صيغة حساب سعة ضاغط الهواء

المفهوم الأساسي لسعة ضاغط الهواء

يُعدّ إنتاجية الضاغط الهوائي (حجم التدفق الخارجي) مؤشراً تقنياً محورياً لقياس قدرة ضاغط الهواء على العمل. وتكتسي عملية الحساب الدقيق وتقدير الإنتاجية أهمية بالغة في اختيار المعدات، ومواءمة الأنظمة، وكذلك في تحليل كفاءة الطاقة.

تنقسم سعة ضاغط الهواء عادةً إلىالإزاحة النظريةوالسعة الفعلية للعادمالسعة النظرية هي حجم الغاز الذي يسحبه الضاغط في وحدة الزمن ضمن ظروف مثالية؛ أما السعة الفعلية فهي حجم الغاز المُخرَج، بعد تصحيحه إلى حالة السحب، وذلك تحت ظروف التشغيل الفعلية للضاغط. وهناك فرق بينهما يتحدد أساسًا بكفاءة الحجم لدى الضاغط.

صيغة حساب السعة النظرية للطرد

يعتمد الحجم النظري للطرد بشكل رئيسي على الأبعاد الهندسية لضاغط الهواء وسرعة تشغيله. بالنسبة لضواغط الهواء الترددية، تُحسب كمية الطرد النظرية وفقًا للصيغة التالية:

V_th = (π / 4) × D² × S × n × Z × 10⁻⁶

• في_ث: الحجم النظري للطرد، بوحدة المتر المكعب في الدقيقة (m³/min)
• دي: القطر الداخلي للأسطوانة، بوحدة المليمتر (mm)
• س: شوط المكبس، وحدته المليمتر (mm)
• ن: سرعة دوران عمود الضاغط، وحدتها دورة في الدقيقة (r/min)
• زعدد الأسطوانات

بالنسبة لضاغط الهواء الدوار، يعتمد الحجم النظري للطرد على الأبعاد الهندسية لخط الشكل الخاص بالدوار وسرعة دورانه، وتتشابه منطقية الحساب، إذ يُحسب بضرب السعة الهندسية في سرعة الدوران.

صيغة حساب السعة الفعلية للطرد

في التشغيل الفعلي، وبسبب عوامل مثل حجم الفراغ المتبقي، وتسرب الغاز، ومقاومة السحب، وتسخين الغاز، فإن كمية التصريف الفعلية تكون بالضرورة أقل من كمية التصريف النظرية. وتُحسب كمية التصريف الفعلية وفقًا للصيغة التالية:

V_الفعلي = V_الثابت × λ

من بينها،ف_الفعليللسعة الفعلية للعادم (m³/min)،λمعامل التصريف (ويُسمّى أيضًا كفاءة الحجم). يُعدّ معامل التصريف قيمةً أصغر من الواحد، وعادةً ما يُحدَّد ويُقدَّم من قبل المصنِّع عبر التجارب. وفي العادة، يتراوح معامل التصريف لضواغط الهواء الترددية بين 0.65 و0.85، بينما يتجاوز عادةً 0.90 في ضواغط الهواء اللولبية.

العوامل الرئيسية المؤثرة في سعة ضاغط الهواء

إن فهم العوامل المؤثرة في السعة الإنتاجية يساعد على الحفاظ على التشغيل الفعّال للمعدات أثناء الصيانة اليومية:

• سعة الفراغ المتبقي: الغاز عالي الضغط المتبقي داخل الأسطوانة عند وصول المكبس إلى نقطة التوقيف العليا يتوسع قبل عملية السحب ليشغل جزءًا من الحجم، مما يؤدي إلى تقليل كمية الهواء المُمتص.
• خسارة التسربتؤدي تسربات الغاز من حلقات المكبس والصمامات وفجوات الدوار إلى فقدان جزء من الغاز الذي تم سحبه أو ضغطه.
• مقاومة الشهيق والتسخينتؤدي مقاومة صمام السحب وتسخين جدار الأسطوانة إلى ارتفاع درجة حرارة الغاز المُسحب وانخفاض كثافته، مما يقلل من كتلة الغاز الفعلية المُستَهلكة.
• تغير سرعة الدورانتؤثر تقلبات سرعة دوران محرك القيادة بشكل مباشر وبشكل متناسب على السعة النظرية للطرد.