สูตรคำนวณปริมาตรการอัดอากาศของเครื่องอัดอากาศ

แนวคิดพื้นฐานเกี่ยวกับปริมาตรการอัดอากาศของเครื่องอัดอากาศ

ปริมาตรการอัดอากาศ (ปริมาตรการระบายอากาศ) เป็นตัวชี้วัดทางเทคนิคหลักที่ใช้วัดความสามารถในการทำงานของเครื่องอัดอากาศ การคำนวณและประเมินปริมาตรการอัดอากาศอย่างแม่นยำมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการเลือกขนาดอุปกรณ์ การจับคู่ระบบ และการวิเคราะห์ประสิทธิภาพพลังงาน

ปริมาตรการส่งลมของเครื่องอัดอากาศมักแบ่งออกเป็นปริมาตรเชิงทฤษฎีและปริมาตรการระบายอากาศจริงปริมาตรการอัดตามทฤษฎี หมายถึงปริมาตรของก๊าซที่คอมเพรสเซอร์ดูดเข้าไปในหน่วยเวลาภายใต้สภาวะอุดมคติ ส่วนปริมาตรการอัดจริง คือปริมาตรของก๊าซที่คอมเพรสเซอร์ปล่อยออกมาระหว่างการทำงานในสภาพจริง โดยปรับให้เป็นค่าเทียบเท่ากับสภาวะการดูดเข้า ทั้งสองค่านี้มีความแตกต่างกัน โดยความแตกต่างนี้ขึ้นอยู่กับประสิทธิภาพเชิงปริมาตรของคอมเพรสเซอร์เป็นหลัก

สูตรคำนวณปริมาตรการอัดอากาศตามทฤษฎี

ปริมาตรการอัดอากาศเชิงทฤษฎีขึ้นอยู่กับขนาดทางเรขาคณิตและความเร็วรอบการทำงานของคอมเพรสเซอร์เป็นหลัก สำหรับคอมเพรสเซอร์แอร์แบบลูกสูบ สมการคำนวณปริมาตรการอัดอากาศเชิงทฤษฎีมีดังนี้:

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

• วี_ธ: ปริมาตรการระบายอากาศเชิงทฤษฎี โดยมีหน่วยเป็นลูกบาศก์เมตรต่อนาที (m³/min)
• ดี: เส้นผ่านศูนย์กลางภายในกระบอกสูบ มีหน่วยเป็นมิลลิเมตร (mm)
• เอส: ระยะชักของลูกสูบ มีหน่วยเป็นมิลลิเมตร (mm)
• n: ความเร็วการหมุนของเพลาหลักของคอมเพรสเซอร์ มีหน่วยเป็นรอบต่อนาที (r/min)
• ซี: จำนวนกระบอกสูบ

สำหรับเครื่องอัดอากาศแบบโรตารี ปริมาตรการส่งออกทางทฤษฎีขึ้นอยู่กับขนาดทางเรขาคณิตของเส้นโค้งรูปทรงของโรเตอร์และความเร็วในการหมุนของโรเตอร์ โดยมีตรรกะการคำนวณที่คล้ายคลึงกัน กล่าวคือ เป็นผลคูณระหว่างปริมาตรเชิงเรขาคณิตกับความเร็วในการหมุน

สูตรคำนวณปริมาตรการระบายอากาศที่แท้จริง

ในการทำงานจริง เนื่องจากปัจจัยต่างๆ เช่น ปริมาตรช่องว่างเหลืออยู่ การรั่วไหลของก๊าซ แรงต้านการดูด และการเพิ่มอุณหภูมิของก๊าซ ปริมาตรการระบายออกที่แท้จริงย่อมน้อยกว่าปริมาตรการระบายออกตามทฤษฎี โดยสูตรคำนวณปริมาตรการระบายออกที่แท้จริงมีดังนี้:

V_act = V_th × λ

ในจำนวนนั้น,วี_แอคทสำหรับปริมาตรการระบายอากาศที่แท้จริง (m³/min),λค่าสัมประสิทธิ์การระบายอากาศ (หรือที่เรียกว่า ประสิทธิภาพเชิงปริมาตร) เป็นค่าที่มีค่าน้อยกว่า 1 โดยทั่วไปจะถูกกำหนดและระบุไว้โดยผู้ผลิตจากการทดลอง สำหรับเครื่องอัดอากาศแบบลูกสูบ ค่าสัมประสิทธิ์การระบายอากาศมักอยู่ในช่วง 0.65 ถึง 0.85 ส่วนเครื่องอัดอากาศแบบสกรูมักมีค่าสูงกว่า 0.90

ปัจจัยหลักที่มีผลต่อปริมาตรการอัดอากาศของเครื่องอัดอากาศ

การเข้าใจปัจจัยที่มีผลต่อปริมาตรการส่งออกจะช่วยให้สามารถรักษาการทำงานอย่างมีประสิทธิภาพของอุปกรณ์ได้ในการบำรุงรักษาประจำวัน:

• ปริมาตรช่องว่างเหลือ: ก๊าซแรงดันสูงที่ยังคงค้างอยู่ภายในกระบอกสูบเมื่อลูกสูบเคลื่อนที่ถึงจุดศูนย์ตายบน จะขยายตัวและเข้าไปครอบครองส่วนหนึ่งของปริมาตรก่อนการดูดอากาศ ส่งผลให้ปริมาณอากาศที่ดูดเข้าลดลง
• การสูญเสียจากการรั่วไหล: การรั่วไหลของก๊าซบริเวณแหวนลูกสูบ วาล์ว และช่องว่างระหว่างโรเตอร์ จะทำให้ก๊าซบางส่วนที่ถูกดูดเข้าไปหรือถูกอัดไว้สูญเสียไป
• แรงต้านการหายใจและการทำความร้อน: ความต้านทานของวาล์วดูดและการให้ความร้อนแก่ผนังกระบอกสูบจะทำให้อุณหภูมิของก๊าซที่ดูดเข้าสูงขึ้น และความหนาแน่นลดลง ส่งผลให้มวลของก๊าซที่ดูดเข้าจริงลดลง
• การเปลี่ยนแปลงความเร็วในการหมุน: ความผันผวนของความเร็วรอบของเครื่องยนต์ขับเคลื่อนจะส่งผลโดยตรงต่อปริมาตรการอัดอากาศตามทฤษฎีในอัตราส่วนเดียวกัน