м³/мин и Нм³/мин: как сравнить компрессоры | Kraftmachine

Чем отличаются м³/мин, Нм³/мин и л/мин при выборе компрессора. Разбираем FAD, нормальный объём, условия приведения и правильное сравнение производительности.

м³/мин, Нм³/мин и л/мин: как правильно сравнивать производительность компрессоров

Производительность компрессора может указываться в м³/мин, Нм³/мин или л/мин, и внешне эти единицы кажутся легко сопоставимыми. Но если 1000 л/мин действительно равны 1 м³/мин при одинаковых условиях, то м³/мин и Нм³/мин нельзя автоматически считать одной и той же величиной.

Главная причина — объём газа зависит от температуры и давления. Поэтому при сравнении компрессоров необходимо выяснить не только число в каталоге, но и условия, к которым приведён расход. Разберём, чем отличаются м³/мин, Нм³/мин и л/мин, как переводить эти значения и почему ошибка в единицах может привести к неправильному подбору компрессора.

Что означают м³/мин, Нм³/мин и л/мин

Все три обозначения используются для характеристики объёмного расхода воздуха, но между ними есть принципиальные различия.

м³/мин

м³/мин — кубические метры в минуту.

Единица показывает объём воздуха, соответствующий одному кубическому метру за минуту. Но сама запись «20 м³/мин» ещё не говорит, при каких температуре и давлении определён этот объём.

В каталогах компрессоров м³/мин часто используется для обозначения производительности по свободному воздуху — FAD. На сайте Kraftmachine производительность оборудования также представлена в м³/мин и л/мин в зависимости от модели. Kraftmachine™, ООО «КРАФТ-АЙР»

Поэтому при серьёзном техническом сравнении необходимо смотреть не только единицу измерения, но и пояснение производителя: FAD ли это, при каком давлении получена производительность и к каким условиям приведён расход.

л/мин

л/мин — литры в минуту.

Это та же единица объёмного расхода, только в меньшем масштабе.

Соотношение простое:

1 м³ = 1000 л

следовательно:

1 м³/мин = 1000 л/мин.

Например:

• 800 л/мин = 0,8 м³/мин;
• 1500 л/мин = 1,5 м³/мин;
• 5000 л/мин = 5 м³/мин;
• 20 000 л/мин = 20 м³/мин.

Здесь никакого дополнительного коэффициента нет — при условии, что оба значения относятся к одним и тем же состоянию и методике определения воздуха.

Нм³/мин

Нм³/мин — нормальные кубические метры в минуту.

Буква «Н» означает, что объём воздуха приведён к установленным нормальным условиям.

Часто для Nm³ принимают:

• температуру — 0 °C;
• абсолютное давление — 101,325 кПа, или 1,01325 бар;
• сухой воздух.

Именно такие условия, например, используются в DIN 1343 и во многих инженерных расчётах нормального объёма. ICS Schneider

Но здесь есть важный нюанс: обозначение Nm³ в технической документации разных производителей необходимо проверять по примечаниям к каталогу. В отрасли встречаются и другие опорные условия, поэтому сравнивать значения только по букве N недостаточно.

Почему объём воздуха зависит от температуры и давления

Воздух — газ. Его физический объём изменяется при изменении температуры и давления.

Если воздух нагреть, он расширяется. Если охладить — его объём уменьшается. Если воздух сжать компрессором, один и тот же объём свободного воздуха после сжатия займёт значительно меньше места.

Для упрощённых инженерных расчётов эту зависимость можно представить через газовый закон:

P₁ × V₁ / T₁ = P₂ × V₂ / T₂

где:

• P — абсолютное давление;
• V — объём или объёмный расход;
• T — абсолютная температура в Кельвинах.

Поэтому фраза:

«Компрессор выдаёт 20 м³/мин»

без указания условий может быть недостаточной для корректного сравнения.

Одни и те же 20 м³ воздуха при 0 °C и при +40 °C содержат разную массу воздуха, если давление одинаковое.

