בעולם העיבוד התעשייתי וניהול האנרגיה, מדידה מדויקת של זרימת גז היא בעלת חשיבות עליונה. בעת הגדרת או הפעלה של מד זרימת גז, תיתקלו בשלוש יחידות נפוצות של זרימה נפחית: מ"ק/שעה, ניוטון מ"ק/שעה ו-Sm³/שעה. למרות שהן עשויות להיראות דומות, הן מייצגות מושגים שונים במהותם. בלבול ביניהם עלול להוביל לשגיאות משמעותיות בבקרת תהליכים, חשבונאות עלויות ועמידה בתקנות בטיחות.
אז מה ההבדל, ולמה זה כל כך משנה?
מדריך זה יפרט את היחידות הללו במונחים הפשוטים ביותר האפשריים, תוך שימוש באנלוגיה ברורה כדי להפוך את המושג לאינטואיטיבי. בסופו של דבר, תבינו בדיוק מה משמעות כל יחידה ומתי להשתמש בה, מה שיבטיח שתוכלו לבחור ולהפעיל את מכשירי זרימת הגז שלכם בביטחון.
הבעיה הבסיסית: מדוע נפח הגז הוא "מטרה נעה"
לפני שנגדיר את היחידות, עלינו להבין עיקרון בסיסי בפיזיקה:
נפח הגז אינו תכונה קבועה . הוא משתנה באופן דרמטי עם שינויים בטמפרטורה ובלחץ.
דמיינו שיש לכם בלון מסיבה פשוט.
- אם תוציאו את הבלון מחדר חם למקום קר בחוץ, הוא יתכווץ.
- אם תחזירו את הבלון הקר הזה לחדר חם, הוא יתרחב.
- אם תלחץ על הבלון (תגביר את הלחץ שלו), נפחו יקטן.
כמות האוויר - מספר מולקולות האוויר (כלומר, המסה) - בתוך הבלון מעולם לא השתנתה. עם זאת, נפחו היה מטרה בתנועה מתמדת בהתאם לסביבתו.
גז הזורם דרך צינור תעשייתי מתנהג בדיוק באותו אופן. לעתים קרובות הוא חם ותחת לחץ. לציין בפשטות את נפחו מבלי להתייחס לטמפרטורה וללחץ שלו הוא מידע לא שלם ולעתים קרובות מטעה. זוהי הבעיה שלשם נוצרו יחידות סטנדרטיות.
הגדרה ברורה של כל יחידה
בואו נשתמש באנלוגיה של בלון כדי להבין כל אחת משלוש יחידות זרימת הגז הנפוצות.
מ"ק/שעה (מטר מעוקב בפועל לשעה) – "מה שאתה רואה"
- הגדרה: מ"ק/שעה, הנכתב לעתים קרובות כ-Am³/שעה (כאשר "A" מייצג "Actual"), מייצג את נפח הגז בפועל העובר דרך המונה בתנאי התהליך . זוהי מדידה ישירה של נפח הגז בתוך הצינור באותו רגע ממש, תחת טמפרטורת פעולה ולחץ ספציפיים.
- אנלוגיה של בלון : מ"ק/שעה זה כמו למדוד את גודל הבלון כרגע, בתוך המפעל החם והלחץ שבו הוא נמצא בשימוש. זהו הנפח הפיזי האמיתי שהגז תופס באותו רגע.
- משמעות ומגבלות: זוהי מדידה של "מה שאתה רואה זה מה שאתה מקבל". למרות שהיא מתארת במדויק את הנפח בצינור, היא אינה שימושית להשוואת כמויות גז. לדוגמה, 100 מ"ק/שעה של אוויר דחוס בלחץ של 7 בר מכיל פי שמונה יותר מולקולות אוויר (מסה) מאשר 100 מ"ק/שעה של אוויר בלחץ אטמוספרי. לכן, שימוש במ"ק/שעה לחישובי יעילות או חישובי יעילות אינו אמין מבלי לציין גם את הטמפרטורה והלחץ בזמן אמת.
