Tillverkare av värme- och kylutrustning uttrycker luftkapacitet i kubikfot per Minute (CFM), men detta antal varierar beroende på temperaturen och trycket i den luft som finns utbytt. Delvis för att jämföra produkter uttrycker tillverkare ibland kapacitet i standard kubikfot per minut (SCFM), som antar en standardtemperatur och ett tryck. Om du har en applikation som kräver en viss kapacitet vid en specificerad temperatur och tryck, och kapacitet för det system du funderar på listar kapacitet i SCFM, behöver du ett sätt att konvertera mellan CFM och SCFM. Ett uttryck som härrör från den ideala gaslagen tillåter dig att göra det.
Vad är CFM och SCFM?
Volymflödet mäts i kubikfot per minut, men eftersom luftens och andra gasers densitet förändras med temperatur och tryck varierar detta antal. Densiteten varierar direkt med tryck och omvänt med temperatur. Ingenjörer hänvisar ofta till CFM som faktiska kubikfot per minut (ACFM) för att understryka förhållandet mellan luftflöde och lufttäthet.
Att hänvisa till ett luftflöde vid standardförhållanden tar bort variationen. Även om mer än en standard används i världen använder American Society of Mechanical Engineers följande standardvärden:
- Atmosfäriskt tryck = 14,7 psi
- Rumstemperatur = 68 grader Fahrenheit
- Relativ luftfuktighet = 36 procent
- Lufttäthet = 0,075 lbs / cu.ft
När kapaciteten hos en värme- eller kylenhet uttrycks i SCFM är det de villkor som värdet antar.
Konvertera från SCFM till ACFM och tillbaka
Den ideala gaslagen, pV = nRT, ger oss förhållandet mellan tryck, volym och temperatur för en idealgas, där n är antalet mol av gasen och R är en konstant. Luft är inte en idealisk gas, men vi kan få en användbar jämförelse mellan SCFM och ACFM genom att betrakta den som sådan.
För denna beräkning betecknar m gasens massa, vilket ger ett uttryck för densitet (d), som definieras som gasens massa per volymenhet (m / V); d = m / V = P / RT. Att isolera gasens massa (m) och dela med den tid det tar att flytta den ger följande uttryck: m / t = d (V / t). Med ord är massflödeshastigheten lika med densitet multiplicerad med volymflödet.
Med hjälp av detta förhållande och med hänvisning till den ideala gaslagen får vi följande uttryck:
SCFM = ACFM (PA/ PS • TS/ TA )
- PA = Faktiskt tryck
- PS = Standardtryck
- TA = Faktisk temperatur
- TS = Standard temperatur
I de absoluta skalorna som krävs enligt den ideala gaslagen är standardatmosfärstrycket 14,7 psi och standardtemperaturen är 528 grader Rankine, vilket motsvarar 68 grader Fahrenheit. Med hjälp av dessa värden får vi:
SCFM = ACFM (PA(148 psi) (528 ° R / TA)
ACFM = SCFM (14,7 psi / PA) (TA/528˚R)
Redovisning för luftfuktighet
Ekvationen härledd från den ideala gaslagen är användbar i de flesta situationer, men eftersom luft inte är en idealisk gas, tar ett mer exakt förhållande mellan ACFM och SCFM hänsyn till fuktinnehållet i luft:
ACFM = SCFM • PS - (RHS • PVS) / Pb - (RHA • PVA) • TA/ TS • Pb/ PA
- RHS = Standard relativ luftfuktighet
- RHA = Faktisk relativ luftfuktighet
- PVS = Mättat ångtryck av vatten vid standardtemperatur
- PVA = Mättat ångtryck av vatten vid faktisk temperatur
- Pb = Barometertryck