Sau khi tìm hiểu về các nguyên tắc cơ bản của vật lý, bạn có thể muốn tìm hiểu thêm về việc hiểu các phép đo máy nén khí liên quan đến vật chất.
Thông tin này rất hữu ích khi xác định kích thước và công suất phù hợp mà bạn cần cho một ứng dụng cụ thể. Trong bài viết này, chúng tôi sẽ giải thích những điều cơ bản về đo lường công, công suất và lưu lượng thể tích.
NỘI DUNG CHÍNH
Công cơ học có thể được định nghĩa là sản phẩm của lực và khoảng cách mà lực tác động lên một vật thể. Giống như nhiệt, công liên quan đến năng lượng được chuyển từ một cơ thể sang một cơ thể khác. Sự khác biệt là nó liên quan đến lực thay vì nhiệt độ. Một ví dụ về điều này là khi khí bị nén trong xi lanh có piston chuyển động.
Nén xảy ra do lực di chuyển piston. Do đó, năng lượng được chuyển từ piston sang khí. Truyền năng lượng này là công theo nghĩa nhiệt động học. Kết quả của công có thể có nhiều dạng, chẳng hạn như thay đổi điện thế, động lực hoặc năng lượng nhiệt.
Công cơ học liên quan đến sự thay đổi thể tích của hỗn hợp khí là một trong những quy trình quan trọng nhất trong kỹ thuật nhiệt động học.
Công suất là công được thực hiện theo đơn vị thời gian. Nó là một thước đo về tốc độ hoàn thành công.
Ví dụ, dòng điện hoặc năng lượng đến trục truyền động của máy nén tương tự như phát thải nhiệt của hệ thống, cộng với nhiệt áp dụng cho khí nén.
Lưu lượng máy nén thường được đo bằng máy đo lưu lượng khối lượng. Về mặt trực quan, dễ dàng hiểu được tốc độ dòng chảy của khí theo thể tích hơn là khối lượng. Nhược điểm của việc này có thể là sau đó cần phải xác định điều kiện đầu vào của khí, vì thể tích sẽ thay đổi khi điều kiện đầu vào thay đổi. Tuy nhiên, đối với máy nén khí, tốc độ dòng chảy khối lượng đầu ra cũng sẽ phụ thuộc vào điều kiện đầu vào, nghĩa là luôn cần phải xác định điều kiện đầu vào trong đó đạt được tốc độ dòng chảy.
Lưu lượng thể tích của hệ thống là một phép đo thể tích chất lỏng chảy theo đơn vị thời gian. Nó có thể được tính là sản phẩm của diện tích mặt cắt ngang của lưu lượng và tốc độ lưu lượng trung bình. Đơn vị SI cho lưu lượng thể tích là m3/giây.
Tuy nhiên, khi mua máy nén, bạn thường sẽ tìm thấy công suất của máy nén, được thể hiện bằng lít/giây (l/giây). Đây là FAD hoặc lượng không khí tự do của máy nén.
Cung cấp không khí tự do là gì? Không khí tự do có nghĩa là không khí trong điều kiện đầu vào của máy nén, do đó ở nhiệt độ và áp suất môi trường xung quanh. Phân phối ngụ ý rằng chỉ có khí đi ra khỏi đầu ra của máy nén được xem xét. Điều này khác với không khí đi vào ở đầu vào, vì một số không khí có thể rò rỉ ra khỏi máy nén giữa đầu vào và đầu ra. Tốc độ dòng chảy của máy nén thường được đo bằng máy đo lưu lượng khối lượng ở đầu ra. Điều này có nghĩa là chỉ khí cung cấp được đo. Sau đó nó được chuyển đổi thành « không khí tự do » bằng cách sử dụng các điều kiện đầu vào.
FAD được dùng để so sánh giữa các máy nén khác nhau hoặc để khớp công suất của máy nén với mức tiêu thụ công cụ. Trừ khi có quy định khác, FAD của máy nén hoặc dụng cụ - bạn có thể tìm thấy trên bảng thông số kỹ thuật của máy nén - đã được đo trong khi duy trì điều kiện đầu vào tham chiếu (ở 20°C, 1 bar và 0% RH). Khối lượng không khí phù hợp với thể tích quét của bộ phận máy nén sẽ thay đổi theo tỷ trọng không khí và do đó thay đổi lượng lưu lượng đạt được hiệu quả ở phía đầu ra của máy nén. Tỷ trọng phụ thuộc vào nhiệt độ và áp suất của không khí. Đó là lý do tại sao lưu lượng khối lượng đầu ra đo được chia cho tỷ trọng không khí đầu vào. Hiệu ứng tỷ trọng được loại bỏ theo cách này.