Чем м³/мин отличается от Нм³/мин

Главное различие заключается не в размере кубического метра. Кубический метр всегда остаётся кубическим метром.

Различаются условия, к которым относится этот объём газа.

Для примера предположим:

10 Нм³/мин

определены при:

• 0 °C;
• 1,01325 бар абсолютного давления;
• сухом воздухе.

Теперь приведём ту же массу сухого воздуха примерно к:

• +20 °C;
• 1,0 бар абсолютного давления.

При упрощённом расчёте получаем около:

10 Нм³/мин ≈ 10,87 м³/мин при +20 °C и 1 бар(абс.).

То есть значение отличается почти на 9%, хотя речь идёт об одной и той же массе воздуха.

Именно поэтому нельзя автоматически писать:

20 Нм³/мин = 20 м³/мин.

При разных опорных условиях это могут быть разные количества воздуха в объёмном выражении. На практике различия между используемыми референсными условиями действительно способны достигать примерно 9%. ICS Schneider

Почему л/мин можно переводить в м³/мин напрямую

С литрами ситуация проще.

Литр и кубический метр — только разные единицы объёма:

1000 л = 1 м³.

Поэтому:

820 л/мин = 0,82 м³/мин

6500 л/мин = 6,5 м³/мин

17 800 л/мин = 17,8 м³/мин

Но есть одно важное условие.

Если один производитель пишет:

17 800 л/мин FAD

а другой:

17,8 Нм³/мин,

нельзя делать вывод, что их компрессоры имеют абсолютно одинаковую производительность.

Математически 17 800 литров равны 17,8 м³, но условия определения расхода могут различаться.

Поэтому сначала необходимо привести показатели к одинаковым условиям, а уже затем сравнивать цифры.

Что такое FAD и почему его нельзя путать с Нм³/мин

Для компрессоров часто используется понятие FAD — Free Air Delivery, то есть производительность по свободному воздуху.

ISO 1217 устанавливает методы приёмочных испытаний объёмных компрессоров по расходу и потребляемой мощности. Действующей редакцией остаётся ISO 1217:2009; новая редакция стандарта находится в разработке. ISO

Смысл FAD состоит в том, что определяется количество воздуха, фактически выдаваемого компрессором, после чего результат относится к установленным условиям воздуха на входе.

Поэтому FAD и Nm³/min — не синонимы.

Например, руководство по сжатому воздуху приводит отдельные обозначения:

qFAD — Free Air Delivery

и

qN — normal volume rate of flow.

Для пересчёта между ними должны учитываться опорные температура и давление. studylib.net

Это особенно важно при сравнении европейского, российского и китайского оборудования, поскольку производители могут использовать разные способы представления расхода.

Почему 20 м³/мин компрессора — это не 20 м³/мин сжатого воздуха в трубе

Это одна из самых распространённых ошибок.

Предположим, производительность компрессора составляет:

20 м³/мин FAD при 8 бар избыточного давления.

Эти 20 м³/мин относятся к свободному воздуху, а не к физическому объёму воздуха внутри трубы под давлением 8 бар.

При нормальном атмосферном давлении:

8 бар(изб.) ≈ 9 бар(абс.).

Если для простого объяснения временно не учитывать температуру и другие поправки:

20 / 9 ≈ 2,2 м³/мин.

То есть внутри напорной магистрали один и тот же массовый поток занимает физический объём порядка 2,2 м³/мин, а не 20 м³/мин.

Но если этот воздух снова расширить до приблизительно атмосферного давления, его объём станет примерно соответствовать исходному потоку свободного воздуха.

Именно поэтому при проектировании пневмосети необходимо различать расход по свободному воздуху и фактический объём сжатого воздуха в трубопроводе. Подробнее этот принцип рассмотрен в материале о расчёте диаметра пневмомагистрали. Расчёт диаметра трубопровода сжатого воздуха

Пример неправильного сравнения двух компрессоров

Предположим, заказчик получил два коммерческих предложения.

