Como converter SCFM para CFM

Os fabricantes de equipamentos de aquecimento e resfriamento expressam a capacidade de troca de ar em pés cúbicos por Minuto (CFM), mas este número varia de acordo com a temperatura e pressão do ar sendo trocado. Em parte para fins de comparação de produtos, os fabricantes às vezes expressam a capacidade em pés cúbicos padrão por minuto (SCFM), que pressupõe temperatura e pressão padrão. Se você tiver um aplicativo que exige uma certa capacidade em uma temperatura e pressão especificadas, e o capacidade do sistema que você está considerando lista a capacidade em SCFM, você precisa de uma maneira de converter entre CFM e SCFM. Uma expressão derivada da lei dos gases ideais permite que você faça isso.

O fluxo volumétrico de ar é medido em pés cúbicos por minuto, mas como a densidade do ar e de outros gases muda com a temperatura e a pressão, esse número varia. A densidade varia diretamente com a pressão e inversamente com a temperatura. Os engenheiros costumam se referir ao CFM como pés cúbicos reais por minuto (ACFM) para enfatizar a relação entre o fluxo de ar e a densidade do ar.

Referir-se a um fluxo de ar em condições padrão remove a variabilidade. Embora mais de um padrão esteja em uso no mundo, a American Society of Mechanical Engineers usa os seguintes valores padrão:

• Pressão atmosférica = 14,7 psi 
  
• Temperatura ambiente = 68 graus Fahrenheit 
  
• Umidade relativa = 36 por cento
  
• Densidade do ar = 0,075 lbs / cu.ft

Quando a capacidade de uma unidade de aquecimento ou resfriamento é expressa em SCFM, essas são as condições que o valor assume.

A lei dos gases ideais, pV = nRT, nos dá a relação entre pressão, volume e temperatura de um gás ideal, onde n é o número de moles do gás e R é uma constante. O ar não é um gás ideal, mas podemos obter uma comparação útil entre o SCFM e o ACFM considerando-o como tal.

Para efeito deste cálculo, m denota a massa do gás, o que dá uma expressão para a densidade (d), que é definida como a massa do gás por unidade de volume (m / V); d = m / V = ​​P / RT. Isolando a massa do gás sendo movido (m) e dividindo pelo tempo que leva para movê-lo, obtém-se a seguinte expressão: m / t = d (V / t). Em palavras, a vazão de massa é igual à densidade multiplicada pela vazão volumétrica.

Usando essa relação e nos referindo à lei dos gases ideais, obtemos as seguintes expressões:

SCFM = ACFM (P_UMA/ P_S • T_S/ T_UMA )

• P_UMA = Pressão real
  
• P_S = Pressão padrão
  
• T_UMA = Temperatura real
  
• T_S = Temperatura padrão
  

Nas escalas absolutas exigidas pela lei dos gases ideais, a pressão atmosférica padrão é 14,7 psi e a temperatura padrão é 528 graus Rankine, o que equivale a 68 graus Fahrenheit. Usando esses valores, obtemos:

SCFM = ACFM (P_UMA/14,7 psi) (528˚R / T_UMA)

ACFM = SCFM (14,7 psi / P_UMA) (T_UMA/528˚R)

A equação derivada da lei dos gases ideais é útil para a maioria das situações, mas porque o ar não é um gás ideal, uma relação mais precisa entre ACFM e SCFM leva em consideração o teor de umidade do ar:

ACFM = SCFM • P_S - (RH_S • PV_S) / P_b - (RH_UMA • PV_UMA) • T_UMA/ T_S • P_b/ P_UMA

• RH_S = Umidade relativa padrão
  
• RH_UMA = Umidade relativa real
  
• PV_S = Pressão de vapor saturado de água na temperatura padrão
  
• PV_UMA = Pressão de vapor saturado de água na temperatura real
  
• P_b = Pressão barométrica