공기 압축기 공기 유량 계산 공식

공기 압축기의 공기 유량이란 무엇인가요?

공기 압축기의 공기 유량은 일반적으로 단위 시간당 압축기가 흡입하거나 배출하는 기체의 부피를 의미한다. 엔지니어링 분야에서 흔히 사용되는 단위는 다음과 같다. m³/min、L/min 또는 Nm³/분. 기체의 부피는 압력과 온도에 따라 변하므로, 유량을 비교하거나 장비를 선정할 때에는 먼저 해당 유량이 적용되는 압력, 온도 및 상태 기준을 명확히 해야 합니다.

실린더의 파라미터를 기반으로 이론 배기량을 추정한다.

단작용 왕복식 피스톤형 공기압축기:이론적 배기량은 Q = π/4 × D² × S × n × z로 근사할 수 있다.

• D: 실린더 직경.
• S: 피스톤 행정.
• n: 회전수 또는 단위 시간당 왕복 횟수.
• z: 실린더 수.

실제 배기량은 일반적으로 이론값보다 낮으며, 다음과 같이 표현할 수 있다:실제 배기량 = 이론적 배기량 × 용적 효율용적 효율은 여유 용적, 흡배기 저항, 밸브의 상태, 온도 및 누설의 영향을 받는다.

가스 저장 탱크 충전 시간에 따른 추정

현장에서 사용 가능한 저장용기의 충전 시간을 기반으로 흡입 상태에서의 배기량을 추정합니다:Q ≈ V × (P2 – P1) / (t × P0).

• V: 가스 저장 탱크의 용적.
• P1: 공기 주입 시작 시의 절대압력.
• P2: 공기 주입이 끝났을 때의 절대 압력.
• t: 공기 주입 시간.
• P0: 흡입 측의 기준 대기압 또는 표준압.

계측기가 표압으로 표시되는 경우, 먼저 절대압으로 환산해야 합니다. 계산 시에는 충전 과정에서의 하역, 배기 및 다수 기기의 병렬 운전에 의한 간섭을 최대한 줄여야 합니다.

실제 유량과 표준 상태 유량 간의 환산

실제 운전 조건에서의 유량을 표준 상태 유량으로 환산해야 할 경우에는 이상기체 상태 방정식을 참고할 수 있다:QN ≈ Q × (P / PN) × (TN / T).

• Q: 실제 운전 조건에서의 부피 유량.
• QN: 표준 상태 부피유량.
• P: 실제 절대압력.
• PN: 표준 상태 압력.
• T: 실제 열역학적 온도.
• TN: 표준 상태의 열역학적 온도.

산업별로 표준 상태에 대한 정의가 다를 수 있으므로, 계산 시에는 동일한 기준을 유지하여 직접 혼용하는 것을 피해야 한다.

용기설비를 기준으로 필요한 공기 유량을 계산한다.

선택 시에는 일반적으로 공기 소비량 합산법을 사용합니다:필요한 공기 유량 ≈ Σ 개별 설비의 공기 소비량 × 동시 사용 계수 × 여유 계수.

• 단일 설비의 공기 소모량: 설비 기술 자료 또는 실측 데이터를 기준으로 합니다.
• 동시 사용 계수: 설비의 동시 운전 여부에 따라 결정된다.
• 여유 계수: 누설, 향후 용량 증설 및 운전 조건의 변동을 고려함.

계산 시 유의사항

• 압력계의 표시값은 일반적으로 게이지 압력이며, 기체의 부피 변화를 계산할 때는 절대압력을 사용해야 한다.
• 온도가 상승하면 같은 질량의 기체는 부피가 증가하므로, 환산 시에는 온도 기준을 통일해야 한다.
• 고지대에서는 흡입 압력이 낮아져 실제 배기량과 압축비에 영향을 미친다.
• 배관 누설, 필터 요소의 저항, 밸브 부품의 마모 등은 모두 가용 유량의 감소를 초래합니다.
• 선택 시에는 적절한 여유를 두되, 과도하게 확대하는 것은 에너지 소비를 증가시킬 수 있으므로 지양해야 합니다.