В чем измеряется воздух: Расход сжатого воздуха: особенности расчета — компрессорные, азотные, насосные станции — как это работает?
Расход сжатого воздуха: особенности расчета — компрессорные, азотные, насосные станции — как это работает?
При работе с компрессионным оборудованием необходимо иметь представление как исчисляется расход сжатого воздуха, тем более что производительность компрессора и определяется как объем сжимаемого газа в единицу времени.
Конечно, существуют специальные контрольно-измерительные приборы, но в некоторых случаях необходимо быстро произвести расчет расхода воздуха отдельными устройствами.
Необходимо начать с того, что уточнить, в чем измеряется воздух. Объем воздуха измеряется в кубических метрах. Единицы измерения расхода воздуха исчисляются в кубических метрах (для винтовых компрессоров) или литрах (для поршневых компрессоров) потребляемого или производимого воздуха в единицу времени (м3/мин, м3/час, л/мин).
Согласно данным российского ГОСТ 12449-80 нормальными условиями считаются
- давление 101,325 кПа (760 мм.
рт .ст), - температура 293 К (20 С),
- влажность 1,205 кг/м3.
рт .ст),При определении расхода сжатого воздуха при нормальных условиях по ГОСТ 12449-80 перед единицей измерения сжатого воздуха ставят маркировку «н» (15нм3/мин или 165нм3/час и т.д.).
Также существуют две популярные методики расчета расхода воздуха потребляющим оборудованием.
Расчет расхода воздуха через падение давления – универсальный метод для всех видов компрессоров
Где:
- LB — искомое потребление сжатого воздуха [м³/мин]
- VR — объем резервуара с сжатым воздухом [м³] (1 м³ = 1000 л)
- pmax — давление на время начала измерений [бар]
- pmin — давление на время окончания измерений [бар]
- t — продолжительность измерений [мин]
На начало измерения необходимо знать объем резервуара и давление в нем (показания манометра).
Расчет расхода через время работы компрессора – метод для компрессоров с постоянной производительностью
- LB — искомое потребление сжатого воздуха [м³/мин]
- Q — производительность компрессора [м³/мин]
- ∑t — время работы компрессора под нагрузкой за период измерений [мин]
- T — период измерений = время работы под нагрузкой + на холостом ходу [мин]
На начало измерения нам необходимо знать производительность компрессора, снять показания счетчика общей наработки и счетчика работы под нагрузкой. Включаем потребляющее оборудование, засекаем время работы под нагрузкой при наборе давления до максимального значения, после которого компрессор работает на холостом ходу до начала следующего набора давления. Отключаем оборудование.
Единицы измерения давления и расхода сжатого воздуха принятые в компрессорной технике
В технике применяется несколько различных единиц измерения давления и расхода сжатого воздуха.
Единицы измерения давления.
Официально признанной системой единиц измерений является СИ (SI). Единицей измерения давления в ней является Паскаль, 1Па(Pa) = 1Н/м². Производные от этой единицы 1 кПа=1000 Па и 1 МПа=1000000 Па. В различных отраслях техники, также, используются единицы измерения давления, не входящие в эту систему: миллиметр ртутного столба (мм. рт. ст. или тор), миллиметр водного столба, физическая атмосфера (атм.), техническая атмосфера (1 ат.= 1 кгс/см²), бар. В англоязычных странах популярностью пользуется фунт на квадратный дюйм (pounds per square inch или PSI). Соотношения между этими единицами см. в таблице.
| МПа | бар | атм | кгс/см² | PSI | мм рт. ст. |
мм вод.ст. | |
| 1 МПа | 1 | 10 | 9,8692 | 10,197 | 145,04 | 7500,7 | 1,01972*105 |
| 1 бар | 0,1 | 1 | 1,0197 | 14,504 | 750,07 | 1,01972*104 | |
| 1 атм | 0,10133 | 1,0133 | 1 | 1,0333 | 14,896 | 760 | 1,0332*104 |
| 1 кгс/см2 | 0,098066 | 0,98066 | 0,96784 | 1 | 14,223 | 735,6 | 104 |
| 1 PSI | 6,894 кПа | 0,068946 | 0,068045 | 0,070307 | 1 | 51,715 | 703,0705 |
1 мм рт. ст. |
133,32 Па | 1,333*10-3 | 1,316*10-3 | 1,359*10-3 | 0,01934 | 1 | 13,5951 |
| 1 мм вод. ст. | 9,8066 Па | 9,80665*10-5 | 9,67841*10-5 | 10-4 | 0,001422 | 7,3556*10-2 | 1 |
Значение давления может отсчитываться от 0 (абсолютное давление) или от атмосферного (избыточное давление).
Единицы измерения производительности по сжатому воздуху (газу).
Производительность компрессоров измеряется как объем сжимаемого газа за единицу времени. Основная применяемая единица — метр кубический в минуту (м³/мин).
