了解空气压缩机的测量值：功、功率和流量

与气体混合物体积变化相关的机械工作是工程热力学中最重要的过程之一。 

压缩机流速通常使用质量流量计测量。直观地说，就体积而言，更容易理解气体的流速，而不是质量。这样做的一个缺点可能是需要指定气体的进气条件，因为容积会随着进气条件的变化而变化。然而，对于压缩机而言，其出口质量流量也会受到入口条件的影响，这意味着始终需要明确达到该流量时所对应的入口条件。

系统的体积流量是指度量单位时间内流体流动体积的指标。它可以计算为气流/液流的横截面积与平均流速的乘积。体积流量的国际单位为 m3/s。

但是，在购买压缩机时，您通常会发现压缩机的容量，以升 / 秒（l/s）表示。这是压缩机的 FAD 或自由空气输送量。

什么是自由空气输送？自由空气是指压缩机进口条件下的空气，即环境温度和压力。输送意味着仅考虑从压缩机出口流出的空气。这与进口处进入的空气不同，因为有些空气会在进口和出口之间从压缩机中泄漏出来。压缩机的流速通常由出口处的质量流量计测量。这意味着仅测量输送的空气。然后使用入口条件将其转换为 " 自由空气 "。

FAD 用于不同压缩机之间的比较，或将压缩机的容量与工具的消耗量相匹配。除非另有说明，否则压缩机或工具的 FAD（可在其规格表上找到）是在保持参考入口条件（20°C、1 bar 和 0% RH）的条件下测量的。适合压缩机主机排量的空气质量将随空气密度而变化，从而改变压缩机出口侧有效获得的流量。密度取决于空气的温度和压力。因此，测得的出口质量流量除以进气密度。这样可以消除密度的影响。

但是，温度和压力会产生副作用。此外，部件之间的间隙大小将根据温度而变化，导致更多或更少的泄漏。进口处的压力变化也会导致过压或欠压，从而改变最终的出口流速。因此 ，在相同条件下比较压缩机很重要，通常（但不一定）是 ISO1217:2009 标准中定义的参考条件。在其他行业或地区，可以使用不同的参考条件。

另一种常用流速是正常流速（Nl/s），其中参考值为 0°C、1 atm 和 0% RH。

两个体积流量之间的关系为 q_FAD = q_N × T_FAD / T_N × P_{N / P FAD}

（请注意，上述简化公式不考虑湿度）。

• qFAD 反映了实际工作条件 ，考虑了空气离开压缩机时的压力和温度。
• qN 提供了标准化参考值 ，使不同系统之间的压缩机性能比较变得更容易。

工程师和工业买家依赖 qN 进行基准测试，而 qFAD 对实际系统设计和运行至关重要。

虽然它似乎是体积流速，但 FAD 可以被视为体积表达的质量流速。这是因为在固定条件下，气流的密度恒定，因此质量流量恒定且已知。

以下示例说明了自由空气输送 (FAD) ：

• 对于在 10 bar (e) 下工作的压缩机，39l/s 的 FAD 意味着什么？
• 在 10 bar (e) 的压力下填充 39l 油箱需要多长时间？

我们可以将 FAD 视为质量流速。10 bar (e) 或 11 bar (a) 时 39l 空气的总质量是环境条件下 39l 空气质量的 11 倍。我们可以将后者称为质量单位。假设水箱在开始时已经充满环境空气，其中已经有一个 " 质量单位 "，我们只需要再多 10 个。由于我们知道压缩机每秒输送一个质量单位，我们需要 10 秒钟才能将该质量输送到料罐。

此处解释了 bar (a) 和 bar (e) 之间的区别。

SER 无疑是效率的衡量指标，表达为在特定压力下提供 1 升 FAD 所需的能量。这给出了以焦耳 / 升（J/l）为单位的值。例如，消耗 35kW 以提供 100L/s 的机器的 SER 为 350J/l。

按流量和压力（而不是 kW 或马力）指定压缩空气系统是使其性能与您的需求相匹配的理想方式。压缩机规格应更精确地满足您的业务要求，而不仅仅是基于 kW 额定值。

本文讲述了很多与机械功、功率和流量有关的技术术语。了解这些信息对于您根据自己的应用需求投资购买合适的设备至关重要。如果您购买的设备规格太大或太小，将存在效率低下的风险。

在选择规格时，务必要考虑您需要多大的力移动物体，以便能够在规定的时间内完成规定的工作。如上所述，这以流量和压力表示。除了升/秒 (l/s) 外，流量还以立方英尺/分钟 (cfm) 或立方米/小时 (m3/h) 表示。这些测量值都与速度有关。

压力以巴（如上所述）或磅 / 平方英寸（磅 / 平方英寸）表示。如果需要移动重物，则需要更大的压力。您还需要确定是否需要全天供气，以及您的应用是否有不同的要求。在确定定速和变速驱动 (VSD) 机器的尺寸和选择时，这种情况非常有用。请参阅我们的空气压缩机选择指南。