فهرست مطالب
تبدیل واحد دبی جرمی با این ابزار، میان ده یکا انجام می‌شود: کیلوگرم بر ثانیه، کیلوگرم بر دقیقه، کیلوگرم بر ساعت، گرم بر ثانیه، گرم بر دقیقه، تن بر ساعت، تن در روز، پوند بر ثانیه، پوند بر دقیقه و پوند بر ساعت. عدد را بنویسید و یکای مبدأ و مقصد را انتخاب کنید؛ پیش‌فرض، کیلوگرم بر ساعت به کیلوگرم بر ثانیه است. هر دو کادر قابل نوشتن‌اند و نتیجهٔ یکی، دیگری را پر میکند. جدول‌های بازشوی پایین، معادل دبی شما را در همهٔ یکاها نشان می‌دهند. ضرایب پوند، از تعریف دقیق آن به دست آمده‌اند.
راهنمای استفاده از تبدیل جریان جرمی
- مقدار و واحد مبدأ را وارد کنید.
- واحد مقصد را انتخاب کنید.
- معادل در همهٔ واحدها را ببینید.
تبدیل واحد دبی جرمی؛ جرم در هر زمان
دبی جرمی، که جریان جرمی هم گفته می‌شود، مقدار جرمی است که در یک بازهٔ زمانی، از یک مقطع میگذرد؛ مثلا جرم آبی که در هر ثانیه از یک لوله رد می‌شود، یا جرم سنگی که در هر ساعت روی نوار نقاله جابه‌جا می‌شود. یکای آن در دستگاه بینالمللی، کیلوگرم بر ثانیه است. اما در صنعت، بسته به اندازهٔ فرایند، یکاهای دیگر رایج‌ترند: گرم بر ثانیه برای جریان‌های کوچک، کیلوگرم بر ساعت و تن بر ساعت برای فرایندهای متوسط و تن در روز برای ظرفیت کارخانه‌ها.
تبدیل یکاهای دبی جرمی، ترکیبی از تبدیل جرم و تبدیل زمان است. برای تبدیل ساعت به ثانیه بر ۳۶۰۰ تقسیم کنید، دقیقه به ثانیه بر ۶۰ و روز به ساعت بر ۲۴. برای تن به کیلوگرم در هزار ضرب کنید. این ابزار همهٔ این ضرب و تقسیم‌ها را با هم انجام می‌دهد تا اشتباهی در صفرها پیش نیاید.
دبی جرمی یا حجمی؟
دبی را می‌شود به دو شکل سنجید: جرمی، یعنی کیلوگرم در ثانیه، و حجمی، یعنی لیتر یا متر مکعب در ثانیه. این دو با چگالی به هم وصلاند: دبی جرمی، دبی حجمی ضرب در چگالی است. برای آب با چگالی حدود ۱۰۰۰ کیلوگرم بر متر مکعب، هر متر مکعب بر ساعت تقریبا یک تن بر ساعت است. برای روغن یا سوخت، با چگالی کمتر، همان دبی حجمی، دبی جرمی کمتری دارد. برای تبدیل یکاهای دبی حجمی، تبدیل دبی را ببینید.
برای گازها، تفاوت این دو بسیار مهم‌تر است. حجم گاز با فشار و دما تغییر میکند، اما جرمش نه. یک کیلوگرم هوا، در فشار بالا حجم کم و در فشار پایین حجم زیادی دارد. برای همین، در فرایندهای گازی، دبی جرمی معیار پایدارتری است و دبی‌سنج‌های جرمی، که مستقیم جرم را می‌سنجند، در صنعت رایج‌اند. برای تبدیل چگالی، تبدیل چگالی را ببینید.
پایستگی جرم؛ آنچه وارد می‌شود، خارج می‌شود
اصل پایستگی جرم می‌گوید در یک فرایند پایدار، مجموع جرم ورودی با مجموع جرم خروجی برابر است. اگر در یک مخزن، دو لوله با دبی‌های ۲ و ۳ کیلوگرم بر ثانیه وارد شوند و سطح مخزن ثابت بماند، لولهٔ خروجی باید ۵ کیلوگرم بر ثانیه بیرون ببرد. این اصل ساده، پایهٔ موازنهٔ جرم در مهندسی شیمی و فرایند است. برای نوشتن موازنه، همهٔ دبی‌ها را با این ابزار به یک یکا برگردانید؛ جمع زدن کیلوگرم بر ساعت با تن در روز، نتیجهٔ بی‌معنا می‌دهد.