ניוטון מטר מעוקב לשעה (Nm³/h) – "התקן האירופי"
מד זרימה עם Nm3/h
- הגדרה: ניוטון מטר מעוקב לשעה (Nm³/h) מייצג מטר מעוקב רגיל לשעה. זוהי אינה מדידה של הנפח בפועל בצינור; זוהי מדידה סטנדרטית של כמות (מסה) הגז. היא עונה על השאלה: "אם הייתי לוקח את הגז הזורם דרך הצינור שלי ומביא אותו למערכת של תנאים 'רגילים' מוסכמים באופן אוניברסלי, איזה נפח הוא היה תופס?"
- " תנאים רגילים " אלה מוגדרים באופן בינלאומי על ידי תקנים כמו DIN 1343 ו-ISO 2533 כדלקמן:
טמפרטורה: 20°C
לחץ: 1.01325 בר מוחלט (אטמוספרה אחת) - אנלוגיה של בלון: ניוטון מטר מעוקב לשעה דומה ללקחת בלון חם ולחץ מרצפת המפעל, להכניס אותו לחדר ייחוס מיוחד בטמפרטורה של 20 מעלות צלזיוס ובלחץ סטנדרטי בגובה פני הים, ולאחר מכן למדוד את גודלו. לא משנה מה היה גודלו במפעל, אם הוא מכיל את אותה כמות של מולקולות אוויר, גודלו בחדר הקר והסטנדרטי הזה תמיד יהיה זהה.
- משמעות וערך: ניוטון מטר מעוקב לשעה הוא מדד למסת הגז, המתבטא בנפח. מכיוון שהוא משתמש בקו בסיס קבוע ואוניברסלי, הוא מאפשר השוואות הוגנות ומדויקות. זוהי יחידת המדידה הסטנדרטית לרוב מדידות הגז המדעיות והתעשייתיות באירופה ובחלקים רבים אחרים של העולם.
סמ"ק/שעה (מטר מעוקב סטנדרטי לשעה) – "התקן האמריקאי והתעשייתי"
- הגדרה : סמ"ק/שעה מייצג מטר מעוקב סטנדרטי לשעה. מבחינה מושגית, זה בדיוק אותו הדבר כמו ניוטון מטר/שעה - זוהי מדד סטנדרטי של כמות (מסה) של הגז.
- ההבדל היחיד: תנאי הייחוס המשמשים ל"סטנדרטי" שונים מ"רגיל". למרבה הצער, אין הגדרה אוניברסלית אחת ל"תנאים סטנדרטיים", אך אחת הנפוצות ביותר, במיוחד בארצות הברית ובתעשיית הנפט והגז, היא:
טמפרטורה: 15.6°C (60°F) או לפעמים 15°C
לחץ: 1.01325 בר מוחלט (אטמוספרה אחת) - אנלוגיה של בלון: סמ"ק/שעה זה כמו לקחת את הבלון שלך לחדר סטנדרטי אחר, חדר זה מוגדר לטמפרטורת סביבה נפוצה יותר כמו 15.6°C. מכיוון שחדר זה חם יותר מחדר "רגיל" של 0°C, אותו בלון (עם אותה מסה של אוויר) יתרחב מעט. לכן, כמות גז הנמדדת כ-100 סמ"ק/שעה היא אותה מסה כמו אותו גז הנמדד כ-94.5 ניוטון מטר/שעה.
- משמעות וערך: בדומה ל-Nm³/h, Sm³/h היא יחידה אמינה לחיוב, בקרת תהליכים וחישובי יעילות. המסקנה החשובה היא לדעת תמיד איזה בסיס טמפרטורה ולחץ משמש כשרואים את המונח "סטנדרטי".
כיצד מדי זרימה מטפלים ביחידות אלו
הבנת יחידות אלו היא המפתח לבחירת טכנולוגיית מדי הזרימה הנכונה.
מד זרימת טורבינת גז עם חיישן טמפרטורה ולחץ מובנה ומחשב זרימה לחישוב Nm3/h
- מדי נפח (למשל, מדי וורטקס, טורבינה, גלגל שיניים אובלי, רוטמטר): מכשירים אלה מודדים באופן טבעי את המהירות או הנפח בפועל של הגז כשהוא עובר דרכו, שהיא קריאת m³/h. כדי לספק קריאה שימושית וסטנדרטית (Nm³/h או Sm³/h), יש לשלב אותם עם משדרי לחץ וטמפרטורה נפרדים ומחשב זרימה. מחשב הזרימה מקבל את הנתונים החיים מכל שלושת המכשירים ומבצע חישוב רציף כדי להמיר את הנפח בפועל לנפח סטנדרטי. מדי זרימה של טורבינות גז ומדי וורטקס של silverinstruments.com כוללים חיישני טמפרטורה ולחץ מובנים, יחד עם תוכנה משולבת לחישוב בזמן אמת של קצב זרימה סטנדרטי. מד יחיד מספק פרמטרים מרובים: זרימת עבודה, זרימה סטנדרטית, טמפרטורה ולחץ.
