Calcul de la durée d'alimentation à air d'un cylindre en fibre de carbone

Introduction

Cylindre en fibre de carboneLes s sont largement utilisés dans diverses industries, notamment la lutte contre les incendies, le SCBA (appareil respiratoire autonome), la plongée et les applications industrielles. Un facteur clé pour les utilisateurs est de savoir combien de tempscylindrepeut fournir de l'air. Cet article explique comment calculer la durée de l'alimentation en air en fonction de lacylindreLe volume de l'eau, la pression de travail et le taux de respiration de l'utilisateur.

CompréhensionCylindre en fibre de carbones

Cylindre composite en fibre de carboneS consiste en une doublure intérieure, généralement en aluminium ou en plastique, enveloppé dans des couches de fibre de carbone pour plus de résistance. Ils sont conçus pour maintenir de l'air comprimé à haute pression tout en restant léger et durable. Les deux principales spécifications qui influencent la durée de l'alimentation en air sont:

• Volume d'eau (litres): Cela fait référence à la capacité interne ducylindreLorsqu'il est rempli de liquide, bien qu'il soit utilisé pour déterminer le stockage de l'air.
• Pression de travail (bar ou psi): La pression à laquelle lecylindreest rempli d'air, généralement 300 bar (4350 psi) pour les applications à haute pression.

Calcul étape par étape de la durée de l'alimentation en air

Pour déterminer combien de temps ACcylindre en fibre d'arbinePeut fournir de l'air, suivre ces étapes:

Étape 1: Déterminez le volume d'air dans leCylindre

Étant donné que l'air est compressible, le volume d'air total stocké est supérieur aucylindrevolume d'eau. La formule pour calculer le volume d'air stocké est:

Par exemple, si uncylindrea unVolume d'eau de 6,8 litreset unpression de travail de 300 bar, le volume d'air disponible est:

 Cela signifie qu'à la pression atmosphérique (1 bar), lecylindrecontient 2040 litres d'air.

Étape 2: Considérons le taux de respiration

La durée de l'approvisionnement en air dépend du taux de respiration de l'utilisateur, souvent mesuré enlitres par minute (l / min). Dans les applications de lutte contre les incendies et SCBA, un taux de respiration de repos typique est20 l / min, tandis que l'effort intense peut l'augmenter à40-50 L / min ou plus.

Étape 3: Calculer la durée

La durée de l'alimentation de l'air est calculée en utilisant:

Pour un pompier utilisant de l'air à40 L / min:

Pour une personne au repos en utilisant20 l / min:

Ainsi, la durée varie en fonction du niveau d'activité de l'utilisateur.

Autres facteurs affectant la durée de l'air

1. CylindrePression de réserve: Les directives de sécurité recommandent souvent de maintenir une réserve, généralement autour50 bar, pour assurer suffisamment d'air pour une utilisation d'urgence. Cela signifie que le volume d'air utilisable est légèrement inférieur à la pleine capacité.
2. Efficacité du régulateur: Le régulateur contrôle le flux d'air à partir ducylindreet différents modèles peuvent affecter la consommation d'air réelle.
3. Conditions environnementales: Les températures élevées peuvent légèrement augmenter la pression interne, tandis que les conditions froides peuvent la diminuer.
4. Motifs respiratoires: La respiration peu profonde ou contrôlée peut prolonger l'alimentation de l'air, tandis que la respiration rapide la réduit.

Applications pratiques

• Pompiers: SavoircylindreLa durée aide à planifier des stratégies d'entrée et de sortie sûres pendant les opérations de sauvetage.
• Travailleurs industriels: Les travailleurs des environnements dangereux s'appuient sur des systèmes SCBA où des connaissances précises de la durée de l'air sont essentielles.
• Plongeurs: Des calculs similaires s'appliquent dans des paramètres sous-marins, où la surveillance de l'approvisionnement en air est essentielle pour la sécurité.

Conclusion

En comprenant le volume d'eau, la pression de travail et le rythme respiratoire, les utilisateurs peuvent estimer la duréecylindre en fibre de carbonefournira de l'air. Ces connaissances sont cruciales pour la sécurité et l'efficacité dans diverses applications. Bien que les calculs fournissent une estimation générale, les conditions réelles telles que les fluctuations du taux de respiration, les performances du régulateur et les considérations aériennes de réserve doivent également être prises en compte.