Jak przekonwertować SCFM na CFM?

Producenci urządzeń grzewczych i chłodzących ekspresową wydajność wymiany powietrza w stopach sześciennych na Minuta (CFM), ale ta liczba zmienia się w zależności od temperatury i ciśnienia powietrza wymienione. Częściowo w celu porównania produktów, producenci czasami wyrażają pojemność w standardowych stopach sześciennych na minutę (SCFM), które zakładają standardową temperaturę i ciśnienie. Jeśli masz aplikację, która wymaga określonej wydajności przy określonej temperaturze i ciśnieniu, a pojemność systemu, który rozważasz, wymienia pojemność w SCFM, potrzebujesz sposobu na konwersję między CFM i SCFM. Pozwala na to wyrażenie wywodzące się z prawa gazu doskonałego.

Objętościowy przepływ powietrza jest mierzony w stopach sześciennych na minutę, ale ponieważ gęstość powietrza i innych gazów zmienia się wraz z temperaturą i ciśnieniem, liczba ta się zmienia. Gęstość zmienia się bezpośrednio z ciśnieniem i odwrotnie z temperaturą. Inżynierowie często określają CFM jako rzeczywistą stopę sześcienną na minutę (ACFM), aby podkreślić związek między przepływem powietrza a gęstością powietrza.

Odniesienie do przepływu powietrza w warunkach standardowych usuwa tę zmienność. Chociaż na świecie obowiązuje więcej niż jeden standard, Amerykańskie Stowarzyszenie Inżynierów Mechanicznych stosuje następujące standardowe wartości:

• Ciśnienie atmosferyczne = 14,7 psi 
  
• Temperatura w pomieszczeniu = 68 stopni Fahrenheita 
  
• Wilgotność względna = 36 procent
  
• Gęstość powietrza = 0,075 funta/stopę sześcienną

Gdy wydajność urządzenia grzewczego lub chłodniczego jest wyrażona w SCFM, są to warunki, które przyjmuje wartość.

Prawo gazu doskonałego, pV = nRT, daje nam zależność między ciśnieniem, objętością i temperaturą gazu doskonałego, gdzie n jest liczbą moli gazu, a R jest stałą. Powietrze nie jest gazem idealnym, ale możemy uzyskać przydatne porównanie między SCFM i ACFM, uznając je za takie.

Do celów tego obliczenia m oznacza masę gazu, która daje wyrażenie na gęstość (d), która jest zdefiniowana jako masa gazu na jednostkę objętości (m/V); d = m/V = P/RT. Izolując masę poruszającego się gazu (m) i dzieląc przez czas potrzebny na jego przemieszczenie, otrzymujemy następujące wyrażenie: m/t = d (V/t). Słowem, masowe natężenie przepływu jest równe gęstości pomnożonej przez objętościowe natężenie przepływu.

Korzystając z tej zależności i odwołując się do prawa gazu doskonałego, otrzymujemy następujące wyrażenia:

SCFM = ACFM (P_ZA/P_S • T_S/T_ZA )

• P_ZA = Rzeczywiste ciśnienie
  
• P_S = Ciśnienie standardowe
  
• T_ZA = Temperatura rzeczywista
  
• T_S = Temperatura standardowa
  

W skali absolutnej wymaganej przez prawo gazu doskonałego standardowe ciśnienie atmosferyczne wynosi 14,7 psi, a standardowa temperatura to 528 stopni Rankine'a, co odpowiada 68 stopniom Fahrenheita. Korzystając z tych wartości otrzymujemy:

SCFM = ACFM (P_ZA/14,7 psi) (528˚R/T_ZA)

ACFM = SCFM (14,7 psi/P_ZA) (T_ZA/528˚R)

Równanie wyprowadzone z równania stanu gazu doskonałego jest przydatne w większości sytuacji, ale ponieważ powietrze nie jest gazu doskonałego, dokładniejsza zależność między ACFM i SCFM uwzględnia zawartość wilgoci w powietrze:

ACFM = SCFM • P_S - (RH_S • PV_S)/P_b - (RH_ZA • PV_ZA) • T_ZA/T_S • P_b/P_ZA

• RH_S = Standardowa wilgotność względna
  
• RH_ZA = Rzeczywista wilgotność względna
  
• PV_S = Prężność pary nasyconej wody w temperaturze standardowej
  
• PV_ZA = Prężność pary nasyconej wody w rzeczywistej temperaturze
  
• P_b = Ciśnienie barometryczne