エアコンプレッサの空気量はどう計算するか

エアコンプレッサの空気量計算は総合的に考慮する必要がある定格パラメータ、実際のケース、運転モード、損失要因、詳細な手順と重要なポイントを以下に示します

一、コアパラメータと単位

1. 定格ガス量:
   • メーカー表記の自由空気輸送量(FAD、Free Air Delivery)単位はNm & sup3;/min (標準立方メートル毎分)またはM & sup3;/min (実際のケースは毎分)。
   • 標準ステータス: 通常は0 °C (27持ち前K)、大気圧1個 (101.325kPa) を指します。この時、1nm & sup3; 空気の体積は固定されています。
   • 実際のケース: 吸気温度、圧力、湿度が体積に与える影響を考慮する必要がある。
2. キー用語:
   • 容積流量: コンプレッサのピストンやロータが1回転するごとの幾何学的排気量 (例えば20L/回転) は、回転速度に合わせて理論的な空気量を計算する必要がある。
   • 実際の出力量: 容積効率、漏れ、圧力比などの影響を受け、通常は理論値より低い。

二、計算手順

1.定格ガス量(FAD) を決定する

• 説明書を調べる: メーカーがマークしたFAD値を直接取得する (例えば、10nm & sup3;/min)。
• 単位変換:

  • 容積流量 (例えば2m & sup3;/min @ 7bar) と表示する場合は、理想的なガス状態方程式からFADに変換する必要があります

FAD(Nm & sup3;/min)= 容積流量(m & sup3;/min)× P標準 × T実際P実際 × T標準

ここで: - $ P _ _ text {実際}}: 排気圧力 (絶対圧力、例えば、7bar = 700kPa + 101.325kPa = 801.325kPa _ 、 $ T _ _ text {標準}}= 273.15 text{K}$

• 例:
  コンプレッサは2m & sup3;/min @ 7bar、吸気温度25 ° c:

FAD = 2 × 101.325 × 209.15801.325 × 27持ち出し & asymp;14.7Nm & sup3;/min

2.実際の状況を考慮して修正する

• 吸気温度の影響: 温度が高くなると空気密度が低下し、実際の出力ガス量が低下します。

  • 式を修正する:

実空気量 = FAD × T実T標準

(圧力が一定の場合にのみ適用され、複雑な状況は総合的な圧力温度修正が必要)

• 例:
  FAD = 10Nm & sup3;/min、吸気温度40 °C (158.15 K):

実际の空気量 = 10 × 158.15273.15 & asymp;8.72Nm & sup3;/min

• 圧力比の影響: 排気圧力が高くなると容積効率が低下し、実際のガス量が減少します。
  • 経験修正: 1barの圧力を増やすごとに、空気量は約3 ~ 5% 減少する (圧縮機の特性曲線を参考にする必要がある)。

3.運転モードと負荷率

• 連続運転: 総空気量 = 定格空気量 × 運転時間 (例えば10nm & sup3;/min × 8h = 80nm & sup3;)。

• 間欠運転: 負荷率を計算する必要があります。

総ガス量 = 定格ガス量 × 負荷率 × 運転時間

例: 10nm & sup3;/min圧縮機、負荷率70% 、運転8h:

総ガス量 = 10 × 0.7 × 8 = 56Nm & sup3;

4.損失要因

• パイプ漏れ: 通常5 ~ 15% の空気量を損失し、圧力降下や流量計で補正する必要がある。
• 後処理設備: 乾燥機、フィルターなどは余分な電圧降下を引き起こす可能性があり、末端の空気量に影響を与える。
• 圧縮機効率の減衰: 長期運転後、容積効率は5 ~ 10% 低下する可能性がある。

三、計算方法の簡略化

1.理論容積流量法

• 公式:

理論ガス量(m & sup3;/min)= 排出量(L/回転) × 回転数 (回転/min)÷ 1000

例: 排気量50l/回転、回転数1000回転/min:

理論ガス量 = 50 × 1000 ÷ 1000 = 50m & sup3;/min

• 実際の空気量= 理論空気量 × 容積効率 (通常0.85-0.95)。

2.経験試算表

コンプレッサータイプ	典型的な容積効率	空気量範囲 (Nm & sup3;/min)
ピストン圧縮機	85-90.0	0.1-100
スクリュー式コンプレッサー	618- 0.95	1-500
遠心圧縮機	92-98	100-10000 +

四、実際の応用例

シーン: ある工場はスクリュー式圧縮機を選び、FAD = 20nm & sup3;/min @ 7bar、吸気温度30 ° c、毎日16時間運転、負荷率80% 、配管漏れ率10%。
計算手順:

1. 吸気温度を修正する:

実际の空気量 = 20 × 30 + 273.15273.15 & asymp;18.4Nm & sup3;/min

2. 負荷率を考慮:

日出力ガス量 = 18.4 × 0.8 × 16 & asymp; Nm & sup3;

3. 漏洩損失を差し引く:

末端使用可能ガス量 = 158.5 ×(1 & マイナス; 0.1)& asymp;212Nm & sup3;

五、注意事項

1. 単位統一: 圧力 (kPa/bar)、温度(°C/K) 単位を一致させ、計算ミスを避ける。
2. ケースマッチ: 定格空気量は似たような圧力、温度で比較する必要があります。
3. 動的モニタリング: 長期運転後、流量計で空気量を実測し、理論計算結果を検証することを提案する。
4. エネルギー効率評価: 比電力 (kW/m & sup3;/min) 圧縮機の効率を評価し、選定を最適化する。

まとめ: 空気圧縮機の空気量計算は定格FAD基礎、結合実際のケース、運転モード、損失要因修正を行います。 公式変換、経験推定、実測データを通じて、異なる場面での使用可能な空気量を正確に計算し、設備選定とシステム設計に根拠を提供することができる。