Công thức tính lưu lượng khí của máy nén khí

Lưu lượng khí của máy nén khí là gì?

Lưu lượng khí của máy nén khí thường được hiểu là thể tích khí mà máy nén hút vào hoặc đẩy ra trong một đơn vị thời gian. Trong kỹ thuật, đơn vị thường gặp là m³/min, L/min Hoặc Nm³/phút. Do thể tích khí thay đổi theo áp suất và nhiệt độ, khi so sánh hoặc lựa chọn thiết bị, cần xác định rõ áp suất, nhiệt độ và điều kiện chuẩn tương ứng với lưu lượng.

Ước tính thể tích xả lý thuyết theo các thông số của xi-lanh

Máy nén khí pít-tông một chiều:Dung tích xả lý thuyết có thể được ước tính gần đúng theo công thức Q = π/4 × D² × S × n × z.

• D: Đường kính xi-lanh.
• S: Hành trình pittông.
• n: Tốc độ quay hoặc số lần đi lại trong một đơn vị thời gian.
• z: Số lượng xi-lanh.

Thể tích xả thực tế thường thấp hơn giá trị lý thuyết, có thể được biểu diễn như sau:Thể tích xả thực tế = Thể tích xả lý thuyết × Hiệu suất thể tíchHiệu suất thể tích bị ảnh hưởng bởi dung tích khoảng trống, trở lực hút xả, trạng thái của các van, nhiệt độ và rò rỉ.

Ước tính theo thời gian nạp khí của bình chứa khí

Ước tính lưu lượng khí xả ở trạng thái hút dựa trên thời gian nạp khí của bình chứa khí tại hiện trường:Q ≈ V × (P2 – P1) / (t × P0).

• V: Dung tích bình chứa khí.
• P1: Áp suất tuyệt đối khi bắt đầu bơm khí.
• P2: Áp suất tuyệt đối khi kết thúc quá trình bơm khí.
• t: Thời gian bơm hơi.
• P0: Áp suất khí quyển tham chiếu hoặc áp suất chuẩn tại phía hút.

Nếu đồng hồ chỉ áp suất biểu kiến, trước tiên cần quy đổi sang áp suất tuyệt đối. Khi tính toán, cũng cần hạn chế tối đa các hiện tượng xả tải, xả khí và nhiễu do nhiều máy hoạt động song song trong quá trình nạp khí.

Chuyển đổi giữa lưu lượng thực tế và lưu lượng ở trạng thái tiêu chuẩn

Khi cần quy đổi lưu lượng trong điều kiện thực tế sang lưu lượng ở trạng thái tiêu chuẩn, có thể tham khảo phương trình trạng thái của khí lý tưởng:QN ≈ Q × (P / PN) × (TN / T).

• Hỏi: Lưu lượng thể tích trong điều kiện làm việc thực tế.
• QN: Lưu lượng thể tích ở trạng thái tiêu chuẩn.
• P: Áp suất tuyệt đối thực tế.
• PN: Áp suất ở trạng thái tiêu chuẩn.
• T: Nhiệt độ nhiệt động học thực tế.
• TN: Nhiệt độ nhiệt động học ở trạng thái chuẩn.

Các ngành khác nhau có thể định nghĩa trạng thái tiêu chuẩn theo những cách khác nhau; khi tính toán, cần duy trì cùng một mốc tham chiếu để tránh việc sử dụng lẫn lộn trực tiếp.

Tính toán lưu lượng khí cần thiết theo thiết bị sử dụng khí

Khi lựa chọn, thường sử dụng phương pháp tổng hợp lượng khí tiêu thụ:Lưu lượng khí cần thiết ≈ Σ lưu lượng khí tiêu thụ của từng thiết bị × hệ số đồng thời sử dụng × hệ số dự phòng.

• Lưu lượng khí tiêu thụ của từng thiết bị: căn cứ theo tài liệu kỹ thuật của thiết bị hoặc số liệu đo đạc thực tế.
• Hệ số sử dụng đồng thời: được xác định dựa trên việc các thiết bị có hoạt động đồng thời hay không.
• Hệ số dự phòng: Xem xét rò rỉ, khả năng mở rộng trong tương lai và biến động của các chế độ làm việc.

Lưu ý khi tính toán

• Chỉ số của đồng hồ áp suất thường là áp suất biểu kiến; khi tính toán sự thay đổi thể tích khí, cần sử dụng áp suất tuyệt đối.
• Khi nhiệt độ tăng, thể tích của cùng một khối lượng khí sẽ tăng lên; khi quy đổi, cần thống nhất chuẩn nhiệt độ.
• Ở các khu vực có độ cao lớn, áp suất khí nạp thấp hơn, điều này sẽ ảnh hưởng đến lưu lượng xả thực tế và tỷ số nén.
• Rò rỉ đường ống, trở lực của lõi lọc và mài mòn các chi tiết van đều có thể làm giảm lưu lượng sử dụng.
• Nếu dùng để lựa chọn thiết bị, cần giữ một mức dự phòng phù hợp, nhưng không nên tăng quá lớn, nhằm tránh làm tăng tiêu thụ năng lượng.