Trong lĩnh vực chế biến công nghiệp và quản lý năng lượng, việc
đo lưu lượng khí chính xác là vô cùng quan trọng. Khi chỉ định hoặc vận hành đồng hồ đo lưu lượng khí, bạn sẽ gặp ba đơn vị lưu lượng thể tích phổ biến: m³/h, Nm³/h và Sm³/h. Mặc dù trông có vẻ giống nhau, nhưng chúng đại diện cho các khái niệm cơ bản khác nhau. Việc nhầm lẫn chúng có thể dẫn đến những sai sót đáng kể trong kiểm soát quy trình, hạch toán chi phí và tuân thủ an toàn.
Vậy sự khác biệt là gì và tại sao nó lại quan trọng đến vậy?
Hướng dẫn này sẽ phân tích các đơn vị này theo cách đơn giản nhất có thể, sử dụng phép so sánh rõ ràng để giúp bạn dễ hiểu khái niệm. Cuối cùng, bạn sẽ hiểu chính xác ý nghĩa của từng đơn vị và khi nào nên sử dụng, đảm bảo bạn có thể tự tin lựa chọn và vận hành các thiết bị đo lưu lượng khí của mình.
Vấn đề cơ bản: Tại sao khối lượng khí lại là “mục tiêu di động”
Trước khi định nghĩa các đơn vị, chúng ta cần hiểu một nguyên lý cơ bản của vật lý:
thể tích của một chất khí không phải là một đặc tính cố định . Nó thay đổi đáng kể theo sự thay đổi của nhiệt độ và áp suất.
Hãy tưởng tượng bạn có một quả bóng bay tiệc đơn giản.
- Nếu bạn mang quả bóng bay từ một căn phòng ấm ra ngoài trời lạnh, nó sẽ co lại.
- Nếu bạn mang quả bóng bay lạnh đó trở lại căn phòng ấm, nó sẽ nở ra.
- Nếu bạn bóp quả bóng (tăng áp suất), thể tích của nó sẽ giảm.
Lượng không khí—số lượng phân tử không khí (tức là khối lượng)—bên trong quả bóng không bao giờ thay đổi. Tuy nhiên, thể tích của nó luôn biến động tùy thuộc vào môi trường xung quanh.
Khí chảy qua đường ống công nghiệp cũng hoạt động theo cách tương tự. Nó thường nóng và chịu áp suất. Việc chỉ ghi thể tích mà không tham chiếu đến nhiệt độ và áp suất là một thông tin không đầy đủ và thường gây hiểu lầm. Đây chính là vấn đề mà các đơn vị chuẩn hóa được tạo ra để giải quyết.
Định nghĩa rõ ràng của từng đơn vị
Chúng ta hãy sử dụng phép so sánh với quả bóng bay để hiểu từng đơn vị lưu lượng khí phổ biến.
m³/h (Mét khối thực tế mỗi giờ) – “Những gì bạn thấy”
- Định nghĩa: m³/h, thường được viết là Am³/h (trong đó "A" là viết tắt của "Thực tế"), biểu thị thể tích khí thực tế đi qua đồng hồ đo ở điều kiện vận hành thực tế . Đây là phép đo trực tiếp thể tích khí bên trong đường ống tại thời điểm đó, dưới nhiệt độ và áp suất vận hành cụ thể.
- Phép so sánh với khí cầu : m³/h giống như việc đo kích thước của quả bóng bay ngay lúc này, bên trong nhà máy nóng bức, áp suất cao nơi nó đang được sử dụng. Đó là thể tích vật lý thực tế mà khí đang chiếm giữ tại thời điểm đó.
- Ý nghĩa và Hạn chế: Đây là phép đo "cái gì thấy được thì cái đó nhận được". Mặc dù nó mô tả chính xác thể tích trong đường ống, nhưng không hữu ích để so sánh lượng khí. Ví dụ, 100 m³/giờ khí nén ở áp suất 7 bar chứa số phân tử khí (khối lượng) nhiều gấp tám lần so với 100 m³/giờ khí nén ở áp suất khí quyển. Do đó, việc sử dụng m³/giờ để tính toán hóa đơn hoặc hiệu suất là không đáng tin cậy nếu không nêu rõ nhiệt độ và áp suất thực tế.
