Какой объём сжатого воздуха обычно указывается при заданном давлении?

Основной ответ: как правило, это объём при стандартном атмосферном давлении или в состоянии свободного воздуха.

В промышленности и инженерной сфере, когда говорят о расходе сжатого воздуха, подразумевается, что этот газ при…Стандартное атмосферное давление (примерно одно абсолютное атмосферное давление)ИлиСвободный воздух (Free Air)Эквивалентный объём в данном состоянии. Например, широко используемый стандартный кубический метр в минуту (Nm /min) или объём свободного воздуха (FAD) — оба эти показателя выражают объём, полученный путём пересчёта фактически потреблённого высоконапорного газа до состояния атмосферного давления.

Это условие обусловлено физическими свойствами газов. Согласно уравнению состояния идеального газа, его объём при повышении давления существенно сжимается. Если непосредственно характеризовать расход газа по объёму, измеренному при рабочем давлении в трубопроводе, то одно и то же оборудование при различных давлениях подачи будет демонстрировать совершенно разные показатели, что полностью лишает данные смысл для сравнительного анализа и выбора оборудования.

Почему расход газа не рассчитывается непосредственно по рабочему давлению?

Система сжатого воздуха по своей сути представляет собой процесс преобразования энергии: воздушный компрессор всасывает окружающий воздух, а величина совершённой им работы зависит от количества забранного воздуха. Поэтому в отрасли повсеместно применяетсяСостояние всасывания или стандартное состояниеВ качестве единого эталона:

• Переменная давления отрываРабочее давление на нижестоящих точках потребления часто изменяется вследствие падения давления в сети, настройки регулирующих клапанов или корректировки технологического процесса. Измерение объёма при атмосферном давлении позволяет закрепить фиксированную систему отсчёта и достоверно отражать совокупный объём газопотребления оборудования.
• Соответствие производственной мощности оборудования: Номинальная производительность воздушного компрессора обычно указывается как расход при условиях свободного воздуха. Только используя одинаковые исходные данные, можно точно оценить, способна ли существующая установка покрыть пиковую величину фактической нагрузки.
• Единый учёт энергопотребленияСравнительный анализ стоимости электроэнергии и затрат на производство газа должен основываться на фиксированной базе по массе или стандартному объёму; в противном случае невозможно провести оценку энергоэффективности с учётом временных интервалов или систем.

Распространённые эталоны измерений и логика пересчёта

В различных странах и отраслях определения температуры и влажности для стандартных условий несколько различаются; наиболее распространённые нормативы приведены ниже:

• Стандарт ISO: Абсолютное давление 1 bar, температура 20 градусов Цельсия, относительная влажность 0%
• Внутренний обычный: Абсолютное давление 101. 325 kPa, температура 20 градусов Цельсия
• Распространённое в Северной Америке: Абсолютное давление 14. 696 psi, температура 68 градусов по Фаренгейту

В практической инженерной практике, если известен объёмный расход данного конечного устройства при определённом рабочем давлении, его можно пересчитать в расход при стандартных условиях по следующей зависимости:

Стандартный объём приблизительно равен рабочему объёму, умноженному на сумму рабочего давления и местного атмосферного давления, делённую на местное атмосферное давление. При расчётах необходимо перевести все давления вАбсолютное давлениеи по возможности корректировать температурные отклонения для обеспечения точности.

Меры предосторожности при инженерном применении

При проектировании систем, планировании трубопроводных сетей или закупке оборудования рекомендуется придерживаться следующих принципов, чтобы обеспечить точность и надёжность данных:

• Чётко указать базовые условияВсе данные о расходе газа должны сопровождаться указанием эталонных давления и температуры, чтобы избежать серьёзных недоразумений, возникающих при указании лишь объёмных значений.
• Различие между мгновенным расходом и средним расходом газаЭлектромагнитные клапаны, пневмоцилиндры и другие устройства с периодическим режимом работы требуют расчёта среднего расхода воздуха с учётом рабочей частоты и хода; нельзя просто суммировать единичные максимальные объёмы.
• Запас системыПри фактическом подборе источника энергии следует добавить к расчётному суммарному расходу газа запас в размере 10–20 %, чтобы компенсировать утечки в трубопроводах, перепад давления на фильтрах и потребности в последующем расширении мощности.
• Учитывается потери на последующей обработке: Регенерация осушителя, сброс конденсата через автоматический дренажный клапан и другие операции приводят к дополнительному расходу сжатого воздуха; этот скрытый расход должен быть отражён отдельной строкой в общей балансовой ведомости системы.

Овладение правильным определением расхода сжатого воздуха и логикой его пересчёта позволяет существенно повысить точность проектирования пневматических систем, снизить энергетические потери и уменьшить риски при выборе оборудования. В рамках технического общения и в контрактных документах неукоснительное использование стандартных условий для указания параметров стало общепринятой отраслевой практикой.