تؤخذ الخصائص الفيزيائية الرئيسية للهواء في الاعتبار: كثافة الهواء ، ولزوجته الديناميكية والحركية ، والحرارة النوعية ، والتوصيل الحراري ، والانتشار الحراري ، وعدد برانتل ، والإنتروبيا. خصائص الهواء معطاة في جداول حسب درجة الحرارة عند الضغط الجوي العادي.
كثافة الهواء مقابل درجة الحرارة
يتم تقديم جدول مفصل لقيم كثافة الهواء في الحالة الجافة عند درجات حرارة مختلفة وضغط جوي عادي. ما هي كثافة الهواء؟ يمكن تحديد كثافة الهواء بشكل تحليلي بقسمة كتلتها على الحجم الذي يشغلهتحت ظروف محددة (الضغط ودرجة الحرارة والرطوبة). يمكنك أيضًا حساب كثافته باستخدام صيغة معادلة الغاز المثالية للحالة. لهذا ، من الضروري معرفة الضغط المطلق ودرجة حرارة الهواء ، وكذلك ثابت الغاز والحجم المولي. تحسب هذه المعادلة الكثافة الجافة للهواء.
في الممارسة ، لمعرفة كثافة الهواء عند درجات حرارة مختلفة، من المريح استخدام الطاولات الجاهزة. على سبيل المثال ، الجدول المعطى لقيم كثافة الهواء الجوي اعتمادًا على درجة حرارته. يتم التعبير عن كثافة الهواء في الجدول بالكيلوجرام لكل متر مكعب ويتم تحديدها في نطاق درجة الحرارة من -50 إلى 1200 درجة مئوية تحت الضغط الجوي العادي (101325 باسكال).
| ر ، درجة مئوية | ρ ، كجم / م 3 | ر ، درجة مئوية | ρ ، كجم / م 3 | ر ، درجة مئوية | ρ ، كجم / م 3 | ر ، درجة مئوية | ρ ، كجم / م 3 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| -50 | 1,584 | 20 | 1,205 | 150 | 0,835 | 600 | 0,404 |
| -45 | 1,549 | 30 | 1,165 | 160 | 0,815 | 650 | 0,383 |
| -40 | 1,515 | 40 | 1,128 | 170 | 0,797 | 700 | 0,362 |
| -35 | 1,484 | 50 | 1,093 | 180 | 0,779 | 750 | 0,346 |
| -30 | 1,453 | 60 | 1,06 | 190 | 0,763 | 800 | 0,329 |
| -25 | 1,424 | 70 | 1,029 | 200 | 0,746 | 850 | 0,315 |
| -20 | 1,395 | 80 | 1 | 250 | 0,674 | 900 | 0,301 |
| -15 | 1,369 | 90 | 0,972 | 300 | 0,615 | 950 | 0,289 |
| -10 | 1,342 | 100 | 0,946 | 350 | 0,566 | 1000 | 0,277 |
| -5 | 1,318 | 110 | 0,922 | 400 | 0,524 | 1050 | 0,267 |
| 0 | 1,293 | 120 | 0,898 | 450 | 0,49 | 1100 | 0,257 |
| 10 | 1,247 | 130 | 0,876 | 500 | 0,456 | 1150 | 0,248 |
| 15 | 1,226 | 140 | 0,854 | 550 | 0,43 | 1200 | 0,239 |
عند 25 درجة مئوية ، تبلغ كثافة الهواء 1.185 كجم / م 3.عند تسخينها ، تنخفض كثافة الهواء - يتمدد الهواء (يزيد حجمه المحدد). مع زيادة درجة الحرارة ، على سبيل المثال ، حتى 1200 درجة مئوية ، يتم تحقيق كثافة هواء منخفضة جدًا ، تساوي 0.239 كجم / م 3 ، أي أقل بخمس مرات من قيمتها عند درجة حرارة الغرفة. بشكل عام ، يسمح تقليل التسخين بإجراء عملية مثل الحمل الحراري الطبيعي ويتم استخدامه ، على سبيل المثال ، في صناعة الطيران.
إذا قارنا كثافة الهواء نسبيًا ، فإن الهواء أخف بثلاث مرات من حيث الحجم - عند درجة حرارة 4 درجات مئوية ، تكون كثافة الماء 1000 كجم / م 3 ، وكثافة الهواء 1.27 كجم / م 3. من الضروري أيضًا ملاحظة قيمة كثافة الهواء في ظل الظروف العادية. الظروف الطبيعية للغازات هي تلك التي تكون فيها درجة حرارتها 0 درجة مئوية ، والضغط يساوي الغلاف الجوي العادي. وهكذا ، حسب الجدول ، كثافة الهواء في الظروف العادية (عند NU) تساوي 1.293 كجم / م 3.
اللزوجة الديناميكية والحركية للهواء عند درجات حرارة مختلفة
عند إجراء الحسابات الحرارية ، من الضروري معرفة قيمة لزوجة الهواء (معامل اللزوجة) عند درجات حرارة مختلفة. هذه القيمة مطلوبة لحساب أرقام رينولدز وجراشوف ورايلي التي تحدد قيمها نظام تدفق هذا الغاز. يوضح الجدول قيم معاملات الديناميكية μ والحركية ν تتراوح لزوجة الهواء في درجة الحرارة من -50 إلى 1200 درجة مئوية عند الضغط الجوي.
يزداد معامل لزوجة الهواء بشكل ملحوظ مع زيادة درجة حرارته.على سبيل المثال ، تبلغ اللزوجة الحركية للهواء 15.06 · 10 -6 م 2 / ث عند درجة حرارة 20 درجة مئوية ، ومع زيادة درجة الحرارة إلى 1200 درجة مئوية ، تصبح لزوجة الهواء 233.7 · 10 -6 م 2 / ثانية ، أي أنه يزيد 15.5 مرة! اللزوجة الديناميكية للهواء عند درجة حرارة 20 درجة مئوية تساوي 18.1 · 10 -6 باسكال.
عندما يتم تسخين الهواء ، تزداد قيم اللزوجة الحركية والديناميكية. هاتان الكميتان مترابطتان من خلال قيمة كثافة الهواء التي تقل قيمتها عند تسخين هذا الغاز. ترتبط الزيادة في اللزوجة الحركية والديناميكية للهواء (بالإضافة إلى الغازات الأخرى) أثناء التسخين باهتزاز أكثر كثافة لجزيئات الهواء حول حالة توازنها (وفقًا لـ MKT).
| ر ، درجة مئوية | ميكرومتر · 10 6 ، باسكال | ν 10 6 ، م 2 / ث | ر ، درجة مئوية | ميكرومتر · 10 6 ، باسكال | ν 10 6 ، م 2 / ث | ر ، درجة مئوية | ميكرومتر · 10 6 ، باسكال | ν 10 6 ، م 2 / ث |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| -50 | 14,6 | 9,23 | 70 | 20,6 | 20,02 | 350 | 31,4 | 55,46 |
| -45 | 14,9 | 9,64 | 80 | 21,1 | 21,09 | 400 | 33 | 63,09 |
| -40 | 15,2 | 10,04 | 90 | 21,5 | 22,1 | 450 | 34,6 | 69,28 |
| -35 | 15,5 | 10,42 | 100 | 21,9 | 23,13 | 500 | 36,2 | 79,38 |
| -30 | 15,7 | 10,8 | 110 | 22,4 | 24,3 | 550 | 37,7 | 88,14 |
| -25 | 16 | 11,21 | 120 | 22,8 | 25,45 | 600 | 39,1 | 96,89 |
| -20 | 16,2 | 11,61 | 130 | 23,3 | 26,63 | 650 | 40,5 | 106,15 |
| -15 | 16,5 | 12,02 | 140 | 23,7 | 27,8 | 700 | 41,8 | 115,4 |
| -10 | 16,7 | 12,43 | 150 | 24,1 | 28,95 | 750 | 43,1 | 125,1 |
| -5 | 17 | 12,86 | 160 | 24,5 | 30,09 | 800 | 44,3 | 134,8 |
| 0 | 17,2 | 13,28 | 170 | 24,9 | 31,29 | 850 | 45,5 | 145 |
| 10 | 17,6 | 14,16 | 180 | 25,3 | 32,49 | 900 | 46,7 | 155,1 |
| 15 | 17,9 | 14,61 | 190 | 25,7 | 33,67 | 950 | 47,9 | 166,1 |
| 20 | 18,1 | 15,06 | 200 | 26 | 34,85 | 1000 | 49 | 177,1 |
| 30 | 18,6 | 16 | 225 | 26,7 | 37,73 | 1050 | 50,1 | 188,2 |
| 40 | 19,1 | 16,96 | 250 | 27,4 | 40,61 | 1100 | 51,2 | 199,3 |
| 50 | 19,6 | 17,95 | 300 | 29,7 | 48,33 | 1150 | 52,4 | 216,5 |
| 60 | 20,1 | 18,97 | 325 | 30,6 | 51,9 | 1200 | 53,5 | 233,7 |
ملاحظة: انتبه! تُعطى لزوجة الهواء بقوى 10 6.
