакуум, газови закони и процеси,-зависими от плътността

PSIA е правилната референция, когато общото налягане управлява физическия резултат. Плътността на газа е пропорционална на абсолютното налягане и обратно пропорционална на абсолютната температура (от закона за идеалния газ: PV=nRT). Ако аразходомерили компютърът за потока използва налягане, за да компенсира обемното отчитане на газа към стандартните условия, той се нуждае от абсолютно налягане. Подаването му на габаритна стойност, когато очаква абсолютно - или обратното -, ще компенсира резултата с приблизително една атмосфера. В процес, работещ при 30 PSIG, това представлява около 33% грешка в коригирания обемен поток.

PSIA също се предпочита за вакуумна дестилация, вакуумни пещи,-сушене чрез замразяване, производство на полупроводници и всеки процес, при който работното налягане е под атмосферното. Изразяването на дълбок вакуум като „−13 PSIG“ е по-малко ясно и по-податливо на грешки-от посочването на „1,7 PSIA“.

Ръководство за избор на еталонно налягане

Индустриални приложения

Манометри и трансмитери за налягане

Повечето механични манометри и индустриалнитрансмитери за наляганеизмерване на манометрично налягане. Те са изградени с една страна на чувствителния елемент, вентилирана към атмосферата, така че изходът отразява само налягането над (или под) атмосферните условия. Този дизайн ги прави подходящи за налягане в тръбата, ниво на резервоара чрез хидростатичен напор, мониторинг на работата на помпата и общ контрол на процеса.

Трансмитерите за абсолютно налягане използват запечатан референтен вакуум от едната страна на сензорната диафрагма вместо атмосферен отвор. Това ги прави подходящи за измерване на вакуум, барометрична регистрация и приложения, където налягането на процеса трябва да бъде известно спрямо истинската нула. Посочването на грешен тип предавател - при поръчка на измервателен предавател, когато процесът изисква абсолютно -, е често срещана грешка при доставката. Преди да изберете сензор, листът с данни на инструмента или спецификационният лист трябва ясно да посочи дали необходимият вход е PSIG, PSIA или PSID.

Системи за сгъстен въздух

Системите със сгъстен въздух използват PSIG, тъй като операторите и персоналът по поддръжката са загрижени за това колко налягане поддържа системата над околната атмосфера. Компресор, оценен на 125 PSIG, произвежда въздух с 125 psi над атмосферните условия, а приемният резервоар, предпазните клапани, регулаторите и тръбопроводите надолу по веригата са оценени въз основа на тази справка за габарита. Напомпването на гумите, работата с пневматични инструменти и задвижващите-въздушни задвижващи механизми работят и от манометричното налягане.

Вакуумни системи

Вакуумните системи могат да използват PSIA, отрицателен PSIG, инчове живачен стълб (inHg), Torr или милибар в зависимост от индустрията и дълбочината на вакуума. За груб промишлен вакуум (като вакуумна помпа, която издърпва технологичен съд надолу за тест за теч), понякога се използва PSIG в отрицателния диапазон. За приложения с по-дълбок вакуум - вакуумни пещи, сушилни чрез замразяване, дестилационни колони - PSIA осигурява по-интуитивен мащаб, тъй като числото се доближава до нула с нарастването на вакуума. Мерни единици като тор и микрони са често срещани във висок-вакуум и работа с полупроводници. Когато преглеждате спецификациите за вакуум, винаги потвърждавайте коя единица и коя референция използва доставчикът.

Газов поток и измерване на процеса

Измерването на газовия поток е мястото, където объркването на PSIG срещу PSIA причинява най-значимите грешки. Когато авихров разходомер, топлинен масов разходомер, или компютър за поток компенсира обемно отчитане към стандартни условия, той използва налягане и температура, за да изчисли действителната плътност на газа. Плътността на газа е пропорционална на абсолютното налягане -, а не на манометричното налягане. Ако компютърът за потока или предавателят очаква PSIA и получава PSIG (или обратното), изчислението на плътността се измества с приблизително една атмосфера, създавайки значителна грешка в коригирания изходен поток.

Например, помислете за линия за природен газ, работеща при 30 PSIG близо до морското равнище. Абсолютното налягане е около 44,7 PSIA. Ако компютърът за потока използва неправилно 30 вместо 44,7 във формулата си за плътност, изчислената плътност е приблизително 33% твърде ниска и отчетеният стандартен обемен дебит ще бъде отклонен със същата пропорция. Този тип грешка има реално финансово въздействие при прехвърляне на попечителство и оптимизиране на процеса.

При посочване на aинструмент за измерване на потокапроверете изискванията за входно налягане в ръководството за инструмента. Някои устройства приемат PSIG и добавят вътрешно атмосферно налягане; други изискват директно PSIA. Инженерът по въвеждане в експлоатация трябва да провери това по време на настройката.

