Dimensionare - calcul compresoare Teorie de bază Pagină enciclopedică dedicată aerului comprimat Instalarea unui compresor de aer Fizică Cum să
După ce ați învățat despre elementele de bază ale fizicii, este posibil să doriți să aflați mai multe despre înțelegerea parametrilor compresorului de aer în ceea ce privește materia.
Aceste informații sunt foarte utile la determinarea dimensiunii și puterii adecvate de care aveți nevoie pentru o anumită aplicație. În acest articol, vom explica elementele de bază ale lucrării de măsurare, puterii și debitului volumetric.
Lucrul mecanic poate fi definit ca produsul unei forțe și al unei distanțe pe care forța acționează asupra unui obiect. La fel ca căldura, lucrul implică transferul de energie de la un corp la altul. Diferența constă în faptul că implică forță în loc de temperatură. Un exemplu în acest sens este atunci când gazul se comprimă într-un cilindru cu un piston în mișcare.
Prin mișcarea forțată a pistonului are loc o compresie. Prin urmare, energia este transferată de la piston la gaz. Acest transfer de energie este o muncă în sensul termodinamic al cuvântului. Rezultatul poate avea multe forme, cum ar fi modificări ale potențialului, cineticii sau energiei termice.
Lucrul mecanic asociat cu modificările volumului unui amestec de gaze este unul dintre cele mai importante procese din termodinamica ingineriei.
Puterea este lucrarea efectuată pe unitate de timp. Este o măsură a vitezei cu care lucrarea este finalizată.
De exemplu, puterea sau fluxul de energie către arborele de antrenare al unui compresor este numeric similar cu emisiile de căldură ale sistemului, plus căldura aplicată gazului comprimat.
Debitele compresorului sunt măsurate de obicei utilizând un debitmetru masic. Intuitiv, este mai ușor să se înțeleagă un debit pentru un gaz în termeni de volum decât de masă. Un dezavantaj perceput în acest sens ar putea fi faptul că este necesar să se specifice condițiile de admisie a gazului, deoarece volumul se va modifica odată cu schimbarea condițiilor de admisie. Cu toate acestea, pentru un compresor, debitul masic de ieșire va depinde și de condițiile de intrare, ceea ce înseamnă că este întotdeauna necesar să se specifice condițiile de intrare în care a fost atins un debit.
Debitul volumetric al unui sistem este o măsură a volumului de lichid care curge pe unitate de timp. Acesta poate fi calculat ca produsul dintre secțiunea transversală a debitului și viteza medie a debitului. Unitatea SI pentru debitul volumetric este m3/s.
Cu toate acestea, atunci când cumpărați un compresor, veți găsi de obicei capacitatea compresorului, exprimată în litri/secundă (l/s). Acesta este FAD sau debitul de aer al compresorului.
Ce este livrarea de aer ? Aer liber înseamnă aer în condițiile de intrare ale compresorului, adică la temperatura și presiunea ambiantă. Livrarea implică faptul că se ia în considerare numai aerul care iese din ieșirea compresorului. Acest lucru diferă de aerul care intră la intrare, deoarece unele scurgeri de aer pot ieși din compresor între intrare și ieșire. Debitul unui compresor este măsurat în mod normal cu un debitmetru masic la ieșire. Aceasta înseamnă că se măsoară numai aerul livrat. Apoi este convertit în „aer liber” utilizând condițiile de intrare.
FAD este destinat utilizării pentru compararea între diferite compresoare sau pentru a potrivi capacitatea unui compresor cu consumul uneltelor. Cu excepția cazului în care se specifică altfel, FAD al unui compresor sau al unui instrument - pe care îl puteți găsi în fișele sale tehnice - a fost măsurat menținând condițiile de intrare de referință (fiind 20 °C, 1 bar și 0% umiditate relativă). Masa de aer care se potrivește în volumul deplasat al unui element compresor va varia în funcție de densitatea aerului și, prin urmare, va modifica cantitatea de debit obținută efectiv la ieșirea unui compresor. Densitatea depinde de temperatura și presiunea aerului. De aceea, debitul masic măsurat la ieșire este împărțit la densitatea aerului de admisie. Efectul densității este anulat în acest fel.
Cu toate acestea, există efecte secundare ale temperaturii și presiunii. Între altele, dimensiunea spațiilor dintre piese se va modifica în funcție de temperatură, provocând mai multe sau mai puține scurgeri. O modificare a presiunii la intrare va cauza, de asemenea, supracomprimare sau subcomprimare, ceea ce va modifica debitul de ieșire rezultat. Din acest motiv, este important să comparați compresoarele în aceleași condiții, în general (dar nu neapărat) fiind condițiile de referință definite în standardul ISO1217:2009. În alte sectoare sau regiuni pot fi utilizate condiții de referință diferite.
