一些空气压缩机的经验公式和计算

在实际项目中，我们会遇到在单位转换下不同的工作条件，为了更好地判断空压机的工作参数，我们会使用一些经验公式和估算方法来使我们的选择更准确。

经验公式和计算可以帮助我们进行更精确的选择。

1.1m³与Nm³的转换

我们通常表示体积流量，主要涉及三个参数：“大气压力、温度、湿度”。在单位方面，m³和Nm³是非常常见的。我们从这两个单位开始学习转换公式。

这两个单位的工作条件大致如下：两个单位的入口压力都约为0.1MPa，湿度（RH）为0%，区别仅在于温度，m³为20℃，而Nm³为0℃。

通常，我们会根据以下转换公式进行换算，从而选择合适的空压机型号，下面是一个例子。

例如：

如果有10m³的空气，压力为1标准大气压（101.32 kPa），温度为35°C，湿度为65%（RH），你能否将这个体积流量表示为“Nm³”和“m³”？

情境1 转换→“Nm³”

QNm=｛[273×(p-ps×φ)/p]/(273+t)}×Q

其中：

QNm= 标准工作条件下的体积流量“1标准大气压（101.32 kPa），温度为0°C，湿度为0%（RH）”

p - 绝对入口压力，单位kPa；（与p的单位一致）

ps - 饱和水蒸气分压力，单位kPa。常用值列于表14-17。

φ - 相对湿度，单位%；t - 摄氏温度，单位℃。

Q - 实际状态下的气体体积，单位m³。

QNm=｛[273×(101.32-5.627×65%)/101.32]/(273+35)}×10≈8.54Nm³

表14-17。

Scenario 2 conversion → " m³"

Qm = ｛[293 × (p - ps × φ) / p] / (273 + t) } × Q

Qm - specified working condition "cubic meter", "1 standard atmosphere (101.32 kPa), a temperature of 20°C, and a humidity of 0% (RH)";

p - Absolute inlet pressure, kPa; (as long as the unit for ps is maintained)

ps - partial pressure of saturated water vapor, kPa. Commonly used partial pressure of water vapor can be found in Table 14-01.

φ - relative humidity, % (RH).

t - Celsius temperature, ℃.

Q - the actual state of the gas volume, m³.

Calculate as follows:

Qm = {[293 x (101.32 - 5.627 x 65%) / 101.32] / (273 + 35)}} x 10 ≈ 9.165 Nm³

In the actual sizing of the machine, we typically convert to the exact mechanical air displacement data to ensure that the customer's air requirements are met.

1.2 Different Altitudes, Air Flow Conversion (Air Volume Capacity Estimation)

When the air compressor is used in a plateau area, the empirical formula for calculating its air flow is as follows:

Q1 / Q2 = ε2 / ε1

Where:

Q1 - Air flow in the plains region

Q2 - Air flow in the plateau area

ε1 - Compression ratio in the plains region

ε2 - Compression ratio in the plateau area

The compression ratio is the ratio of the absolute pressures of the compressor outlet and inlet.

For example:

There is one air compressor with a power of 110 kW, an exhaust pressure of 0.8 MPa, and a volume flow rate (air flow) of 20 m³/min. If this air compressor operates in a plateau area with an altitude of 2000 meters above sea level, what will the air flow be in the new working condition?

(Note: The atmospheric pressure at 2000 meters above sea level is assumed to be 0.085 MPa; the actual calculation can check the atmospheric pressure for the altitude from the internet)

Solution:

According to the equation Q1 / Q2 = ε2 / ε1

Q2 = ε1 × Q1 / ε2

ε1 = 0.9 / 0.1 = 9

ε2 = (0.8 + 0.085) / 0.085 = 10.4

Q2 = ε1 × Q1 / ε2 = (20 × 9) / 10.4 = 17.3 (m³/min)

If your operation site is at a higher altitude, this formula should be considered to increase the air compressor's exhaust capacity. Alternatively, you can provide the altitude data when purchasing the air compressor, and Dream engineers will assist you.

1.3 Estimating Air Consumption for Multiple Demand Appliances

In practice, at an air-using location, there may be more than one or two or even 10 different air-using appliances. These air-using appliances or tools are typically not used at the same time.

Here, we provide an empirical formula that you can refer to for estimating the air consumption.

Each pneumatic device in an intermittent work condition, the air source system air consumption calculation method is as follows:

Q = 0.5ψ × k1 × k2 × k3 × Qmax

其中： 

Qmax - 最大气体消耗的实际需求（气体设备、气动工具和铭牌气体消耗）。

ψ - 利用系数：考虑到所有气动设备不会同时使用的系数，经验值范围为 0.95 ~ 0.65，一般来说， 

气动设备数量越多，同时使用的情况越少，值越小，反之则越大。2台设备取 0.95， 

4台设备取 0.9，6台设备取 0.85，8台设备取 0.95，0.85，8台设备取 0.8，10台设备取 0.65。

k1 - 泄漏系数，值范围为 1.2 ~ 1.5。

k2 - 备用系数，值范围为 1.2 ~ 1.6。

k3 - 不均匀系数。根据气体供给系统中气体的平均消耗，考虑到不均匀因素，确保最大化使用， 

其值范围为 1.2 ~ 1.4。

1.4 油注入式空气压缩机的油耗估算

有一台功率为 250 kW，排气压力为 0.8 MPa，空气流量为 40 m³/min 的空气压缩机。假设油含量为 3 ppm，理论上在 1000 小时的运行中将消耗多少油？

以下是一些提示：

ppm 是百万分之一的缩写，表示百万分之一（也称为百万）。

ppm 是百万分之一的缩写，表示百万分之一或百万。它分为质量比 ppmw 和体积比 ppmv。通常我们说 ppm 是质量比 

（1 千万分之一的 1kg 是 1mg）。

解答： 

每立方米每分钟的油耗：3 × 1.2 = 3.6mg/m³ 

（标准大气压，20℃，空气密度约为 1.2kg/m³，1ppm 即 1.2mg）。 

然后，

40m³/min 的油耗：40 × 3.6 = 144mg

1000 小时运行的油耗：

1000×60×144=8640000mg=8640g=8.64kg

润滑油通常是按体积计算，转换为体积：

8.64 ÷ 0.9 = 9.6L（润滑油的密度约为 0.9）

上述只是理论上的油耗，实际情况往往会比这个数值大（首先是油芯过滤能力会继续下降， 

其次是润滑油会不断恶化，第三是运行在多变的操作条件下）。 

如果根据 4000 小时的理论计算，40m³/min 空气压缩机的油耗约为 38L，实际值往往为此值的 

1.5~2 倍。通常，40m³/min 空气压缩机的润滑油总量约为 150L，4000 小时的油耗为 20%~40%。

德蒙压缩机公司已在中国空气压缩机行业耕耘 14 年，帮助无数客户提升和升级他们的空气使用设备， 

以及扩展他们的新项目。我们期待您的来信。