Используются также единицы: л/мин. (1 л/мин=0,001 м³/мин.), м³/час (1 м³/час =1/60 м³/мин.), л/сек (1 л/сек = 60 л/мин. = 0,06 м³/мин.).
Производительность приводят, как правило, либо для условий (давление и температура газа) всасывания, либо для нормальных условий. Физические нормальные условия: давление 101,325 кПа (760 мм. рт .ст), температура 273,15 К (0 С), влажность 1,293 кг/м³; нормальные условия по ГОСТ 12449-80 давление 101,325 кПа (760 мм. рт .ст), температура 293 К (20 С), влажность 1,205 кг/м³.
В случае с физическими нормальными условиями, перед единицей объема ставят букву «н» (например, 5 нм³/мин).
В случае с нормальными условиями по ГОСТ 12449-80 или ISO 1217, то перед единицей объема ставят букву «н», но обязательно добавляют что имеются в виду нормоусловия по ГОСТ 12449-80 или ISO 1217 (например, 5 нм³/мин по ГОСТ 12449-80).
В англоязычных странах в качестве единицы производительности используют кубический фут в минуту (cubic foot per minute или CFM). 1 CFM = 28,3168 л/мин. = 0,02832 м³/мин. 1 м³/мин = 35,314 CFM.
Барометр | Национальное географическое общество
Барометр — это научный прибор, используемый для измерения атмосферного давления, также называемого барометрическим давлением. Атмосфера – это слои воздуха, обернутые вокруг Земли. Этот воздух имеет вес и давит на все, к чему прикасается, когда гравитация притягивает его к Земле. Барометры измеряют это давление.
Атмосферное давление является индикатором погоды. Изменения в атмосфере, включая изменения атмосферного давления, влияют на погоду. Метеорологи используют барометры для прогнозирования краткосрочных изменений погоды.
Быстрое падение атмосферного давления означает, что поступает система низкого давления. Низкое давление означает, что недостаточно силы или давления, чтобы оттолкнуть облака или бурю. Системы низкого давления связаны с облачной, дождливой или ветреной погодой. Быстрое повышение атмосферного давления вытесняет пасмурную и дождливую погоду, очищая небо и принося прохладный и сухой воздух.
Барометр измеряет атмосферное давление в единицах измерения, называемых атмосферами или барами. Атмосфера (атм) — единица измерения, равная среднему давлению воздуха на уровне моря при температуре 15 градусов Цельсия (59градусов по Фаренгейту).
Количество атмосфер уменьшается с увеличением высоты, потому что плотность воздуха ниже и давление меньше. По мере уменьшения высоты плотность воздуха увеличивается, как и количество атмосфер. Барометры должны быть приспособлены к изменениям высоты, чтобы делать точные показания атмосферного давления.
Типы барометров
Ртутный барометр
Ртутный барометр — старейший тип барометра, изобретенный итальянским физиком Евангелистой Торричелли в 1643 году.
Торричелли провел свои первые барометрические эксперименты, используя трубку с водой. Вода относительно легкая по весу, поэтому пришлось использовать очень высокую трубку с большим количеством воды, чтобы компенсировать более тяжелый вес атмосферного давления.
Водяной барометр Торричелли имел высоту более 10 метров (35 футов) и возвышался над крышей его дома! Это странное устройство вызвало подозрения у соседей Торричелли, которые думали, что он причастен к колдовству. Чтобы сделать свои эксперименты более секретными, Торричелли пришел к выводу, что он может создать гораздо меньший барометр, используя ртуть, серебристую жидкость, которая весит в 14 раз больше воды.
Ртутный барометр имеет стеклянную трубку, закрытую сверху и открытую снизу. На дне трубки находится лужица ртути. Ртуть находится в круглой неглубокой тарелке, окружающей трубку. Ртуть в трубке приспособится к атмосферному давлению над тарелкой. По мере увеличения давления ртуть выталкивается вверх по трубке.
Трубка отмечена серией измерений, которые отслеживают количество атмосфер или баров. Наблюдатели могут определить атмосферное давление, взглянув на то место, где останавливается ртутный столбик барометра.
Барометр-анероид
В 1844 году французский ученый Люсьен Види изобрел барометр-анероид. Барометр-анероид имеет герметичную металлическую камеру, которая расширяется и сжимается в зависимости от атмосферного давления вокруг нее. Механические инструменты измеряют, насколько камера расширяется или сжимается. Эти измерения выровнены с атмосферами или барами.
Барометр-анероид имеет круглый дисплей, который показывает текущее количество атмосфер, подобно часам. Одна стрелка движется по часовой стрелке или против часовой стрелки, чтобы указать текущее количество атмосфер. Термины «буря», «дождь», «перемена», «ясно» и «сухо» часто пишутся над цифрами на циферблате, чтобы людям было легче интерпретировать погоду. Барометры-анероиды постепенно вытеснили ртутные барометры, потому что их было проще использовать, дешевле покупать и легче транспортировать, поскольку в них не было жидкости, которая могла бы пролиться.
