Les fabricants d'équipements de chauffage et de refroidissement expriment la capacité d'échange d'air en pieds cubes par Minute (CFM), mais ce nombre varie en fonction de la température et de la pression de l'air échangé. En partie pour comparer les produits, les fabricants expriment parfois la capacité en pieds cubes standard par minute (SCFM), qui suppose une température et une pression standard. Si vous avez une application qui demande une certaine capacité à une température et une pression spécifiées, et que le capacité du système que vous envisagez répertorie la capacité dans SCFM, vous avez besoin d'un moyen de convertir entre CFM et SCFM. Une expression dérivée de la loi des gaz parfaits vous permet de le faire.
Que sont CFM et SCFM ?
Le débit d'air volumétrique est mesuré en pieds cubes par minute, mais comme la densité de l'air et des autres gaz change avec la température et la pression, ce nombre varie. La densité varie directement avec la pression et inversement avec la température. Les ingénieurs se réfèrent souvent à CFM en tant que pieds cubes réels par minute (ACFM) pour souligner la relation entre le débit d'air et la densité de l'air.
Se référer à un débit d'air dans des conditions standard supprime la variabilité. Bien que plusieurs normes soient utilisées dans le monde, l'American Society of Mechanical Engineers utilise les valeurs standard suivantes :
- Pression atmosphérique = 14,7 psi
- Température ambiante = 68 degrés Fahrenheit
- Humidité relative = 36 pour cent
- Densité de l'air = 0,075 lb/pi
Lorsque la capacité d'une unité de chauffage ou de refroidissement est exprimée en SCFM, ce sont les conditions que la valeur suppose.
Conversion de SCFM en ACFM et retour
La loi des gaz parfaits, pV = nRT, nous donne la relation entre la pression, le volume et la température d'un gaz parfait, où n est le nombre de moles du gaz et R est une constante. L'air n'est pas un gaz idéal, mais nous pouvons obtenir une comparaison utile entre SCFM et ACFM en le considérant comme tel.
Aux fins de ce calcul, m désigne la masse du gaz, ce qui donne une expression pour la densité (d), qui est définie comme la masse du gaz par unité de volume (m/V); d = m/V = P/RT. Isoler la masse du gaz déplacé (m) et diviser par le temps qu'il faut pour le déplacer donne l'expression suivante: m/t = d (V/t). En d'autres termes, le débit massique est égal à la densité multipliée par le débit volumétrique.
En utilisant cette relation et en se référant à la loi des gaz parfaits, on obtient les expressions suivantes :
SCFM = ACFM (PUNE/PS • TS/TUNE )
- PUNE = Pression réelle
- PS = Pression normale
- TUNE = Température réelle
- TS = température normale
Dans les échelles absolues requises par la loi des gaz parfaits, la pression atmosphérique standard est de 14,7 psi et la température standard est de 528 degrés Rankine, ce qui équivaut à 68 degrés Fahrenheit. En utilisant ces valeurs, on obtient :
SCFM = ACFM (PUNE/14,7 psi) (528 R/TUNE)
ACFM = SCFM (14,7 psi/PUNE) (TUNE/528˚R)
Comptabilisation de l'humidité
L'équation dérivée de la loi des gaz parfaits est utile dans la plupart des situations, mais parce que l'air n'est pas un gaz parfait, une relation plus précise entre ACFM et SCFM prend en compte la teneur en humidité du air:
ACFM = SCFM • PS - (DRS • PVS)/Pb - (DRUNE • PVUNE) • TUNE/TS • Pb/PUNE
- HRS = Humidité relative normale
- HRUNE = Humidité relative réelle
- PVS = Pression de vapeur saturée de l'eau à température standard
- PVUNE = Pression de vapeur saturée de l'eau à température réelle
- Pb = Pression barométrique