السعة الحرارية النوعية للهواء عند درجات حرارة من -50 إلى 1200 درجة مئوية
تم تقديم جدول للسعة الحرارية النوعية للهواء عند درجات حرارة مختلفة. يتم إعطاء السعة الحرارية في الجدول عند ضغط ثابت (السعة الحرارية متساوية الضغط للهواء) في نطاق درجة الحرارة من -50 إلى 1200 درجة مئوية للهواء الجاف. ما هي حرارة الهواء المحددة؟ تحدد قيمة الحرارة النوعية كمية الحرارة التي يجب توفيرها لكل كيلوغرام واحد من الهواء عند ضغط ثابت لزيادة درجة حرارته بمقدار 1 درجة. على سبيل المثال ، عند 20 درجة مئوية ، لتسخين 1 كجم من هذا الغاز بمقدار 1 درجة مئوية في عملية متساوية الضغط ، يلزم 1005 J من الحرارة.
تزداد السعة الحرارية النوعية للهواء مع زيادة درجة حرارته.ومع ذلك ، فإن اعتماد السعة الحرارية الجماعية للهواء على درجة الحرارة ليس خطيًا. في النطاق من -50 إلى 120 درجة مئوية ، لا تتغير قيمته عمليًا - في ظل هذه الظروف ، يبلغ متوسط السعة الحرارية للهواء 1010 J / (كجم · درجة). وفقًا للجدول ، يمكن ملاحظة أن درجة الحرارة تبدأ في التأثير بشكل كبير من 130 درجة مئوية. ومع ذلك ، فإن درجة حرارة الهواء تؤثر على حرارته النوعية أضعف بكثير من اللزوجة. لذلك ، عند التسخين من 0 إلى 1200 درجة مئوية ، تزداد السعة الحرارية للهواء 1.2 مرة فقط - من 1005 إلى 1210 جول / (كجم درجة مئوية).
وتجدر الإشارة إلى أن السعة الحرارية للهواء الرطب أعلى من السعة الحرارية للهواء الجاف. إذا قارنا الهواء أيضًا ، فمن الواضح أن الماء له قيمة أعلى وأن محتوى الماء في الهواء يؤدي إلى زيادة السعة الحرارية المحددة.
| ر ، درجة مئوية | C p ، J / (كجم درجة) | ر ، درجة مئوية | C p ، J / (كجم درجة) | ر ، درجة مئوية | C p ، J / (كجم درجة) | ر ، درجة مئوية | C p ، J / (كجم درجة) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| -50 | 1013 | 20 | 1005 | 150 | 1015 | 600 | 1114 |
| -45 | 1013 | 30 | 1005 | 160 | 1017 | 650 | 1125 |
| -40 | 1013 | 40 | 1005 | 170 | 1020 | 700 | 1135 |
| -35 | 1013 | 50 | 1005 | 180 | 1022 | 750 | 1146 |
| -30 | 1013 | 60 | 1005 | 190 | 1024 | 800 | 1156 |
| -25 | 1011 | 70 | 1009 | 200 | 1026 | 850 | 1164 |
| -20 | 1009 | 80 | 1009 | 250 | 1037 | 900 | 1172 |
| -15 | 1009 | 90 | 1009 | 300 | 1047 | 950 | 1179 |
| -10 | 1009 | 100 | 1009 | 350 | 1058 | 1000 | 1185 |
| -5 | 1007 | 110 | 1009 | 400 | 1068 | 1050 | 1191 |
| 0 | 1005 | 120 | 1009 | 450 | 1081 | 1100 | 1197 |
| 10 | 1005 | 130 | 1011 | 500 | 1093 | 1150 | 1204 |
| 15 | 1005 | 140 | 1013 | 550 | 1104 | 1200 | 1210 |
الموصلية الحرارية ، والانتشار الحراري ، عدد برانتل من الهواء
يوضح الجدول الخصائص الفيزيائية للهواء الجوي مثل التوصيل الحراري والانتشار الحراري ورقم Prandtl اعتمادًا على درجة الحرارة. الخصائص الفيزيائية الحرارية للهواء معطاة في حدود -50 إلى 1200 درجة مئوية للهواء الجاف. وفقًا للبيانات الواردة في الجدول ، يمكن ملاحظة أن الخصائص المحددة للهواء تعتمد بشكل كبير على درجة الحرارة والاعتماد على درجة الحرارة للخصائص المدروسة لهذا الغاز.
وهو أمر ضروري لتغيير درجة حرارة سائل العمل ، وفي هذه الحالة ، الهواء ، بدرجة واحدة. تعتمد السعة الحرارية للهواء بشكل مباشر على درجة الحرارة والضغط. في الوقت نفسه ، يمكن استخدام طرق مختلفة لدراسة أنواع مختلفة من السعة الحرارية.
رياضيًا ، يتم التعبير عن السعة الحرارية للهواء كنسبة كمية الحرارة إلى الزيادة في درجة حرارته. تسمى السعة الحرارية لجسم كتلته 1 كجم بالحرارة النوعية. السعة الحرارية للهواء هي السعة الحرارية لمول واحد من مادة ما. السعة الحرارية المحددة - J / K. السعة الحرارية المولية ، على التوالي ، J / (مول * كلفن).
يمكن اعتبار السعة الحرارية خاصية فيزيائية لمادة ما ، في هذه الحالة الهواء ، إذا تم إجراء القياس في ظل ظروف ثابتة. في أغلب الأحيان ، يتم إجراء هذه القياسات تحت ضغط مستمر. هذه هي الطريقة التي يتم بها تحديد السعة الحرارية متساوية الضغط للهواء. يزداد مع زيادة درجة الحرارة والضغط ، وهو أيضًا دالة خطية لهذه القيم. في هذه الحالة ، يحدث تغير درجة الحرارة عند ضغط ثابت. لحساب السعة الحرارية متساوية الضغط ، من الضروري تحديد درجة الحرارة والضغط الكاذبين. يتم تحديده باستخدام البيانات المرجعية.
السعة الحرارية للهواء. الخصائص
الهواء عبارة عن خليط غازي. عند النظر إليها في الديناميكا الحرارية ، يتم وضع الافتراضات التالية. يجب توزيع كل غاز في الخليط بالتساوي في جميع أنحاء الحجم. وبالتالي ، فإن حجم الغاز يساوي حجم الخليط بأكمله. لكل غاز في الخليط ضغطه الجزئي الخاص به ، والذي يمارسه على جدران الوعاء. يجب أن يكون لكل مكون من مكونات خليط الغاز درجة حرارة مساوية لدرجة حرارة الخليط بأكمله. في هذه الحالة ، مجموع الضغوط الجزئية لجميع المكونات يساوي ضغط الخليط. يتم حساب السعة الحرارية للهواء على أساس البيانات المتعلقة بتكوين خليط الغاز والسعة الحرارية للمكونات الفردية.
