Calcolo della durata dell'approvvigionamento dell'aria di un cilindro in fibra di carbonio

Introduzione

Cilindro in fibra di carbonioLe S sono ampiamente utilizzate in vari settori, tra cui lo scontro antincendio, la SCBA (apparato di respirazione autonoma), le immersioni e le applicazioni industriali. Un fattore chiave per gli utenti è sapere per quanto tempo un addebitato completamentecilindropuò fornire aria. Questo articolo spiega come calcolare la durata dell'alimentazione dell'aria in base alcilindroIl volume dell'acqua, la pressione di lavoro e la velocità di respirazione dell'utente.

ComprensioneCilindro in fibra di carbonios

Cilindro composito in fibra di carbonioS è costituito da un rivestimento interno, tipicamente realizzato in alluminio o plastica, avvolto in strati di fibra di carbonio per una maggiore resistenza. Sono progettati per contenere aria compressa ad alte pressioni pur rimanendo leggeri e durevoli. Le due specifiche principali che influenzano la durata dell'alimentazione dell'aria sono:

• Volume d'acqua (litri): Questo si riferisce alla capacità interna delcilindroSe riempito di liquido, sebbene sia utilizzato per determinare lo stoccaggio dell'aria.
• Pressione di lavoro (bar o psi): La pressione in cui ilcilindroè riempito con aria, in genere 300 bar (4350 psi) per applicazioni ad alta pressione.

Calcolo passo-passo della durata dell'alimentazione dell'aria

Per determinare per quanto tempo ACcilindro in fibra di arbopuò fornire aria, seguire questi passaggi:

Passaggio 1: determinare il volume dell'aria inCilindro

Poiché l'aria è comprimibile, il volume d'aria totale immagazzinato è maggiore delcilindroVolume d'acqua. La formula per calcolare il volume dell'aria immagazzinata è:

Ad esempio, se acilindroha unvolume dell'acqua di 6,8 litrie aPressione di lavoro di 300 bar, il volume dell'aria disponibile è:

 Ciò significa che alla pressione atmosferica (1 bar), ilcilindrocontiene 2040 litri d'aria.

Passaggio 2: considera la velocità di respirazione

La durata dell'alimentazione dell'aria dipende dalla velocità di respirazione dell'utente, spesso misurata inlitri al minuto (l/min). Nelle applicazioni antincendio e SCBA, una tipica frequenza di respirazione a riposo è20 L/min, mentre uno sforzo pesante può aumentarlo40-50 L/min o più.

Passaggio 3: calcola la durata

La durata dell'alimentazione dell'aria viene calcolata usando:

Per un pompiere che usa aria a40 l/min:

Per una persona a riposo usando20 L/min:

Pertanto, la durata varia a seconda del livello di attività dell'utente.

Altri fattori che influenzano la durata dell'aria

1. CilindroPressione di riserva: Le linee guida di sicurezza spesso raccomandano di mantenere una riserva, in genere intorno50 bar, per garantire abbastanza aria per l'uso di emergenza. Ciò significa che il volume dell'aria utilizzabile è leggermente inferiore alla piena capacità.
2. Efficienza del regolatore: Il regolatore controlla il flusso d'aria dalcilindroe diversi modelli possono influire sul consumo di aria effettiva.
3. Condizioni ambientali: Le alte temperature possono aumentare leggermente la pressione interna, mentre le condizioni a freddo possono diminuirla.
4. Schemi di respirazione: La respirazione poco profonda o controllata può estendere l'alimentazione dell'aria, mentre la respirazione rapida la riduce.

Applicazioni pratiche

• Pompiere: ConoscerecilindroLa durata aiuta a pianificare le strategie di entrata e uscita sicure durante le operazioni di salvataggio.
• Lavoratori industriali: I lavoratori in ambienti pericolosi si affidano a sistemi SCBA in cui la conoscenza precisa della durata dell'aria è essenziale.
• Divers: Calcoli simili si applicano nelle impostazioni subacquee, in cui il monitoraggio dell'approvvigionamento aereo è fondamentale per la sicurezza.

Conclusione

Comprendendo il volume dell'acqua, la pressione di lavoro e la velocità di respirazione, gli utenti possono stimare per quanto tempo acilindro in fibra di carboniofornirà aria. Questa conoscenza è cruciale per la sicurezza e l'efficienza in varie applicazioni. Mentre i calcoli forniscono una stima generale, dovrebbero essere prese in considerazione anche condizioni del mondo reale come le fluttuazioni della velocità di respirazione, le prestazioni del regolatore e le considerazioni aeree di riserva.