Tuy nhiên, có những ảnh hưởng phụ từ nhiệt độ và áp suất. Trong số những thứ khác, kích thước khe hở giữa các bộ phận sẽ thay đổi tùy thuộc vào nhiệt độ, gây ra nhiều hoặc ít rò rỉ. Thay đổi áp suất ở cổng nạp cũng sẽ gây nén quá mức hoặc thiếu, điều này sẽ làm thay đổi tốc độ dòng chảy đầu ra. Vì lý do này, điều quan trọng là phải so sánh các máy nén ở cùng điều kiện, thường (nhưng không nhất thiết) là điều kiện tham chiếu được xác định trong tiêu chuẩn ISO1217:2009. Trong các ngành hoặc khu vực khác, các điều kiện tham chiếu khác nhau có thể được sử dụng.
Một tốc độ dòng chảy thường được sử dụng khác là tốc độ dòng chảy bình thường (Nl/s), trong đó tham chiếu là 0°C, 1 atm và 0% RH.
Mối quan hệ giữa hai tốc độ lưu lượng thể tích là q FAD = qN × T FAD / TN × PN / P FAD
(lưu ý rằng công thức đơn giản ở trên không tính đến độ ẩm).
Vị trí:
q FAD = Cung cấp không khí tự do (FAD) tính bằng L/s (lưu lượng thực tế ở điều kiện đầu ra)
qN = Lưu lượng bình thường tính bằng Nl/giây (lưu lượng ở điều kiện tiêu chuẩn)
T FAD = Nhiệt độ đầu vào tiêu chuẩn (20°C / 68°F)
TN = Nhiệt độ tham chiếu bình thường (0 °C / 32 °F)
PN = Áp suất tham chiếu bình thường (1,013 bar(a) / 101,3 kPa)
P FAD = Áp suất đầu vào tiêu chuẩn (1,00 bar(a) / 1,00 kPa)
Các kỹ sư và người mua công nghiệp dựa vào qN để so sánh, trong khi qFAD rất quan trọng đối với thiết kế và vận hành hệ thống thực tế.
Mặc dù dường như là tốc độ dòng chảy theo thể tích, FAD có thể được xem là tốc độ dòng chảy khối lượng thể hiện theo thể tích. Điều này là do đối với các điều kiện cố định, mật độ của luồng khí không đổi và do đó luồng khối lượng không đổi và đã biết.
Ví dụ sau đây minh họa việc cung cấp không khí tự do (FAD):
Chúng ta có thể xem FAD là tốc độ dòng khối lượng. Tổng khối lượng 39l không khí ở 10 bar(e) hoặc 11 bar(a) đơn giản là gấp 11 lần khối lượng 39l không khí ở điều kiện môi trường xung quanh. Chúng ta có thể gọi sau đó là một đơn vị khối lượng. Giả sử bồn chứa đã được nạp đầy không khí xung quanh khi bắt đầu, đã có một « đơn vị khối lượng » bên trong bồn chứa và chúng ta chỉ cần thêm 10. Vì chúng ta biết máy nén cung cấp một đơn vị khối lượng mỗi giây, nên chúng ta cần 10 giây để cung cấp khối lượng này cho bồn chứa.
Sự khác biệt giữa thanh(a) và thanh(e) được giải thích ở đây.
SER là một thước đo hiệu quả, được thể hiện bằng lượng năng lượng cần thiết để cung cấp 1 lít FAD ở một áp suất nhất định. Điều này cho một giá trị theo Joules/lít (J/l). Ví dụ, một máy tiêu thụ 35kW để cung cấp 100L/giây có SER là 350J/l.
Chỉ định hệ thống khí nén của bạn theo lưu lượng và áp suất - không phải kW hoặc mã lực - là cách tốt nhất để phù hợp hiệu suất với nhu cầu của bạn. Kích thước máy nén khí phải phù hợp với yêu cầu kinh doanh của bạn một cách chính xác hơn là chỉ dựa trên định mức kW.
Có rất nhiều thuật ngữ kỹ thuật được đề cập trong bài viết này liên quan đến công cơ khí, điện và lưu lượng. Hiểu được thông tin này rất quan trọng để đầu tư vào thiết bị phù hợp cho ứng dụng của bạn. Nếu bạn mua thiết bị quá lớn hoặc quá nhỏ, có nguy cơ không hiệu quả.
Điều quan trọng cần cân nhắc là bạn sẽ cần bao nhiêu lực để di chuyển một vật thể để hoàn thành một công nhất định trong một khung thời gian nhất định. Như đã đề cập ở trên, điều này được thể hiện bằng lưu lượng và áp suất. Ngoài lít mỗi giây (l/s), lưu lượng được thể hiện bằng feet khối mỗi phút (cfm) hoặc mét khối mỗi giờ (m3/h). Tất cả các phép đo này liên quan đến tốc độ.