Un alt debit utilizat frecvent este debitul normal (Nl/s), unde referința este la 0°C, 1 atm și 0% RH.
Relația dintre cele două debite volumetrice este q FAD = qN × T FAD /T N × P N / P FAD
(Rețineți că formula simplificată de mai sus nu ia în considerare umiditatea).
Unde:
q FAD = Debit de aer liber (FAD) în L/s (debit efectiv în condițiile de ieșire)
qN = debit normal în Nl/s (debit în condiții standard)
T FAD = Temperatură de intrare standard (20 °C/68 °F)
TN = Temperatură de referință normală (0 °C/32 °F)
PN = Presiune de referință normală (1,013 bar(a) / 101,3 kPa)
P FAD = Presiune de intrare standard (1,00 bar(a) / 1,00 kPa)
Inginerii și cumpărătorii industriali se bazează pe qN pentru evaluarea comparativă, în timp ce qFAD este crucial pentru proiectarea și funcționarea efectivă a sistemului.
Deși pare a fi un debit volumetric, FAD poate fi considerat un debit masic exprimat în termeni de volum. Acest lucru se datorează faptului că, în condiții fixe, densitatea fluxului de aer este constantă și, prin urmare, debitul masic este constant și cunoscut.
Următorul exemplu ilustrează debitul de aer liber (FAD):
Putem vedea FAD ca debit masic. Masa totală de 39 l de aer la 10 bar(e) sau 11 bar(a) este de 11 ori mai mare decât masa de 39 l de aer în condiții ambiante. Putem numi aceasta din urmă o unitate de masă. Presupunând că rezervorul este deja umplut cu aer ambiant la început, există deja o „unitate de masă” în interior și mai avem nevoie de doar 10. Deoarece știm că compresorul livrează o unitate de masă pe secundă, avem nevoie de 10 secunde pentru a livra această masă în rezervor.
Diferența dintre bar(a) și bar(e) este explicată aici.
SER este o măsură a eficienței, exprimată ca cantitate de energie necesară pentru a livra 1 litru de FAD la o anumită presiune. Aceasta oferă o valoare în jouli/litru (J/l). De exemplu, o mașină care consumă 35 kW pentru a livra 100 l/s are un SER de 350 J/l.
Specificarea sistemului dvs. de aer comprimat în funcție de debit și presiune - nu în kW sau cai putere - este cel mai bun mod de a-i adapta performanța la nevoile dvs. Dimensiunea compresorului trebuie să corespundă mai exact cerințelor afacerii dvs. decât să se limiteze la puterea nominală în kW.
Există mulți termeni tehnici acoperiți în acest articol referitor la lucrul mecanic, putere și debit. Înțelegerea acestor informații este importantă pentru a investi în echipamentul potrivit pentru aplicația dvs. Dacă achiziționați echipamente prea mari sau prea mici, există riscul de ineficiență.
Ceea ce este important de luat în considerare este cât de multă forță va trebui să deplasați un obiect pentru a finaliza o anumită lucrare într-un anumit interval de timp. După cum s-a menționat mai sus, aceasta este exprimată în debit și presiune. Pe lângă litri pe secundă (l/s), debitul este reprezentat în litri pe minut (l/min) sau metri cub pe oră (m3/h). Aceste măsurători se referă toate la viteză.
Presiunea este afișată sub formă de bar, așa cum s-a menționat mai sus, sau de livre pe inch pătrat (psi). Dacă trebuie să mișcați obiecte grele, veți avea nevoie de mai multă presiune. De asemenea, veți dori să stabiliți dacă aveți nevoie de livrare de aer pe tot parcursul zilei și dacă există cerințe diferite pentru aplicațiile dvs. Acest context este util atunci când vine vorba de determinarea dimensiunii și alegerea între compresoarele cu turație fixă și cele cu turație variabilă (VSD). Consultați ghidul nostru pentru alegerea unui compresor de aer.
4 august, 2022
Pentru a înțelege modul de funcționare a aerului comprimat, o introducere de bază în fizică poate fi foarte importantă. Definim diferitele unități fizice pentru măsurarea presiunii, temperaturii și capacității termice. Aflați mai multe aici.
20 februarie, 2025
Pentru a înțelege modul de funcționare a aerului comprimat, este utilă o introducere de bază în fizică, inclusiv cele 4 etape ale materiei.
21 aprilie, 2022
Pentru a înțelege mai bine fizica termodinamicii compresorului de aer și generarea de căldură, acest articol discută principiile principale și două legi ale gazelor.