تميز الحرارة النوعية مادة ما بشكل غامض. من القانون الأول للديناميكا الحرارية ، يمكننا أن نستنتج أن الطاقة الداخلية للجسم تتغير ليس فقط اعتمادًا على كمية الحرارة التي يتلقاها ، ولكن أيضًا على العمل الذي يقوم به الجسم. في ظل ظروف مختلفة لعملية نقل الحرارة ، قد يختلف عمل الجسم. وبالتالي ، فإن نفس كمية الحرارة المنقولة إلى الجسم يمكن أن تسبب تغيرات في درجة الحرارة والطاقة الداخلية للجسم تختلف في القيمة. هذه الميزة نموذجية فقط للمواد الغازية. على عكس المواد الصلبة والسوائل ، يمكن للمواد الغازية تغيير الحجم بشكل كبير والقيام بعمل. هذا هو السبب في أن السعة الحرارية للهواء تحدد طبيعة العملية الديناميكية الحرارية نفسها.
ومع ذلك ، في الحجم الثابت ، لا يعمل الهواء. لذلك ، فإن التغيير في الطاقة الداخلية يتناسب مع التغير في درجة حرارتها. تعتبر نسبة السعة الحرارية في عملية الضغط الثابت إلى السعة الحرارية في عملية الحجم الثابت جزءًا من صيغة العملية الحرارية. يشار إليه بالحرف اليوناني جاما.
من التاريخ
لا يصف المصطلحان "السعة الحرارية" و "مقدار الحرارة" جوهرهما جيدًا. ويرجع ذلك إلى حقيقة أنهم أتوا إلى العلم الحديث من نظرية الكالوريك التي كانت شائعة في القرن الثامن عشر. اعتبر أتباع هذه النظرية الحرارة كنوع من المواد عديمة الوزن الموجودة في الأجسام. هذه المادة لا يمكن إتلافها ولا خلقها. تم تفسير تبريد وتسخين الأجسام من خلال انخفاض أو زيادة محتوى السعرات الحرارية ، على التوالي. بمرور الوقت ، وجد أن هذه النظرية لا يمكن الدفاع عنها. لم تستطع تفسير سبب الحصول على نفس التغيير في الطاقة الداخلية لأي جسم عندما يتم نقل كميات مختلفة من الحرارة إليه ، ويعتمد أيضًا على العمل الذي يقوم به الجسم.
تحت حرارة نوعيةتفهم المواد كمية الحرارة التي يجب الإبلاغ عنها أو طرحها من وحدة مادة (1 كجم ، 1 م 3 ، 1 مول) من أجل تغيير درجة حرارتها بدرجة واحدة.
اعتمادًا على وحدة مادة معينة ، يتم تمييز السعات الحرارية المحددة التالية:
السعة الحرارية الجماعية مع، يشير إلى 1 كجم من الغاز ، J / (kg K) ؛
السعة الحرارية المولية µСلكل 1 كيلومتر من الغاز ، J / (kmol K) ؛
السعة الحرارية الحجمية مع'، المشار إليها 1 م 3 من الغاز ، J / (م 3 ∙ كلفن).
السعات الحرارية المحددة مرتبطة ببعضها البعض من خلال النسبة:
أين υ ن- الحجم النوعي للغاز في الظروف العادية (n.u.) ، م 3 / كغ ؛ µ - الكتلة المولية للغاز ، كجم / كمول.
تعتمد السعة الحرارية للغاز المثالي على طبيعة عملية إمداد (أو إزالة) الحرارة ، وعلى ذرية الغاز ودرجة الحرارة (تعتمد السعة الحرارية للغازات الحقيقية أيضًا على الضغط).
العلاقة بين الكتلة متساوية الضغط ج صو isochoric السيرة الذاتيةيتم تعيين السعات الحرارية بواسطة معادلة ماير:
C P - C V = R., (1.2)
أين ص -ثابت الغاز ، J / (كجم - كلفن).
عندما يتم تسخين غاز مثالي في وعاء مغلق ذي حجم ثابت ، يتم إنفاق الحرارة فقط على تغيير طاقة حركة جزيئاته ، وعند تسخينه بضغط ثابت ، بسبب تمدد الغاز ، يتم تنفيذ العمل في نفس الوقت ضد القوى الخارجية .
بالنسبة للسعات الحرارية المولية ، فإن معادلة ماير لها الشكل:
μС р - μС v = μR, (1.3)
أين µR= 8314J / (kmol ∙ K) - ثابت غاز عالمي.
حجم الغاز المثالي الخامس نخفضت إلى الظروف العادية يتم تحديدها من العلاقة التالية:
(1.4)
أين NS- الضغط في الظروف العادية ، NS= 101325 باسكال = 760 مم زئبق ؛ تي ن- درجة الحرارة في ظل الظروف العادية ، تي ن= 273.15 كلفن ؛ ص ر, ت, تي تي- ضغط العمل والحجم ودرجة حرارة الغاز.
يشار إلى نسبة السعة الحرارية متساوية الضغط إلى الحرارة المتساوية كودعا الأس ثابت الحرارة:
(1.5)
من (1.2) ومع مراعاة (1.5) نحصل على:
لإجراء حسابات دقيقة ، يتم تحديد متوسط السعة الحرارية بواسطة الصيغة:
(1.7)
في الحسابات الحرارية للمعدات المختلفة ، غالبًا ما يتم تحديد كمية الحرارة المطلوبة لتسخين الغازات أو تبريدها:
س = ج ∙ م∙(ر 2 - ر 1), (1.8)
س = ج ′ ∙ ف ن∙(ر 2 - ر 1), (1.9)
أين الخامس ن- حجم الغاز عند المستوى الطبيعي م 3.
س = µC ∙ ν∙(ر 2 - ر 1), (1.10)
أين ν - كمية الغاز ، كمول.
السعة الحرارية. استخدام السعة الحرارية لوصف العمليات في الأنظمة المغلقة
وفقًا للمعادلة (4.56) ، يمكن تحديد الحرارة إذا كان التغيير في الانتروبيا S للنظام معروفًا. ومع ذلك ، فإن حقيقة أن الانتروبيا لا يمكن قياسها بشكل مباشر تخلق بعض المضاعفات ، خاصة عند وصف العمليات متساوي الضغط ومتساوي الضغط. هناك حاجة لتحديد كمية الحرارة باستخدام كمية مقاسة تجريبياً.
يمكن أن تعمل السعة الحرارية للنظام على هذا النحو. يأتي التعريف الأكثر عمومية للسعة الحرارية من التعبير عن القانون الأول للديناميكا الحرارية (5.2) ، (5.3). بناءً عليه ، يتم تحديد أي سعة للنظام C فيما يتعلق بعمل النموذج m بواسطة المعادلة
C م = dA · m / dP · m = P · m · d · · g · · · m · dP · m (5.42)
حيث C m هي قدرة النظام ؛
P m و g m هما الجهد المعمم وإحداثيات الحالة للصيغة m ، على التوالي.
توضح القيمة C m مقدار العمل من النوع m الذي يجب القيام به في ظل الظروف المحددة من أجل تغيير الإمكانات المعممة m للنظام لكل وحدة قياسها.
يستخدم مفهوم قدرة النظام فيما يتعلق بعمل معين في الديناميكا الحرارية على نطاق واسع فقط عند وصف التفاعل الحراري بين النظام والبيئة.
تسمى قدرة النظام فيما يتعلق بالحرارة السعة الحرارية وتعطى من خلال المساواة
С = d e Q / dT = Td e S heat / dT. (5.43)
هكذا، يمكن تعريف الحرارة النوعية على أنها كمية الحرارة التي يجب توفيرها للنظام من أجل تغيير درجة حرارته بمقدار كلفن واحد.
السعة الحرارية ، مثل الطاقة الداخلية والمحتوى الحراري ، هي كمية كبيرة تتناسب مع كمية المادة.في الممارسة العملية ، يتم استخدام السعة الحرارية لكل وحدة كتلة من المادة ، - حرارة نوعية، والسعة الحرارية المشار إليها في الخلد الواحد للمادة هي السعة الحرارية المولية... يتم التعبير عن الحرارة النوعية في SI بـ J / (kg · K) ، والضرس في J / (mol · K).