מד זרימת וורטקס עם מדידת זרימת מסת קיטור
- מדי זרימת מסה (למשל, מסה תרמית, קוריוליס): מכשירים אלה הם הפתרון הישיר לבעיה. הם מודדים את קצב זרימת המסה של הגז (למשל, בק"ג/שעה) ישירות. מכיוון ש-Nm³/h ו-Sm³/h גם הם ייצוגים של מסה, מדי זרימת מסה אלה יכולים להשתמש במיקרו-מעבדים המובנים שלהם כדי להמיר במדויק ובמיידי את קריאת המסה ליחידת הנפח הסטנדרטית הרצויה (Nm³/h או Sm³/h) ללא צורך בפיצוי חיצוני. מדי זרימת וורטקס מצוידים בדרך כלל ביכולת לקבוע את זרימת מסת הקיטור על ידי מדידת טמפרטורה ולחץ בעזרת מחשבון משולב.
טבלת השוואה מהירה
|
Unit
|
Full Name
|
Reference Conditions
|
What it Measures
|
|
m³/h
|
Actual Cubic Meter per Hour
|
The live process temperature & pressure
|
The "hot/pressurized" volume in the pipe
|
|
Nm³/h
|
Normal Cubic Meter per Hour
|
0°C & 1 atm
|
Standardized quantity/mass (European std.)
|
|
Sm³/h
|
Standard Cubic Meter per Hour
|
15.6°C (60°F) & 1 atm (Common US std.)
|
Standardized quantity/mass (American std.)
|
הבנת ההבדל בין יחידות זרימת גז בפועל לבין יחידות זרימת גז סטנדרטיות היא בסיסית לכל מהנדס או טכנאי. בקצרה:
- מ"ק/שעה מציין כיצד נראית נפח הגז בתוך הצינור שלך כרגע.
- ניוטון מטר/שעה ושומן מטר/שעה מציינים כמה דלק יש לכם בפועל, ומספקים בסיס יציב להשוואה ולחישוב.
עבור כל יישום הכרוך לחיוב, בקרת בעירה או דיווח יעילות, יש להסתמך תמיד על יחידות סטנדרטיות. על ידי הבנת מושגים אלה, תוכלו לבחור טוב יותר את מד זרימת הגז המתאים ולהבטיח שהמדידות שלכם תמיד מדויקות, ניתנות להשוואה ומשמעותיות.
כיצד להמיר m³/h ל-Nm³/h או Sm³/h
גז הוא דחיס, ולכן נפחו תלוי במידה רבה בטמפרטורה ובלחץ. משמעות הדבר היא שאותה כמות של גז עשויה להיות בעלת קריאות זרימה נפחיות שונות מאוד אם היא נמדדת בתנאים שונים. זו הסיבה שמהנדסים מבחינים לעתים קרובות בין מטרים מעוקבים לשעה בפועל (m³/h) לבין מטרים מעוקבים לשעה מנורמלים או סטנדרטיים (Nm³/h או Sm³/h).
נוסחת ההמרה
הנוסחה הכללית להמרת זרימת גז בפועל לתנאים סטנדרטיים מבוססת על חוק הגז האידיאלי:
אֵיפֹה:
- QN = קצב זרימה בתנאים סטנדרטיים או מנורמלים (Nm³/h או Sm³/h)
- QA = קצב זרימה בפועל בתנאי הפעלה (מ"ק/שעה)
- PA = לחץ מוחלט בתנאי הפעלה (בר או קילו-פסקל)
- PN = לחץ מוחלט בתנאי תקן (למשל, 1.01325 בר)
- TA = טמפרטורה מוחלטת בתנאי הפעלה (קלווין)
- TN = טמפרטורה מוחלטת בתנאי תקן (למשל, 273.15 K עבור 0 מעלות צלזיוס)
לדוגמה, אם גז זורם במהירות של 50 מ"ק/שעה בלחץ של 3 בר(גרם) ובלחץ של 40 מעלות צלזיוס, ראשית עליכם להמיר 3 בר(גרם) ללחץ מוחלט (4 בר abs), ולאחר מכן להחיל את הנוסחה כדי לחשב ניוטון מ"ק/שעה.
