空气压缩机的气量怎么核算

空气压缩机的气量核算需综合考虑额定参数、实际工况、运行模式及损耗因素，以下是详细步骤和关键要点：

一、核心参数与单位

1. 额定气量：
   • 制造商标注的自由空气输送量（FAD, Free Air Delivery），单位为Nm³/min（标准立方米每分钟）或m³/min（实际工况立方米每分钟）。
   • 标准状态：通常指0°C（273.15K）、1个大气压（101.325kPa），此时1Nm³空气体积固定。
   • 实际工况：需考虑进气温度、压力、湿度对体积的影响。
2. 关键术语：
   • 容积流量（Displacement Volume）：压缩机活塞或转子每转一圈的几何排量（如20L/转），需结合转速计算理论气量。
   • 实际输出气量：受容积效率、泄漏、压力比等因素影响，通常低于理论值。

二、核算步骤

1. 确定额定气量（FAD）

• 查阅说明书：直接获取制造商标注的FAD值（如10Nm³/min）。
• 单位转换：

  • 若标注为容积流量（如2m³/min @ 7bar），需通过理想气体状态方程转换为FAD：

FAD（Nm³/min）=容积流量（m³/min）×P标准​×T实际​P实际​×T标准​​

其中：  
- $P_{\text{实际}}$：排气压力（绝对压力，如7bar=700kPa+101.325kPa=801.325kPa）  
- $T_{\text{实际}}$：进气温度（如25°C=298.15K）  
- $P_{\text{标准}}=101.325\text{kPa}$，$T_{\text{标准}}=273.15\text{K}$

• 示例：
  压缩机标注2m³/min @ 7bar，进气温度25°C：

FAD=2×101.325×298.15801.325×273.15​≈14.7Nm³/min

2. 考虑实际工况修正

• 进气温度影响：温度升高会导致空气密度降低，实际输出气量下降。

  • 修正公式：

实际气量=FAD×T实际​T标准​​

（仅当压力恒定时适用，复杂工况需综合压力温度修正）

• 示例：
  FAD=10Nm³/min，进气温度40°C（313.15K）：

实际气量=10×313.15273.15​≈8.72Nm³/min

• 压力比影响：排气压力升高会降低容积效率，实际气量减少。
  • 经验修正：每增加1bar压力，气量约减少3%-5%（需参考压缩机特性曲线）。

3. 运行模式与负载率

• 连续运行：总气量=额定气量×运行时间（如10Nm³/min×8h=80Nm³）。

• 间歇运行：需计算负载率（如满载70%时间，空载30%时间）：

总气量=额定气量×负载率×运行时间

示例：10Nm³/min压缩机，负载率70%，运行8h：

总气量=10×0.7×8=56Nm³

4. 损耗因素

• 管道泄漏：通常损失5%-15%气量，需通过压力降或流量计测量修正。
• 后处理设备：干燥机、过滤器等可能造成额外压降，影响末端气量。
• 压缩机效率衰减：长期运行后，容积效率可能下降5%-10%。

三、简化核算方法

1. 理论容积流量法

• 公式：

理论气量（m³/min）=排量（L/转）×转速（转/min）÷1000

示例：排量50L/转，转速1000转/min：

理论气量=50×1000÷1000=50m³/min

• 实际气量=理论气量×容积效率（通常0.85-0.95）。

2. 经验估算表

压缩机类型	典型容积效率	气量范围（Nm³/min）
活塞式压缩机	0.85-0.90	0.1-100
螺杆式压缩机	0.90-0.95	1-500
离心式压缩机	0.92-0.98	100-10000+

四、实际应用示例

场景：某工厂选用螺杆式压缩机，标注FAD=20Nm³/min @ 7bar，进气温度30°C，每日运行16小时，负载率80%，管道泄漏率10%。
核算步骤：

1. 修正进气温度：

实际气量=20×30+273.15273.15​≈18.4Nm³/min

2. 考虑负载率：

日输出气量=18.4×0.8×16≈235.5Nm³

3. 扣除泄漏损失：

末端可用气量=235.5×(1−0.1)≈212Nm³

五、注意事项

1. 单位统一：确保压力（kPa/bar）、温度（°C/K）单位一致，避免计算错误。
2. 工况匹配：额定气量需在相似压力、温度下比较，不同工况数据需转换。
3. 动态监测：长期运行后，建议通过流量计实测气量，验证理论核算结果。
4. 能效评估：结合比功率（kW/m³/min）评估压缩机效率，优化选型。

总结：空气压缩机气量核算需以额定FAD为基础，结合实际工况、运行模式、损耗因素进行修正。通过公式转换、经验估算或实测数据，可准确计算不同场景下的可用气量，为设备选型和系统设计提供依据。