شناخت واحدهای فیزیکی مورد استفاده در کار با کمپرسور کاربردی خواهد بود. در مطلب اخیر اصول کلی اندازه‌گیری کار، توان و دبی هوای فشرده را تشریح می کنیم.

کار مکانیکی چیست؟ چگونه آن را اندازه میگیریم؟

کار مکانیکی را میتوان مضروب یک نیرو در مسافتی که آن نیرو بر یک جسم وارد می شود دانست. دقیقا مشابه با حرارت، کار انرژی ای است که از یک جسم به جسم دیگر منتقل می شود، با این تفاوت که در اینجا به جای دما بحث از نیرو است. می توان این پدیده را در گازی که داخل یک سیلندر توسط پیستون فشرده می شود تجسم کرد. فشرده‌سازی محصول نیرویی است که پیستون را حرکت می دهد و در نتیجه انرژی از پیستون به گاز محبوس منتقل می گردد.

این انتقال انرژی در زبان ترمودینامیک کار شناخته می شود. نتیجه‌ی کار ممکن است در اشکال گوناگونی چون تغییر در انرژی پتانسیل، انرژی جنبشی یا انرژي دمایی پدیدار شود. کار مکانیکی مربوط به تغییرات حجم مخلوطی گازی یکی از مهمترین فرآیندهای ترمودینامیک مهندسی است. واحد سیستم بین‌المللی (SI) برای کار ژول است: ۱ ژول = ۱ نیوتن‌متر = یک وات ثانیه.

توان را چگونه اندازه میگیریم؟

توان کاری است که در واحد زمان انجام می شود و مقیاسی است که کار به چه سرعتی قابل انجام است.

واحد SI توان وات است: ۱ وات = ۱ ژول بر ثانیه. برای مثال توان یا جریان انرژی لازم برای حرکت یک شافت در یک کمپرسور از نظر عددی یکسان با مجموع حرارت خروجی از سیستم و حرارت وارد بر گاز فشرده است.

نرخ حجمی جریان (دبی) چگونه اندازه‌گیری می شود؟

نرخ حجمی جریان یا همان دبی یک سیستم سنجه‌ای از حجم جریان سیال بر هر واحد زمان است؛ میتوان آن را از ضرب سطح مقطع جریان در سرعت متوسط جریان محاسبه نمود. واحد SI برای دبی جریان مترمکعب بر ثانیه است، هرچند واحد لیتر بر ثانیه نیز برای دبی (ظرفیت هوای خروجی) کمپرسور متداول استفاده می شود. این واحد یا به صورت لیتر بر ثانیه نرمال (Nl/s) و یا خروجی هوای آزاد (l/s) بیان می گردد. واحد لیتر بر ثانیه نرمال عموما در زمان اشاره به یک جریان جرمی کاربرد دارد.

برای محاسبه‌ی خروجی هوای آزاد (FAD) نرخ دبی خروجی کمپرسور در شرایط استاندارد هوای ورودی، فشار ورودی یک بار (اتمسفر) و دمای ورودی ۲۰ درجه سانتیگراد، مدنظر قرار میگیرد.

خروجی هوای آزاد چیست؟ *FAD*

این عبارت را با بهره‌گیری از یک مثال بهتر می توان توضیح داد: FAD=39l/s برای کمپرسوری که در فشار ۱۳ بار مشغول به کار است چه معنایی دارد؟ چه مدت زمان لازم است تا این کمپرسور یک مخزن ۳۹۰ لیتری تحت ۱۳ بار فشار را پر میکند؟ برای پاسخ باید به سراغ شرایط ورودی برویم که فشاری برابر با یک بار داشت.

پس از یک ثانیه از زمانی که دستگاهی خالی را استارت می کنیم ۳۹ لیتر با فشار یک بار در آن جاری است. پس از ۱۰ ثانیه فشار داخل دستگاه همچنان یک بار خواهد بود. پس از ۲۰ ثانیه فشار ۲ بار بوده و به همین منوال پس از ۱۳۰ ثانیه با فشار ۱۳ بار پر شده است. سپس باید تفاوت میان وضعیت مرجع و وضعیت نرمال را مدنظر قرار دهیم. وضعیت مرجع با فشار ۱ بار، دمای ۲۰ درجه سانتیگراد و صفر درصد رطوبت نسبی (RH) شناخته می شود. این در حالی است که وضعیت نرمال با یک اتمسفر = ۱/۰۱۳۲۵ بار، دمای صفر درجه سانتیگراد و رطوبت نسبی صفردرصد شناخته می شود. مفهوم بعدی که باید با آن آشنا باشیم SER یا انرژي موردنیاز ویژه است. این عبارت به معنای آن است که چه مقدار انرژی برای تحویل ۱ لیتر FAD در فشاری مشخص لازم است.

 

منبع