ترتبط السعات الحرارية النوعية والمولارية بالنسب:
С مول = С يدق М ، (5.44)
حيث M هو الوزن الجزيئي للمادة.
يميز السعة الحرارية الحقيقية (التفاضلية)، محدد من المعادلة (5.43) ويمثل زيادة أولية في الحرارة مع تغير متناهي في درجة الحرارة ، و متوسط السعة الحرارية ،وهي نسبة الكمية الإجمالية للحرارة إلى التغير الكلي في درجة الحرارة في هذه العملية:
س / د. (5.45)
يتم تحديد العلاقة بين الحرارة النوعية الحقيقية والمتوسطة من خلال النسبة
عند ضغط أو حجم ثابت ، تكتسب الحرارة ، وبالتالي السعة الحرارية ، خصائص وظيفة الحالة ، أي تصبح خصائص النظام. هذه السعات الحرارية - متساوي الضغط С Р (عند ضغط ثابت) و С V متساوي الضغط (عند حجم ثابت) هي الأكثر استخدامًا في الديناميكا الحرارية.
إذا تم تسخين النظام عند حجم ثابت ، فوفقًا للتعبير (5.27) ، تتم كتابة السعة الحرارية متساوية الصدمات C V بالشكل
ج الخامس = 
. (5.48)
إذا تم تسخين النظام عند ضغط ثابت ، فوفقًا للمعادلة (5.32) ، تظهر السعة الحرارية متساوية الضغط С Р في النموذج
ج ف = 
. (5.49)
لإيجاد العلاقة بين С Р و С V ، من الضروري التفريق بين التعبير (5.31) حسب درجة الحرارة. بالنسبة إلى مول واحد من الغاز المثالي ، يمكن تمثيل هذا التعبير ، مع مراعاة المعادلة (5.18) ، بالشكل
H = U + pV = U + RT. (5.50)
dH / dT = dU / dT + R ، (5.51)
والفرق بين السعات الحرارية متساوي الضغط ومتساوي الضغط لمول واحد من الغاز المثالي يساوي عدديًا ثابت الغاز العام R:
C P - C V = R. (5.52)
دائمًا ما تكون السعة الحرارية عند الضغط الثابت أكبر من السعة الحرارية عند الحجم الثابت ، لأن تسخين مادة عند ضغط ثابت يكون مصحوبًا بعمل تمدد الغاز.
باستخدام التعبير عن الطاقة الداخلية لغاز أحادي الذرة مثالي (5.21) ، نحصل على قيمة سعته الحرارية لمول واحد من غاز أحادي الذرة مثالي:
C V = dU / dT = d (3/2 RT) dT = 3/2 R "12.5 J / (مول · ك) ؛ (5.53)
C P = 3 / 2R + R = 5/2 R "20.8 J / (مول · ك). (5.54)
وبالتالي ، بالنسبة للغازات المثالية أحادية الذرة C V و C p لا تعتمد على درجة الحرارة ، حيث يتم إنفاق كل الطاقة الحرارية المزودة فقط على تسريع الحركة الانتقالية. بالنسبة للجزيئات متعددة الذرات ، إلى جانب التغيير في الحركة الانتقالية ، يمكن أيضًا أن يحدث تغيير في الحركة الدورانية والاهتزازية داخل الجزيئية. بالنسبة للجزيئات ثنائية الذرة ، عادةً ما يتم أخذ الحركة الدورانية الإضافية في الاعتبار ، ونتيجة لذلك تكون القيم العددية لقدراتها الحرارية:
C V = 5/2 R "20.8 J / (مول · ك) ؛ (5.55)
C p = 5/2 R + R = 7/2 R "29.1 J / (mol · K). (5.56)
على طول الطريق ، دعونا نتطرق إلى السعات الحرارية للمواد في حالات التجميع الأخرى (باستثناء الغازية). لتقدير السعات الحرارية للمركبات الكيميائية الصلبة ، غالبًا ما يتم استخدام قاعدة الجمع التقريبية لـ Neumann و Kopp ، والتي وفقًا لها السعة الحرارية المولية للمركبات الكيميائية في الحالة الصلبة تساوي مجموع السعات الحرارية الذرية للعناصر المدرجة في هذا المركب. لذلك ، يمكن تقدير السعة الحرارية لمركب كيميائي معقد ، مع مراعاة قاعدة Dulong و Petit ، على النحو التالي:
C V = 25n J / (مول ك) ، (5.57)
حيث n هو عدد الذرات في جزيئات المركبات.
السعة الحرارية للسوائل والمواد الصلبة بالقرب من درجة حرارة الانصهار (التبلور) متساوية تقريبًا. بالقرب من نقطة الغليان العادية ، تتمتع معظم السوائل العضوية بدرجة حرارة معينة تتراوح بين 1700 و 2100 جول / كجم · كلفن. في الفترات الفاصلة بين درجات حرارة انتقالات الطور ، يمكن أن تختلف السعة الحرارية للسائل بشكل كبير (حسب درجة الحرارة). بشكل عام ، يتم إعادة إنتاج اعتماد السعة الحرارية للمواد الصلبة على درجة الحرارة في النطاق من 0 إلى 290 كلفن في معظم الحالات بشكل جيد بواسطة معادلة ديباي شبه التجريبية (للشبكة البلورية) في منطقة درجات الحرارة المنخفضة
C P "C V = eT 3 ، (5.58)
حيث يعتمد معامل التناسب (هـ) على طبيعة المادة (ثابت تجريبي).
عادة ما يتم التعبير عن اعتماد درجة الحرارة على السعة الحرارية للغازات والسوائل والمواد الصلبة في درجات الحرارة العادية والعالية باستخدام المعادلات التجريبية في شكل سلسلة الطاقة:
C P = a + bT + cT 2 (5.59)
C P = a + bT + c "T -2 ، (5.60)
حيث a و b و c و c "معاملات درجة حرارة تجريبية.
بالعودة إلى وصف العمليات في الأنظمة المغلقة باستخدام طريقة السعات الحرارية ، نكتب بعض المعادلات الواردة في القسم 5.1 بصيغة مختلفة قليلاً.
عملية إيزوكوريك. نعبر عن الطاقة الداخلية (5.27) من حيث السعة الحرارية نحصل عليها
dU V = dQ V = U 2 - U 1 = C V dT = C V dT. (5.61)
مع الأخذ في الاعتبار أن السعة الحرارية للغاز المثالي لا تعتمد على درجة الحرارة ، يمكن كتابة المعادلة (5.61) على النحو التالي:
DU V = Q V = U 2 - U 1 = C V DT. (5.62)
لحساب قيمة التكامل (5.61) للغازات الأحادية والمتعددة الذرات الحقيقية ، من الضروري معرفة الشكل المحدد للاعتماد الوظيفي C V = f (T) من النوع (5.59) أو (5.60).
عملية متساوية الضغط.بالنسبة للحالة الغازية للمادة ، فإن القانون الأول للديناميكا الحرارية (5.29) لهذه العملية ، مع مراعاة تسجيل أعمال التمدد (5.35) واستخدام طريقة السعات الحرارية ، مكتوب على النحو التالي:
Q P = C V DT + RDT = C P DT = DH (5.63)
Q P = DH P = H 2 - H 1 = C P dT. (5.64)
إذا كان النظام غازًا مثاليًا ولا تعتمد السعة الحرارية С Р على درجة الحرارة ، فإن العلاقة (5.64) تتحول إلى (5.63). لحل المعادلة (5.64) التي تصف غازًا حقيقيًا ، من الضروري معرفة الشكل المحدد للاعتماد C p = f (T).
