1. Odvození převodu jednotek mezi “Nm³/min” a “m³/min”
Víme, že 1Nm³/min≈1,07m³/min. Jak tedy k této konverzi došlo? Za prvé, pojďme pochopit pojem Nm³/min.
Definice standardního stavu vzduchu je: tlak vzduchu 0,1MPa. Teplota je 0°C. Navíc, vlhkost je 0%. Ve standardním stavu, hustota vzduchu je 1,185 kg/m³. Pokud ji použijete jako jednotku vzduchové kapacity vzduchového kompresoru a sušičky, měl by být zapsán jako Nm³/min. Jedná se o tzv “standardní kostka”.
Stavová rovnice pro ideální plyn:
pV=nRT.
Tento vzorec popisuje zákon změny stavu ideálního plynu. Clapeyronovi to vadí.
Mezi nimi:
p je tlak (Pa);
V je objem (m³);
n je látkové množství (mol);
T je absolutní teplota (K Kelvin);
R je univerzální plynová konstanta (o 8.31);
V obou státech, tlak, množství hmoty, a konstanty jsou stejné. Jediný rozdíl je v teplotě (termodynamická teplota K).
Odvodit: V1/T1=V2/T2 (to znamená, Zákon Guye Lussaca).
Převzít: V₁, T₁ jsou standardní krychlové, V₂,
T₂ are cubic
Then: V₁: V2=Tl:
T₂
That is: V₁: V2=273: 293
Proto:
V₁≈1.07V₂
Result: 1Nm³/min≈1,07 m³/min
Běžná přestavba průtokových jednotek vzduchového kompresoru:
① 1 m3/min = 1000 l/min;
② 1Nm3/min = 1.07 m3/min;
③ 1CFM =0,02832 M3/min;
④ 1M3/min=35,311CFM;
⑤ CFM — ft3/min, kubických stop za minutu;
2. Vypočítejte spotřebu oleje a paliva vzduchového kompresoru
Předpokládejme, že existuje 8barový vzduchový kompresor. Výkon je 250 kW. Výstupní průtok vzduchu je 40 m³/min. Navíc, obsah oleje je 3PPM. Pokud vzduchový kompresor běží na 1000 hodin, kolik litrů naftového paliva se teoreticky spotřebuje?
Odpovědět:
Spotřeba paliva za kubickou minutu —— 3×1,2=3,6mg/m3；
40 kubických metrů spotřeby paliva za minutu ——40×3,6/1000=0,144g；
Spotřeba paliva pro 1000 hodiny provozu ——1000×60×0,144=8640g=8,64kg；
Převést na hlasitost. To je 8,64/0,8=10,8L
(Hustota mazacího oleje je cca 0.8)
Samozřejmě, výše uvedené jsou pouze teoretické spotřeby oleje. V praxi, je větší než tato hodnota. Protože filtrační schopnost vložky olejového filtru stále klesá. Předpokládejme, že to spočítáte podle 4000 hodin. Vzduchový kompresor o výkonu 40 m³/min běží minimálně 40 litry oleje. Do vzduchových kompresorů o výkonu 40 m³/min se obvykle tankuje asi 10~12 barelů (18 litrů/barel) za údržbu. Spotřeba oleje je cca 20%.
3. Na náhorní plošině, výpočet spotřeby vzduchu vzduchového kompresoru
Vypočítejte průtok vzduchu vzduchovým kompresorem z roviny do plošiny:
Referenční vzorec: V1/V2=R2/R1;
V₁ = proudění vzduchu v rovině;
V₂ = proudění vzduchu v oblasti plošiny;
R1 = kompresní poměr roviny;
R2 = kompresní poměr plató;
Příklad: Je tam 110kw vzduchový kompresor. Výfukový tlak je 8bar. A průtok vzduchu 20 m³/min. Jaký je výstupní proud vzduchu tohoto stroje v nadmořské výšce 2000 metrů? (Předpokládejme atmosférický tlak při 2000 metrů je 0,85 baru.)
Řešení: Podle vzorce V1/V2=R2/R1;
(označení 1 je prostý, 2 je náhorní plošina)
V2=V1R1/R2;
R1 = 9/1 = 9;
R2=(8+0.85)/0.85= 10,4;
V₂=20×9/10,4=17,3 m³/min;
Proto, vypouštěný objem tohoto vzduchového kompresoru v nadmořské výšce 2000 metrů je 17,3 m³/min. To znamená, že pokud se tento vzduchový kompresor používá v oblasti plató, proudění vzduchu bude výrazně utlumeno.
4. Výpočet spotřeby vzduchu pneumatického nářadí
Metoda výpočtu spotřeby vzduchu systému zdroje vzduchu, když každé pneumatické zařízení pracuje přerušovaně:
Q＝0,5ψ×K1×K2×K3×Qmax m³/min;
Mezi nimi:
Qmax – skutečnou maximální požadovanou spotřebu vzduchu.
p – faktor využití.
