절대압력은 완전진공 상태에서 측정한 압력이고, 게이지압력은 국부 대기에서 측정한 압력입니다. 공압 작업에서는 가스 질량, 압축기 비율, 진공 수준, 공기 밀도, 흐름 제한 또는 고도 효과를 계산할 때 구별이 가장 중요합니다. 배기된 배기측에 대한 단순한 실린더 힘의 경우, 게이지 압력은 일반적으로 여전히 올바른 작동 압력입니다.
해수면에서 표준 대기압은 약 14.696psi, 101.325kPa 또는 1.01325bar(NOAA NDBC). 이는 80 PSIG 플랜트 공기 헤더가 80 PSIA가 아님을 의미합니다. 약 94.7 PSIA입니다. 추가 14.7psi는 일반 상점 게이지에서는 보이지 않지만 여전히 가스 계산의 일부입니다.
주요 시사점
- 절대 압력은 게이지 압력에 지역 대기압을 더한 것과 같으므로 해수면에서 80PSIG는 94.7PSIA(NOAA NDBC).
- 기본 실린더 힘에는 게이지 압력을 사용하지만 가스 법칙, 압축기 비율, 진공, 고도 및 질량 흐름 작업에는 절대 압력을 사용합니다.
- 항상 PSIA, PSIG, bara 또는 barg를 쓰십시오. 모호한 "psi"로 인해 예방 가능한 크기 조정 오류가 발생합니다.
목차
- 절대 압력이란 무엇이며 게이지 압력과 어떻게 다릅니까?
- 공압 시스템에 사용되는 압력 기준
- 공압 가스 법칙과 압축기 비율에 절대 압력이 필요한 이유는 무엇입니까?
- 고도는 공압 시스템의 절대 압력을 어떻게 변화시키나요?
- 절대압 변환 점검
- 절대 압력 계산 오류를 일으키는 실수는 무엇입니까?
- FAQ
절대 압력이란 무엇이며 게이지 압력과 어떻게 다릅니까?
절대 압력은 0 압력에서 측정되는 반면, 게이지 압력은 국부 대기압에서 측정됩니다. 미국 에너지부는 압축 공기 자료집 용어집에서 절대 압력을 0부터 측정한 총 압력으로 정의합니다(DOE 자료집, 2022). 상점 용어로 PSIA = PSIG + 지역 대기압입니다.
실수를 피하는 가장 쉬운 방법은 계산을 하기 전에 "이 공식은 압력을 대기와 비교합니까, 아니면 한 가스 상태를 다른 가스 상태와 비교합니까?"라는 질문을 하는 것입니다. 가스 상태를 비교하는 경우 절대 압력을 사용합니다. 배출된 배기 측에 대한 식물 공기의 단순한 액추에이터 힘인 경우 일반적으로 게이지 압력이 정확합니다.
| 참조 | 영점 | 공통 단위 라벨 | 일반적인 공압 사용 |
|---|---|---|---|
| 절대압력 | 완벽한 진공 | PSIA, 바라, kPa 절대값 | 가스 법칙, 압축기 비율, 진공, 공기 밀도 |
| 게이지 압력 | 현지 분위기 | PSIG, barg, kPa 게이지 | 레귤레이터 설정, 실린더 추력, 라인 압력 |
| 차압 | 또 다른 프로세스 포인트 | PSID, 바 dP, kPa dP | 필터 드롭, 밸브 드롭, 유량 측정 |
| 진공 게이지 판독 | 현지 분위기 하향 | inHg 진공, 네거티브 PSIG | 진공컵, 배기, 누출 점검 |
그렇다면 기계에서는 어떻게 보일까요? 해수면 근처의 공장에서 6bar 게이지로 설정된 조절기는 절대값 약 7.013bar입니다. 지역 대기가 대략 1.013bar를 추가하기 때문입니다. 절대 압력으로 구성된 압력 변환기는 전체 값을 표시합니다. 일반적인 공압 게이지는 주변 공간 위의 유용한 압력을 표시합니다.
공압 시스템에 사용되는 압력 기준
대부분의 공압 게이지는 전체 가스 압력이 아닌 국지 대기보다 높은 압력을 보고합니다. NOAA는 기압이 특정 위치 위의 공기 무게에 의해 발생하며 해수면 표준 압력은 14.7psi에 가깝다고 설명합니다.NOAA NDBC). 이러한 로컬 참조가 PSIG와 PSIA를 변환 없이 혼합해서는 안 되는 이유입니다.
