Hersteller von Heiz- und Kühlgeräten geben die Luftaustauschkapazität in Kubikfuß pro. an Minute (CFM), aber diese Zahl variiert je nach Temperatur und Druck der Luft getauscht. Zum Teil um Produkte zu vergleichen, geben Hersteller die Kapazität manchmal in Standardkubikfuß pro Minute (SCFM) an, die eine Standardtemperatur und einen Standarddruck annehmen. Wenn Sie eine Anwendung haben, die eine bestimmte Kapazität bei einer bestimmten Temperatur und einem bestimmten Druck erfordert, und die Kapazität des Systems, das Sie in Betracht ziehen, listet die Kapazität in SCFM auf, benötigen Sie eine Möglichkeit, zwischen CFM und umzurechnen SCFM. Ein aus dem idealen Gasgesetz abgeleiteter Ausdruck ermöglicht dies.
Was sind CFM und SCFM?
Der volumetrische Luftstrom wird in Kubikfuß pro Minute gemessen, aber da sich die Dichte von Luft und anderen Gasen mit Temperatur und Druck ändert, variiert diese Zahl. Die Dichte variiert direkt mit dem Druck und umgekehrt mit der Temperatur. Ingenieure bezeichnen CFM oft als Actual Cubic Feet per Minute (ACFM), um die Beziehung zwischen Luftstrom und Luftdichte zu unterstreichen.
Die Bezugnahme auf einen Luftstrom unter Standardbedingungen beseitigt die Variabilität. Obwohl weltweit mehr als ein Standard verwendet wird, verwendet die American Society of Mechanical Engineers die folgenden Standardwerte:
- Atmosphärendruck = 14,7 psi
- Raumtemperatur = 68 Grad Fahrenheit
- Relative Luftfeuchtigkeit = 36 Prozent
- Luftdichte = 0,075 lbs/cu.ft
Wenn die Leistung einer Heiz- oder Kühleinheit in SCFM ausgedrückt wird, sind dies die Bedingungen, die der Wert annimmt.
Konvertieren von SCFM zu ACFM und zurück
Das ideale Gasgesetz, pV = nRT, gibt uns die Beziehung zwischen Druck, Volumen und Temperatur eines idealen Gases an, wobei n die Molzahl des Gases und R eine Konstante ist. Luft ist kein ideales Gas, aber wir können einen nützlichen Vergleich zwischen SCFM und ACFM erhalten, wenn wir es als solches betrachten.
Für diese Berechnung bezeichnet m die Masse des Gases, was einen Ausdruck für die Dichte (d) ergibt, die als Masse des Gases pro Volumeneinheit (m/V) definiert ist; d = m/V = P/RT. Isoliert man die Masse des bewegten Gases (m) und dividiert durch die Zeit, die es für seine Bewegung benötigt, ergibt sich folgender Ausdruck: m/t = d (V/t). In Worten, der Massendurchfluss ist gleich der Dichte multipliziert mit dem Volumendurchfluss.
Unter Verwendung dieser Beziehung und unter Bezugnahme auf das Gesetz des idealen Gases erhalten wir die folgenden Ausdrücke:
SCFM = ACFM (PEIN/PS • TS/TEIN )
- PEIN = Tatsächlicher Druck
- PS = Standarddruck
- TEIN = Ist-Temperatur
- TS = Standardtemperatur
In den absoluten Skalen, die das ideale Gasgesetz erfordert, beträgt der Standardatmosphärendruck 14,7 psi und die Standardtemperatur 528 Grad Rankine, was 68 Grad Fahrenheit entspricht. Mit diesen Werten erhalten wir:
SCFM = ACFM (PEIN/14,7 psi) (528˚R/TEIN)
ACFM = SCFM (14,7 psi/P)EIN) (TEIN/528˚R)
Luftfeuchtigkeit berücksichtigen
Die aus dem idealen Gasgesetz abgeleitete Gleichung ist für die meisten Situationen nützlich, aber da Luft kein ideales Gas, eine genauere Beziehung zwischen ACFM und SCFM berücksichtigt den Feuchtigkeitsgehalt des Luft:
ACFM = SCFM • PS - (RHS • PVS)/Pb - (RHEIN • PVEIN) • TEIN/TS • Pb/PEIN
- RHS = Standardrelative Luftfeuchtigkeit
- RHEIN = Tatsächliche relative Luftfeuchtigkeit
- PVS = Sättigungsdampfdruck von Wasser bei Standardtemperatur
- PVEIN = Sättigungsdampfdruck von Wasser bei aktueller Temperatur
- Pb = Luftdruck