لماذا يلزم تعديل كمية الغاز المنتجة من ضاغط الهواء؟
يُشير حجم التدفق الخارج المدوّن على لوحة بيانات ضاغط الهواء عادةً إلى معدل التدفق الحجمي في الظروف القياسية (درجة حرارة وضغط ورطوبة محددة). غير أن الظروف الجوية في مواقع التركيب والتشغيل الفعلية غالباً ما تختلف عن الظروف القياسية. وإذا لم تُجرَ عمليات التعديل اللازم، وتم اعتماد البيانات الاسمية مباشرةً كأساس لتصميم النظام، فقد يؤدي ذلك إلى نقص في إمداد الهواء أو إلى اختيار معدات بمواصفات أكبر من اللازم، مما ينعكس سلباً على كفاءة الإنتاج ويزيد من تكاليف استهلاك الطاقة.
العوامل الجوهرية المؤثرة في كمية الغاز الفعلية المُنتَجة
وفقًا لمعادلة حالة الغاز، يتغير حجم الهواء تبعًا لتغير الظروف المحيطة. ومن العوامل الرئيسية التي تؤثر في حجم الغاز الفعلي الذي يمتصه ويطرده ضاغط الهواء ما يلي:
- درجة الحرارة المحيطة: يؤدي ارتفاع درجة الحرارة إلى انخفاض كثافة الهواء، مما يُقلّل كتلة الهواء المستنشق في حجمٍ مُعطى، وبالتالي يُخفض كمية الغاز المنتَج الفعلية.
- الضغط الجويفي المناطق المرتفعة، يكون ضغط الغلاف الجوي منخفضًا والهواء رقيقًا؛ ورغم أن الكمية الفعلية لغاز المُنتَج من الضاغط لا تتغير كثيرًا، فإن كمية الغاز المُنتَج عند الظروف القياسية تنخفض بشكل ملحوظ.
- الرطوبة النسبيةيحتوي الهواء على بخار الماء الذي يشغل جزءًا من الحجم. وكلما زادت الرطوبة، انخفض الضغط الجزئي للهواء الجاف، مما يؤثر بدوره على كمية الغاز الفعلية المنتجة.
صيغة تعديل كمية الغاز الفعلية
لتحويل كمية الغاز المُعلَنَة في الحالة القياسية إلى كمية الغاز في ظروف التشغيل الفعلية، أو لتحويل كمية الغاز المقاسة فعليًا إلى الحالة القياسية، يُستخدم عادةً صيغة تصحيح تعتمد على معادلة حالة الغاز المثالي. وتُقدَّم صيغة التصحيح الأساسية كما يلي:
Q_الفعلي = Q_القياسي × (P_الفعلي / P_القياسي) × (T_القياسي / T_الفعلي) × F_الرطوبة
تُشير معاني المعلمات المختلفة في الصيغة كما يلي:
- س_الفعلي: كمية الغاز المنتجة في ظروف التشغيل الفعلية.
- كيو_القياسي: كمية الغاز المُعلَن عنها في الحالة القياسية (بيانات اللوحة المميزة).
- بي_الفعليالضغط المطلق للبيئة الفعلية (الضغط الجوي المحلي).
- بي_العادي: الضغط الجوي القياسي (عادةً ما يُؤخذ 101.325 kPa).
- تي_الفعلي: درجة الحرارة المطلقة للبيئة الفعلية (بالدرجة المئوية + 273.15، بوحدة الكلفن).
- تي_القياسي: درجة الحرارة المطلقة في الحالة القياسية (عادةً ما تُؤخذ 20℃ + 273.15 = 293.15 K ، أو وفقًا لمعايير محددة 0℃).
- رطوبة الهواءمعامل تعديل الرطوبة (عادةً ما يُهمل في الحسابات التقريبية ذات المتطلبات المنخفضة، لكن عند الحاجة إلى دقة عالية يجب إجراء التعديل وفقًا لضغط بخار الماء الجزئي).
حساب معامل تصحيح الرطوبة
عندما تكون رطوبة البيئة مرتفعة ويُشترط دقة عالية في الحسابات، يتعيّن إدخال معامل تصحيح الرطوبة. يساوي الضغط الجزئي الفعلي للهواء الجاف مجموع الضغط الجوي الكلي مطروحًا منه ضغط بخار الماء. معامل تصحيح الرطوبةرطوبة الهواءيمكن تمثيله تقريباً على النحو التالي:
F_الرطوبة = 1 – (P_v / P_الفعلية)
- بي_في: يمكن حساب ضغط البخار الجزئي لبخار الماء في الهواء المحيط باستخدام جداول قيم الضغط والحرارة المحيطة والرطوبة النسبية، أو بواسطة معادلات تجريبية.
خطوات الحساب واحتياطات التنفيذ
في التطبيقات الهندسية العملية، يتعين عند تطبيق الصيغ المذكورة أعلاه مراعاة التفاصيل التالية:
- وحدة موحدة: تأكد من أن وحدات الضغط ووحدات الحرارة (يجب استخدام درجة الحرارة الديناميكية الحرارية بالكلفن K) متسقة قبل الصيغة وبعدها.
- قيمة درجة حرارة الهواء الداخل: ينبغي أخذ درجة الحرارة الفعلية في الصيغة من ضاغط الهواءمنفذ الهواءدرجة الحرارة الفعلية في المكان، وليس مجرد درجة حرارة البيئة الخارجية. فإذا تم تركيب ضاغط الهواء داخل غرفة آلة مغلقة، فإن درجة حرارة الهواء الداخل عادةً ما تكون أعلى من درجة حرارة الجو الخارجي.
- السعة الفائضة للمعداتعند اختيار المعدات وفقًا للكمية الفعلية المُعدَّلة من الغاز المنتج، يُنصح بتوفير هامش كافٍ من السعة التدفقي لمواجهة تسربات شبكة الأنابيب، وزيادة مقاومة مرشحات الفلترة، وتراجع الأداء الناتج عن التشغيل الطويل الأمد للمعدات.
لا تعليق حتى الآن ، مرحبا بكم في الاستيلاء على الأريكة ~