عملية متساوية الحرارة.تغيير في الطاقة الداخلية لغاز مثالي في عملية تجري عند درجة حرارة ثابتة
dU T = C V dT = 0. (5.65)
عملية ثابت الحرارة.بما أن dU = C V dT ، إذن بالنسبة لمول واحد من الغاز المثالي ، فإن التغيير في الطاقة الداخلية والعمل المنجز متساويان ، على التوالي:
DU = C V dT = C V (T 2 - T 1) ؛ (5.66)
والفراء = -DU = C V (T 1 - T 2). (5.67)
تحليل المعادلات التي تميز العمليات الديناميكية الحرارية المختلفة في ظل الظروف التالية: 1) p = сonst ؛ 2) V = const ؛ 3) T = сonst و 4) dQ = 0 يوضح أنه يمكن تمثيلهم جميعًا بالمعادلة العامة:
الكهروضوئية ن = ثابت. (5.68)
في هذه المعادلة ، يمكن أن يأخذ الأس "n" قيمًا من 0 إلى ¥ لعمليات مختلفة:
1. isobaric (ن = 0) ؛
2. متساوي الحرارة (ن = 1) ؛
3. isochoric (ن = ¥) ؛
4. إشعاعي (n = g ؛ حيث g = C P / C V - معامل ثابت الحرارة).
العلاقات التي تم الحصول عليها صالحة للغاز المثالي وهي نتيجة لمعادلته للحالة ، والعمليات التي تم النظر فيها هي مظاهر خاصة ومحددة للعمليات الحقيقية. العمليات الحقيقية ، كقاعدة عامة ، هي وسيطة ، وتتقدم عند القيم التعسفية لـ "n" وتسمى العمليات متعددة الاتجاهات.
إذا قارنا عمل تمدد الغاز المثالي ، الناتج في العمليات الديناميكية الحرارية المدروسة ، مع تغيير الحجم من V 1 إلى V 2 ، إذن ، كما يتضح من الشكل. 5.2 ، يتم تنفيذ أعظم عمل للتوسع في عملية متساوية الضغط ، أقل في عملية متساوي الحرارة وحتى أقل في عملية ثابت الحرارة. بالنسبة لعملية isochoric ، العمل هو صفر.
أرز. 5.2 P = f (V) - الاعتماد على العمليات الديناميكية الحرارية المختلفة (المناطق المظللة تميز عمل التمدد في العملية المقابلة)
درجة الحرارة... يقاس بالكلفن (K) والدرجات المئوية (درجة مئوية). حجم الدرجة المئوية وحجم كلفن هو نفسه بالنسبة لاختلاف درجة الحرارة. العلاقة بين درجات الحرارة:
ر = T - 273.15 كلفن ،
أين ر- درجة الحرارة ، درجة مئوية ، تي- درجة الحرارة ، ك.
الضغط... ضغط الهواء الرطب صومكوناته تقاس باسكال (باسكال) ووحدات متعددة (كيلو باسكال ، جيغا باسكال ، ميجا باسكال).
الضغط البارومتري للهواء الرطب ص بيساوي مجموع الضغوط الجزئية للهواء الجاف دبوسوبخار الماء ص ص :
ص ب = ف ب + ص ص
كثافة... كثافة الهواء الرطب ρ ، كجم / م 3 ، نسبة كتلة خليط الهواء والبخار إلى حجم هذا الخليط:
ρ = M / V = M in / V + M p / V.
يمكن تحديد كثافة الهواء الرطب بواسطة الصيغة
ρ = 3.488 ص ب / ت - 1.32 ص / ت
جاذبية معينة... الثقل النوعي للهواء الرطب γ هي نسبة وزن الهواء الرطب إلى حجمه ، N / m 3. ترتبط الكثافة والجاذبية النوعية بالاعتماد
ρ = γ / ز ،
أين ز- تسارع الجاذبية يساوي 9.81 م / ث 2.
رطوبة الجو... محتوى بخار الماء في الهواء. تتميز بقيمتين: الرطوبة المطلقة والنسبية.
مطلقرطوبة الجو. كمية بخار الماء ، كجم أو جم ، الموجودة في 1 م 3 من الهواء.
نسبيارطوبة الجو φ
أعرب عن٪. نسبة الضغط الجزئي لبخار الماء ، ص ، الموجود في الهواء ، إلى الضغط الجزئي لبخار الماء في الهواء عندما يكون مشبعًا تمامًا ببخار الماء ، ص ص. :
φ = (p / p p.n.) 100٪
يمكن تحديد الضغط الجزئي لبخار الماء في الهواء الرطب المشبع من التعبير
ال جي ف بي بي = 2.125 + (156 + 8.12t c.n.) / (236 + t c.n.) ،
أين ر ج.- درجة حرارة الهواء الرطب المشبع ، درجة مئوية.
قطرة ندى... درجة الحرارة التي عندها الضغط الجزئي لبخار الماء ص صالموجود في الهواء الرطب يساوي الضغط الجزئي لبخار الماء المشبع ع بي بيفي نفس درجة الحرارة. عند درجة حرارة الندى ، يبدأ تكثف الرطوبة من الهواء.
د = م ع / م بوصة
د = 622 ع ص / (ف ب - ع ع) = 6.22φ ب ص (p b - p bp / 100)
حرارة نوعية... السعة الحرارية المحددة للهواء الرطب c ، kJ / (kg * ° C) هي كمية الحرارة المطلوبة لتسخين 1 كجم من خليط من الهواء الجاف وبخار الماء بمقدار 10 ويشار إلى 1 كجم من الهواء الجاف:
ج = ج ب + ج ن د / 1000 ،
أين ج في- متوسط الحرارة النوعية للهواء الجاف المأخوذ في نطاق درجة حرارة 0-1000 درجة مئوية يساوي 1.005 كيلو جول / (كجم * درجة مئوية) ؛ مع n - متوسط الحرارة النوعية لبخار الماء ، يساوي 1.8 كيلو جول / (كجم * درجة مئوية). لإجراء حسابات عملية في تصميم أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء ، يُسمح باستخدام السعة الحرارية النوعية للهواء الرطب c = 1.0056 kJ / (kg * ° C) (عند درجة حرارة 0 درجة مئوية وضغط جوي من 1013.3 جيجا باسكال)
جاذبية محددة... المحتوى الحراري المحدد للهواء الرطب هو المحتوى الحراري أنا، كيلوجول ، يشير إلى 1 كجم من كتلة الهواء الجاف:
أنا = 1.005 طن + (2500 + 1.8068 طن) د / 1000 ،
أو أنا = قيراط + 2.5 د
نسبة التوسع في الحجم... معامل درجة حرارة التمدد الحجمي
α = 0.00367 درجة مئوية -1
أو α = 1/273 درجة مئوية -1.
معلمات الخليط
.