Nm³/h (Mét khối thông thường mỗi giờ) – “Tiêu chuẩn Châu Âu”
Lưu lượng kế với Nm3/h
- Định nghĩa: Nm³/h là viết tắt của Mét khối chuẩn trên giờ (Normal Cubic Meter per Hour). Đây không phải là phép đo thể tích thực tế trong đường ống; mà là phép đo chuẩn hóa về lượng (khối lượng) của khí. Nó trả lời câu hỏi: "Nếu tôi lấy khí chảy qua đường ống của mình và đưa nó đến một tập hợp các điều kiện 'Bình thường' được thống nhất trên toàn thế giới, thì thể tích của nó sẽ là bao nhiêu?"
- Những " Điều kiện bình thường " này được định nghĩa quốc tế theo các tiêu chuẩn như DIN 1343 và ISO 2533 như sau:
oNhiệt độ: 20°C
oÁp suất: 1,01325 bar tuyệt đối (1 atm) - Phép so sánh với khinh khí cầu: Nm³/h giống như việc lấy một quả bóng bay nóng, được nén chặt từ sàn nhà máy, đặt vào một phòng tham chiếu đặc biệt ở nhiệt độ 20°C và áp suất tiêu chuẩn mực nước biển, rồi đo kích thước của nó. Bất kể kích thước của nó trong nhà máy là bao nhiêu, nếu nó chứa cùng một lượng phân tử không khí, thì kích thước của nó trong căn phòng lạnh tiêu chuẩn này sẽ luôn giống nhau.
- Ý nghĩa và Giá trị: Nm³/h là đơn vị đo khối lượng khí, được biểu thị bằng thể tích. Vì sử dụng đường cơ sở cố định, phổ quát, đơn vị này cho phép so sánh công bằng và chính xác. Đây là đơn vị chuẩn cho hầu hết các phép đo khí khoa học và công nghiệp ở Châu Âu và nhiều nơi khác trên thế giới.
Sm³/h (Mét khối chuẩn mỗi giờ) – “Tiêu chuẩn Mỹ và Công nghiệp”
- Định nghĩa : Sm³/h là viết tắt của Standard Cubic Meter per Hour (Mét khối chuẩn trên giờ). Về mặt khái niệm, nó hoàn toàn giống với Nm³/h—đây là đơn vị đo lường chuẩn hóa về lượng (khối lượng) của khí.
- Điểm khác biệt duy nhất: Các điều kiện tham chiếu được sử dụng cho "Tiêu chuẩn" khác với "Bình thường". Thật không may, không có định nghĩa chung nào cho "Điều kiện Tiêu chuẩn", nhưng một trong những định nghĩa phổ biến nhất, đặc biệt là ở Hoa Kỳ và ngành dầu khí, là:
oNhiệt độ: 15,6°C (60°F) hoặc đôi khi là 15°C
oÁp suất: 1,01325 bar tuyệt đối (1 atm) - Phép so sánh với bóng bay: Sm³/h giống như việc bạn mang bóng bay đến một phòng tiêu chuẩn khác, phòng này được đặt ở nhiệt độ môi trường phổ biến hơn, chẳng hạn như 15,6°C. Vì phòng này ấm hơn phòng "Bình thường" 0°C, cùng một quả bóng bay (với cùng khối lượng không khí) sẽ giãn nở một chút. Do đó, một lượng khí được đo là 100 Sm³/h có cùng khối lượng với cùng loại khí đó được đo là khoảng 94,5 Nm³/h.
- Ý nghĩa và Giá trị: Giống như Nm³/h, Sm³/h là một đơn vị đáng tin cậy để tính toán chi phí, kiểm soát quy trình và tính toán hiệu suất. Điều quan trọng cần ghi nhớ là luôn biết nhiệt độ và áp suất nào đang được sử dụng khi bạn nhìn thấy thuật ngữ "Tiêu chuẩn".
Cách Đồng hồ đo lưu lượng xử lý các đơn vị này
Hiểu được các đơn vị này là chìa khóa để lựa chọn công nghệ lưu lượng kế phù hợp.