조절기에 장착된 게이지는 의도적으로 실내를 참조합니다. 왜냐하면 반대쪽이 같은 실내로 배기될 때 액추에이터가 "느끼는" 것이기 때문입니다. 이것이 바로 복동 실린더의 기본 힘 방정식이 일반적으로 다음과 같은 이유입니다.
힘 = 게이지압 x 유효 피스톤 면적
보어측 확장 스트로크의 경우 보어 영역을 사용하십시오. 표준 로드 실린더의 로드측 후퇴 스트로크의 경우 먼저 로드 면적을 뺍니다. 에 대한 로드리스 실린더, 실링밴드 및 피스톤 설계에 따라 유효단면적이 달라지므로 본체 사이즈만 보고 추측하기보다는 카탈로그 유효단면적을 참고하시기 바랍니다.
절대압력은 어디에 들어가나요? 공기 자체가 계산의 대상이 될 때 들어갑니다. 수신기에 얼마나 많은 기단이 있는지 알아야 합니까? 절대압력을 사용하세요. 압력비로부터 압축기 토출 온도를 추정해야 합니까? 절대압력을 사용하세요. 해수면 공장과 산악 시설 간의 진공컵 성능을 비교해야 합니까? 절대 압력을 다시 사용하십시오.
경험상 대부분의 필드 오류는 레이블이 없는 숫자로 시작됩니다. 도면에 "압력: 6bar"라고 적혀 있고, 공급업체는 이를 barg로 읽고, 시뮬레이션 모델은 이를 bara로 읽으며, 그 결과 조용한 1bar 기준 오류가 발생합니다. 구성 요소는 여전히 시험 중에 움직일 수 있습니다. 에너지 모델, 충전 시간 추정 또는 진공 계산은 신뢰할 수 없습니다.
공압 가스 법칙과 압축기 비율에 절대 압력이 필요한 이유는 무엇입니까?
가스 방정식은 기기 오프셋이 아닌 물리적 가스 상태를 설명하므로 절대 압력을 사용합니다. NASA 글렌(Glenn)은 압력 곱하기 부피가 가스 상수 곱하기 온도와 같고, 압력은 가스 밀도 및 절대 온도와 연관되어 있다는 이상기체 관계를 제시합니다(NASA 글렌). 공압의 경우 이는 PV = nRT를 사용하기 전에 PSIG를 변환해야 함을 의미합니다.
압축기 압력비에도 동일한 규칙이 적용됩니다.
압축비 = 토출 절대압 / 흡입 절대압
해수면에서 대기 흡입을 통해 80 PSIG까지 배출하는 압축기의 특징은 다음과 같습니다.
Discharge 절대압 = 80 + 14.7 = 94.7 PSIA
Suction 절대압 = 14.7 PSIA
압축비 = 94.7 / 14.7 = 6.44:1
누군가가 80을 0으로 나누거나 80을 14.7로 나누면 토론이 시작되기도 전에 비율이 잘못된 것입니다. 이것은 작은 스프레드시트 세부사항이 아닙니다. 압축기 비율은 열, 스테이징, 체적 효율성, 수신기 복구 및 게시된 압축기 곡선이 설치에 적용되는지 여부에 영향을 미칩니다.
에너지부는 많은 산업 공장이 소형 5hp 장치부터 50,000hp 이상의 시스템에 이르는 압축기 시스템을 갖춘 압축 공기를 중요한 유틸리티로 취급한다고 지적합니다(DOE 자료집, 2022). 그런 규모에서 압력 참조 실수는 눈에 보이는 동작 오류를 일으키기 훨씬 전에 에너지를 낭비할 수 있습니다.
이는 또한 제한 장치, 밸브 및 오리피스를 통한 흐름에도 영향을 미칩니다. 밸브 크기를 정할 때 공압 제어 시스템, 압력비는 절대압력을 사용해야 합니다. 상류측이 6barg라면 상류측 절대압력은 6bar가 아닌 약 7.013bara이다.
고도는 공압 시스템의 절대 압력을 어떻게 변화시키나요?
고도가 높아짐에 따라 대기압은 감소합니다. NASA의 표준 대기 모델은 해수면의 14.7psi에서 5,000피트 근처에서는 약 12.2psi, 10,000피트 근처에서는 약 10.1psi로 압력이 감소하는 것을 보여줍니다.NASA 글렌). 동일한 80 PSIG 게이지 설정에서 총 절대 압력은 고도에서 더 낮습니다.
실용적인 분할은 다음과 같습니다. 실린더가 배기측의 동일한 국부 대기에 대해 확장되는 경우 기본 추력은 여전히 게이지 압력을 기반으로 합니다. 80 PSIG 레귤레이터는 배기 경로가 자유롭고 배압이 작다는 가정 하에 활성 피스톤 영역 전체에 80psi의 압력 차이를 제공합니다.
