I produttori di apparecchiature di riscaldamento e raffreddamento esprimono la capacità di scambio d'aria in piedi cubi per Minuto (CFM), ma questo numero varia in base alla temperatura e alla pressione dell'aria in corso scambiato. In parte per confrontare i prodotti, i produttori a volte esprimono la capacità in piedi cubi standard al minuto (SCFM), che presuppone una temperatura e una pressione standard. Se si dispone di un'applicazione che richiede una certa capacità a una temperatura e una pressione specificate e il la capacità del sistema che stai considerando elenca la capacità in SCFM, hai bisogno di un modo per convertire tra CFM e SCFM. Un'espressione derivata dalla legge dei gas ideali consente di farlo.
Cosa sono CFM e SCFM?
Il flusso d'aria volumetrico viene misurato in piedi cubi al minuto, ma poiché la densità dell'aria e di altri gas cambia con la temperatura e la pressione, questo numero varia. La densità varia direttamente con la pressione e inversamente con la temperatura. Gli ingegneri si riferiscono spesso a CFM come Actual Cubic Feet al Minute (ACFM) per sottolineare la relazione tra flusso d'aria e densità dell'aria.
Il riferimento a un flusso d'aria in condizioni standard rimuove la variabilità. Sebbene nel mondo sia in uso più di uno standard, l'American Society of Mechanical Engineers utilizza i seguenti valori standard:
- Pressione atmosferica = 14,7 psi
- Temperatura ambiente = 68 gradi Fahrenheit
- Umidità relativa = 36 percento
- Densità dell'aria = 0,075 libbre/piedi cubi
Quando la potenza di un'unità di riscaldamento o raffrescamento è espressa in SCFM, queste sono le condizioni che assume il valore.
Conversione da SCFM a ACFM e viceversa
La legge dei gas ideali, pV = nRT, ci dà la relazione tra pressione, volume e temperatura di un gas ideale, dove n è il numero di moli del gas e R è una costante. L'aria non è un gas ideale, ma possiamo ottenere un utile confronto tra SCFM e ACFM considerandolo come tale.
Ai fini di questo calcolo, m denota la massa del gas, che dà un'espressione per la densità (d), che è definita come la massa del gas per unità di volume (m/V); d = m/V = P/RT. Isolando la massa del gas in movimento (m) e dividendo per il tempo impiegato a muoversi si ottiene la seguente espressione: m/t = d (V/t). In parole, la portata massica è uguale alla densità moltiplicata per la portata volumetrica.
Usando questa relazione e facendo riferimento alla legge dei gas ideali, otteniamo le seguenti espressioni:
SCFM = ACFM (PUN/PS • TS/TUN )
- PUN = Pressione effettiva
- PS = Pressione standard
- TUN = Temperatura effettiva
- TS = Temperatura standard
Nelle scale assolute richieste dalla legge dei gas ideali, la pressione atmosferica standard è 14,7 psi e la temperatura standard è 528 gradi Rankine, che equivale a 68 gradi Fahrenheit. Usando questi valori, otteniamo:
SCFM = ACFM (PUN/14.7 psi) (528˚R/TUN)
ACFM = SCFM (14,7 psi/PUN) (TUN/528˚R)
Contabilità per l'umidità
L'equazione derivata dalla legge dei gas ideali è utile per la maggior parte delle situazioni, ma poiché l'aria non è un gas ideale, una relazione più accurata tra ACFM e SCFM tiene conto del contenuto di umidità del aria:
ACFM = SCFM • PS - (RHS • PVS)/Pb - (RHUN • PVUN) • TUN/TS • Pb/PUN
- RHS = Umidità relativa standard
- RHUN = Umidità relativa effettiva
- PVS = Tensione di vapore saturo dell'acqua a temperatura standard
- PVUN = Tensione di vapore saturo dell'acqua alla temperatura effettiva
- Pb = Pressione barometrica