Често срещани грешки с PSI, PSIA и PSIG

Грешка 1: Да приемем, че "PSI" винаги означава PSIG

В полеви разговори „PSI“ обикновено означава PSIG. В инженерните документи, поръчките за покупка и сертификатите за калибриране това предположение може да доведе до грешен инструмент, грешен диапазон или грешно изчисление. Лист с данни, изброяващ „работно налягане: 50 PSI“, принуждава читателя да отгатне препратката. Винаги пишете изрично PSIG или PSIA.

Грешка 2: Третиране на 0 PSIG като липса на натиск

Съд, отворен към атмосферата, показва 0 PSIG, но все още съдържа въздух при приблизително 14,7 PSIA (на морското равнище). Атмосферата избутва около 14,7 фунта сила върху всеки квадратен инч повърхност. Разбирането на това разграничение е от съществено значение за изчисленията на поведението на газа и за осъзнаването, че отчитането на нула на манометъра не означава, че системата е празна или понижено налягане в абсолютно изражение.

Грешка 3: Използване на 14,7 PSI на всяка надморска височина

Закръгляването на атмосферното налягане до 14,7 psi е разумно при ниски височини. На 5000 фута местното атмосферно налягане пада до приблизително 12,2 psi. На 10 000 фута е по-близо до 10,1 psi. За изчисления на плътността на газа, целите на вакуумната система и прецизното калибриране грешката от използването на 14,7 psi при висока надморска височина може да бъде значителна.

Грешка 4: Използване на манометрично налягане в уравнения на газовия закон

Законът за идеалния газ и свързаните с него уравнения (закон на Бойл, закон за комбиниран газ, изчисления за свиваемост) изискват абсолютно налягане и абсолютна температура. Включването на PSIG в тези уравнения дава грешни резултати, тъй като формулата третира входа като общо налягане от абсолютната нула. Тази грешка е особено често срещана при преобразуване между действителен и стандартен обемен поток за измерване на газ.

Грешка 5: Поръчайте грешен сензор за налягане

Предавателят за манометрично налягане и предавателят за абсолютно налягане са изградени по различен начин. Сензор за измерване на атмосферата през вентилационен отвор; абсолютен сензор препраща към запечатана вакуумна камера. Инсталирането на сензор за габарит там, където е необходим абсолютен сензор - или обратното - дава отместване на показанията с приблизително една атмосфера. Преди да поръчате, потвърдете изискването за процеса: измерването спрямо атмосферата ли е, спрямо вакуума или разликата между две точки на процеса?

Контролен списък: Преди да изберете сензор за налягане

Използвайте този контролен списък, когато избирате манометър,предавател за налягане, или пресостат за нова инсталация или подмяна:

• Работи ли процесът над атмосферното налягане, под него (вакуум) или и двете?
• Системата надолу по веригата (PLC, компютър на потока, DCS, регистратор на данни) очаква ли PSIG, PSIA или PSID?
• Отчетеното налягане ще се използва ли за компенсация на плътността на газа или изчисляване на масовия поток? Ако да, вероятно е необходимо абсолютно налягане.
• Листът с данни на процеса или P&ID уточняват ли референтното налягане? Потвърдете преди покупка.
• Какво е местното атмосферно налягане на мястото на монтаж? При-съоръжения на голяма надморска височина отклонението от 14,7 psi може да повлияе на избора на обхват на сензора и калибрирането.
• Процесът диференциално измерване ли е (през филтър, отвор или ограничение)? Ако да, aтрансмитер за диференциално налягане(обхват на PSID) може да е правилният избор.

Как да използвате ясни етикети на единици в инженерни документи

Двусмислената нотация на налягането причинява грешки при доставката, проблеми при инсталиране на място и грешки в изчисленията, които се разпространяват чрез логиката на системата за управление. В инженерните чертежи, спецификациите, поръчките за покупка и процедурите за калибриране винаги пишете пълното обозначение на уреда.

Примери за ясно етикетиране:

• 100 PSIG работно налягане
• 30 PSIA входно налягане
• −10 PSIG (вакуум)
• 5 PSIA абсолютно налягане на процеса
• 150 PSIG максимално допустимо работно налягане
• 15 PSID през филтърния елемент

Това ниво на специфичност помага на всички участващи - от инженера, който пише спецификацията, до агента по закупуване, който поръчва трансмитера, до техника, който го инсталира и калибрира на място.

Често задавани въпроси

Каква е разликата между PSI, PSIA и PSIG?

PSI е общата единица за измерване на налягането (фунтове на квадратен инч). PSIG уточнява, че измерването е спрямо местното атмосферно налягане - то ви казва колко налягане надвишава (или пада под) околния въздух. PSIA уточнява, че измерването е по отношение на перфектния вакуум, представляващ общото налягане. Числената разлика между PSIA и PSIG във всяка дадена точка е равна на местното атмосферно налягане, приблизително 14,7 psi на морското равнище.

PSIG същото ли е като PSI?