절대 압력 효과는 다른 곳에서도 나타납니다.
- 고도에 있는 수신기는 동일한 PSIG 및 부피에서 더 적은 양의 공기량을 저장합니다.
- 고도에 있는 압축기는 흡입 압력과 밀도가 낮습니다.
- 진공 컵은 작업물을 컵에 밀어 넣는 데 사용할 수 있는 대기압이 더 낮습니다.
- 양쪽이 절대값이어야 하므로 흐름 모델과 압력 비율 확인이 변경됩니다.
- 누출률 및 압력 감쇠 테스트는 국지적 기압 변화에 더욱 민감해졌습니다.
그 뉘앙스가 중요합니다. "고도로 인해 실린더 힘이 1,000피트당 3% 감소합니다"라고 말하는 것은 너무 광범위합니다. 더 방어적인 설명은 다음과 같습니다. 고도는 국지적 대기압을 감소시켜 공기 질량, 압축기 흡입구, 진공력 및 압력 비율에 대한 절대 압력 계산을 변경합니다. 게이지 조절형 배기 액츄에이터의 실린더 추력은 일반적으로 게이지 차압으로 계산됩니다.
산악 시설의 경우 설계 파일에 지역 대기압을 기록합니다. 해수면에 제작되고 약 5,000피트에 설치된 기계는 여전히 액추에이터 힘 검사를 통과할 수 있지만 압축기 흡입구, 진공 컵, 충전 시간 추정 및 압력 감쇠 임계값을 검토해야 합니다.
절대압 변환 점검
압력 변환은 기준을 변환한 다음 단위를 변환하는 2단계 프로세스입니다. 표준 대기는 101.325kPa, 1.01325bar 또는 14.696psi(NOAA NDBC). 국제 공압 프로젝트의 경우 이는 psi 또는 kPa로 변환하기 전의 5 barg가 6.013 bara임을 의미합니다.
먼저 다음 수식을 사용하세요.
PSIA = PSIG + 현지 대기압
PSIG = PSIA - 현지 대기압
절대압 = 게이지압 + 현지 대기압 (bar)
게이지압 = 절대압 - 현지 대기압 (bar)
진공 절대압 = 현지 대기압 - 진공 게이지압
그런 다음 단위를 변환합니다.
| 변환 | 요인 |
|---|---|
| psi 에 kPa | 6.89476 |
| kPa 에 psi | 0.145038 |
| psi를 bar로 | 0.0689476 |
| 바를 psi로 | 14.5038 |
| inHg 에 psi | 0.491154 |
| psi 에 inHg | 2.03602 |
실제 사례:
| 주어진 | 현지 분위기 | 올바른 결과 | 메모 |
|---|---|---|---|
| 80PSIG | 14.7 PSIA | 94.7 PSIA | 해수면 식물 공기 |
| 80PSIG | 12.2 PSIA | 92.2 PSIA | 약 5,000피트 표준 대기 |
| 5바그 | 1.013바 | 6.013바라 | 일반적인 유럽 사양 |
| 25inHg 진공 | 14.696 PSIA | 2.42 PSIA | 14.696 - (25 x 0.491154) |
| 600kPa 게이지 | 101.325kPa | 701.325kPa 절대값 | 표준 대기 가정 |
나는 설계 검사에서 간단한 검토 규칙을 사용합니다. 계산에 부피, 온도, 밀도, 질량, 압축기 비율 또는 진공이 포함되는 경우 해당 라인의 모든 압력 값에는 "a" 또는 "g" 접미사가 있어야 합니다. 접미사도 없고 승인도 없습니다. 레이블이 지정되지 않은 값 하나가 압축기 선택을 변경하기 전까지는 까다롭게 들립니다.
절대 압력 계산 오류를 일으키는 실수는 무엇입니까?
가장 일반적인 오류는 절대 압력이 필요한 공식 내부에 게이지 압력을 사용하는 것입니다. NIST는 저압 압력계에 대해 0.1Pa ~ 360kPa의 절대 및 차압 교정 범위를 나열합니다(NIST). 압력 기준은 형식 지정 세부 사항이 아니라 측정의 일부이기 때문에 이러한 차이가 존재합니다.
첫 번째 실수: 가스법에 PSIG를 사용하는 것입니다. 조건이 실제로 해수면에서 80PSIG일 때 PV = nRT에 80을 넣으면 대기압 14.7psi를 무시하는 것입니다. 수정된 입력은 94.7 PSIA입니다. 압력이 정상적인 식물-공기 범위에 가까울 때 상대 오차는 작지 않습니다.