קירוב פשוט
במקרים תעשייתיים יומיומיים רבים שבהם דיוק מדויק אינו קריטי, טכנאים מיישמים לעתים קרובות קיצור דרך גס:
שיטה זו מתעלמת מטמפרטורה אך מספקת הערכה מהירה. לדוגמה, 10 מ"ק/שעה הנמדדים בלחץ של 5 בר (גרם) יכולים להיות מוערכים באופן גס כ-50 ניוטון מ"ק/שעה.
טבלת המרות מהירה
|
Actual Flow m³/h
|
Pressure (bar)
|
Approximate Nm³/h (m³/h × Pressure)
|
|
5
|
1
|
5
|
|
10
|
2
|
20
|
|
15
|
3
|
45
|
|
20
|
4
|
80
|
|
25
|
5
|
125
|
טבלה זו היא מדריך פשוט ומעשי לחישובים מהירים, מתאים לבדיקות גסות אך לא לחיוב או להעברת משמורת.
כלי המרה מקוונים
לקבלת תוצאות מדויקות יותר, מהנדסים משתמשים לעתים קרובות במחשבונים מקוונים שבהם ניתן להזין לחץ, טמפרטורה וזרימה כדי לקבל ניוטון מטר לשעה או סמ"ק לשעה באופן מיידי. אפשרות מומלצת אחת היא: https://airpack.nl/tools/capacity/nm3-hr-actual-m3-hr-conversion/
כלי זה נמצא בשימוש נרחב להמרות מהירות ומדויקות ביישומים תעשייתיים.
לסיכום, שיטת חוק הגזים האידיאלי מבטיחה המרה מדויקת עם תיקוני לחץ וטמפרטורה כאחד, בעוד ששיטת הכפל הפשוטה (מ"ק/שעה × בר) מציעה הערכה מהירה. למטרות הנדסיות, יש להשתמש תמיד בנוסחה או במחשבון מקוון אמין כדי להבטיח דיוק.
מד זרימת טורבינת גז עם Temp & Press. פיצוי2018/08/27מד זרימת טורבינת גז מסדרת SGW-D יכול לשמש למדידת אוויר נקי או גז, כגון גז טבעי, גז חנקן וכו '. החלק הטוב ביותר בסדרת SGW הוא שיש בו טמפרטורה ולחץ אינטגרלי ...צפה
מד זרימה מקורב של מערבולת עם פיצוי2019/07/02STLU-BPT מד זרימת מערבולת מקורבות עם חיישן טמפרטורה משולב ופיצוי חיישן לחץ היא בחירה מושלמת למדידת זרימת גז או קיטור (קיטור רווי ואדים מחוממים יתר על המידה) ...צפה
מד זרימת מסה תרמית2017/05/27מד זרימת מסה תרמית בסין עם מחיר זול. מד זרימת גז עבור מד זרימת אוויר דחוס, מד זרימת ביוגז, מד זרימת גפ"מ, מד זרימת גז טבעי וכו 'צפה
מד זרימת גז מ"ל/דקה2023/07/14אנו מספקים מד זרימת גז בזרימה נמוכה במיוחד שיכול לזהות אוויר, מימן, גז לערבב, ביוגז, CO2, N2, גז חמצן בקצב זרימה קטן מאוד אפילו עם כ-2 מ"ל לדקה.צפה
מד זרימת הגז של קוריוליס2020/01/31מד זרימה של קוריוליס הוא מד זרימה של קוריוליס הוא מד זרימת מסה אשר מודד בתגובה ובקביעות את "המסה", המאפיין היחיד של נוזל שאינו מושפע משינוי העוצמה ...צפה
רוטמטר זרימת אוויר2020/04/04רוטמטר זרימת אוויר זה מכונה גם מד זרימת אוויר משתנה הוא מכשיר מסחרי המתפקד כמכשיר למדידת זרימה. זהו מכשיר מדויק ומדויק המפרט לא מסוכן ...צפה
