مقدمة
أسطوانة من ألياف الكربونتُستخدم هذه الأجهزة على نطاق واسع في مختلف الصناعات، بما في ذلك مكافحة الحرائق، وأجهزة التنفس ذاتية الاحتواء (SCBA)، والغوص، والتطبيقات الصناعية. أحد العوامل الرئيسية للمستخدمين هو معرفة مدة شحن البطارية بالكامل.اسطوانةيمكن توفير الهواء. تشرح هذه المقالة كيفية حساب مدة إمداد الهواء بناءً علىاسطوانةحجم الماء، وضغط العمل، ومعدل تنفس المستخدم.
فهمأسطوانة ألياف الكربونs
أسطوانة مركبة من ألياف الكربونتتكون هذه الأنابيب من بطانة داخلية، مصنوعة عادةً من الألومنيوم أو البلاستيك، مغلفة بطبقات من ألياف الكربون لمزيد من المتانة. وهي مصممة لاحتواء الهواء المضغوط عند ضغوط عالية مع الحفاظ على خفة وزنها ومتانتها. المواصفتان الرئيسيتان اللتان تؤثران على مدة إمداد الهواء هما:
- حجم الماء (لتر):هذا يشير إلى القدرة الداخلية لـاسطوانةعند ملئه بالسائل، على الرغم من أنه يستخدم لتحديد تخزين الهواء.
- ضغط العمل (بار أو رطل لكل بوصة مربعة):الضغط الذي يتم عندهاسطوانةيتم ملؤها بالهواء، عادة 300 بار (4350 رطل لكل بوصة مربعة) للتطبيقات ذات الضغط العالي.
حساب مدة إمداد الهواء خطوة بخطوة
لتحديد المدة التي يستغرقها التيار المترددأسطوانة ألياف الأربونيمكنك توفير الهواء، اتبع الخطوات التالية:
الخطوة 1: تحديد حجم الهواء فياسطوانة
نظرًا لأن الهواء قابل للضغط، فإن إجمالي حجم الهواء المخزن يكون أكبر مناسطوانةحجم الماء. صيغة حساب حجم الهواء المُخزَّن هي:
على سبيل المثال، إذا كاناسطوانةلديهحجم الماء 6.8 لترو أضغط العمل 300 بار، حجم الهواء المتاح هو:
وهذا يعني أنه عند الضغط الجوي (1 بار)،اسطوانةيحتوي على 2040 لترًا من الهواء.
الخطوة 2: مراعاة معدل التنفس
تعتمد مدة إمداد الهواء على معدل تنفس المستخدم، والذي يتم قياسه غالبًالتر في الدقيقة (لتر/دقيقة)في تطبيقات مكافحة الحرائق وأجهزة التنفس ذاتية الاحتجاز، يكون معدل التنفس أثناء الراحة النموذجي هو20 لتر/دقيقةفي حين أن المجهود الشاق يمكن أن يزيده إلى40-50 لتر/دقيقة أو أكثر.
الخطوة 3: حساب المدة
يتم حساب مدة إمداد الهواء باستخدام:
بالنسبة لرجال الإطفاء الذين يستخدمون الهواء في40 لتر/دقيقة:
بالنسبة للشخص الذي يستخدم في حالة الراحة20 لتر/دقيقة:
وبالتالي، تختلف المدة حسب مستوى نشاط المستخدم.
عوامل أخرى تؤثر على مدة الهواء
- اسطوانةضغط الاحتياطي:توصي إرشادات السلامة غالبًا بالحفاظ على احتياطي، عادةً حوالي50 بارلضمان توفر هواء كافٍ للاستخدام في حالات الطوارئ. هذا يعني أن حجم الهواء القابل للاستخدام أقل بقليل من السعة القصوى.
- كفاءة المنظم:يتحكم المنظم في تدفق الهواء مناسطوانة، وقد تؤثر النماذج المختلفة على استهلاك الهواء الفعلي.
- الظروف البيئية:يمكن أن تؤدي درجات الحرارة المرتفعة إلى زيادة الضغط الداخلي بشكل طفيف، في حين أن الظروف الباردة قد تؤدي إلى خفضه.
- أنماط التنفس:يمكن أن يؤدي التنفس السطحي أو المتحكم فيه إلى زيادة إمداد الهواء، في حين أن التنفس السريع يقلل منه.
التطبيقات العملية
- رجال الإطفاء:معرفةاسطوانةتساعد المدة في التخطيط لاستراتيجيات الدخول والخروج الآمنة أثناء عمليات الإنقاذ.
- العمال الصناعيون:يعتمد العمال في البيئات الخطرة على أنظمة SCBA حيث تكون معرفة مدة الهواء الدقيقة ضرورية.
- الغواصين:وتطبق حسابات مماثلة في البيئات تحت الماء، حيث يعد مراقبة إمدادات الهواء أمرًا بالغ الأهمية للسلامة.
خاتمة
من خلال فهم حجم المياه وضغط العمل ومعدل التنفس، يمكن للمستخدمين تقدير المدة التي يستغرقها الجهاز التنفسي.أسطوانة من ألياف الكربونسيُزوِّد الهواء. هذه المعرفة أساسية للسلامة والكفاءة في مختلف التطبيقات. بينما تُقدِّم الحسابات تقديرًا عامًا، يجب أيضًا مراعاة الظروف الواقعية، مثل تقلبات معدل التنفس، وأداء المُنظِّم، واعتبارات احتياطي الهواء.
وقت النشر: ١٧ فبراير ٢٠٢٥