قياس الضغط ودرجة الحرارة والسعة الحرارية
4 أغسطس, 2022
لفهم طرق عمل الهواء المضغوط، من الممكن أن تساعد المقدمة الأساسية للفيزياء بشكلٍ كبير. نحدد الوحدات الفيزيائية المختلفة لقياس الضغط ودرجة الحرارة والسعة الحرارية. تعرف على المزيد.
الأبعاد Compressed Air Wiki الإدارة متغيرة السرعة تركيب ضاغط هواء الإدارة ثابتة السرعة النظرية الأساسية الفيزياء كيفية الاستعمال
بعد التعرف على أساسيات الفيزياء، قد تريد معرفة المزيد حول فهم قياسات ضاغط الهواء في ما يتعلق بهذه الأمور.
تكون هذه المعلومات مفيدة للغاية عند تحديد الحجم والقدرة اللازمين لاستخدام معين. في هذا المقال، سنشرح أساسيات قياس الشغل والقدرة ومعدل التدفق الحجمي.
يمكن تعريف الشغل الميكانيكي على أنه ناتج ضرب القوة في المسافة التي تؤثر خلالها القوة في جسم ما. وكما هو الحال بالنسبة إلى الحرارة، فالشغل ينطوي على طاقة تنتقل من جسم إلى آخر. ويكمن الاختلاف في أنه ينطوي على القوة بدلاً من درجة الحرارة. ومن الأمثلة على ذلك، الغاز المضغوط في أسطوانة باستخدام كباس متحرك.
يحدث الضغط نتيجة للقوة التي تحرك الكباس. ومن ثمّ تنتقل الطاقة من الكباس إلى الغاز المحتبس. ويُعد انتقال الطاقة هذا شغلاً بالمعنى الديناميكي الحراري للكلمة. وقد تتخذ نتائج الشغل أشكالاً عدة، كالتغييرات في طاقة الوضع أو الطاقة الحركية أو الطاقة الحرارية.
يُعد الشغل الميكانيكي المرتبط بالتغيرات في حجم مزيج الغاز إحدى أهم العمليات في الديناميكا الحرارية الهندسية. وحدة النظام الدولي للشغل هي الجول: 1 جول = 1 نيوتن متر = 1 واط/ثانية.
القدرة هي الشغل المبذول لكل وحدة زمنية. وهي مقياس لمدى سرعة إنجاز الشغل. وحدة النظام الدولي للطاقة هي الواط: 1 واط = 1 جول/ثانية. على سبيل المثال، قد تتماثل القدرة أو تدفق الطاقة إلى عمود إدارة الضاغط رقميًا مع الحرارة المنبعثة من النظام إضافة إلى الحرارة المستخدمة على الغاز المضغوط.
معدل التدفق الحجمي لنظام هو قياس حجم السائل المتدفق لكل وحدة زمنية. ويمكن حسابه كناتج ضرب مساحة المقطع العرضي للتدفق في متوسط السرعة المتجهة للتدفق. وحدة النظام الدولي لمعدل التدفق الحجمي هي م3/ث.
مع ذلك، يكثر استخدام وحدة لتر/ثانية (l/s) كذلك عند الإشارة إلى معدل التدفق الحجمي (يُسمى أيضًا السعة) لضاغط. وهي إما أن تُذكر على هيئة لتر عادي/ثانية (NL/s) أو كسريان للهواء الحر (l/s). مع استخدام NL/s، تتم إعادة حساب معدل تدفق الهواء إلى "الحالة العادية"، أي المحدد تقليديًا بقيمة 1,013 بار (مطلق) و0 درجة مئوية. تستخدم الوحدة العادية NL/s بصورة أساسية عند تحديد تدفق كتلي.
بالنسبة إلى سريان الهواء الحر (FAD)، تتم إعادة حساب معدل تدفق خرج الضاغط إلى معدل حجم الهواء الحر عند حالة المدخل القياسية (ضغط المدخل 1 بار (مطلق) ودرجة حرارة المدخل 20 درجة مئوية). العلاقة بين معدلي التدفق الحجميَّين هي (لاحظ أن المعادلة المبسّطة أعلاه لم تتضمن الرطوبة).
يوضح المثال الآتي سريان الهواء الحر (FAD). ما معنى أن سريان الهواء الحر = 39 لترًا/ثانية لضاغط يعمل بضغط 13 بار؟ وما المدة التي يستغرقها ملء خزان سعته 390 لترًا عند ضغط 13 بار؟ لحساب ذلك، نحتاج إلى مراجعة ظروف المدخل. وهي 1 بار.
عندما نبدأ بوعاء فارغ، فبعد مرور ثانية واحدة سيحتوي الوعاء على 39 لترًا عند ضغط 1 بار. وبعد 10 ثوانٍ يكون الضغط داخل الوعاء 1 بار. وبعد ذلك، يكون الضغط 2 بار بعد 20 ثانية. لذا بعد مرور 130 ثانية، يتم ملؤه عند ضغط 13 بار.
