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일, 힘 및 체적 유량 측정

Compressed Air Wiki Basic Theory Physics of Air Compressors

여기서 물리학의 기본 사항에 대해 알아본 후 물질의 다양한 측면을 측정하는 데 사용되는 물리 단위에 대해 자세히 알아볼 수 있습니다. 그러면 압축공기를 처리할 때 매우 유용합니다. 이 문서에서는 일, 힘, 체적 유량의 기본 사항에 대해 설명합니다.

기계적 일이란? 측정 방법은?

측정 기기

기계적 일이란 물체에 대해 힘이 작용하는 거리와 힘의 곱으로 정의될 수 있습니다. 열에 대해 정확히 말하면 일은 한 물체에서 다른 물체로 전달되는 에너지입니다. 차이점은 이제 온도가 아닌 힘의 문제라는 점입니다. 이 그림에서는 움직이는 피스톤에 의해 압축되는 실린더 내의 기체를 보여줍니다. 압축은 피스톤을 움직이는 힘의 결과로 수행됩니다. 이때 피스톤에서 밀폐된 기체로 에너지가 전달됩니다.

열역학적 의미에서 이 에너지 전달은 일입니다. 일의 결과는 위치 에너지, 운동 에너지 또는 열 에너지의 변경을 비롯한 다양한 형태로 나타날 수 있습니다. 혼합 기체의 부피 변화와 관련된 기계적 일은 공학 열역학에서 가장 중요한 과정 중 하나입니다. 일에 대한 SI 단위는 줄(1J = 1Nm = 1Ws)입니다.

힘을 측정하는 방법

힘은 시간 단위로 수행되는 일이며, 일을 얼마나 빠르게 수행할 수 있는지를 나타내는 측정치입니다.
힘에 대한 SI 단위는 와트(1W = 1J/s)입니다. 예를 들어, 공기압축기의 구동축으로 전달되는 힘 또는 에너지는 시스템에서 방사되는 열에 압축기체에 적용되는 열을 더한 값과 숫자적으로 비슷합니다.

체적 유량을 측정하는 방법

표준 흡입 상태의 체적(FAD) 측정, 공식

시스템의 체적 유량은 시간 단위당 유체 흐름의 체적을 나타내는 측정치으로, 유량의 단면적과 평균 유속의 곱으로 계산될 수 있습니다. 체적 유량의 SI 단위는 m3/s입니다. 리터/초(l/s) 단위는 공기압축기의 체적 유량(용량이라고도 함)을 나타내는 데에도 흔히 사용되며, 공칭 리터/초(Nl/s) 또는 표준 흡입 상태의 체적(l/s)으로 표시됩니다. Nl/s에서는 기체 유량을 "정상 상태"로 다시 계산합니다. 즉, 관례상 1.013bar(a) 및 0°C로 선택됩니다. 공칭 단위 Nl/s는 질량 흐름을 지정하는 데 주로 사용됩니다.

표준 흡입 상태의 체적(FAD)의 경우 공기압축기의 출력 유량을 표준 흡입 상태(흡입 압력 1bar(a) 및 흡입 온도 20°C)의 자유 기체 체적 유량으로 다시 계산합니다. 두 체적 유량의 관계는 (위의 간소화된 공식에서는 습도를 고려하지 않음)입니다.

표준 흡입 상태의 체적이란?

용어 FAD(표준 흡입 상태의 체적)를 예를 들어 설명해 보겠습니다. 13bar에서 작동하는 공기압축기에서 FAD = 39l/s는 무엇을 의미합니까? 13bar의 압력에서 390L 탱크를 채우는 데 얼마나 걸립니까? 이 값을 계산하려면 흡입 조건 즉, 1bar부터 다시 시작해야 합니다.

빈 탱크로 시작할 경우 1초 후에는 1bar 압력에서 탱크에 39리터가 채워지고, 10초 후에는 탱크 내부 압력이 1bar이고, 20초 후에는 압력이 2bar입니다. 따라서 130초 후에는 13bar의 압력으로 채워집니다. 이제 기준 조건과 정상 조건의 차이점에 대해 살펴보겠습니다. 기존 조건은 1bar, 20°C, 0% 상대 습도(RH)로 특징되고, 정상 조건은 1atm = 1,01325bar, 0°C, 0% RH로 특징됩니다. 다음 정의는 SER(Specific Energy Requirement, 비에너지 소요량)이며, 특정 압력에서 1리터 FAD를 전달하는 데 필요한 에너지의 양을 의미합니다.

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