Bere v úvahu faktory, které všechna pneumatická zařízení nebudou využívat současně. Empirická hodnota koeficientu je 0.95 na 0.65. Obecně, čím více pneumatických zařízení existuje, tím méně se současně používají. Pak je jeho hodnota malá. Naopak, jeho hodnota je velká. Pro 2 zařízení, vzít 0.95. Pro 4 zařízení, vzít 0.9. Li 6 zařízení, vzít 0.85. Pro 8 zařízení, vzít 0.8. Pro více než 10 zařízení, vzít 0.65.
K1 – koeficient úniku. Hodnota se volí v rozsahu 1.2 na 1.5.
K2 – Náhradní faktor. Hodnota se volí v rozsahu 1.2 na 1.6.
K3 – Nerovnoměrný koeficient.
Navíc, má se za to, že při výpočtu průměrné spotřeby vzduchu existují nerovnoměrné faktory. Aby bylo zajištěno jeho maximální využití, a jeho hodnota je vybrána v rozsahu 1.2 na 1.4.
5. Když je proudění vzduchu nedostatečné, vypočítat rozdíl spotřeby vzduchu
Někdy, zvýšení pneumatického vybavení povede k nedostatečnému přívodu vzduchu. Pro udržení jmenovitého pracovního tlaku, kolik vzduchového kompresoru je třeba přidat.
Vzorec: ΔQ=Q skutečné – Q originál=Q originál*(P originál – P skutečné)/P skutečné + 0.1013
Mezi nimi:
Q skutečné – průtok vzduchového kompresoru požadovaný systémem ve skutečném stavu;
Q originál – objemový průtok původního vzduchového kompresoru;
P skutečné – tlak MPa, kterého lze dosáhnout za skutečných podmínek;
P originál – pracovní tlak MPa, kterého lze dosáhnout původním použitím;
ΔQ – aby se zvýšil proud vzduchu (m3/min).
Příklad: Původní vzduchový kompresor je 10 m³/min a 8 bar. Uživatelem přidané pneumatické zařízení. Aktuální tlak vzduchového kompresoru může pouze zasáhnout 5 bar. Jakou velikost vzduchového kompresoru tedy musíte přidat, abyste splnili požadavky na vzduch 8 bar.
Podle vzorce, △Q=10*(0.8-0.5)/(0.5+0.1013)≈4,99 m³/min.
Proto, potřebuje alespoň vzduchový kompresor s 4,99 m³/min a 8 bar.
Ve skutečnosti, princip tohoto vzorce je následující: Vypočítejte rozdíl od cílového tlaku jako podíl aktuálního tlaku. Použijte tento poměr na průtok aktuálně používaného vzduchového kompresoru. To znamená, získá se rozdíl od cílového průtoku.
6. Vypočítejte měrný výkon šroubového vzduchového kompresoru
Jediným kritériem pro určení, zda je šroubový vzduchový kompresor energeticky úsporný, je “měrný výkon”. Předpokládejme, že existuje šroubový vzduchový kompresor. Jeho parametry jsou následující: průtok vzduchu = 24m/min, pracovní tlak = 7 Bar; jmenovitý výkon motoru (jmenovitý výstupní výkon nebo jmenovitý výkon hřídele): P = 132 kW; h = 94.7% faktor síly: COSφ=0,892, provozní faktor S.F=1,15 (ostatní výrobci také volí servisní faktor S.F=1,2).
Na základě výše uvedených parametrů, můžeme vědět: Jmenovitý jmenovitý příkon motoru tohoto stroje (bez zohlednění provozního faktoru a při plném zatížení):
P1 = (jmenovitý výstupní výkon motoru P ÷ účinnost motoru η) = 132 kW ÷ 94.7%
= 139.39kw
The nominal rated power input of this machine (s ohledem na provozní faktor a při plném zatížení):
P2= (jmenovitý výstupní výkon hlavního motoru P ÷ účinnost hlavního motoru η) X (servisní faktor S.F-0.05)= (132kw ÷ 94.7%) X (1.15 – 0.05)= 153,33 kW
(Poznámka: Teoreticky, měli bychom zvážit a 5% marže při výpočtu faktoru služby. A nelze to spočítat v plné výši)
Jmenovitý měrný výkon šroubového vzduchového kompresoru (při 7 barech, s ohledem na provozní faktor a plné zatížení): PB1 = P2 ÷ 24 m3/min=6,39kw/( m/min)
V případě vzduchem chlazeného kompresoru, také je třeba vzít v úvahu příkon ventilátoru. Pokud je šroubový vzduchový kompresor chlazen vzduchem, jmenovitý výkon motoru ventilátoru je 4,5kw, a účinnost je 85%, příkon motoru ventilátoru je:
PF = 4,5kw ÷ 85%
= 5.29kw
Therefore, jmenovitý celkový příkon stroje šroubového vzduchového kompresoru (s ohledem na spotřebu ventilátoru a provozní faktor a při plném zatížení): PZ = P2 + PF = 153.33 + 5.29 = 158.62
kw
The nominal specific power of the screw air compressor air-cooled machine (při 7 barech, s ohledem na provozní faktor a plné zatížení): PB2 = PZ ÷ 24 m3/min = 158.62 ÷ 24 = 6,61 kW/(m/min).