Компрессор А

Производительность: 20 м³/мин FAD

Компрессор Б

Производительность: 20 Нм³/мин

На первый взгляд оборудование одинаковое.

Но это ещё нельзя утверждать.

По компрессору А необходимо определить:

• условия всасывания;
• рабочее давление;
• методику определения FAD.

По компрессору Б необходимо выяснить:

• какая нормальная температура используется;
• какое абсолютное давление принято;
• учитывается ли влажность;
• каким стандартом или методикой определена производительность.

Только после приведения обеих характеристик к одинаковым условиям можно сравнивать компрессоры.

Если просто поставить знак равенства:

20 м³/мин = 20 Нм³/мин,

ошибка при подборе оборудования может составить несколько процентов и более.

Для предприятия, которому требуется 19,5–20 м³/мин непрерывно, этого уже достаточно, чтобы получить дефицит сжатого воздуха.

Почему нельзя сравнивать только цифру в коммерческом предложении

Рассмотрим четыре записи:

20 м³/мин

20 Нм³/мин

20 000 л/мин

20 м³/мин FAD при 8 бар

Визуально кажется, что везде указано одинаковое количество воздуха.

Но технически это не обязательно так.

Только запись 20 000 л/мин можно безусловно преобразовать в 20 м³/мин как изменение единицы объёма — и то при сохранении тех же исходных условий.

В остальных случаях необходимо выяснить методику определения расхода.

Поэтому технически грамотное коммерческое предложение должно позволять ответить как минимум на следующие вопросы:

Без этих данных сравнение может быть некорректным.

Как температура меняет результат сравнения

Температура особенно важна для компрессоров, поскольку она влияет на плотность воздуха на всасывании.

При одинаковом атмосферном давлении холодный воздух плотнее горячего.

Поэтому один и тот же геометрический объём:

1 м³ воздуха при 0 °C

и

1 м³ воздуха при +40 °C

не содержит одинаковую массу воздуха.

Именно поэтому приведение расхода к определённым условиям необходимо для объективного сравнения оборудования.

На реальном объекте высокая температура компрессорной также влияет на работу установки и системы охлаждения. В статье Kraftmachine о температуре приведён пример изменения эквивалентной производительности при повышении температуры воздуха от +20 до +45 °C. Kraftmachine™, ООО «КРАФТ-АЙР»

Как температура воздуха влияет на работу компрессора

Почему при пересчёте давления нужно использовать абсолютное давление

Ещё одна типичная ошибка — подставлять в газовую формулу давление по манометру.

Если манометр показывает:

8 бар,

обычно речь идёт об избыточном давлении — bar(g).

Для газовых расчётов необходимо использовать абсолютное давление.

При атмосферном давлении около 1 бар:

8 бар(g) ≈ 9 бар(a).

Аналогично:

• 6 бар(g) ≈ 7 бар(a);
• 7 бар(g) ≈ 8 бар(a);
• 10 бар(g) ≈ 11 бар(a).

Именно абсолютное давление используется в газовых соотношениях, поскольку отсчитывается от абсолютного вакуума. ICS Schneider

Если вместо 9 бар абсолютного ошибочно использовать 8 бар избыточного, погрешность расчёта будет существенной.

Как правильно перевести Нм³/мин в м³/мин

Для упрощённого пересчёта сухого воздуха можно использовать соотношение:

Q₂ = Q₁ × (P₁ / P₂) × (T₂ / T₁)

где:

• Q₁ — исходный расход;
• Q₂ — искомый расход;
• P₁ и P₂ — абсолютные давления;
• T₁ и T₂ — температуры в Кельвинах.

Для более точных расчётов реальных газов дополнительно может учитываться коэффициент сжимаемости Z. ICS Schneider

Пример

Имеем:

10 Нм³/мин

при нормальных условиях:

0 °C = 273,15 K
1,01325 бар(a).

