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Os fabricantes de equipamentos de aquecimento e refrigeração expressam a capacidade de troca de ar em pés cúbicos por minuto (CFM), mas esse número varia de acordo com a temperatura e a pressão do ar que está sendo trocado. Parcialmente para comparar produtos, os fabricantes às vezes expressam capacidade em pés cúbicos padrão por minuto (SCFM), que pressupõe temperatura e pressão padrão. Se você tiver um aplicativo que solicite uma determinada capacidade em uma temperatura e pressão especificadas, e a capacidade do sistema que você está considerando listar capacidade no SCFM, você precisará de uma maneira de converter entre CFM e SCFM. Uma expressão derivada da lei do gás ideal permite que você faça isso.
O que são CFM e SCFM?
O fluxo volumétrico de ar é medido em pés cúbicos por minuto, mas, como a densidade do ar e de outros gases muda com a temperatura e a pressão, esse número varia. A densidade varia diretamente com a pressão e inversamente com a temperatura. Os engenheiros geralmente se referem ao CFM como pés cúbicos reais por minuto (ACFM) para sublinhar a relação entre fluxo de ar e densidade do ar.
Fazer referência a um fluxo de ar em condições padrão remove a variabilidade. Embora mais de um padrão esteja em uso no mundo, a Sociedade Americana de Engenheiros Mecânicos usa os seguintes valores padrão:
Quando a capacidade de uma unidade de aquecimento ou resfriamento é expressa em SCFM, essas são as condições que o valor assume.
Convertendo de SCFM para ACFM e vice-versa
A lei do gás ideal, pV = nRT, fornece a relação entre pressão, volume e temperatura de um gás ideal, onde n é o número de mols do gás e R é uma constante. O ar não é um gás ideal, mas podemos obter uma comparação útil entre o SCFM e o ACFM, considerando-o como tal.
Para os fins deste cálculo, m representa a massa do gás, que fornece uma expressão para a densidade (d), que é definida como a massa do gás por unidade de volume (m / V); d = m / V = P / RT. Isolar a massa do gás que está sendo movido (m) e dividir pelo tempo que leva para movê-lo fornece a seguinte expressão: m / t = d (V / t). Em palavras, a vazão mássica é igual à densidade multiplicada pela vazão volumétrica.
Usando esse relacionamento e nos referindo à lei dos gases ideais, obtemos as seguintes expressões:
SCFM = ACFM (PUMA/ PS • TS/ TUMA )
Nas escalas absolutas exigidas pela lei dos gases ideais, a pressão atmosférica padrão é de 14,7 psi e a temperatura padrão é de 528 graus Rankine, o que equivale a 68 graus Fahrenheit. Usando esses valores, obtemos:
SCFM = ACFM (PUMA/14,7 psi) (528˚R / TUMA)
ACFM = SCFM (14,7 psi / PUMA) (TUMA/ 528˚R)
Contabilizando a umidade
A equação derivada da lei do gás ideal é útil para a maioria das situações, mas como o ar não é um gás ideal, um relacionamento mais preciso entre o ACFM e o SCFM leva em consideração o teor de umidade do ar:
ACFM = SCFM • PS - (RHS • PVS) / Pb - (RHUMA • PVUMA) • TUMA/ TS • Pb/ PUMA