Thông thường, lượng khí tiêu thụ của khí nén được tính theo thể tích ở áp suất nào?

Đáp án cốt lõi: Thường được hiểu là thể tích ở áp suất khí quyển chuẩn hoặc trong trạng thái không khí tự do.

Trong lĩnh vực công nghiệp và kỹ thuật, khi đề cập đến lượng khí tiêu thụ của khí nén, mặc định được hiểu là lượng khí này ở trong…Áp suất khí quyển chuẩn (khoảng một áp suất khí quyển tuyệt đối)HoặcKhông khí tự do (Free Air)Thể tích tương đương trong trạng thái nhất định. Ví dụ, đơn vị thường dùng là mét khối tiêu chuẩn mỗi phút (Nm /min) hoặc lưu lượng xả khí tự do (FAD), đều biểu thị giá trị thể tích của khí áp suất cao thực tế đã được quy đổi về điều kiện môi trường áp suất bình thường.

Quy ước này bắt nguồn từ các đặc tính vật lý của khí. Theo phương trình trạng thái của khí, thể tích của khí bị nén rất mạnh khi áp suất tăng. Nếu trực tiếp dùng thể tích ở áp suất làm việc của đường ống để mô tả lượng tiêu thụ khí, thì cùng một thiết bị sẽ cho ra những giá trị hoàn toàn khác nhau ở các mức áp suất cung cấp khí khác nhau, khiến cho việc so sánh ngang và lựa chọn thiết bị đều mất đi ý nghĩa.

Tại sao lượng khí tiêu thụ không được tính trực tiếp theo áp suất làm việc?

Hệ thống khí nén về bản chất là quá trình chuyển đổi năng lượng; máy nén khí hút vào không khí môi trường, và công suất làm việc của nó phụ thuộc vào lượng không khí được hút vào. Do đó, trong ngành công nghiệp, người ta thường áp dụngTrạng thái hút khí hoặc trạng thái tiêu chuẩnLàm chuẩn mực thống nhất:

• Biến số áp suất tách rờiÁp suất làm việc tại các điểm tiêu thụ khí ở hạ lưu thường thay đổi do tổn thất áp suất trên mạng lưới, cài đặt của van điều tiết hoặc những điều chỉnh trong quy trình sản xuất. Việc đo lường theo thể tích ở áp suất bình thường cho phép thiết lập một hệ quy chiếu cố định, qua đó phản ánh chính xác tổng nhu cầu sử dụng khí của thiết bị.
• Khả năng sản xuất của thiết bị phù hợp: Lưu lượng xả định mức của máy nén khí thường được ghi dưới dạng lưu lượng ở trạng thái không khí tự do. Chỉ khi sử dụng cùng một giá trị chuẩn thì mới có thể đánh giá chính xác liệu tổ máy hiện có có đủ khả năng đáp ứng đỉnh tải thực tế hay không.
• Hạch toán tiêu thụ năng lượng thống nhấtPhân tích so sánh giữa chi phí điện và chi phí sản xuất khí phải dựa trên cơ sở chuẩn về khối lượng hoặc thể tích tiêu chuẩn cố định; nếu không, sẽ không thể tiến hành đánh giá hiệu suất năng lượng giữa các khoảng thời gian hoặc giữa các hệ thống.

Các chuẩn đo lường phổ biến và logic chuyển đổi

Các quốc gia và ngành nghề khác nhau có những định nghĩa hơi khác nhau về điều kiện nhiệt độ và độ ẩm tiêu chuẩn; các quy chuẩn phổ biến như sau:

• Tiêu chuẩn ISO: Áp suất tuyệt đối 1 bar, nhiệt độ 20 độ C, độ ẩm tương đối 0%
• Thường quy trong nước: Áp suất tuyệt đối 101. 325 kPa, nhiệt độ 20 độ C
• Thường dùng ở Bắc Mỹ: Áp suất tuyệt đối 14. 696 psi, nhiệt độ 68 độ F

Trong thực tế kỹ thuật, nếu đã biết lưu lượng thể tích của một thiết bị đầu cuối tại áp suất làm việc cụ thể, có thể quy đổi sang lưu lượng tiêu thụ khí ở trạng thái chuẩn theo mối quan hệ sau:

Thể tích tiêu chuẩn xấp xỉ bằng thể tích ở điều kiện làm việc nhân với tổng của áp suất làm việc và áp suất khí quyển địa phương, rồi chia cho áp suất khí quyển địa phương. Khi tính toán, cần phải chuyển đổi tất cả các áp suất sangÁp suất tuyệt đốiVà cố gắng hiệu chỉnh sai số nhiệt độ để đảm bảo độ chính xác.

Những lưu ý trong ứng dụng kỹ thuật

Khi tiến hành thiết kế hệ thống, quy hoạch đường ống hoặc mua sắm thiết bị, nên tuân thủ các nguyên tắc sau để bảo đảm tính chính xác và độ tin cậy của dữ liệu:

• Ghi rõ điều kiện chuẩnTất cả các số liệu về lưu lượng khí tiêu thụ phải kèm theo áp suất và nhiệt độ tham chiếu, tránh tình trạng chỉ ghi giá trị thể tích dẫn đến hiểu lầm nghiêm trọng.
• Phân biệt lưu lượng tức thời và mức tiêu thụ khí trung bìnhCác thiết bị có hoạt động gián đoạn như van điện từ, xi-lanh khí nén cần tính toán lượng khí tiêu thụ trung bình dựa trên tần số làm việc và hành trình; không được đơn thuần cộng dồn thể tích đỉnh của từng lần.
• Dự phòng dung lượng hệ thốngKhi thiết kế và bố trí nguồn động lực thực tế, cần bổ sung thêm từ 10% đến 20% so với lượng khí tiêu thụ tổng theo lý thuyết, nhằm bù đắp cho tổn thất do rò rỉ đường ống, sụt áp qua bộ lọc cũng như nhu cầu mở rộng quy mô trong giai đoạn sau.
• Tính vào tổn thất sau xử lýCác công đoạn như tái sinh thiết bị sấy, xả nước tự động của van xả… đều tiêu thụ thêm một lượng khí nén nhất định; lượng tiêu hao ẩn này cần được liệt kê riêng trong bảng cân đối tổng thể của hệ thống.

Việc nắm vững định nghĩa đúng về mức tiêu thụ khí và logic quy đổi sẽ giúp nâng cao đáng kể độ chính xác trong thiết kế hệ thống khí nén, đồng thời giảm thiểu lãng phí năng lượng và rủi ro khi lựa chọn thiết bị. Trong các hoạt động trao đổi kỹ thuật cũng như trong các quy chuẩn hợp đồng, việc kiên trì sử dụng cách diễn đạt theo trạng thái tiêu chuẩn đã trở thành nguyên tắc chung của ngành.