Messung von Arbeit, Leistung und Volumenstromrate

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Nachdem Sie sich mit den Grundlagen der Physik hier vertraut gemacht haben, möchten Sie vielleicht mehr über die physikalischen Einheiten erfahren, die zur Messung verschiedener Größen in diesem Themengebiet dienen. Dies kann beim Umgang mit Druckluft sehr hilfreich sein. In diesem Artikel werden die Grundlagen der Messung von Arbeit, Leistung und Volumenstromrate erläutert.

Was ist mechanische Arbeit? Wie wird sie gemessen?

Messgeräte

Mechanische Arbeit kann als Produkt einer Kraft und der Strecke definiert werden, über die die Kraft auf einen Körper wirkt. Genau wie Wärme ist auch Arbeit eine Energie, die von einem Körper auf einen anderen übertragen wird. Der Unterschied besteht darin, dass es nun um Kraft statt um Temperatur geht. Ein Beispiel hierfür ist Gas in einem Zylinder, das durch einen beweglichen Kolben verdichtet wird. Die Verdichtung erfolgt durch eine Kraft, die den Kolben bewegt. Die Energie wird dadurch vom Kolben auf das eingeschlossene Gas übertragen.

Diese Energieübertragung ist Arbeit im thermodynamischen Sinn. Das Ergebnis der Arbeit kann viele Formen annehmen, z. B. Änderungen der potentiellen Energie, der kinetischen Energie oder der thermischen Energie. Die mechanische Arbeit im Zusammenhang mit der Volumenänderung eines Gasgemisches ist einer der wichtigsten Prozesse in der technischen Thermodynamik. Die SI-Einheit für Arbeit ist Joule: 1 J = 1 Nm = 1 Ws.

Wie wird Leistung gemessen?

Leistung ist Arbeit pro Zeiteinheit. Sie ist ein Maß dafür, wie schnell Arbeit erledigt werden kann.
Die SI-Einheit für die Leistung ist Watt: 1 W = 1 J/s. Beispielsweise ist der Leistungs- oder Energiefluss zur Antriebswelle eines Kompressors numerisch ähnlich hoch wie die vom System abgegebene Wärme plus die auf das komprimierte Gas angewendete Wärme.

Wie wird die Volumenstromrate gemessen?

Messung des Volumenstroms (FAD), Formel

Die Volumenstromrate in einem System ist ein Maß für das Fluidvolumen pro Zeiteinheit. Sie kann als Produkt der Querschnittsfläche des Stroms und der durchschnittlichen Geschwindigkeit des Stroms berechnet werden. Die SI-Einheit für den Volumenstrom ist m3/s. Die Einheit Liter/Sekunde (l/s) wird auch häufig für die Volumenstromrate (auch Kapazität) eines Kompressors verwendet. Sie wird entweder in Normalliter/Sekunde (Nl/s) oder als Volumenstrom (l/s) angegeben. Mit Nl/s wird der Luftdurchsatz auf die „Normalbedingungen“ umgerechnet, d. h. in der Regel auf 1,013 bar(a) und 0 °C. Die Normaleinheit Nl/s wird hauptsächlich bei der Angabe des Massendurchflusses verwendet.

Für den Volumenstrom (FAD) wird die Auslassstromrate des Kompressors in einen Volumenstrom bei Normaleinlassbedingungen (Einlassdruck 1 bar(a) und Einlasstemperatur 20 °C) umgerechnet. Das Verhältnis zwischen den beiden Volumenraten für den Durchfluss ist (beachten Sie, dass die vereinfachte Formel oben die Feuchtigkeit nicht in Betracht zieht).

Was ist der Volumenstrom (FAD)?

FAD oder Volumenstrom. Wir erläutern den Begriff anhand eines Beispiels. Was bedeutet ein FAD = 39 l/s bei einem Kompressor, der mit 13 bar betrieben wird? Wie lange dauert es, bis ein 390-l-Tank bei einem Druck von 13 bar gefüllt ist? Um dies zu berechnen, müssen wir auf die Bedingung am Einlass zurückgehen. Dies ist 1 bar.

Wenn wir mit einem leeren Behälter beginnen, befinden sich bei einem Druck von 1 bar nach 1 Sekunde 39 Liter im Behälter. Nach 10 Sekunden beträgt der Druck im Behälter 1 bar. Nach 20 Sekunden beträgt der Druck 2 bar. Also ist der Behälter nach 130 Sekunden mit 13 bar befüllt. Als nächstes betrachten wir uns den Unterschied zwischen den Referenzbedingungen und den Normalbedingungen. Die Referenzbedingungen sind 1 bar, 20 °C, 0 % relative Luftfeuchtigkeit. Die Normalbedingungen sind 1 atm = 1,01325 bar, 0 °C, 0 % relative Luftfeuchtigkeit. Die nächste Definition ist SER oder spezifischer Energiebedarf. Dieser entspricht der Energiemenge, die benötigt wird, um 1 Liter Volumenstrom bei einem bestimmten Druck zu liefern.

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