Формула коррекции фактической производительности воздушного компрессора

Почему необходимо корректировать производительность воздушного компрессора?

Расход воздуха, указанный на табличке воздушного компрессора, обычно представляет собой объёмный расход при стандартных условиях — определённой температуре, давлении и влажности. Однако в реальных условиях монтажа и эксплуатации атмосферные параметры часто отличаются от стандартных. Если не произвести соответствующие поправки и использовать номинальные данные в качестве основы для проектирования системы, это может привести к недостаточному обеспечению сжатым воздухом или к избыточному подбору оборудования, что, в свою очередь, снижает производительность и увеличивает затраты на энергопотребление.

Ключевые факторы, влияющие на фактический объём газообразования

Согласно уравнению состояния газа, объём воздуха изменяется в зависимости от условий окружающей среды. Основными факторами, влияющими на фактический объём всасываемого и выпускаемого компрессором воздуха, являются:

• Температура окружающей средыПовышение температуры приводит к снижению плотности воздуха; при том же объёме вдыхаемая масса воздуха уменьшается, что, в свою очередь, снижает фактическую массу вырабатываемого газа.
• Атмосферное давлениеВ районах с большой высотой атмосферное давление ниже, воздух разрежён; хотя фактическая объёмная производительность воздушного компрессора изменяется незначительно, её эквивалентная производительность в стандартных условиях существенно снижается.
• Относительная влажностьВоздух, содержащий водяной пар, занимает часть объёма. Чем выше влажность, тем ниже парциальное давление сухого воздуха, что также оказывает определённое влияние на фактический эффективный объём выделяемого газа.

Формула коррекции фактического объёма газообразования

Для преобразования номинального дебита газа в стандартных условиях в фактический дебит при рабочих условиях либо для пересчёта фактически измеренного дебита газа в стандартные условия обычно применяют поправочные формулы, основанные на уравнении состояния идеального газа. Базовая поправочная формула имеет следующий вид:

Q_фактический = Q_нормативный × (P_фактический / P_нормативный) × (T_нормативный / T_фактический) × F_влажность

Смысл каждого параметра в формуле следующий:

• Q_фактический: Объём выработки газа в реальных условиях эксплуатации.
• Q_стандартный: Номинальный объём газа при стандартных условиях (данные с таблички).
• P_фактический: Абсолютное давление в реальной среде (местное атмосферное давление).
• P_стандартный: Стандартное атмосферное давление (обычно принимается 101.325 kPa).
• Фактическое значение: Абсолютная температура реальной среды (в градусах Цельсия плюс 273,15, в единицах К).
• Т_стандарт: Абсолютная температура в стандартных условиях (обычно принимается 20℃ + 273,15 = 293.15 K, или принимается в соответствии с конкретными критериями 0℃).
• F_влажность: Коэффициент поправки на влажность (обычно при грубых расчётах с невысокими требованиями можно пренебречь, однако при высоких требованиях к точности необходимо производить пересчёт с учётом парциального давления водяного пара).

Расчёт коэффициента поправки на влажность

При высокой влажности окружающей среды и строгих требованиях к точности расчётов необходимо вводить поправочный коэффициент на влажность. Фактическое парциальное давление сухого воздуха равно общему атмосферному давлению за вычетом парциального давления водяного пара. Поправочный коэффициент на влажностьF_влажностьМожно приблизительно представить как:

F_влажность = 1 — (P_v / P_фактическое)

• П_в: Парциальное давление водяного пара в окружающем воздухе можно определить по таблицам, используя данные об температуре и относительной влажности, либо вычислить с помощью эмпирических формул.

Шаги расчёта и технические замечания

В практическом инженерном применении при использовании вышеуказанной формулы необходимо учитывать следующие нюансы:

• Единая единица: Убедитесь, что единицы измерения давления и температуры (необходимо использовать термодинамическую температуру в кельвинах) остаются согласованными до и после применения формулы.
• Значение температуры всасываемого воздуха: В формуле за фактическую температуру следует принимать температуру воздушного компрессораВходное отверстиеФактическая температура в помещении, а не просто наружная температура окружающей среды. Если воздушный компрессор установлен в закрытом машинном зале, температура всасываемого воздуха обычно выше наружной температуры.
• Резерв оборудованияПри выборе оборудования системы на основе скорректированного фактического объёма выработки газа рекомендуется предусматривать надлежащий запас расхода, чтобы компенсировать утечки в трубопроводной сети, рост сопротивления фильтрующих элементов и снижение эксплуатационных характеристик оборудования в ходе длительной эксплуатации.