【壓縮機網】空壓機選型主要計算公式及定律

 

　　1.波義目定律：假設溫度不變則某一定量氣體的體積與絕對壓力成反比。

 

　　V1/V2=P2/P1

 

　　2.查理定律：假設壓力不變，則氣體體積與絕對溫度成正比。

 

　　V1/V2=T1/T2

 

　　3.博伊爾－查理定律：(P1V1)/T1=(T2V2)/T2

 

　　P：氣體絕對壓力

 

　　V：氣體體積

 

　　T：氣體絕對溫度

 

　　4.排氣溫度計算公式：T2=T1×r(K-1/K)

 

　　T1=進氣絕對溫度

 

　　T2=排氣絕對溫度

 

　　r=壓縮比(P2/P1) P1=進氣絕對壓力 P2=排氣絕對壓力

 

　　K=Cp/Cv 值空氣時K 為1.4(熱容比/空氣之斷熱指數)

 

　　5.吸入狀態風量的計算(即Nm³/min 換算為m³/min)

 

　　Nm3/min：是在0℃，1.033kg/c ㎡ absg 狀態下之干燥空氣量

 

　　V1=P0/(P1-Φ1·PD) (T1/T0)×V0 (Nm³/hr dry)

 

　　V0=0℃，1.033kg/c ㎡ abs，標準狀態之干燥機空氣量(Nm³/mindry)

 

　　Φa=大氣相對濕度

 

　　ta=大氣空氣溫度(℃)

 

　　T0=273(°K)

 

　　P0=1.033(kg/c ㎡ abs)

 

　　T1=吸入溫度=273＋t(°K)

 

　　V1=裝機所在地吸入狀態所需之風量(m3/hr)

 

　　P1：吸入壓力=大氣壓力Pa－吸入管道壓降P1 △=1.033kg/c ㎡abs-0.033kg/c ㎡=1.000kg/c ㎡ abs

 

　　φ1=吸入狀態空氣相對濕度=φa×(P1/P0)=0.968φa

 

　　PD=吸入溫度的飽和蒸氣壓kg/c ㎡ Gabs(查表)=查表為mmHg 換算為kg/c ㎡ abs 1kg/c ㎡=0.7355mHg

 

　　例題: V0=2000Nm3/hr ta=20 φa=80% ℃

 

　　則V1=1.033/(1-0.968×0.8×0.024)×﹝(273+20)/273﹞×2000=2220

 

　　6.理論馬力計算

 

　　A 單段式HP/Qm3/min=﹝(P/0.45625)×K/(K-1)﹞×﹝(P2/P1)(K-1)/K-1﹞

 

　　B 雙段式以上HP/Qm3/min=﹝(P/0.45625)×nK/(K-1)﹞×﹝(P2/P1)(K-1)/nK-1﹞

 

　　P1=吸入絕對壓力(kg/c ㎡ Gabs)

 

　　P2=排氣絕對壓力(kg/c ㎡ Gabs)

 

　　K =Cp/Cv 值空氣時K 為1.4

 

　　n =壓縮段數

 

　　HP=理論馬力HP

 

　　Q=實際排氣量m³/min

 

　　7.理論功率計算

 

　　單段式 KW=(P1V/0.612)×K/(K-1)×﹝(P2/P1)(K-1)/K-1﹞

 

　　雙段式以上KW=(P1V/0.612)×nK/(K-1)×﹝(P2/P1)(K-1)/nK-1﹞

 

　　P1=吸入絕對壓力(kg/c ㎡ Gabs)

 

　　P2=排氣絕對壓力(kg/c ㎡ Gabs)

 

　　K =Cp/Cv 值空氣時K 為1.4

 

　　n =壓縮段數

 

　　KW=理論功率

 

　　V=實際排氣量m³/min

 

　　8.活塞式空壓機改變風量之馬達皮帶輪直徑及馬力之修正

 

　　Dm=Ds×(Qm/Qs)

 

　　Ds=馬達皮帶輪標準尺寸(mm)

 

　　Qs=標準實際排氣量(m³/min)

 

　　Qm=擬要求之排氣量(m³/min)

 

　　Dm=擬修改之馬達皮帶輪直徑(mm)

 

　　例題：本公司EWA系列空壓機之馬達皮帶輪之標準為440mm，實際排氣量為7.56m³/min，今假設客戶要求提高風量至8.7m³/min，應將馬達皮帶輪如何修改？

 

　　解：已知Ds=400mm，Qs=7.56 m³/min，Qm=8.7 m³/min。

 

　　Dm=Ds×(Qm/Qs)=400×8.7/7.56=460mm

 

　　Nm=Ns×(Qm/Qs)

 

　　Nm=修正后之馬力數(HP)

 

　　Ns=標準之馬力數(HP)

 

　　Qm、Qs 如上。

 

　　例題：馬達皮帶輪加大后，必須跟著加大使用馬達之馬力數，上例中之標準馬力數為75HP，排氣量提高為8.7 m3/min 后，所需馬力為何？

 

　　解：已知Qs=7.56 m3/min，Qm=8.7 m3/min，Ns=75HP

 

　　Nm=75×8.7/7.56≒86HP

 

　　9.空氣桶容積之計算

 

　　QA=(π/4)×D2×L×0.91

 

　　D=空氣桶直徑(cm)

 

　　L=空氣桶高度(cm)

 

　　例題：780φ×1524 mm之空氣桶容積為多少L。

 

　　解：已知D=78cm，L=152.4cm

 

　　Qa=(π/4)×782×152.4×0.91=728.223cm×0.91≒6621

 

　　10.現有空壓機風量不足，欲維持額定工作壓力之風量計算

 

　　Qs=Q×(P1+1.033)/(P2+1.033)

 

　　Qs=實際狀況下系統所需要之空壓機之排氣量(l/min)

 

　　Q=原使用空壓機之排氣量(l/min)

 

　　P1=原使用空壓機之工作壓力(l/min)

 

　　P2=實際狀況下系統所需之工作壓力(kg/c㎡·g)

 

　　例題：一部一馬力之空壓機，現工作壓力僅能維持在4kg/c㎡·g，但工作需要維持在7kg/c㎡·g 方能順利工作，問須使用風量多大之空壓機才能符合上述要求？

 

　　解：已知1HP 在7kg/c㎡·g 時實際排氣量為110 l/min

 

　　Os=110×(7+1.033)/(4+1.033)=176 l/min

 

　　※即一臺空壓機若其實際排氣量大于176 l/min，即可保證系統壓力維持在7 kg/c㎡·g。

 

　　11.氣壓缸之空氣消耗量計算：

 

　　Q=﹝(A1+A2)×L×(P+1)N﹞/1000×e(L/min)

 

　　Q=單支氣缸之空氣消耗量(L/min)

 

　　A1=頭端活塞有效面積(c ㎡)

 

　　A2=桿端活塞有效面積(c ㎡)

 

　　L=沖程(cm)

 

　　P=使用壓力數(kg/c ㎡)

 

　　N=每分鐘往復數

 

　　e=系數1.5－2

 

　　例題：100φmm 之氣壓缸，沖程300mm，每分鐘往復式10 次，使用壓力5kg/c ㎡。

 

　　解：(比依上列公式計算較方便)找出粗線所示，自5kg/c ㎡縱線往上看，與100φmm 曲線之交點，向左相對之耗氣量即為0.9 l/min(沖程100mm，每往復一次)。

 

　　因沖程為300mm，每分鐘往復10 次，故耗氣量Q=0.9×(300/10)×10=270 l/min

 

　　270 l/min×1.5(消耗系數)=405l/min