В некоторых барометрах-анероидах используется механический инструмент для отслеживания изменений атмосферного давления в течение определенного периода времени. Эти барометры-анероиды называются барографами. Барографы — это барометры, соединенные со стрелками, которые делают отметки на рулоне соседней миллиметровой бумаги. Барограф записывает количество атмосфер по вертикальной оси и единицы времени по горизонтальной. Инструмент отслеживания барографа будет вращаться, как правило, один раз в день, неделю или месяц. Пики на графике показывают, когда давление воздуха было высоким или низким, и как долго эти системы давления работали. Сильный шторм, например, будет выглядеть как глубокий и широкий провал на барографе.
Цифровые барометры
Современные цифровые барометры измеряют и отображают сложные атмосферные данные точнее и быстрее, чем когда-либо прежде. Многие цифровые барометры отображают как текущие барометрические показания, так и предыдущие одно-, трех-, шести- и 12-часовые показания в формате гистограммы, очень похожей на барограф.
Они также учитывают другие атмосферные показатели, такие как ветер и влажность, чтобы делать точные прогнозы погоды. Эти данные архивируются и хранятся на барометре, а также могут быть загружены на компьютер для дальнейшего анализа. Цифровые барометры используются метеорологами и другими учеными, которым нужны актуальные данные об атмосфере при проведении экспериментов в лаборатории или в полевых условиях.
Цифровой барометр теперь является важным инструментом во многих современных смартфонах. Этот тип цифрового барометра использует данные атмосферного давления для получения точных показаний высоты. Эти показания помогают GPS-приемнику смартфона точнее определять местоположение, значительно улучшая навигацию.
Разработчики и исследователи также используют краудсорсинговые возможности смартфона, чтобы делать более точные прогнозы погоды. Такие приложения, как PressureNet, автоматически собирают барометрические данные от каждого из своих пользователей, создавая обширную сеть атмосферных данных.
Эта сеть данных упрощает и ускоряет картографирование штормов по мере их развития, особенно в районах с небольшим количеством метеостанций.
Краткий факт
Штормовое стекло
Штормовое стекло — это тип барометра, использовавшегося столетия назад. Штормовой стакан представляет собой герметичную стеклянную емкость с открытым носиком, частично наполненную подкрашенной водой. Если уровень воды в носике поднимается выше уровня воды в емкости, наблюдатели ожидают низкого давления и ненастной погоды.
способов измерения воздуха | Наука
••• Jupiterimages/Photos.com/Getty Images
Обновлено 24 апреля 2017 г.
Автор Julia Lai
Есть два основных свойства воздуха, которые можно измерить: поток и давление. Барометры измеряют давление, а для измерения расхода можно использовать несколько различных методов. Химический дым или измеритель скорости ветра часто используется для измерения расхода воздуха. Объем также можно измерить, но это измерение обычно сочетается с измерением давления.
Расход воздуха
Конкретные способы измерения расхода воздуха различаются в зависимости от того, является ли скорость или направление потока наиболее важным фактором. В книге «Измерение воздушного потока» авторы Р. К. Панкхерст и Эрнест Овер исследуют различные способы измерения воздушного потока при изучении различных переменных. Если воздух перенаправляется через определенную среду, например через офис, было бы полезно провести исследование, в котором особое внимание уделяется тому, как воздух проходит через определенный набор препятствий. Поэтому очень важно иметь возможность «видеть», как движется воздух. Полезно использование химического дыма, так как дым движется по естественным воздушным путям. Если воздушному потоку мешает какой-либо крупный объект, химический дым ясно продемонстрирует это. Если скорость воздушного потока является наиболее важным фактором, то для измерения потока можно использовать различное оборудование, например, измеритель скорости ветра.
В этом случае химический дым просто декоративный; измеритель скорости ветра должен использоваться для документирования фактической скорости потока.
Атмосферное давление
Как описано в книге «Метеорология: атмосфера и наука о погоде», опубликованной в 1994 г., атмосферное давление обычно измеряется с помощью барометра. Барометры работают, измеряя, насколько высоко жидкость может подняться в трубке, содержащей вакуум. Чем выше давление воздуха, тем выше может подняться жидкость. Следовательно, более низкие показания барометра указывают на гораздо более низкое атмосферное давление и обычно предсказывают приход штормовой системы.
Объем воздуха
Давление играет важную роль в измерении удельного объема воздуха. Чтобы измерить объем любого газа, сначала определите плотность газа, которая непосредственно соответствует тому, насколько газ горячий или холодный. Более горячий газ менее плотный; следовательно, кубический фут горячего воздуха будет иметь меньшую плотность, чем кубический фут холодного воздуха.