ظرفیت کارخانه؛ تن در روز
ظرفیت کارخانه‌های بزرگ، مثل سیمان، فولاد، پتروشیمی و فرآوری مواد معدنی، اغلب به تن در روز یا هزار تن در سال اعلام می‌شود. کارخانه‌ای با ظرفیت ۵۰۰۰ تن در روز، حدود ۲۰۸ تن بر ساعت یا حدود ۵۸ کیلوگرم بر ثانیه تولید دارد. اما ظرفیت روزانه معمولا با فرض کار شبانه‌روزی است؛ اگر کارخانه با توقف‌های نگهداری کار کند، تولید واقعی کمتر است. برای ظرفیت سالانه، روزانه را در تعداد روزهای کاری سال ضرب کنید، نه همیشه ۳۶۵.
| تن در روز | تن بر ساعت | کیلوگرم بر ثانیه |
|---|---|---|
| ۱۰۰ | حدود ۴٫۱۷ | حدود ۱٫۱۶ |
| ۱۰۰۰ | حدود ۴۱٫۷ | حدود ۱۱٫۶ |
| ۲۴۰۰ | ۱۰۰ | حدود ۲۷٫۸ |
| ۵۰۰۰ | حدود ۲۰۸٫۳ | حدود ۵۷٫۹ |
دیگ بخار و تاسیسات
ظرفیت دیگ‌های بخار صنعتی، معمولا به تن بخار در ساعت یا کیلوگرم بخار در ساعت اعلام می‌شود و در کاتالوگهای آمریکایی، به پوند بخار در ساعت. دیگ ۱۰ تن بر ساعتی، حدود ۲٫۸ کیلوگرم بر ثانیه بخار تولید میکند. این عدد، با فشار و دمای بخار، توان حرارتی دیگ را تعیین میکند. اگر مشخصات دیگی آمریکایی را با دیگ‌های دیگر مقایسه می‌کنید، پوند بر ساعت را با این ابزار به کیلوگرم بر ساعت تبدیل کنید؛ ۱۰ هزار پوند بر ساعت، حدود ۴۵۳۶ کیلوگرم بر ساعت است.
موتور خودرو؛ گرم بر ثانیه
در خودروهای انژکتوری، حسگری به نام حسگر جریان جرمی هوا، مقدار هوایی را که وارد موتور می‌شود، به گرم بر ثانیه می‌سنجد. رایانهٔ موتور، با این عدد، مقدار سوخت مناسب را حساب میکند. در دور آرام، این عدد معمولا چند گرم بر ثانیه است و در دور و بار بالا، بسیار بیشتر. تعمیرکاران با دستگاه عیب‌یاب، این عدد را می‌خوانند و با مقدار مورد انتظار مقایسه می‌کنند. ۱۰ گرم بر ثانیه، ۳۶ کیلوگرم هوا در ساعت است.
نوار نقاله و حمل مواد
ظرفیت نوار نقاله‌ها، سنگ‌شکن‌ها و آسیاب‌ها، به تن بر ساعت اعلام می‌شود. نوار نقاله‌ای با ظرفیت ۵۰۰ تن بر ساعت، در هر ثانیه حدود ۱۳۹ کیلوگرم مواد جابه‌جا میکند. برای برنامه‌ریزی، ظرفیت ساعتی را در ساعت‌های کاری ضرب کنید تا ظرفیت روزانه به دست آید. ظرفیت اسمی تجهیزات، معمولا در شرایط ایدئال است و ظرفیت واقعی، با جنس و رطوبت و اندازهٔ مواد تغییر میکند.
تغذیه و دوز در فرایندها
در فرایندهایی که مواد افزودنی با نرخ ثابت تزریق می‌شوند، مثل کلرزنی آب یا افزودن مواد شیمیایی به خط تولید، نرخ تزریق به گرم بر دقیقه یا کیلوگرم بر ساعت تنظیم می‌شود. اگر دوز مورد نیاز را به میلی‌گرم بر لیتر می‌دانید و دبی آب را به متر مکعب بر ساعت، نرخ تزریق، حاصل‌ضرب این دو است. برای ۵ میلی‌گرم بر لیتر و ۱۰۰ متر مکعب بر ساعت، نرخ ۵۰۰ گرم بر ساعت است.
دبی‌سنج‌ها؛ چطور دبی جرمی سنجیده می‌شود؟
برای سنجش دبی جرمی، چند نوع دستگاه رایج است. دبی‌سنج‌های کوریولیس، با لرزاندن لوله‌ای که سیال از آن میگذرد و سنجش پیچش آن، مستقیم جرم را می‌سنجند و دقت بسیار بالایی دارند؛ برای همین در خرید و فروش مایعات گران، مثل فرآورده‌های نفتی، به کار می‌روند. دبی‌سنج‌های حرارتی، با سنجش گرمایی که جریان گاز از یک حسگر داغ می‌برد، دبی جرمی گاز را تخمین می‌زنند؛ حسگر هوای موتور خودرو از همین نوع است. بسیاری از دبی‌سنج‌های دیگر، دبی حجمی را می‌سنجند و با دانستن چگالی، دبی جرمی حساب می‌شود.