بعد ذلك، يأتي الفرق بين الحالات المرجعية والحالات العادية. تستخدم الحالات المرجعية ضغطًا يبلغ 1 بار ودرجة حرارة تبلغ 20 درجة مئوية ورطوبة نسبية (RH) 0%.
تنطوي الحالات العادية على ضغط جوي قياسي = 1,01325 بار ودرجة حرارة تبلغ 0 درجة مئوية ورطوبة نسبية (RH) 0%. يتعلق التعريف التالي بمتطلبات الطاقة المحددة. وهذا يعني مقدار الطاقة المطلوب لتقديم لتر واحد من سريان الهواء الحر عند ضغط معين.
يُعد تحديد نظام الهواء المضغوط حسب التدفق والضغط –وليس الكيلوواط أو القدرة الحصانية– أفضل طريقة لمطابقة أدائه مع احتياجاتك. يجب أن يتوافق حجم الضاغط مع متطلبات عملك بدقة أكبر من مجرد تصنيفه حسب الكيلوواط.
معرفة المزيد حول التحديد حسب التدفق.
هناك الكثير من المصطلحات الفنية يتناولها هذا المقال تتعلق بالشغل الميكانيكي والقدرة والتدفق. من المهم فهم هذه المعلومات للاستثمار في المعدات المناسبة لاستخداماتك. إذا اشتريت معدات كبيرة جدًا أو صغيرة جدًا، فقد تواجه مخاطر عدم الكفاءة.
ما يجب التفكير فيه هو مقدار القوة التي ستحتاج إليها لنقل جسم لإنجاز مهمة معينة في إطار زمني محدد. وكما ذُكر أعلاه، يتم التعبير عن ذلك بالتدفق والضغط. بالإضافة إلى وحدة اللتر في الثانية (لتر/ثانية)، يمكن قياس التدفق بالقدم المكعبة في الدقيقة (cfm) أو المتر المكعب في الساعة (م3/ساعة). تتعلق كل هذه القياسات بالسرعة.
يتم قياس الضغط بوحدة البار، كما ذُكر أعلاه، أو رطل لكل بوصة مربعة (psi). إذا كنت بحاجة إلى نقل أجسام ثقيلة، فستحتاج إلى المزيد من الضغط. ستحتاج أيضًا إلى تحديد ما إذا كنت بحاجة إلى سريان الهواء طوال اليوم وما إذا كانت هناك متطلبات مختلفة لاستخداماتك. هذا السياق مفيد عندما يتعلق الأمر بتحديد الحجم والاختيار من بين الماكينات ذات الإدارة متغيرة السرعة (VSD) وثابتة السرعة.
عند البحث عن ضواغط الهواء، ستجد المعدات ذات الإدارة متغيرة السرعة (VSD) والسرعة الثابتة. تشير هذه المصطلحات إلى طريقة عمل المحرك. وكما يوضح الاسم، تعمل الماكينات ذات السرعة الثابتة بسرعة واحدة فقط، أما الضواغط ذات الإدارة متغيرة السرعة (VSD) فتغير السرعة حسب الطلب. ولكل منهما مزاياه الخاصة، حسب سير عملك واحتياجاتك.
عادةً ما يكون شراء الماكينة ذات السرعة الثابتة أرخص، لكن الماكينات ذات الإدارة متغيرة السرعة (VSD) تتميز بالفعالية. كما توفر الأخيرة هذه وفورات في تكاليف الطاقة التشغيلية. إذا كنت مترددًا بشأن ما يناسب احتياجاتك، فلا تتردد في التواصل معنا. يسرّ فريقنا أن يساعد في تقييم ما يناسب احتياجاتك بأفضل شكل.
ندرك أنه لا يوجد حجم واحد يناسب كل الحلول لكل العملاء؛ لذا نقدم حلولاً مخصصة.
بعد التعرّف على أساسيات الفيزياء هنا، قد تريد معرفة المزيد عن الوحدات الفيزيائية المستخدمة لقياس مظاهر المادة المختلفة. وقد يكون ذلك مفيدًا للغاية عند التعامل مع الهواء المضغوط. في هذا المقال، سنشرح أساسيات قياس الضغط ودرجة الحرارة والسعة الحرارية.
4 أغسطس, 2022
لفهم طرق عمل الهواء المضغوط، من الممكن أن تساعد المقدمة الأساسية للفيزياء بشكلٍ كبير. نحدد الوحدات الفيزيائية المختلفة لقياس الضغط ودرجة الحرارة والسعة الحرارية. تعرف على المزيد.
5 مايو, 2023
لفهم طريقة عمل الهواء المضغوط، من المفيد تقديم مقدمة أساسية للفيزياء، بما في ذلك المراحل الأربع للمادة.
21 أبريل, 2022
لفهم فيزياء الديناميكا الحرارية لضاغط الهواء وتوليد الحرارة بشكل أفضل، يناقش هذا المقال المبادئ الرئيسية وقانونين للغاز.