Необходимо определить эквивалентный объём при:

+20 °C = 293,15 K
1,0 бар(a).

Получаем приблизительно:

10 × 1,01325 / 1,0 × 293,15 / 273,15 ≈ 10,87 м³/мин.

То есть:

10 Нм³/мин ≈ 10,87 м³/мин

для выбранных условий +20 °C и 1 бар(абс.).

Важно: это не универсальный коэффициент 1,087 для любого оборудования. Если меняются опорные температура или давление, меняется и результат.

Почему обозначение Нм³/мин нужно всегда проверять

На практике существует проблема: разные документы используют понятия «нормальные», «стандартные» и «условия всасывания» не всегда одинаково.

Например, DIN 1343 использует для нормального объёма:

0 °C и 1,01325 бар абсолютного давления. ICS Schneider

В компрессорной технике также встречаются референсные условия:

+20 °C и около 1 бар абсолютного давления.

Поэтому одного обозначения:

Нм³/мин

недостаточно.

Необходимо искать примечание вида:

«Расход приведён к температуре ..., абсолютному давлению ... и относительной влажности ...»

Если такого примечания нет, условия следует запросить у производителя.

Это особенно важно при сравнении оборудования разных стран и производителей.

Как ошибка в единицах влияет на подбор компрессора

Предположим, технологическая линия требует:

20 Нм³/мин.

Поставщик выбирает компрессор, в каталоге которого написано:

20 м³/мин.

Если эти величины просто принять равными, запас будет:

0%.

После корректного приведения условий может оказаться, что производительность оборудования недостаточна.

Последствия:

• падение давления в пиковые периоды;
• непрерывная работа компрессора на максимальной нагрузке;
• отсутствие резерва;
• нестабильная работа пневмооборудования;
• необходимость приобретения дополнительного компрессора;
• увеличение энергозатрат.

Именно поэтому компрессор нельзя подбирать только по совпадению числа перед «м³/мин».

Где особенно важно различать м³/мин и Нм³/мин

Правильное понимание единиц особенно важно при проектировании систем с большим потреблением воздуха или газа.

К ним относятся:

• крупные промышленные компрессорные;
• генераторы азота;
• азотные бустеры;
• лазерная резка;
• ПЭТ-выдув;
• химические предприятия;
• нефтегазовая отрасль;
• пищевые производства;
• системы технологического воздуха;
• станции с несколькими компрессорами.

Например, для генератора азота производительность может указываться в Нм³/ч, для компрессора — в м³/мин FAD, а для отдельного потребителя — в л/мин.

Если просто складывать эти значения без приведения к одинаковым условиям, расчёт всей системы будет неправильным.

Преимущества и ограничения разных единиц производительности

м³/мин

Плюсы:

• удобно для промышленных компрессоров;
• легко воспринимается при больших расходах;
• широко используется в каталогах оборудования.

Минусы:

• без указания условий запись может быть неоднозначной;
• необходимо понимать, относится ли значение к FAD или фактическому объёму газа.

л/мин

Плюсы:

• удобно для небольших компрессоров и пневматических потребителей;
• легко переводится в м³/мин;
• наглядно при небольших расходах.

Минусы:

• при больших промышленных расходах числа становятся громоздкими;
• единица сама по себе также не определяет условия воздуха.

Нм³/мин

Плюсы:

• позволяет выразить количество газа через фиксированные опорные условия;
• удобно сравнивать массово эквивалентные расходы газа;
• широко используется в газовых и технологических системах.

Минусы:

• необходимо обязательно знать принятые нормальные условия;
• нельзя автоматически приравнивать к FAD;
• возможны различия в используемых производителями референсных условиях.

Как правильно сравнивать производительность двух компрессоров

Перед сравнением оборудования рекомендуется выполнить несколько шагов.

1. Проверить единицы

Определить, что указано:

л/мин, м³/мин или Нм³/мин.

2. Выяснить тип расхода

Нужно определить:

FAD это, нормальный объём или фактический объём сжатого воздуха.