خروجی این دستگاه‌ها، بسته به سازنده، با یکاهای مختلفی است. دبی‌سنج آمریکایی ممکن است پوند بر دقیقه نشان دهد و سیستم کنترل کارخانه، کیلوگرم بر ساعت بخواهد. با این ابزار، ضریب تبدیل میان این دو را پیدا کنید و در تنظیمات سیستم وارد کنید.
صنایع غذایی و دارویی
در صنایع غذایی و دارویی، نرخ تولید و نرخ افزودن مواد اولیه، اغلب به کیلوگرم بر ساعت یا گرم بر دقیقه است. خط تولید نانی که ۵۰۰ کیلوگرم آرد در ساعت مصرف میکند، در هر دقیقه حدود ۸٫۳ کیلوگرم آرد لازم دارد. در دستگاه‌های پرکن، نرخ پرکردن به تعداد بسته در دقیقه است و با دانستن وزن هر بسته، به دبی جرمی تبدیل می‌شود: ۶۰ بستهٔ ۵۰۰ گرمی در دقیقه، یعنی ۳۰ کیلوگرم در دقیقه یا ۱٫۸ تن در ساعت. برای برنامه‌ریزی مواد اولیه، این عددها را به یکای انبار، معمولا تن در روز، برگردانید.
تهویه و هوای تازه
در تهویهٔ ساختمان‌ها و تونل‌ها، مقدار هوای جابه‌جاشده معمولا به دبی حجمی، مثل متر مکعب بر ساعت، بیان می‌شود. اما برای حساب‌های حرارتی، مثل اینکه یک دستگاه چقدر هوا را گرم یا خنک میکند، دبی جرمی هوا لازم است. هوا در شرایط معمول، حدود ۱٫۲ کیلوگرم بر متر مکعب چگالی دارد؛ پس هر هزار متر مکعب بر ساعت هوا، حدود ۱۲۰۰ کیلوگرم بر ساعت است. در ارتفاع‌های بالاتر، مثل شهرهای کوهستانی، هوا رقیق‌تر است و همان دبی حجمی، دبی جرمی کمتری دارد.
سوخت و مشعل
مصرف سوخت مشعل‌ها، کوره‌ها و دیگ‌ها، گاهی به کیلوگرم بر ساعت و گاهی به لیتر یا متر مکعب بر ساعت اعلام می‌شود. برای سوخت‌های مایع، با چگالی حدود ۰٫۸ تا ۰٫۹ کیلوگرم بر لیتر، هر لیتر بر ساعت، حدود ۰٫۸ تا ۰٫۹ کیلوگرم بر ساعت است. توان حرارتی مشعل، مصرف سوخت ضرب در ارزش حرارتی سوخت است. برای مقایسهٔ مشعل‌ها با مشخصات به یکاهای مختلف، همه را به یک یکا، معمولا کیلوگرم بر ساعت، برگردانید.
تبدیل در محیط‌زیست؛ آلاینده‌ها
نرخ انتشار آلاینده‌ها از دودکش‌ها و اگزوزها، به دبی جرمی بیان می‌شود؛ مثلا کیلوگرم بر ساعت یا تن در سال. برای مقایسه با حدهای مجاز، که ممکن است به یکاهای دیگری باشند، تبدیل لازم است. انتشار ۲ کیلوگرم بر ساعت، اگر شبانه‌روزی ادامه یابد، حدود ۱۷٫۵ تن در سال است. گزارش‌های زیست‌محیطی، معمولا انتشار سالانه را می‌خواهند و داده‌های پایش، دبی ساعتی را می‌دهند.
ترفندهای حساب ذهنی
تن بر ساعت به کیلوگرم بر ثانیه: تقسیم بر ۳٫۶. کیلوگرم بر ثانیه به تن بر ساعت: ضرب در ۳٫۶. تن در روز به تن بر ساعت: تقسیم بر ۲۴. کیلوگرم بر ساعت به گرم بر ثانیه: تقسیم بر ۳٫۶. پوند بر ساعت به کیلوگرم بر ساعت: تقسیم بر ۲٫۲. جالب است که ضریب ۳٫۶ همان ضریب تبدیل کیلومتر بر ساعت به متر بر ثانیه است؛ چون هر دو، هزار تقسیم بر ۳۶۰۰ را دارند.