Технически не, въпреки че в ежедневната употреба "PSI" често означава PSIG. Разграничението има значение в техническите документи, тъй като използването на "PSI" без уточняване на габарит или абсолютна стойност кара читателя да гадае. Ако апредавател за наляганев листа с данни пише "диапазон: 0–100 PSI", трябва да потвърдите дали това означава PSIG или PSIA, преди да поръчате.

PSIA винаги ли е по-висок от PSIG?

За всяко положително манометрично налягане, съответната стойност на PSIA е по-висока, тъй като се добавя атмосферно налягане. На морското равнище, PSIA=PSIG + 14.7. Единственият случай, когато PSIA е равен на PSIG числено, би бил, ако атмосферното налягане е нула, което не се случва на земната повърхност.

Какво е 0 PSIG в PSIA?

На морското равнище 0 PSIG е приблизително 14,7 PSIA. На надморската височина на Денвър (около 5280 фута), 0 PSIG е по-близо до 12,2 PSIA. Нулевото манометрично налягане просто означава, че системата е в равновесие с местната атмосфера - това не е вакуум.

Може ли PSIG да бъде отрицателен?

да Отрицателният PSIG показва, че налягането е под атмосферното налягане, което описва частичен вакуум. Например, −5 PSIG на морското равнище съответства на около 9,7 PSIA. Вакуумните помпи, ежекторите и някои технологични съдове работят при отрицателно манометрично налягане. Минималната възможна стойност на PSIG е приблизително −14,7 PSIG на морско ниво, което съответства на 0 PSIA (перфектен вакуум).

Какво е 0 PSIA?

0 PSIA представлява перфектен вакуум - пълна липса на налягане. Това е теоретична граница. Дори във високо-качествени лабораторни вакуумни камери постигането на истински 0 PSIA е практически невъзможно, въпреки че наляганията в диапазона на микро-Tor са изключително близки.

Дали манометрите показват PSIG или PSIA?

Повечето стандартни промишлени манометри отчитат PSIG, тъй като техният сензорен механизъм използва атмосферното налягане като еталон (едната страна на бурдоновата тръба или диафрагмата се вентилира във въздуха). Съществуват манометри за абсолютно налягане, но са по-рядко срещани; те обикновено се използват за барометрични измервания или вакуумни приложения, където е необходима стабилна абсолютна референтна стойност.

Трябва ли изчисленията на газовия поток да използват PSIG или PSIA?

Изчисленията на газовия поток, които включват плътност, свиваемост или превръщане в стандартни условия, изискват абсолютно налягане (PSIA). Законът за идеалния газ (PV=nRT) използва абсолютно налягане и абсолютна температура. някоиразходомерии поточните компютри приемат PSIG и конвертират вътрешно, докато други очакват PSIA директно. Винаги проверявайте ръководството на инструмента, за да потвърдите какъв вход изисква устройството.

Налягането в гумите измерва ли се в PSI или PSIG?

Манометърът на гумите измерва PSIG. Когато напомпате гума до 32 PSI, това е 32 psi над околната атмосфера. Абсолютното налягане вътре в гумата е приблизително 32 + 14.7=46.7 PSIA на морското равнище.

Надморската височина влияе ли върху показанията на PSIG?

Надморската височина не променя показанията на манометъра за дадено вътрешно налягане, тъй като манометърът автоматично препраща към местната атмосфера. Надморската височина обаче променя връзката между PSIG и PSIA. Отчитане от 100 PSIG на морското равнище съответства на 114,7 PSIA, докато 100 PSIG в Денвър съответства на около 112,2 PSIA. Това има значение за изчисленията на плътността на газа и абсолютното налягане.

Каква е разликата между манометрично, абсолютно и диференциално налягане?

Манометричното налягане (PSIG) се измерва спрямо местната атмосфера. Абсолютното налягане (PSIA) се измерва спрямо идеалния вакуум. Диференциалното налягане (PSID) е разликата между две технологични налягания, измерени между два крана за налягане -, например преди и след филтър илиразходомер. Всеки тип изисква различен дизайн на сензора и служи за различна цел на измерване.

Каква единица за налягане трябва да посоча при поръчка на трансмитер за налягане?

Посочете PSIG, ако процесът е над атмосферното налягане и системата надолу по веригата очаква въвеждане на габарит. Посочете PSIA, ако процесът включва вакуум, компенсация на плътността на газа или всяко изчисление, изискващо абсолютна справка. Посочете PSID, ако измервате спад на налягането през ограничение. Никога не пишете само „PSI“ в поръчка за покупка - това принуждава доставчика да приеме, което рискува да достави грешен сензор.

Източници и допълнителна литература

• OpenStax College Physics 2e, раздел 11.6: Манометрично налягане, абсолютно налягане и измерване на налягането
• Стойност на NIST CODATA: Стандартна атмосфера (101,325 Pa)
• Атмосферно налягане - Wikipedia (стандартна дефиниция на атмосферата и ефекти на надморската височина)