حلولنا
ضواغط هواء
الحلول
المنتجات
ضواغط هواء
Process gas and air equipment
الأدوات الصناعية والحلول
الحلول
Power Equipment
الحلول
المنتجات والحلول
الحلول
ضواغط الهواء
المنتجات والحلول
الضواغط البحرية
معدات الغاز والهواء للعمليات
الحفارات
مجموعة التأجير
Energy Storage Systems
المنتجات والحلول
مولدات الطاقة

قياس الشغل والقدرة ومعدل التدفق الحجمي

موقع Wiki الخاص بالهواء المضغوط النظرية الأساسية فيزياء ضواغط الهواء

بعد التعرّف على أساسيات الفيزياء هنا، قد تريد معرفة المزيد عن الوحدات الفيزيائية المستخدمة لقياس مظاهر المادة المختلفة. وقد يكون ذلك مفيدًا للغاية عند التعامل مع الهواء المضغوط. في هذا المقال، سنشرح أساسيات قياس الضغط ودرجة الحرارة والسعة الحرارية.

ما المقصود بالشغل الميكانيكي؟ وكيف نقيسه؟

أدوات القياس
يمكن تعريف الشغل الميكانيكي على أنه ناتج ضرب قوة في المسافة التي تؤثر خلالها القوة في جسم ما. وكما هو الحال تمامًا بالنسبة إلى الحرارة، فإن الشغل عبارة عن طاقة تنتقل من جسم إلى آخر. ويكمن الاختلاف في أننا الآن نتحدث عن القوة بدلاً من درجة الحرارة. ثمة توضيح لذلك يتمثل في غاز موجود في أسطوانة يتم ضغطه باستخدام كباس متحرك. يحدث الضغط نتيجة للقوة التي تحرك الكباس. ومن ثمّ تنتقل الطاقة من الكباس إلى الغاز المحتبس.

ويُعد انتقال الطاقة هذا شغلاً بالمعنى الديناميكي الحراري للكلمة. وقد تتخذ نتائج الشغل أشكالاً عدة، كالتغييرات في طاقة الوضع أو الطاقة الحركية أو الطاقة الحرارية. ويعد الشغل الميكانيكي المرتبط بالتغييرات في حجم مزيج الغاز أحد أهم العمليات في الديناميكا الحرارية الهندسية. وحدة النظام الدولي للشغل هي الجول: ‎1 جول = 1 نيوتن/متر = 1 واط/ثانية.

كيف نقيس القدرة؟

القدرة هي الشغل المبذول لكل وحدة زمنية. وهي مقياس لمدى سرعة بذل الشغل.
وحدة النظام الدولي للطاقة هي الواط: 1 واط = 1 جول/ثانية. على سبيل المثال، قد تتماثل القدرة أو تدفق الطاقة إلى عمود الإدارة في ضاغط رقميًّا مع الحرارة المنبعثة من النظام إضافة إلى الحرارة المستخدمة على الغاز المضغوط.

كيف يتم قياس معدل التدفق الحجمي؟

قياس سريان الهواء الحر (FAD)، المعادلة
معدل التدفق الحجمي لنظام هو قياس حجم السائل المتدفق لكل وحدة زمنية. ويمكن حسابه كناتج ضرب مساحة المقطع العرضي للتدفق في متوسط السرعة المتجهة للتدفق. وحدة النظام الدولي لمعدل التدفق الحجمي هي م٣/ث. مع ذلك، يكثر استخدام وحدة لتر/الثانية (l/s) كذلك عند الإشارة إلى معدل التدفق الحجمي (يُسمى أيضًا السعة) لضاغط. وهي إما أن تُذكر على هيئة لتر عادي/ثانية (Nl/s) أو كسريان للهواء الحر (l/s). مع استخدام NL/S، تتم إعادة حساب معدل تدفق الهواء إلى "الحالة العادية"، أي المحدد تقليديًّا بقيمة 1.013 بار (مطلق) و0 درجة مئوية. تُستخدم الوحدة العادية Nl/s بصورة أساسية عند تحديد تدفق كتلي.

أما بالنسبة إلى سريان الهواء الحر (FAD)، تتم إعادة حساب معدل تدفق خرج الضاغط إلى معدل حجم الهواء الحر عند حالة المدخل القياسية (ضغط المدخل 1 بار (مطلق) ودرجة حرارة المدخل 20 درجة). العلاقة بين معدلي التدفق الحجميَّين هي (لاحظ أن المعادلة المبسّطة أعلاه لم تتضمن الرطوبة).

ماذا نعني بسريان الهواء الحر؟

سنشرح مصطلح سريان الهواء الحر باستخدام مثال. ما معنى أن سريان الهواء الحر‏ = 39 لترًا/ثانية لضاغط يعمل بضغط 13 بار؟ وما المدة التي يستغرقها ملء خزان سعته 390 لترًا عند ضغط 13 بار؟ لحساب ذلك، نحتاج إلى مراجعة ظروف المدخل. وهي 1 بار.

عندما نبدأ بوعاء فارغ، فبعد مرور ثانية واحدة سيحتوي الوعاء على 39 لترًا عند ضغط 1 بار. وبعد 10 ثوانٍ يكون الضغط داخل الوعاء 1 بار. وبعد 20 ثانية يصبح الضغط 2 بار. لذا بعد مرور 130 ثانية، يتم ملؤه عند ضغط 13 بار. بعد ذلك، يأتي الفرق بين الحالات المرجعية والحالات العادية. تتميز الحالات المرجعية بضغط يبلغ 1 بار ودرجة حرارة تبلغ 20 درجة مئوية ورطوبة نسبية (RH)‏ 0%. وتتميز الحالات العادية بضغط جوي قياسي = 1.01325 بار ودرجة حرارة تبلغ 0 درجة مئوية ورطوبة نسبية (RH)‏ 0%. يتعلق التعريف التالي بمتطلبات الطاقة المحددة. وهذا يعني مقدار الطاقة المطلوب لتقديم لتر واحد من سريان الهواء الحر عند ضغط معين.

المقالات ذات الصلة