실수 2: 압축기 비율에 게이지 압력을 사용합니다. 흡입구가 대기에 개방되어 있다고 해서 압축기 흡입이 0이 되는 것은 아닙니다. 해수면에서 대기 흡입력은 약 14.7PSIA입니다. 80PSIG의 방전은 약 94.7PSIA이므로 비율은 6.44:1입니다.
세 번째 실수: 진공 인치를 절대 압력으로 취급하는 것입니다. 25inHg 진공 판독값은 지역 대기보다 25인치 낮은 수은을 의미합니다. 25PSIA를 의미하는 것도 아니고 음의 절대압을 의미하는 것도 아닙니다. 해수면에서 25inHg 진공은 약 2.42PSIA입니다.
실수 4: 공급업체 문서 전체에 barg와 bara를 혼합합니다. 이는 유럽 데이터시트, 북미 압축기 패키지 및 아시아 기계 도면이 동일한 프로젝트 폴더에서 만날 때 자주 발생합니다. RFQ 및 승인 테스트에 참조 내용을 철자하십시오.
실수 5: 가스 법칙 계산에 섭씨 또는 화씨를 직접 사용합니다. 절대 압력은 절대 온도에 속합니다. 미터법 작업의 경우 켈빈, 인치 파운드 작업의 경우 랭킨입니다. NASA의 이상기체 방정식은 압력, 밀도, 기체 상수 및 온도를 연결하므로 압력과 온도 기준은 모두 절대적이어야 합니다(NASA 글렌).
액추에이터 크기 조정의 경우 구별을 깨끗하게 유지하십시오. 에이 공압 실린더 힘 계산 반대쪽이 국지적 대기로 배출되기 때문에 일반적으로 게이지 압력을 사용합니다. 압축기, 진공 컵, 리시버 보관, 질량 흐름 모델 또는 누출 테스트에는 절대 압력이 필요할 수 있습니다. 같은 시스템, 다른 질문입니다.
프로젝트에 포함된 경우 로드리스 공압 실린더, 로드리스 에어 슬라이드, 밸브, FRL 장치 또는 긴 배관 길이를 기록하고 모든 계산 시트에 압력 유형을 기록합니다. 이는 동작 계산, 공기 소비량 추정 및 압축기 크기 조정 모델이 조용히 표류하는 것을 방지합니다.
FAQ
공압장치에서 절대압력이란 무엇입니까?
절대압력은 완전진공 상태에서 측정한 전체 압력입니다. 해수면에서 80PSIG의 라인은 표준 대기가 약 14.7psi(NOAA NDBC). 계산에 가스 질량, 밀도, 압축기 비율, 진공 또는 온도가 포함되는 경우 PSIA 또는 bara를 사용하십시오.
공압 실린더 힘은 절대 압력 또는 게이지 압력으로 계산됩니까?
기본 공압 실린더 힘은 일반적으로 게이지 압력으로 계산됩니다. 힘은 PSIG에 유효 피스톤 면적을 곱한 것과 같습니다. 이는 배기측이 일반적으로 동일한 지역 대기로 배출되기 때문에 작동합니다. 질문이 공기 질량, 리시버 저장, 진공력, 압축기 비율, 유량 비율 또는 온도 보정으로 변경되면 절대 압력을 사용하십시오.
PSIG를 PSIA로 어떻게 변환하나요?
게이지 압력에 국지적 대기압을 추가합니다. 해수면에서 80PSIG에 14.7psi를 더하면 94.7PSIA가 됩니다. 약 5,000피트 표준 고도에서 지역 대기는 12.2 PSIA에 더 가깝습니다(NASA 글렌), 따라서 80 PSIG는 약 92.2 PSIA입니다.
압축기 압력비가 절대압력을 사용하는 이유는 무엇입니까?
압축기 압력 비율은 토출 시 가스 상태와 흡입 시 가스 상태를 비교하므로 두 값 모두 절대적이어야 합니다. 해수면 대기 흡입 시 80PSIG 방전의 경우 비율은 94.7을 14.7로 나눈 즉 6.44:1입니다. 게이지 압력을 사용하면 실제 입구 압력이 숨겨지고 압축기 작동이 잘못 표시됩니다.
고도는 진공컵에 어떤 영향을 미치나요?
진공 컵은 부품을 컵에 밀어 붙이는 대기압에 따라 달라집니다. 해수면 근처의 표준 대기는 약 14.7 PSIA입니다. 5,000피트 근처에서는 약 12.2 PSIA(NASA 글렌). 따라서 동일한 게이지 진공은 고도에서 절대 압력 차이를 줄일 수 있습니다.