Power measurement Air compressor

Objective เพื่อหาและเปรียบเทียบ indicated horsepower and brake horsepower (Ihp.&Bhp.) เพื่อหาสมรรถภาพของ Air Compreesor ซึ่งประกอบด้วย - อัตราการไหลของอากาศ - Ihp - Bhp - ประสิทธิภาพของ Air Compreesor ηm(Mechanical Efficiency) และ ηv (Volumetric Efficiency) โดยหาอัตราส่วนความดัน (Pressure ratio) ที่ความเร็วของ Air Compressor เป็น 500 +/- 10 รอบต่อนาที

Definition Air compressor คือ อุปกรณ์หรือเครื่องที่ใช้เพิ่มความดันของของไหล(อากาศ)โดยอัดลดปริมาตรของของไหลที่ใส่เข้าไป indicated horsepower (Ihp) คือ พลังงานที่เราได้ออกมาจาก Air Compressor brake horsepower (Bhp) คือ พลังงานที่เราใส่ให้กับมอเตอร์

DRD

DRD

DRD

DRD

DRD

Schematic diagram of test rig

วัด ความดันบรรยากาศ อุณหภูมิบรรยากาศ เดินเครื่อง ηv วัด ความดันบรรยากาศ อุณหภูมิบรรยากาศ เดินเครื่อง ปรับกระแสไฟให้ความเร็วรอบให้ประมาณ 500 rpm (Gage หยาบ) ปรับ Dischage Pressure ให้ตรงตามที่ต้องการ วัดค่าแบบต่างๆ วัดความเร็วรอบแบบละเอียด วัด Spring force วัด อุณหภูมิขาเข้าและขาออก compressor เขียนกราฟ Bhp mep Ihp Q ηm

INCLINED MANOMETER ใช้สำหรับหา MANOMETER READING Instruments INCLINED MANOMETER ใช้สำหรับหา MANOMETER READING

SPRING INDICATOR ใช้สำหรับวาด PV DIAGRAM Instruments SPRING INDICATOR ใช้สำหรับวาด PV DIAGRAM

BAROMETER ใช้สำหรับหา ATMOSPHERIC PRESSURE Instruments BAROMETER ใช้สำหรับหา ATMOSPHERIC PRESSURE

Instruments : Dynamometer REVOLUTION COUNTER ใช้สำหรับหา ความเร็วรอบ/นาที (N) SPRING BALANCE ใช้สำหรับหา SPRING FORCE

THERMOMETERS ใช้สำหรับหา SUCTION TEMPERATURE และ DISCHARGE TEMPERATURE Instruments THERMOMETERS ใช้สำหรับหา SUCTION TEMPERATURE และ DISCHARGE TEMPERATURE

POLAR PLANIMETER ใช้สำหรับหา CARD AREA Instruments POLAR PLANIMETER ใช้สำหรับหา CARD AREA

Calculation การหา CARD AREA - ใช้ POLAR PLANIMETER 4 in2

Theory Ihp = Bhp = m.e.p. = P Card area Atmospheric line Card length

Calculation การหา CARD AREA - ดูค่าจากเครื่อง POLAR PLANIMETER ว่าเริ่มต้นที่เท่าใด - ใช้วัดค่าพื้นที่ที่เราทราบแน่นอน โดยในที่นี้วัดพื้นที่ของสี่เหลี่ยมจัตุรัสขนาด 4 in2 4 in2

ได้ค่าจากเครื่อง POLAR PLANIMETER ใหม่แล้วนำมาลบกับค่า เดิม ได้ผลต่างมา นำพื้นที่ของรูปที่รู้แน่นอนมาหารด้วยผลต่าง ได้ อัตราส่วนระหว่างพื้นที่จริงกับค่าที่ได้วัดจากเครื่อง POLAR PLANIMETER - ใช้วัดค่าพื้นที่ที่ได้จากเครื่อง SPRING INDICATOR ได้ CARD AREA

Uncertainty Analysis ตารางสรุปผล Pressure Ratio Bhp Ihp dQ/dt Nm Nv 2.72 1.765+/-0.016 1.18+/-0.19 12.71+/-0.16 67.04+/-10.80 85.89+/-1.32 4.43 2.215+/-0.024 1.73+/-0.16 11.71+/-0.17 78.29+/-7.06 80.35+/-1.45 6.15 2.566+/-0.010 2.15+/-0.15 11.00+/-0.19 83.92+/-5.83 75.48+/-1.30 7.86 2.753+/-0.010 2.26+/-0.09 10.63+/-0.19 82.17+/-3.17 73.26+/-1.33 9.58 2.934+/-0.011 2.38+/-0.08 9.84+/-0.20 80.99+/-2.59 67.96+/-1.43

Graph Results

Graph Results

Graph Result

Discussion เมื่อ Pressure Ratio เพิ่มขึ้น Card Area จะเพิ่มขึ้นแสดงว่าเมื่อเพิ่ม Pressure จะเป็นการเพิ่ม Work ให้กับอากาศที่ถูกอัด จากการสังเกตกราฟ Ihp - Bhp ได้ว่าค่า Ihp น้อยกว่า Bhp เสมอ แสดงว่าพลังงานที่ให้กับมอเตอร์มีการสูญเสียไปในรูปพลังงานอื่นๆ จากกราฟระหว่าง dQ/dt - Pressure Ratio ได้ว่าเมื่อ Pressure Ratio มี ค่าเพิ่มขึ้น dQ/dt มีค่าลดลงแสดงว่า dQ/dt แปรผกผันกับ Pressure Ratio คือเมื่อเราให้ Air Compreesor ทำงานที่ความดันสูงขึ้นเราจะได้ ปริมาตรอากาศที่น้อยลงนั่นเอง จากกราฟ ηm ηv - Pressure Ratio ได้ว่ากราฟ ηm เป็นรูประฆังคว่ำ มีจุดสูงสุดของกราฟ และมีจุดตัดกับกราฟ ηv

Conclusion Brake Horsepower (Bhp) กับ Indicated Horsepower (Ihp) มีค่าเพิ่มขึ้น เมื่อ Pressure Ratio เพิ่มขึ้นและ Bhp มากกว่า Ihp เสมอ เมื่อ Pressure Ratio เพิ่มขึ้น dQ/dt มีค่าลดลงเมื่อPressure Ratio เพิ่มขึ้น และ ηv มีค่า ลดลงด้วย เนื่องจากηv เป็นค่าที่แปรผันตาม dQ/dt ηm มีค่าเพิ่มขึ้นเมื่อ Pressure Ratio เพิ่มขึ้น และค่อยๆลดอัตรา การเพิ่มขึ้นลง จนมีจุดสูงสุดอยู่ที่ (6.15,83.92 +/-5.83) จากนั้นจะมี ค่าลดลงเมื่อ Pressure Ratio เพิ่มขึ้น ηv มีแนวโน้มลดลงเมื่อ Pressure Ratio เพิ่มขึ้น