3. Проверить рабочее давление

Сравнивать производительность необходимо при одинаковом давлении.

Компрессор:

20 м³/мин при 7 бар

и компрессор:

20 м³/мин при 10 бар

работают в разных рабочих точках.

4. Проверить условия приведения

Необходимо знать:

• температуру;
• абсолютное давление;
• влажность, если она учитывается.

5. Привести данные к одной системе

Только после этого можно объективно сравнить два значения расхода.

6. Сравнить FAD и потребляемую мощность

После приведения производительности к одинаковым условиям необходимо также сравнить энергопотребление.

Например:

Только после заполнения такой таблицы сравнение становится технически корректным.

Как правильно указывать производительность в техническом задании

Вместо требования:

«Производительность компрессора — не менее 20 м³/мин»

технически правильнее указывать более полную формулировку.

Например:

Производительность готовой компрессорной установки — не менее 20 м³/мин FAD при рабочем давлении 8 бар. Производительность должна быть подтверждена в соответствии с ISO 1217. Производитель должен указать условия, к которым приведён расход.

Если технологический процесс изначально рассчитан в Нм³/мин, необходимо либо оставить требование именно в Нм³/мин с чётким определением нормальных условий, либо заранее выполнить пересчёт к FAD.

Это исключает ситуацию, когда несколько участников тендера предоставляют формально одинаковые цифры, но фактически предлагают оборудование с разной производительностью.

Как проверить расход воздуха на работающем предприятии

Если компрессор уже установлен, фактический расход можно определить при помощи расходомера.

При этом недостаточно просто увидеть на приборе:

18,5 м³/мин.

Нужно проверить настройки расходомера:

• в каких единицах он показывает расход;
• к каким температуре и давлению приводит результат;
• показывает ли он нормальный или рабочий объём;
• какая площадь сечения трубы введена;
• какие параметры газа настроены.

Современные расходомеры часто определяют массовый поток и пересчитывают его в нормальный объём по заданным референсным условиям. Поэтому две одинаковые модели приборов с разными настройками могут отображать разные объёмные значения для одного и того же массового расхода. ICS Schneider

Kraftmachine также указывает выполнение замеров расхода сжатого воздуха в составе сервисных работ. Kraftmachine™, ООО «КРАФТ-АЙР»

Как выбрать компрессор без ошибки в единицах

При запросе коммерческого предложения рекомендуем требовать от поставщика не только одну цифру производительности.

Нужно запросить:

1. Производительность готового компрессора.
2. Единицу измерения.
3. Рабочее давление, при котором получено значение.
4. Указание FAD или другой методики определения расхода.
5. Температуру и абсолютное давление приведения.
6. Условия испытаний.
7. Стандарт, по которому подтверждена характеристика.
8. Потребляемую мощность в той же рабочей точке.

Для подбора оборудования можно использовать каталог промышленных компрессоров Kraftmachine и отдельно каталог винтовых маслозаполненных компрессоров.

Главное правило можно сформулировать просто:

Сначала привести расход к одинаковым условиям — потом сравнивать цифры.

Заключение

л/мин и м³/мин отличаются только масштабом единицы: 1000 л/мин = 1 м³/мин, если оба значения относятся к одинаковым условиям. Нм³/мин — другая величина: это объём газа, приведённый к установленным нормальным условиям, поэтому автоматически приравнивать Нм³/мин к м³/мин нельзя.

При сравнении компрессоров необходимо проверять не только число в каталоге, но и рабочее давление, FAD, температуру, абсолютное давление, методику испытаний и условия приведения расхода. Особенно опасно сравнивать оборудование по принципу «20 м³/мин = 20 Нм³/мин», не проверив исходные условия.

Для промышленного предприятия даже разница в несколько процентов может означать нехватку воздуха в часы максимальной нагрузки. Поэтому корректное сравнение начинается не с мощности двигателя и не с красивой цифры производительности, а с определения того, что именно означает эта цифра.