درجة حرارة خليط الهواء
ر سم = (م 1 ر 1 + م 2 ر 2) / (م 1 + م 2)
د سم = (م 1 د 1 + م 2 د 2) / (م 1 + م 2)
المحتوى الحراري المحدد لخليط الهواء
أنا سم = (م 1 أنا 1 + م 2 أنا 2) / (م 1 + م 2)
أين م 1 ، م 2- كتل هوائية مختلطة
فئات الفلتر
| تطبيق | فئة التنظيف | درجة تنقية | ||||
| المعايير | ضجيج 24185 ضجيج 24184 |
EN 779 | EUROVENT 4/5 | EN 1882 | ||
| مرشح خشن بمتطلبات نقاء هواء منخفض | تنظيف خشن | الاتحاد الأوروبي 1 | ش 1 | الاتحاد الأوروبي 1 | — | أ٪ |
| يستخدم المرشح في تركيز الغبار العالي مع التنظيف الخشن وتكييف الهواء وتهوية العادم بمتطلبات منخفضة لنقاء الهواء الداخلي. | 65 | |||||
| الاتحاد الأوروبي 2 | G2 | الاتحاد الأوروبي 2 | — | 80 | ||
| الاتحاد الأوروبي 3 | G3 | الاتحاد الأوروبي 3 | — | 90 | ||
| الاتحاد الأوروبي 4 | ش 4 | الاتحاد الأوروبي 4 | — | |||
| فصل الغبار الناعم في معدات التهوية المستخدمة في الغرف ذات المتطلبات العالية لتدفق الهواء. مرشح لترشيح دقيق جدا. المرحلة الثانية من التنظيف (بعد المعالجة) في الغرف بمتطلبات متوسط لنقاء الهواء. | تنظيف جيد | الاتحاد الأوروبي 5 | الاتحاد الأوروبي 5 | الاتحاد الأوروبي 5 | — | E٪ |
| 60 | ||||||
| الاتحاد الأوروبي 6 | الاتحاد الأوروبي 6 | الاتحاد الأوروبي 6 | — | 80 | ||
| الاتحاد الأوروبي 7 | الاتحاد الأوروبي 7 | الاتحاد الأوروبي 7 | — | 90 | ||
| الاتحاد الأوروبي 8 | الاتحاد الأوروبي 8 | الاتحاد الأوروبي 8 | — | 95 | ||
| الاتحاد الأوروبي 9 | الاتحاد الأوروبي 9 | الاتحاد الأوروبي 9 | — | |||
| تنظيف الغبار رقيق. يتم استخدامه في الغرف ذات المتطلبات المتزايدة لنقاء الهواء ("غرفة نظيفة"). التنقية النهائية للهواء في الغرف بتقنية دقيقة ، ووحدات جراحية ، وأجنحة إنعاش ، في صناعة الأدوية. | تنظيف ممتاز للغاية | — | — | — | الاتحاد الأوروبي 5 | مع٪ |
| 97 | ||||||
| — | — | — | الاتحاد الأوروبي 6 | 99 | ||
| — | — | — | الاتحاد الأوروبي 7 | 99,99 | ||
| — | — | — | الاتحاد الأوروبي 8 | 99,999 | ||
حساب قوة المبرد
| تدفئة ، درجة مئوية | ||||||||||
| م 3 / ساعة | 5 | 10 | 15 | 20 | 25 | 30 | 35 | 40 | 45 | 50 |
| 100 | 0.2 | 0.3 | 0.5 | 0.7 | 0.8 | 1.0 | 1.2 | 1.4 | 1.5 | 1.7 |
| 200 | 0.3 | 0.7 | 1.0 | 1.4 | 1.7 | 2.0 | 2.4 | 2.7 | 3.0 | 3.4 |
| 300 | 0.5 | 1.0 | 1.5 | 2.0 | 2.5 | 3.0 | 3.6 | 4.1 | 4.6 | 5.1 |
| 400 | 0.7 | 1.4 | 2.0 | 2.7 | 3.4 | 4.1 | 4.7 | 5.4 | 6.1 | 6.8 |
| 500 | 0.8 | 1.7 | 2.5 | 3.4 | 4.2 | 5.1 | 5.9 | 6.8 | 7.6 | 8.5 |
| 600 | 1.0 | 2.0 | 3.0 | 4.1 | 5.1 | 6.1 | 7.1 | 8.1 | 9.1 | 10.1 |
| 700 | 1.2 | 2.4 | 3.6 | 4.7 | 5.9 | 7.1 | 8.3 | 9.5 | 10.7 | 11.8 |
| 800 | 1.4 | 2.7 | 4.1 | 5.4 | 6.8 | 8.1 | 9.5 | 10.8 | 12.2 | 13.5 |
| 900 | 1.5 | 3.0 | 4.6 | 6.1 | 7.6 | 9.1 | 10.7 | 12.2 | 13.7 | 15.2 |
| 1000 | 1.7 | 3.4 | 5.1 | 6.8 | 8.5 | 10.1 | 11.8 | 13.5 | 15.2 | 16.9 |
| 1100 | 1.9 | 3.7 | 5.6 | 7.4 | 9.3 | 11.2 | 13.0 | 14.9 | 16.7 | 18.6 |
| 1200 | 2.0 | 4.1 | 6.1 | 8.1 | 10.1 | 12.2 | 14.2 | 16.2 | 18.3 | 20.3 |
| 1300 | 2.2 | 4.4 | 6.6 | 8.8 | 11.0 | 13.2 | 15.4 | 17.6 | 19.8 | 22.0 |
| 1400 | 2.4 | 4.7 | 7.1 | 9.5 | 11.8 | 14.2 | 16.6 | 18.9 | 21.3 | 23.7 |
| 1500 | 2.5 | 5.1 | 7.6 | 10.1 | 12.7 | 15.2 | 17.8 | 20.3 | 22.8 | 25.4 |
| 1600 | 2.7 | 5.4 | 8.1 | 10.8 | 13.5 | 16.2 | 18.9 | 21.6 | 24.3 | 27.1 |
| 1700 | 2.9 | 5.7 | 8.6 | 11.5 | 14.4 | 17.2 | 20.1 | 23.0 | 25.9 | 28.7 |
| 1800 | 3.0 | 6.1 | 9.1 | 12.2 | 15.2 | 18.3 | 21.3 | 24.3 | 27.4 | 30.4 |
| 1900 | 3.2 | 6.4 | 9.6 | 12.8 | 16.1 | 19.3 | 22.5 | 25.7 | 28.9 | 32.1 |
| 2000 | 3.4 | 6.8 | 10.1 | 13.5 | 16.9 | 20.3 | 23.7 | 27.1 | 30.4 | 33.8 |
المعايير واللوائح
SNiP 2.01.01-82 - علم مناخ البناء والجيوفيزياء
معلومات حول الظروف المناخية لأقاليم معينة.
SNiP 2.04.05-91 * - تدفئة وتهوية وتكييف
يجب مراعاة قوانين البناء هذه عند تصميم التدفئة والتهوية وتكييف الهواء في المباني والهياكل (المشار إليها فيما يلي باسم المباني). عند التصميم ، يجب عليك أيضًا الامتثال لمتطلبات التدفئة والتهوية وتكييف الهواء الخاصة بـ SNiP للمباني والمباني المقابلة ، بالإضافة إلى معايير الإدارات والوثائق التنظيمية الأخرى المعتمدة والمتفق عليها مع Gosstroy of Russia.
SNiP 2.01.02-85 * - معايير السلامة من الحرائق
يجب مراعاة هذه المعايير عند تطوير مشاريع المباني والهياكل.
تحدد هذه المعايير التصنيف الفني للحريق للمباني والهياكل وعناصرها وهياكل البناء والمواد ، فضلاً عن متطلبات الوقاية العامة من الحرائق للحلول الهيكلية والتخطيطية للمباني والمباني والهياكل لأغراض مختلفة.
يتم استكمال هذه المعايير وتوضيحها من خلال متطلبات الحريق المنصوص عليها في SNiP الجزء 2 وفي الوثائق التنظيمية الأخرى المعتمدة أو المتفق عليها من قبل Gosstroy.
SNiP II-3-79 * - هندسة حرارة البناء
يجب مراعاة هذه المعايير الخاصة بهندسة حرارة المباني عند تصميم الهياكل المغلقة (الجدران الخارجية والداخلية ، والجدران ، والطلاء ، والأرضيات العلية والمتوسطة ، والأرضيات ، وحشوات الفتحات: النوافذ ، والمصابيح ، والأبواب ، والبوابات) للمباني والهياكل الجديدة والمعاد بناؤها أغراض مختلفة (المؤسسات الصناعية السكنية والعامة والصناعية والمساعدة ، والزراعة والمستودعات ، مع درجة حرارة أو درجة حرارة طبيعية ورطوبة نسبية للهواء الداخلي).
SNiP II-12-77 - الحماية من الضوضاء
يجب مراعاة هذه القواعد والقواعد عند تصميم الحماية من الضوضاء لضمان مستويات ضغط الصوت المسموح بها ومستويات الصوت في المباني في أماكن العمل في المباني الصناعية والمرافق وفي المواقع الصناعية وفي المباني السكنية والعامة وكذلك في المناطق السكنية بالمدن وغيرها. المستوطنات.
SNiP 2.08.01-89 * - المباني السكنية
تنطبق هذه القواعد واللوائح على تصميم المباني السكنية (المباني السكنية ، بما في ذلك المباني السكنية لكبار السن والعائلات ذات الأشخاص ذوي الإعاقة الذين ينتقلون على كرسي متحرك ، ويشار إليهم فيما يلي باسم العائلات التي لديها أشخاص معاقون ، وكذلك المهاجع) حتى 25 عامًا وتشمل طوابق.
لا تنطبق هذه القواعد واللوائح على تصميم المخزون والمباني المتنقلة.