Áp suất được thể hiện dưới dạng bar, được đề cập ở trên, hoặc pound trên một inch vuông (psi). Nếu bạn cần di chuyển vật nặng, bạn sẽ cần nhiều áp lực hơn. Bạn cũng sẽ muốn xác định xem bạn có cần cung cấp khí cả ngày và có yêu cầu khác nhau cho các ứng dụng của mình hay không. Bối cảnh này rất hữu ích khi nói đến việc xác định kích thước và lựa chọn giữa các máy truyền động tốc độ cố định và biến tần (VSD). Xem hướng dẫn lựa chọn máy nén khí của chúng tôi.
Lưu lượng khí nén thường được đo bằng các đơn vị sau:
lít/giây (l/s): Đơn vị thể tích khí nén đi qua trong một giây.
Nl/s (Normal liter per second): Lưu lượng khí quy đổi về điều kiện tiêu chuẩn (1.013 bar(a), 0°C).
FAD (Free Air Delivery): Lưu lượng khí đầu ra được quy đổi về điều kiện khí đầu vào tiêu chuẩn (1 bar(a), 20°C).
Việc hiểu rõ các đơn vị này giúp lựa chọn máy nén khí phù hợp với nhu cầu sử dụng.
Nl/s: Đo lưu lượng khí quy đổi về điều kiện tiêu chuẩn (1.013 bar(a), 0°C).
FAD: Đo lưu lượng khí đầu ra quy đổi về điều kiện khí đầu vào tiêu chuẩn (1 bar(a), 20°C).
Sự khác biệt nằm ở điều kiện áp suất và nhiệt độ quy đổi, ảnh hưởng đến thể tích khí đo được.
Việc hiểu rõ các đơn vị đo lường giúp:
Lựa chọn máy nén khí phù hợp với nhu cầu sử dụng.
Đảm bảo hiệu suất và hiệu quả năng lượng trong hệ thống khí nén.
Tránh nhầm lẫn trong quá trình thiết kế và vận hành hệ thống.
Áp suất khí nén thường được đo bằng:
Nhiệt độ ảnh hưởng đến:
Mật độ và thể tích khí nén.
Hiệu suất của máy nén khí.
Khả năng ngưng tụ và loại bỏ hơi ẩm trong hệ thống.
Do đó, việc kiểm soát nhiệt độ là yếu tố quan trọng trong vận hành hệ thống khí nén.
Công suất (Power): Đo bằng Watt (W), là công thực hiện trong một đơn vị thời gian.
Năng lượng (Energy): Đo bằng Joule (J), là công thực hiện khi một lực tác động làm dịch chuyển vật thể.
Hiểu rõ các đơn vị này giúp đánh giá hiệu suất và tiêu thụ năng lượng của hệ thống khí nén.
Bạn vẫn còn thắc mắc chưa được giải đáp, hãy để lại câu hỏi tại biểu mẫu bên dưới! Chúng tôi luôn sẵn sàng trả lời cho bạn!
Sự hỗ trợ của bạn sẽ giúp chúng tôi hoàn thiện bộ những câu hỏi thường gặp!
4 tháng tám, 2022
Để hiểu rõ nguyên lý của khí nén, một vài giới thiệu cơ bản về hiện tượng vật lý sẽ giúp ích rất nhiều. Chúng ta bắt đầu tìm hiểu về các đơn vị vật lý khác nhau để đo áp suất, nhiệt độ và công suất nhiệt.
20 tháng hai, 2025
Để hiểu rõ nguyên lý của khí nén, một vài giới thiệu cơ bản về hiện tượng vật lý sẽ giúp ích rất nhiều. Chúng ta sẽ bắt đầu với việc giải thích về cấu trúc của vật chất, giúp bạn hiểu rõ về bốn trạng thái của vật chất và các phân tử của chúng.
21 tháng tư, 2022
Để hiểu rõ nguyên lý của khí nén, một vài giới thiệu cơ bản về hiện tượng vật lý sẽ giúp ích rất nhiều. Tìm hiểu xem về nhiệt động lực học và vì sao nó rất quan trọng trong việc hiểu cách thức hoạt động của máy nén khí.
20 tháng năm, 2022
Hệ thống đơn vị đo lường theo tiêu chuẩn SI được sử dụng rộng rãi trong từ máy nén khí. Tìm hiểu về hệ thống SI tại đây.
Việc chuyển đổi giữa các đơn vị đo lường yêu cầu kiến thức về điều kiện tiêu chuẩn và công thức chuyển đổi. Ví dụ, để chuyển đổi từ Nl/s sang FAD, cần biết áp suất và nhiệt độ tại điều kiện đo và áp dụng công thức phù hợp.
