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エアコンプレッサの測定値(作業、出力、フロー)についての理解

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物理学の基礎を学習した後に、物質に関するエアコンプレッサの測定値について理解を深めることができます。

この情報は、特定の用途に必要な適切なサイズと電力を決定するときに非常に役立ちます。この記事では、作業、出力、容積流量の測定の基本について説明します。

機械的作業の測定方法

測定計器

機械的な作業は、力と、力が物体上で動作する距離の積として定義できます。熱と同様に、作業にはある物体から別の物体にエネルギーが伝達されます。違いは、温度ではなく力が必要であることです。ピストンが動くシリンダ内で気体が圧縮される場合がその例です。

圧縮は、ピストンを動かす力によって発生します。したがって、エネルギーは、ピストンからガスに移動します。このエネルギー移動は、熱力学的な言葉の感覚で機能します。作業の結果には、位置エネルギー、運動エネルギー、熱エネルギーの変化など、さまざまな形態があります。

ガス混合物の体積の変化に関連する機械的仕事は、工学熱力学において最も重要なプロセスの1つです。仕事のSI単位はジュールで、1 J = 1 Nm = 1 Wsです。

仕事率測定

仕事率とは単位時間に実行される仕事です。つまり仕事をどれだけ速く完了するかの尺度です。仕事率のSI単位はワット(1 W = 1 J/s)です。たとえば、コンプレッサのドライブシャフトへの仕事率またはエネルギーフローは、数値的にはシステムの熱放出と圧縮ガスに適用される熱に似ています。

流動率の測定

自由空気吐出量(FAD)の測定、式

システムの容積流量は、単位時間あたりに流れる流体の量の尺度です。これは、フローの断面積の積と平均流速として計算できます。容積流量のSI単位はm3/秒です

ただし、単位リットル/秒(l/s)は、コンプレッサの容積流量(容量とも呼ばれる)を参照する場合にも頻繁に使用されます。これは、標準リットル/秒(NL/s)または自由空気吐出量(l/s)として示されます。NL/sでは、空気流量は"通常の状態"に再計算されます。これは、従来1.013 bar(a)および0℃として選択されていました。標準単位NL/sは、主に質量流量を指定するときに使用されます。

自由空気吐出量(FAD)の場合、コンプレッサの出力流量は、標準入口条件(入口圧力1 bar(a)および入口温度20℃)で自由空気量に再計算されます。2つの容積流量の関係は次のとおりです(上記の単純化された式では湿度は考慮されません)。

自由空気吐出量

次の例は、自由空気吐出量(FAD)を示しています。13 barで作動するコンプレッサのFAD = 39l/sとは何を意味しますか? 390Lタンクを13 barの圧力で充填するには、どれくらいの時間がかかりますか?これを計算するには、入口条件に戻る必要があります。これは1 barです。

空の容器から開始すると、1秒後に容器には1 barで39リットルあります。10秒後、容器内の圧力は1 barになります。その後、圧力は20秒後に2 barになります。したがって、130秒後に13 barで充填されます。

次に、基準条件と通常条件の違いを説明します。参照条件には、1 bar、20℃、相対湿度(RH)0%を使用します。

通常の状態は、1atm=1,01325 bar、0℃、0% RHとなります。次の定義は、SERまたは比エネルギー要件です。これは、1リットルのFADを特定の圧力で供給するために必要なエネルギー量を意味します。

エアコンプレッサ測定の時流に乗る

流量と圧力(kWや馬力ではなく)で圧縮空気システムを指定することが、お客様のニーズに合わせた性能の最適な方法です。コンプレッサのサイズは、kWの定格ではなく、お客様のビジネス要件に正確に適合する必要があります。

時流に乗ることの詳細をご覧ください。

適切なサイズの機器を購入する

この記事では、機械的な作業、電力、およびフローに関連する専門用語が数多く取り上げられています。この情報を理解することは、用途に適した機器に投資する上で重要です。サイズが大きすぎる、または小さすぎる機器を購入すると、非効率性というリスクがあります。

考慮すべき重要なことは、特定の期間内に特定のジョブを完了するためにオブジェクトを移動する必要がある力の大きさです。前述のように、これはフローと圧力で表されます。リットル/秒(l/s)に加えて、フローは立方フィート/分(cfm)または立方メートル/時間(m3/時)で表されます。これらの測定値は、すべて速度に関するものです。

圧力は両方ともbar(前述)またはポンド/平方インチ(psi)で表示されます。重い物を移動する必要がある場合は、より大きな圧力が必要になります。また、1日中空気を供給する必要があるかどうか、および用途に異なる要件があるかどうかを判断する必要があります。このコンテキストは、サイズを決定し、定速ドライブ(VSD)機械と可変速ドライブ(VSD)機械のどちらかを選択する場合に役立ちます。

定速と可変速駆動(VSD)の比較

エアコンプレッサを調べていると、定速とVSDの機器に出会うことがあります。これらの用語は、エンジンの作動方法を示します。示唆されているように、定速の機械は1つの速度でしか動作しません。一方、VSDコンプレッサは要求に応じて速度を変更します。ワークフローとニーズに応じて、それぞれに独自の利点があります。

定速機械は一般に購入価格が安く、VSD機械は効率的な利点を提供します。後者は、運用時のエネルギーコストを削減します。自分のニーズに最も適しているものを決定していない場合は、お気軽にお問い合わせください。私たちのチームは、何が最も理にかなっているのかを評価するお手伝いをさせていただきます。

すべてのお客様に適した万能のソリューションはなく、お客様に合わせたソリューションを提供することを当社は理解しています。

こちらで物理学の基本が分かったので、次は物質の様々な側面の測定に使う物理単位について学ぶとよいでしょう。これが圧縮空気を扱うときに非常に役立ちます。この記事では、仕事、仕事率、およびフローの体積流量の測定の基本について説明します。

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