Lưu lượng kế tuabin khí tích hợp cảm biến nhiệt độ và áp suất cùng máy tính lưu lượng để tính toán Nm3/h
- Đồng hồ đo thể tích (ví dụ: Vortex, Turbine, Oval Gear, Rotameter): Các thiết bị này về cơ bản đo vận tốc hoặc thể tích thực tế của khí khi nó đi qua, tức là m³/h. Để cung cấp số đo chuẩn hóa hữu ích (Nm³/h hoặc Sm³/h), chúng phải được kết hợp với các bộ truyền áp suất và nhiệt độ riêng biệt và một máy tính lưu lượng. Máy tính lưu lượng lấy dữ liệu trực tiếp từ cả ba thiết bị và thực hiện tính toán liên tục để chuyển đổi thể tích thực tế sang thể tích chuẩn. Đồng hồ đo lưu lượng tuabin khí và vortex từ silverinstruments.com được trang bị cảm biến nhiệt độ và áp suất tích hợp, cùng với phần mềm tích hợp để tính toán lưu lượng chuẩn hóa theo thời gian thực. Một đồng hồ đo duy nhất cung cấp nhiều thông số: lưu lượng làm việc, lưu lượng chuẩn hóa, nhiệt độ và áp suất.
Lưu lượng kế xoáy với phép đo lưu lượng khối lượng hơi nước
- Lưu lượng kế khối lượng (ví dụ: Khối lượng Nhiệt, Coriolis): Các thiết bị này là giải pháp trực tiếp cho vấn đề. Chúng đo trực tiếp lưu lượng khối lượng của khí (ví dụ: kg/h). Vì Nm³/h và Sm³/h cũng là các đơn vị đo khối lượng, các thiết bị này có thể sử dụng bộ vi xử lý tích hợp để chuyển đổi chính xác và tức thời giá trị khối lượng đo được sang đơn vị thể tích chuẩn mong muốn (Nm³/h hoặc Sm³/h) mà không cần bù trừ bên ngoài. Lưu lượng kế Vortex thường được trang bị khả năng xác định lưu lượng khối lượng hơi nước bằng cách đo nhiệt độ và áp suất với một máy tính tích hợp.
Bảng so sánh nhanh
|
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.)
|
Hiểu được sự khác biệt giữa các đơn vị lưu lượng khí thực tế và tiêu chuẩn là điều cơ bản đối với bất kỳ kỹ sư hoặc kỹ thuật viên nào. Tóm lại:
- m³/h cho bạn biết thể tích khí bên trong đường ống của bạn hiện tại như thế nào.
- Nm³/h và Sm³/h cho bạn biết lượng khí thực tế bạn có, cung cấp cơ sở ổn định để so sánh và tính toán.
Đối với bất kỳ ứng dụng nào liên quan đến lập hóa đơn, kiểm soát quá trình đốt cháy hoặc báo cáo hiệu suất, hãy luôn dựa vào các đơn vị tiêu chuẩn. Bằng cách hiểu rõ những khái niệm này, bạn có thể lựa chọn lưu lượng kế khí phù hợp hơn và đảm bảo các phép đo của mình luôn chính xác, có thể so sánh được và có ý nghĩa.
Cách chuyển đổi m³/h sang Nm³/h hoặc Sm³/h
Khí có khả năng nén, do đó thể tích của nó phụ thuộc rất nhiều vào nhiệt độ và áp suất. Điều này có nghĩa là cùng một lượng khí có thể có lưu lượng thể tích rất khác nhau nếu được đo ở các điều kiện khác nhau. Đó là lý do tại sao các kỹ sư thường phân biệt giữa mét khối thực tế trên giờ (m³/h) và mét khối chuẩn hóa hoặc tiêu chuẩn trên giờ (Nm³/h hoặc Sm³/h).
