แนวคิดพื้นฐานของหน่วยความดันและความหมายของ “กิโลกรัม”
ในภาคอุตสาหกรรมและการใช้งานประจำวัน คำว่า “กิโลกรัม” ที่ผู้คนมักพูดถึงนั้นมิได้หมายถึงหน่วยมวลกิโลกรัม หากแต่เป็นกิโลกรัมแรงต่อตารางเซนติเมตร (kgf/cm²)เป็นคำย่อของหน่วยความดันทางวิศวกรรม ไม่ว่าจะเป็นอากาศอัดหรือน้ำ เมื่อกล่าวถึง “ความดัน 8 กิโลกรัม” ความหมายทางกายภาพก็เหมือนกัน กล่าวคือ บนพื้นที่หนึ่งตารางเซนติเมตรจะต้องรับแรงขนาด 8 กิโลกรัม
การแปลงค่าระหว่างแรงดันลมอัด 8 กิโลกรัมกับแรงดันน้ำ
จากมุมมองของค่าแรงดันเพียวๆ แล้วความดันของลมอัด 8 บาร์ มีค่าเท่ากับความดันน้ำในระดับเดียวกันเพื่อให้เข้าใจได้อย่างแม่นยำยิ่งขึ้น สามารถแปลงหน่วยเป็นหน่วยมาตรฐานสากลได้ดังนี้:
- เมกะปาสคาล (MPa）: 8 กิโลกรัมแรงต่อตารางเซนติเมตร ประมาณเท่ากับ 0.785 MPa ในทางวิศวกรรม มักคำนวณอย่างง่ายว่า 0.8 MPa。
- บา (bar）: 1 กิโลกรัมแรงต่อตารางเซนติเมตร ประมาณเท่ากับ 0.98 bar ความดัน 8 กิโลกรัมประมาณเท่ากับ 7.84 bar ในทางวิศวกรรม มักถือโดยประมาณว่า 8 bar。
- ความสูงของแนวระดับน้ำเทียบเท่า：1 MPa ความดันดังกล่าวมีค่าประมาณเทียบเท่ากับแรงดันของน้ำสูง 100 เมตร ดังนั้น 0.8 MPa ความดันเทียบเท่ากับน้ำพุสูง 80 เมตรความดันน้ำสถิตที่เกิดขึ้น
ความแตกต่างทางกายภาพระหว่างแรงดันของก๊าซและแรงดันของของเหลว
แม้ว่าในเชิงตัวเลขจะสามารถแปลงหน่วยให้เทียบเท่ากันได้ แต่ลมอัด (ก๊าซ) และน้ำ (ของเหลว) มีความแตกต่างอย่างชัดเจนในด้านคุณสมบัติทางฟิสิกส์ ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งในการประยุกต์ใช้งานจริง:
- ความสามารถในการบีบอัด: อากาศมีความสามารถในการบีบอัดได้สูงมาก ทำให้มีการเปลี่ยนแปลงปริมาตรอย่างมากทั้งในระหว่างการเก็บรักษาและการปลดปล่อย ขณะที่น้ำแทบไม่สามารถบีบอัดได้ การถ่ายทอดแรงดันจึงเป็นไปอย่างตรงไปตรงมาและมีเสถียรภาพมากกว่า
- การเก็บพลังงานระบบลมอัดสามารถเก็บสะสมพลังงานศักย์ยืดหยุ่นได้จำนวนมาก และเมื่อปลดปล่อยในชั่วพริบตาจะให้แรงกระแทกขนาดใหญ่ ขณะที่ระบบไฮดรอลิกส่วนใหญ่ถูกใช้เพื่อส่งถ่ายกำลังอย่างราบรื่น
- ผลกระทบจากการรั่วไหลการรั่วของก๊าซจะทำให้ความดันลดลงอย่างรวดเร็วและสังเกตได้ยาก ส่วนการรั่วของของเหลวมักปรากฏเป็นลักษณะน้ำหยดหรือพวยพุ่งอย่างชัดเจน
พารามิเตอร์ของเครื่องอัดอากาศและการเลือกระบบในงานประยุกต์จริง
ในการกำหนดค่าพารามิเตอร์ของเครื่องอัดอากาศในขณะนั้น การทำความเข้าใจเกี่ยวกับการแปลงหน่วยความดันจะช่วยให้เลือกอุปกรณ์ที่เหมาะสมได้ หากระบบต้องการให้ค่าเอาต์พุตเป็น 8 กิโลกรัม (0.8 MPa) ของแรงดันดังกล่าว แรงดันลมออกพิกัดของเครื่องอัดอากาศจะต้องมีค่ามากกว่าหรือเท่ากับค่านี้ ในขณะเดียวกัน เนื่องจากการไหลของก๊าซในท่อจะทำให้เกิดการสูญเสียความดัน ในการเลือกขนาดจริงจึงมักจะเผื่อไว้ 0.1 到 0.2 MPa ปริมาณส่วนเกิน ในการดำเนินการการแปลงหน่วยความดันในการออกแบบระบบ จำเป็นต้องแยกแยะขอบเขตทางกายภาพระหว่างก๊าซและของเหลวอย่างชัดเจน เพื่อให้มั่นใจว่าความสามารถในการรับแรงดันที่กำหนดของระบบท่อ วาล์ว และองค์ประกอบการทำงาน สอดคล้องกับ 0.8 MPa ข้อกำหนดด้านความปลอดภัย