PSIG và PSIA: Giải thích những khác biệt chính và sự chuyển đổi

Sự khác biệt giữa PSIG và PSIA là gì?

Khi xử lý đồng hồ đo áp suất, máy nén và thiết bị công nghiệp, các thuật ngữ như psig và psia xuất hiện khắp mọi nơi. Mặc dù trông giống nhau nhưng chúng đại diện cho các điểm tham chiếu khác nhau và có thể dẫn đến hiểu lầm nghiêm trọng nếu nhầm lẫn. Tóm lại, psig ( pound trên inch vuông) đo áp suất tương đối với áp suất khí quyển, trong khi psia (pao trên mỗi inch vuông tuyệt đối) đo áp suất tương đối với chân không hoàn hảo. Hiểu chúng khác nhau như thế nào và cách chuyển đổi giữa chúng là điều cần thiết để tính toán chính xác, định cỡ thiết bị và an toàn.

Định nghĩa cơ bản về PSIG và PSIA

PSIA có nghĩa là gì?

PSIA (tuyệt đối pound trên inch vuông) là thước đo áp suất được quy chiếu đến một chân không hoàn hảo . Điều đó có nghĩa 0 psia không có áp suất nào cả, không có phân tử khí nào tác dụng lực. Bởi vì nó bao gồm áp suất khí quyển trong tổng số, psia mô tả tổng áp suất tuyệt đối hoạt động trên một bề mặt. Điều này làm cho psia trở nên lý tưởng cho các tính toán nhiệt động lực học, các định luật khí và bất kỳ phân tích nào mà bạn cần áp suất vật lý thực sự chứ không chỉ áp suất trên không khí xung quanh.

PSIG có nghĩa là gì?

PSIG ( pound trên inch vuông) là thước đo áp suất so với áp suất khí quyển địa phương . Trong thang đo này, áp suất khí quyển xung quanh được định nghĩa là 0 psig . Ví dụ, máy đo lốp không hiển thị tổng áp suất bên trong lốp; thay vào đó, nó cho thấy nó cao hơn bao nhiêu so với không khí xung quanh. Bởi vì hầu hết các đồng hồ đo cơ học đều được tham chiếu đến đồng hồ đo, nên psig rất phổ biến trong công việc bảo trì và kỹ thuật hàng ngày.

Vai trò của áp suất khí quyển

Áp suất khí quyển là trọng lượng của không khí phía trên chúng ta và ở mực nước biển xấp xỉ 14,7 psi ở điều kiện tiêu chuẩn. Giá trị này rất quan trọng vì nó là sự khác biệt giữa psig và psia. Khi đồng hồ đo ghi 0 psig, áp suất tuyệt đối vẫn ở mức khoảng 14,7 psia ở mực nước biển. Khi độ cao hoặc điều kiện thời tiết thay đổi, áp suất khí quyển thay đổi một chút, điều này ảnh hưởng tinh tế đến mối quan hệ giữa psig và psia nếu cần độ chính xác cực cao.

Mối quan hệ toán học giữa PSIG và PSIA

Mối quan hệ cốt lõi giữa psig và psia là:

PSIA = Áp suất khí quyển PSIG (tính bằng psi)

Ở điều kiện mực nước biển tiêu chuẩn, áp suất khí quyển thường được lấy bằng 14,7 psi . Điều này dẫn đến các công thức thực tế thường được sử dụng:

• psia = psig 14,7 (xấp xỉ, ở mực nước biển)
• psig = psia − 14,7 (xấp xỉ, ở mực nước biển)

Các phương trình này cho thấy psia luôn lớn hơn psig gần bằng giá trị của áp suất khí quyển, ngoại trừ trong các tình huống chân không trong đó psig có thể âm so với không khí xung quanh. Trong điều kiện độ cao hoặc không chuẩn, thuật ngữ khí quyển được điều chỉnh theo giá trị cục bộ thay vì giả định là 14,7 psi.

Cách chuyển đổi PSIG sang PSIA từng bước

Chuyển đổi tiêu chuẩn ở mực nước biển

Để chuyển đổi áp suất đo bằng psig thành áp suất tuyệt đối tính bằng psia ở mực nước biển, bạn chỉ cần thêm 14,7 psi, đại diện cho áp suất khí quyển tiêu chuẩn. Quá trình từng bước là:

• Bắt đầu với giá trị áp suất đo được hoặc được chỉ định trong psig .
• Sử dụng mối quan hệ psia = psig 14,7 .
• Thêm 14,7 vào giá trị psig và báo cáo kết quả là psia.

Đối với hầu hết các nhiệm vụ kỹ thuật thực tế ở hoặc gần mực nước biển, phép tính gần đúng này đủ chính xác, đặc biệt trong các ứng dụng cơ khí và công nghiệp, nơi có thể chấp nhận được những sai lệch nhỏ về áp suất khí quyển.

Ví dụ chuyển đổi từ PSIG sang PSIA

Bảng sau đây tóm tắt một số chuyển đổi điển hình với giả định áp suất khí quyển tiêu chuẩn là 14,7 psi:

Hàng cuối cùng minh họa rằng khi máy đo đọc giá trị âm, áp suất tuyệt đối vẫn ở trên 0 vì áp suất khí quyển đã được tính đến. Chỉ khi psia đạt đến 0 thì bạn mới có được chân không hoàn hảo, điều này không thể đạt được trong các hệ thống công nghiệp thông thường.