Công thức chuyển đổi
Công thức chung để chuyển đổi lưu lượng khí thực tế sang điều kiện tiêu chuẩn dựa trên định luật khí lý tưởng:
Ở đâu:
- QN = lưu lượng ở điều kiện tiêu chuẩn hoặc chuẩn hóa (Nm³/h hoặc Sm³/h)
- QA = lưu lượng thực tế ở điều kiện vận hành (m³/h)
- PA = áp suất tuyệt đối ở điều kiện vận hành (bar hoặc kPa)
- PN = áp suất tuyệt đối ở điều kiện tiêu chuẩn (ví dụ: 1,01325 bar)
- TA = nhiệt độ tuyệt đối ở điều kiện hoạt động (Kelvin)
- TN = nhiệt độ tuyệt đối ở điều kiện tiêu chuẩn (ví dụ, 273,15 K ở 0 °C)
Ví dụ, nếu khí chảy với tốc độ 50 m³/h ở 3 bar(g) và 40 °C, trước tiên bạn phải chuyển đổi 3 bar(g) thành áp suất tuyệt đối (4 bar abs), sau đó áp dụng công thức để tính Nm³/h.
Một phép tính gần đúng đơn giản
Trong nhiều trường hợp công nghiệp hàng ngày mà độ chính xác không phải là yếu tố quan trọng, các kỹ thuật viên thường áp dụng một cách tắt đơn giản:
Phương pháp này bỏ qua nhiệt độ nhưng cung cấp ước tính nhanh. Ví dụ, 10 m³/h đo được ở áp suất 5 bar(g) có thể được ước tính sơ bộ là 50 Nm³/h.
Bảng chuyển đổi tham chiếu nhanh
|
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
|
Bảng này là hướng dẫn đơn giản và thiết thực để tính toán nhanh, phù hợp cho việc kiểm tra sơ bộ nhưng không phù hợp để lập hóa đơn hoặc chuyển nhượng quyền giám hộ.
Công cụ chuyển đổi trực tuyến
Để có kết quả chính xác hơn, các kỹ sư thường sử dụng máy tính trực tuyến, nơi bạn có thể nhập áp suất, nhiệt độ và lưu lượng để tính toán ngay lập tức Nm³/h hoặc Sm³/h. Một lựa chọn được đề xuất là: https://airpack.nl/tools/capacity/nm3-hr-actual-m3-hr-conversion/
Công cụ này được sử dụng rộng rãi để chuyển đổi nhanh chóng và chính xác trong các ứng dụng công nghiệp.
Tóm lại, phương pháp định luật khí lý tưởng đảm bảo chuyển đổi chính xác với cả hiệu chỉnh áp suất và nhiệt độ, trong khi phương pháp nhân đơn giản (m³/h x bar) cung cấp ước tính nhanh chóng. Vì mục đích kỹ thuật, hãy luôn áp dụng công thức hoặc máy tính trực tuyến đáng tin cậy để đảm bảo độ chính xác.
Đồng hồ đo lưu lượng tuabin khí có bù nhiệt độ và áp suất2018/08/27Lưu lượng kế tuabin khí dòng SGW-D có thể được sử dụng để đo không khí hoặc khí sạch, chẳng hạn như khí tự nhiên, khí nitơ, v.v. Điểm tốt nhất của dòng SGW là nó có thể tích hợp nhiệt độ và áp suất c...Xem
Lưu lượng kế Vortex mặt bích có bù trừ2019/07/02Lưu lượng kế dạng xoáy bích dòng STLU-BPT có cảm biến nhiệt độ tích hợp và cảm biến bù áp suất là lựa chọn hoàn hảo để đo lưu lượng khí hoặc hơi nước (hơi nước bão hòa và hơi nước quá nhiệt)...Xem
Đồng hồ đo lưu lượng nhiệt2017/05/27Đồng hồ đo lưu lượng khí giá rẻ.
Lưu lượng kế khí ml/phút2023/07/14Chúng tôi cung cấp đồng hồ đo lưu lượng khí siêu thấp có thể phát hiện không khí, hydro, khí hỗn hợp, khí sinh học, CO2, N2, khí oxy ở lưu lượng rất nhỏ ngay cả khoảng 2 ml/phút.Xem
Lưu lượng kế khí2020/01/31Nguyên lý Coriolis.
Thông số lưu lượng khí2020/04/04Thông số lưu lượng không khí này cũng được gọi là máy đo lưu lượng không khí trong khu vực thay đổi là một thiết bị thương mại có chức năng đo thiết bị đo lưu lượng asa. Nó là một thiết bị chính xác và chính xác chỉ định inhazardou ...Xem
