ปริมาตรลมอัดของคอมเพรสเซอร์คำนวณอย่างไร

ปริมาตรอากาศอัดของคอมเพรสเซอร์คืออะไร

ปริมาตรอากาศอัด หรือที่มักเรียกกันว่า “อัตราการจ่ายลม” หมายถึงปริมาตรของก๊าซที่เครื่องอัดอากาศปล่อยออกมาในหนึ่งหน่วยเวลา โดยลดทอนให้เป็นค่าที่วัด ณ สภาวะการดูดอากาศมาตรฐาน เช่น ความดันบรรยากาศมาตรฐานและอุณหภูมิเฉพาะ เป็นข้อมูลสำคัญสำหรับการประเมินความสามารถในการทำงานของเครื่องอัดอากาศ การเลือกขนาดอุปกรณ์ และการจับคู่ระบบอย่างเหมาะสม การคำนวณปริมาตรอากาศอัดให้แม่นยำจะช่วยหลีกเลี่ยงการสิ้นเปลืองพลังงานเนื่องจากการเลือกอุปกรณ์ที่มีขนาดใหญ่เกินไป หรือป้องกันปัญหาแรงดันในระบบไม่เพียงพอเมื่อเลือกอุปกรณ์ที่มีขนาดเล็กเกินไป

พารามิเตอร์หลักที่มีผลต่อปริมาตรอากาศอัด

ก่อนที่จะคำนวณปริมาตรของก๊าซอัด จำเป็นต้องกำหนดพารามิเตอร์สำคัญหลายประการ ซึ่งมีผลโดยตรงต่อผลลัพธ์ของการคำนวณขั้นสุดท้าย:

• ปริมาตรการทำงานของกระบอกสูบ: ปริมาตรที่ลูกสูบกวาดผ่านขณะเคลื่อนที่จากจุดตายล่างไปยังจุดตายบนภายในกระบอกสูบ ซึ่งเป็นขนาดทางกายภาพพื้นฐานที่ใช้กำหนดปริมาตรการระบายอากาศเชิงทฤษฎี
• ความเร็วรอบ: จำนวนรอบการหมุนต่อหนึ่งนาทีของเพลาขับเครื่องอัดอากาศ ยิ่งความเร็วรอบสูงขึ้น ปริมาตรการปล่อยลมตามทฤษฎีในแต่ละหน่วยเวลาจะยิ่งมากขึ้น
• ประสิทธิภาพเชิงปริมาตร: อัตราส่วนระหว่างปริมาตรการจ่ายลมจริงต่อปริมาตรการจ่ายลมตามทฤษฎี เนื่องจากปัจจัยต่าง ๆ ได้แก่ ปริมาตรช่องว่างที่เหลือ การรั่วไหลของก๊าซ แรงต้านทานขณะดูด และความร้อนของก๊าซ เป็นต้น ปริมาตรการจ่ายลมจริงจึงมักมีค่าน้อยกว่าค่าตามทฤษฎีเสมอ
• สถานะการหายใจเข้า: ความดันและอุณหภูมิขณะดูดอากาศ สมการสถานะของก๊าซระบุว่า เมื่ออุณหภูมิขณะดูดอากาศสูงขึ้นหรือความดันต่ำลง ความหนาแน่นของก๊าซที่ถูกดูดเข้าไปจะลดลง ส่งผลให้ปริมาณการจ่ายลมตามมวลจริงลดลงตามไปด้วย

ตรรกะพื้นฐานในการคำนวณปริมาตรของก๊าซอัด

การคำนวณปริมาตรของก๊าซอัดมักแบ่งออกเป็นสองขั้นตอน ได้แก่ การคำนวณเชิงทฤษฎีและการคำนวณตามสภาพจริง:

ขั้นตอนที่หนึ่ง: คำนวณปริมาตรการระบายอากาศเชิงทฤษฎี

ปริมาตรการปล่อยอากาศเชิงทฤษฎี หมายถึงปริมาตรการปล่อยอากาศภายใต้สภาวะอุดมคติ โดยไม่คำนึงถึงการรั่วไหลของก๊าซ ปริมาตรช่องว่าง และการสูญเสียแรงดันตกคร่อม สำหรับคอมเพรสเซอร์แบบลูกสูบ ปริมาตรการปล่อยอากาศเชิงทฤษฎีเท่ากับปริมาตรการทำงานของกระบอกสูบคูณด้วยความเร็วรอบและจำนวนกระบอกสูบ

ขั้นตอนที่สอง: นำประสิทธิภาพเชิงปริมาตรมาคำนวณหาปริมาตรการปล่อยอากาศที่แท้จริง

ปริมาตรการปล่อยอากาศที่แท้จริงเท่ากับปริมาตรการปล่อยอากาศตามทฤษฎีคูณด้วยประสิทธิภาพเชิงปริมาตร ซึ่งประสิทธิภาพเชิงปริมาตรเป็นค่าที่ได้จากประสบการณ์หรือคำนวณจากสมการทางอุณหพลศาสตร์ โดยมีค่าแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับประเภทของคอมเพรสเซอร์ ระดับการออกแบบ สภาวะการทำงาน และระดับการสึกหรอ

ขั้นตอนที่สาม: คำนวณปรับให้เป็นสภาวะมาตรฐาน

เพื่อให้สะดวกต่อการเปรียบเทียบและการเลือกแบบ ปกติจะต้องแปลงปริมาตรของก๊าซที่ถูกปล่อยออกมาจริงให้เป็นปริมาตร ณ สภาวะการดูดอากาศมาตรฐาน ขั้นตอนนี้จำเป็นต้องใช้สมการสถานะของแก๊สอุดมคติ โดยคำนึงถึงความดันและอุณหภูมิของการดูดอากาศที่แท้จริงในการแปลงค่า

ข้อควรระวังในการคำนวณปริมาตรก๊าซในสภาพการใช้งานจริง

ในการประยุกต์ใช้งานทางวิศวกรรมจริง การคำนวณปริมาตรของอากาศอัดยังจำเป็นต้องพิจารณาปัจจัยเชิงปฏิบัติเพิ่มเติมดังต่อไปนี้:

• การรั่วไหลและการสูญเสียของระบบท่อขนส่งในการคำนวณปริมาณก๊าซที่ต้องการทั้งหมดของระบบ จำเป็นต้องเพิ่มส่วนเผื่อไว้บนพื้นฐานของปริมาณความต้องการของอุปกรณ์ปลายทาง เพื่อชดเชยการรั่วไหลในท่อและค่าสูญเสียจากวาล์ว
• ความผันผวนของสภาวะการทำงานปริมาณการใช้ก๊าซในกระบวนการผลิตมักมีความผันผวน ในการคำนวณควรใช้ปริมาณการใช้ก๊าซสูงสุดเป็นเกณฑ์ และพิจารณาร่วมกับความสามารถในการรองรับและชดเชยของถังเก็บก๊าซเพื่อประเมินโดยรวม
• ระดับความสูงและอุณหภูมิของสภาพแวดล้อมหากติดตั้งคอมเพรสเซอร์ในสภาพแวดล้อมที่มีความสูงระดับสูงหรืออุณหภูมิสูง ความหนาแน่นของอากาศจะลดลง ส่งผลให้อัตราการไหลเชิงมวลของอากาศที่ถูกดูดเข้าไปลดลง ในกรณีนี้จำเป็นต้องปรับค่าอัตราการไหลของก๊าซมาตรฐานตามความกดบรรยากาศและอุณหภูมิในพื้นที่นั้นๆ
• อุปกรณ์เสื่อมสภาพเมื่อระยะเวลาการเดินเครื่องเพิ่มขึ้น ช่องว่างภายในคอมเพรสเซอร์จะขยายตัว ส่งผลให้ประสิทธิภาพเชิงปริมาตรลดลง ในการประเมินอัตราการจ่ายก๊าซในระยะท้ายของวงจรชีวิตของอุปกรณ์ ควรปรับลดค่าที่ใช้สำหรับประสิทธิภาพเชิงปริมาตรลงอย่างเหมาะสม