SNiP 2.08.02-89 * - المباني والهياكل العامة
تنطبق هذه القواعد واللوائح على تصميم المباني العامة (حتى 16 طابقًا شاملاً) والهياكل ، فضلاً عن المباني العامة المبنية في المباني السكنية. عند تصميم المباني العامة المدمجة في المباني السكنية ، يجب توجيه SNiP 2.08.01-89 * (المباني السكنية) بشكل إضافي.
SNiP 2.09.04-87 * - المباني الإدارية والمحلية
تنطبق هذه المعايير على تصميم المباني الإدارية والسكنية حتى 16 طابقًا شاملاً ومباني الشركات. لا تنطبق هذه المعايير على تصميم المباني الإدارية والأماكن العامة.
عند تصميم المباني التي أعيد بناؤها فيما يتعلق بالتوسع أو إعادة الإعمار أو إعادة التجهيز التقني للمؤسسات ، يُسمح بالانحرافات عن هذه المعايير من حيث المعايير الهندسية.
SNiP 2.09.02-85 * - المباني الصناعية
تنطبق هذه المعايير على تصميم المباني الصناعية والمباني. لا تنطبق هذه المعايير على تصميم المباني والمباني لإنتاج وتخزين المتفجرات والمتفجرات والمباني تحت الأرض والمتحركة (الجرد).
SNiP 111-28-75 - قواعد إنتاج الأعمال وقبولها
يتم إجراء اختبارات بدء التشغيل لأنظمة التهوية وتكييف الهواء المثبتة وفقًا لمتطلبات SNiP 111-28-75 "قواعد الإنتاج وقبول الأعمال" بعد الاختبار الميكانيكي للتهوية ومعدات الطاقة المرتبطة بها. الغرض من الاختبارات التكليفية وتعديل أنظمة التهوية وتكييف الهواء هو إثبات امتثال معايير التشغيل الخاصة بها مع التصميم والمؤشرات التنظيمية.
قبل الاختبار ، يجب أن تعمل وحدات التهوية وتكييف الهواء بشكل مستمر وسليم لمدة 7 ساعات.
أثناء اختبارات بدء التشغيل ، يجب إجراء ما يلي:
- التحقق من امتثال معلمات المعدات المثبتة وعناصر أجهزة التهوية المعتمدة في المشروع ، وكذلك امتثال جودة تصنيعها وتركيبها لمتطلبات TU و SNiP.
- تحديد التسربات في مجاري الهواء وعناصر الأنظمة الأخرى
- التحقق من الامتثال لبيانات التصميم الخاصة بمعدلات التدفق الحجمي للهواء الذي يمر عبر مدخل الهواء وأجهزة توزيع الهواء لأنظمة التهوية العامة وتكييف الهواء
- التحقق من المطابقة مع بيانات جواز السفر الخاص بأجهزة التهوية من حيث الأداء والضغط
- التحقق من انتظام التسخين في السخانات. (إذا لم يكن هناك ناقل حراري في الموسم الدافئ ، فلا يتم التحقق من توحيد التسخين في السخانات)
جدول القيم الفيزيائية
| الثوابت الأساسية | ||
| ثابت (عدد) أفوجادرو | لا | 6.0221367 (36) * 10 23 مول -1 |
| ثابت الغاز العالمي | ص | 8.314510 (70) جول / (مول * ك) |
| ثابت بولتزمان | ك = ص / لا | 1.380658 (12) * 10-23 جول / ك |
| درجة حرارة الصفر المطلق | 0 ك | -273.150 ج |
| سرعة الصوت في الهواء في الظروف العادية | 331.4 م / ث | |
| تسارع الجاذبية | ز | 9.80665 م / ث 2 |
| الطول (م) | ||
| ميكرون | μ (ميكرومتر) | 1 ميكرون = 10-6 م = 10 -3 سم |
| انجستروم | - | 1 - = 0.1 نانومتر = 10-10 م |
| حديقة منزل | ياردة | 0.9144 م = 91.44 سم |
| قدم | قدم | 0.3048 م = 30.48 سم |
| بوصة | في | 0.0254 م = 2.54 سم |
| المساحة ، م 2) | ||
| فناء مربع | ياردة 2 | 0.8361 م 2 |
| قدم مربع | قدم 2 | 0.0929 م 2 |
| بوصة مربعة | في 2 | 6.4516 سم 2 |
| الحجم ، م 3) | ||
| ياردة مكعبة | ياردة 3 | 0.7645 م 3 |
| قدم مكعب | قدم 3 | 28.3168 ديسيمتر 3 |
| بوصة مكعبة | في 3 | 16.3871 سم 3 |
| جالون (انجليزي) | غال (المملكة المتحدة) | 4.5461 ديسيمتر 3 |
| جالون (الولايات المتحدة) | غال (الولايات المتحدة) | 3.7854 ديسيمتر 3 |
| نصف لتر (الإنجليزية) | pt (المملكة المتحدة) | 0.5683 ديسيمتر 3 |
| باينت جاف (الولايات المتحدة) | جاف pt (الولايات المتحدة) | 0.5506 ديسيمتر 3 |
| باينت سائل (أمريكي) | liq pt (الولايات المتحدة) | 0.4732 ديسيمتر 3 |
| أوقية سائلة (إنجليزي) | fl.oz (المملكة المتحدة) | 29.5737 سم 3 |
| أوقية سائلة (الولايات المتحدة) | fl.oz (الولايات المتحدة) | 29.5737 سم 3 |
| بوشل (الولايات المتحدة) | بو (الولايات المتحدة) | 35.2393 ديسيمتر 3 |
| برميل جاف (الولايات المتحدة) | bbl (الولايات المتحدة) | 115.628 ديسيمتر 3 |
| الوزن (كجم) | ||
| رطل. | رطل | 0.4536 كجم |
| سبيكة | سبيكة | 14.5939 كجم |
| غران | غرام | 64.7989 مجم |
| اوقية التجارة | أوقية | 28.3495 جرام |
| الكثافة (كجم / م 3) | ||
| رطل لكل قدم مكعب | رطل / قدم 3 | 16.0185 كجم / م 3 |
| رطل لكل بوصة مكعبة | رطل / في 3 | 27680 كجم / م 3 |
| سبيكة لكل قدم مكعب | سبيكة / قدم 3 | 515.4 كجم / م 3 |
| درجة الحرارة الديناميكية الحرارية (ك) | ||
| درجة رانكين | ° ص | 5/9 ك |
| درجة الحرارة (ك) | ||
| درجة فهرنهايت | درجة فهرنهايت | 5/9 ك ؛ t ° C = 5/9 * (t ° F - 32) |
| القوة ، الوزن (N or kg * m / s 2) | ||
| نيوتن | ن | 1 كجم * م / ث 2 |
| باوندال | pdl | 0.1383 هـ |
| رطل | رطل | 4.4482 هـ |
| كيلوغرام قوة | kgf | 9.807 هـ |
| الثقل النوعي (N / م 3) | ||
| lbf لكل بوصة مكعبة | lbf / قدم 3 | 157.087 نيوتن / م 3 |
| الضغط (باسكال أو كجم / (م * ث 2) أو N / م 2) | ||
| باسكال | بنسلفانيا | 1 نيوتن / م 2 |
| ناضح | المعدل التراكمي | 10 2 باسكال |
| كيلوباسكال | KPa | 10 3 باسكال |
| شريط | شريط | 10 5 نيوتن / م 2 |
| الجو المادي | ماكينة الصراف الآلي | 1.013 * 10 5 نيوتن / م 2 |
| ملليمتر من الزئبق | ملم زئبق | 1.333 * 10 2 ن / م 2 |
| كيلوغرام قوة لكل سنتيمتر مكعب | كجم ق / سم 3 | 9.807 * 10 4 ن / م 2 |
| باوندال لكل قدم مربع | pdl / قدم 2 | 1.4882 نيوتن / م 2 |
| قوة الجنيه لكل قدم مربع | lbf / قدم 2 | 47.8803 نيوتن / م 2 |
| قوة الجنيه لكل بوصة مربعة | lbf / في 2 | 6894.76 نيوتن / م 2 |
| قدم الماء | قدم H 2 O | 2989.07 نيوتن / م 2 |