دبی جرمی در درس مکانیک سیالات
در درس مکانیک سیالات و ترمودینامیک، دبی جرمی با فرمول چگالی ضرب در سرعت ضرب در مساحت مقطع حساب می‌شود. آبی که با سرعت ۲ متر بر ثانیه از لوله‌ای با مساحت مقطع ۰٫۰۱ متر مربع میگذرد، دبی حجمی ۰٫۰۲ متر مکعب بر ثانیه و دبی جرمی حدود ۲۰ کیلوگرم بر ثانیه دارد. اگر قطر لوله را دارید، مساحت مقطع را با محاسبهٔ دایره حساب کنید. در مسئله‌ها، همهٔ داده‌ها را به یکاهای پایه، یعنی کیلوگرم و متر و ثانیه، تبدیل کنید تا پاسخ به کیلوگرم بر ثانیه به دست آید.
پایستگی جرم در لوله‌هایی با قطر متغیر هم کاربرد دارد: اگر لوله تنگ‌تر شود، چون دبی جرمی ثابت است، سرعت جریان بیشتر می‌شود. شیر آب باغچه که با انگشت جلویش را تنگ می‌کنید، آب را دورتر پرتاب میکند؛ به همین دلیل.
برنامه‌ریزی تولید
برای برنامه‌ریزی تولید، ظرفیت تجهیزات با یکاهای مختلف، باید به یک یکا تبدیل شود تا گلوگاه خط تولید پیدا شود. اگر سنگ‌شکن ۲۰۰ تن بر ساعت، نوار نقاله ۶۰ کیلوگرم بر ثانیه و آسیاب ۴۵۰۰ تن در روز ظرفیت دارند، همه را به تن بر ساعت تبدیل کنید: ۲۰۰، ۲۱۶ و حدود ۱۸۷٫۵. آسیاب، با کمترین ظرفیت، گلوگاه است و ظرفیت کل خط را تعیین میکند. بدون تبدیل یکاها، این مقایسهٔ ساده ممکن نیست.
کپی نتیجه و گزارش
جملهٔ نتیجهٔ ابزار، با دکمهٔ کپی آمادهٔ چسباندن در گزارش تولید یا مشخصات فنی است. در گزارش‌ها، یکای زمانی را دقیق بنویسید؛ تن در روز با فرض کار شبانه‌روزی یا روز کاری، تفاوت زیادی دارد.
دبی جرمی در خطوط لوله و حمل سوخت
در خطوط لولهٔ نفت و گاز، دبی معمولا به حجم، مثل بشکه در روز یا میلیون متر مکعب در روز، گزارش می‌شود؛ اما خرید و فروش و موازنه‌ها، اغلب بر پایهٔ جرم یا انرژی است. برای تبدیل، چگالی و گاهی ارزش حرارتی سوخت لازم است. یک خط لولهٔ نفت با دبی ۱۰۰ هزار بشکه در روز، با چگالی حدود ۰٫۸۵، حدود ۱۳٫۵ هزار تن در روز نفت منتقل میکند. این ابزار، یکاهای جرمی را تبدیل میکند؛ برای بخش حجمی، ابزار دبی حجمی را کنار آن به کار ببرید.
نمونهٔ کامل؛ موازنهٔ یک مخزن
فرض کنید مخزنی دو ورودی دارد: یکی ۱٫۵ تن بر ساعت و دیگری ۲۰ کیلوگرم بر دقیقه، و یک خروجی ۰٫۵ کیلوگرم بر ثانیه. آیا مخزن پر می‌شود یا خالی؟ همه را به کیلوگرم بر ساعت تبدیل کنید: ۱۵۰۰، ۱۲۰۰ و ۱۸۰۰. ورودی کل ۲۷۰۰ و خروجی ۱۸۰۰ کیلوگرم بر ساعت است؛ پس مخزن با نرخ ۹۰۰ کیلوگرم بر ساعت پر می‌شود. این حساب ساده، بدون یکسان کردن یکاها، به سادگی اشتباه می‌شود. اگر ظرفیت مخزن را بدانید، با تقسیم آن بر ۹۰۰، زمان پر شدن را هم به ساعت به دست می‌آورید.
اشتباه‌های رایج
اشتباه اول، یکی گرفتن دبی جرمی و حجمی برای مایع‌هایی با چگالی متفاوت از آب. اشتباه دوم، فرض کار شبانه‌روزی در تبدیل ظرفیت روزانه به سالانه. اشتباه سوم، جمع زدن دبی‌هایی با یکاهای متفاوت در موازنهٔ جرم. اشتباه چهارم، اشتباه در صفرها هنگام تبدیل تن به کیلوگرم و ساعت به ثانیه. اشتباه پنجم، یکی گرفتن پوند بر ساعت و کیلوگرم بر ساعت در کاتالوگهای آمریکایی.
ابزارهای مرتبط
برای جرم، تبدیل وزن را ببینید. برای کمیت‌های دیگر، از ابزار همه‌کارهٔ تبدیل واحد یا فهرست ابزارهای تبدیل واحد استفاده کنید.
آخرین بازبینی محتوا: · تیم تحریریه ابزار جیبی