Điều chỉnh áp suất khí quyển không đạt tiêu chuẩn

Trong các ứng dụng chính xác, chẳng hạn như các quy trình ở độ cao lớn hoặc công việc hiệu chuẩn nhạy cảm, việc sử dụng giá trị khí quyển cố định 14,7 psi có thể là không đủ. Trong những trường hợp đó, việc chuyển đổi trở thành:

psia = psig P _{atm, địa phương}

ở đâu P _{atm, địa phương} là áp suất khí quyển cục bộ được đo hoặc xác định. Bạn có thể lấy thông tin này từ các thiết bị hiệu chuẩn, dữ liệu thời tiết hoặc tiêu chuẩn cơ sở. Nguyên tắc tương tự cũng được áp dụng: psia luôn bằng psig cộng với áp suất khí quyển áp dụng tại địa điểm và thời gian đó.

Tại sao sự khác biệt giữa PSIG và PSIA lại quan trọng

Nhiệt động lực học và tính toán định luật khí

Đối với các phương trình liên quan đến hành vi của khí, chẳng hạn như định luật khí lý tưởng, cần có áp suất tuyệt đối. Các phương trình này giả sử áp suất bằng 0 tương ứng với chân không hoàn hảo. Việc sử dụng psig thay vì psia trong các công thức như vậy gây ra lỗi hệ thống vì áp suất đo bỏ qua sự đóng góp của khí quyển. Việc chuyển đổi psig sang psia đảm bảo rằng các giá trị áp suất phản ánh số lượng phân tử khí thực tế và năng lượng của chúng, đó là điều mà vật lý học dựa vào.

Kích thước thiết bị và giới hạn an toàn

Bình chịu áp lực, van giảm áp và đường ống thường được đánh giá theo áp suất làm việc tối đa cho phép (MAWP) , có thể được quy định bằng psig hoặc psia tùy thuộc vào tiêu chuẩn thiết kế. Nếu bạn hiểu sai chỉ số psia là psig, bạn có thể vô tình vượt quá giới hạn thiết kế thực sự gần bằng áp suất khí quyển, có khả năng ảnh hưởng đến sự an toàn. Do đó, việc phân biệt chính xác psig với psia không chỉ là vấn đề về ký hiệu; nó ảnh hưởng trực tiếp đến tính toàn vẹn của hệ thống điều áp.

Thiết bị và hiệu chuẩn

Hầu hết các đồng hồ đo áp suất cơ học và nhiều cảm biến điện tử vốn là dụng cụ đo, nghĩa là chúng đo áp suất tương đối với không khí xung quanh và hiển thị giá trị bằng psig. Tuy nhiên, một số máy phát và cảm biến chân không chuyên dụng được hiệu chỉnh để báo cáo psia. Khi tích hợp nhiều thiết bị vào hệ thống điều khiển, bạn phải biết mỗi thiết bị sử dụng tham chiếu nào. Việc trộn lẫn các tín hiệu psig và psia mà không chuyển đổi có thể làm lệch logic điều khiển, cảnh báo và ghi dữ liệu, dẫn đến các quyết định không chính xác và quá trình không ổn định.

Cách nhận biết giá trị là PSIG hay PSIA

Vì psig và psia có cùng đơn vị psi nên tài liệu phải nêu rõ tham chiếu nào được sử dụng. Khi điều này không rõ ràng, một số manh mối có thể giúp bạn suy ra giá trị đó là áp suất đo hay áp suất tuyệt đối.

Các chỉ số phổ biến trong thực tế

• Đồng hồ đo và dụng cụ hàng ngày: Đồng hồ đo lốp, đồng hồ đo máy nén và hầu hết các đồng hồ đo áp suất của nhà máy theo mặc định đều là psig vì chúng có giá trị tương đối với không khí xung quanh.
• Thiết bị chân không và khoa học: Hệ thống chân không có độ chính xác cao, dụng cụ thí nghiệm và thiết bị thử nghiệm nhiệt động thường chỉ định psia để cho phép lập mô hình vật lý chính xác.
• Ký hiệu tài liệu: Các tiêu chuẩn, bảng dữ liệu và hướng dẫn sử dụng thường sử dụng các nhãn rõ ràng như “100 psig” hoặc “114,7 psia”. Khi không có nhãn nào được đưa ra, nhiều bối cảnh công nghiệp ngầm thừa nhận psig, nhưng quy ước này không phổ biến.

Chỉ số áp suất âm

Giá trị âm cung cấp một gợi ý khác. Một số đọc của máy đo −5 psig có nghĩa là áp suất hệ thống thấp hơn áp suất khí quyển nhưng vẫn cao hơn áp suất chân không. Theo thuật ngữ psia, giá trị này thường vào khoảng 9,7 psia ở mực nước biển. Theo định nghĩa, áp suất tuyệt đối không thể âm, do đó, bất kỳ số đo áp suất âm nào bạn gặp gần như chắc chắn là dựa trên máy đo chứ không phải tuyệt đối.

Tóm tắt tham khảo nhanh: PSIG vs PSIA

Bảng sau đây tóm tắt những khác biệt quan trọng nhất giữa psig và psia thành một so sánh nhanh mà bạn có thể dựa vào trong quá trình thiết kế, xử lý sự cố hoặc xem xét tài liệu.

Trong thực tế, bất cứ khi nào bạn cần áp suất vật lý thực để tính toán, hãy chuyển đổi psig sang psia bằng cách cộng áp suất khí quyển thích hợp. Khi đọc các đồng hồ đo hàng ngày, hãy nhớ rằng điểm 0 của chúng không phải là chân không mà là áp suất của không khí xung quanh bạn, thường là khoảng 14,7 psi ở mực nước biển.