| شبر من الماء | في H 2 O | 249.089 نيوتن / م 2 |
| بوصة من الزئبق | في الزئبق | 3386.39 نيوتن / م 2 |
| العمل والطاقة والحرارة (J أو كجم * م 2 / ث 2 أو N * م) | ||
| الجول | ي | 1 كجم * م 2 / ث 2 = 1 ن * م |
| السعرات الحرارية | كال | 4.187 ج |
| كيلو كالوري | سعر حراري | 4187 ج |
| كيلووات في ساعة وحدة كهربائية | كيلووات ساعة | 3.6 * 10 6 جول |
| الوحدة الحرارية البريطانية | وحدة حرارية بريطانية | 1055.06 ي |
| باوندال القدم | قدم * pdl | 0.0421 ج |
| قدم lbf | قدم * lbf | 1.3558 ج |
| لتر الغلاف الجوي | ل * أجهزة الصراف الآلي | 101.328 ج |
| القوة ، W) | ||
| قدم رطل في الثانية | قدم * pdl / ثانية | 0.0421 واط |
| قوة قدم الجنيه في الثانية | قدم * lbf / ثانية | 1.3558 واط |
| حصان (إنجليزي) | حصان | 745.7 واط |
| وحدة حرارية بريطانية في الساعة | وحدة حرارية بريطانية / ساعة | 0.2931 واط |
| كيلوغرام قوة متر في الثانية | كجم ق * م / ث | 9.807 واط |
| التدفق الشامل (كجم / ث) | ||
| كتلة الجنيه في الثانية | رطل / ثانية | 0.4536 كجم / ثانية |
| معامل التوصيل الحراري (W / (m * K)) | ||
| وحدة حرارية بريطانية لكل ثانية قدم فهرنهايت | وحدة حرارية بريطانية / (ثانية * قدم * درجة فهرنهايت) | 6230.64 واط / (م * ك) |
| معامل انتقال الحرارة (W / (m 2 * K)) | ||
| الوحدة الحرارية البريطانية في الثانية - قدم مربع درجة فهرنهايت | وحدة حرارية بريطانية / (ثانية * قدم 2 * درجة فهرنهايت) | 20441.7 واط / (م 2 * ك) |
| الانتشار الحراري ، اللزوجة الحركية (م 2 / ث) | ||
| ستوكس | شارع (شارع) | 10-4 م 2 / ث |
| سنتيستوكس | cSt (cSt) | 10-6 م 2 / ث = 1 مم 2 / ثانية |
| قدم مربع في الثانية | قدم 2 / ثانية | 0.0929 م 2 / ث |
| اللزوجة الديناميكية (Pa * s) | ||
| اتزان | ف (ف) | 0.1 باسكال * ثانية |
| سنتيبواز cP | (cp) | 10 6 باسكال * ثانية |
| رطل ثانية لكل قدم مربع | pdt * s / قدم 2 | 1.488 باسكال * ثانية |
| قوة الجنيه ثانية لكل قدم مربع | lbf * s / قدم 2 | 47.88 باسكال * ثانية |
| الحرارة النوعية (J / (kg * K)) | ||
| السعرات الحرارية لكل جرام درجة مئوية | كال / (جم * درجة مئوية) | 4.1868 * 10 3 J / (كغم * ك) |
| وحدة حرارية بريطانية لكل رطل درجة فهرنهايت | وحدة حرارية بريطانية / (رطل * درجة فهرنهايت) | 4187 جول / (كجم * كلفن) |
| إنتروبيا محددة (J / (kg * K)) | ||
| وحدة حرارية بريطانية لكل رطل درجة رانكين | وحدة حرارية بريطانية / (رطل * درجة) | 4187 جول / (كجم * كلفن) |
| كثافة التدفق الحراري (W / m2) | ||
| كيلو كالوري للمتر المربع - ساعة | كيلو كالوري / (م 2 * ح) | 1.163 واط / م 2 |
| الوحدة الحرارية البريطانية للقدم المربع - الساعة | وحدة حرارية بريطانية / (قدم 2 * ساعة) | 3.157 واط / م 2 |
| نفاذية رطوبة هياكل المباني | ||
| كيلوغرام لكل ساعة لكل متر ملليمتر من عمود الماء | كجم / (ح * م * مم ح 2 س) | 28.3255 مجم (ث * م * باسكال) |
| النفاذية الحجمية لهياكل البناء | ||
| متر مكعب في الساعة لكل متر - ملليمتر من عمود الماء | م 3 / (ح * م * مم ح 2 س) | 28.3255 * 10-6 م 2 / (ثانية * باسكال) |
| قوة الضوء | ||
| كانديلا | قرص مضغوط | الوحدة الأساسية للنظام الدولي للوحدات |
| الإضاءة (lx) | ||
| رفاهية | نعم | 1 cd * sr / m2 (ريال - استرليني) |
| فتاه | فتاه (فتاه) | 10 4 لكس |
| السطوع (cd / m2) | ||
| ستيلب | شارع (شارع) | 10 4 شمعة / م 2 |
| أحمق | NT (NT) | 1 شمعة / م 2 |
مجموعة شركات INROST
العمل المخبري رقم 1
تحديد الكتلة متساوي الضغط
السعة الحرارية للهواء
السعة الحرارية هي الحرارة التي يجب إحضارها إلى كمية وحدة من مادة ما لتسخينها بمقدار 1 ك. الكيلومول من الغاز هو كتلة الغاز بالكيلوجرام ، والتي تساوي عدديًا وزنه الجزيئي. وبالتالي ، هناك ثلاثة أنواع من السعات الحرارية: الكتلة c ، J / (kg⋅K) ؛ الحجمي s ′ ، J / (m3⋅K) والضرس ، J / (kmol⋅K). نظرًا لأن الكيلومول من الغاز يحتوي على كتلة μ مرة تزيد عن كيلوغرام واحد ، فلا يتم إدخال تسمية منفصلة للسعة الحرارية المولارية. العلاقة بين السعات الحرارية:
حيث = 22.4 م 3 / كمول هو حجم كيلو مول من الغاز المثالي في ظل الظروف الفيزيائية العادية ؛ - كثافة الغاز في الظروف الفيزيائية العادية ، كجم / م 3.
السعة الحرارية الحقيقية للغاز هي مشتق من الحرارة بالنسبة لدرجة الحرارة:
تعتمد الحرارة التي يتم توفيرها للغاز على العملية الديناميكية الحرارية. يمكن تحديده من خلال القانون الأول للديناميكا الحرارية لعمليات متساوية الضغط ومتساوية الضغط:
هذه هي الحرارة التي يتم توفيرها لـ 1 كجم من الغاز في عملية متساوية الضغط ؛ - تغير في الطاقة الداخلية للغاز ؛ - عمل الغازات ضد القوى الخارجية.
بشكل أساسي ، الصيغة (4) تصيغ القانون الأول للديناميكا الحرارية ، والذي منه معادلة ماير تتبع:
إذا وضعنا = 1 K ، فإن المعنى المادي لثابت الغاز هو عمل 1 كجم من الغاز في عملية متساوية الضغط عندما تتغير درجة حرارته بمقدار 1 كلفن.
معادلة ماير 1 كيلو مول من الغاز لها الشكل
حيث = 8314 J / (kmol⋅K) هو ثابت الغاز العام.
بالإضافة إلى معادلة ماير ، ترتبط السعات الحرارية الكتلية متساوية الضغط والمتساوية للغازات ببعضها البعض من خلال الأس ثابت الحرارة k (الجدول 1):
الجدول 1.1
قيم الأس ثابت الحرارة للغازات المثالية
ذرية الغازات | |
الغازات أحادية الذرة | |
الغازات ثنائية الذرة | |
الغازات الثلاثية والمتعددة الذرات |
هدف العمل
ترسيخ المعرفة النظرية في القوانين الأساسية للديناميكا الحرارية. التطوير العملي لطريقة تحديد السعة الحرارية للهواء بناءً على توازن الطاقة.
التحديد التجريبي للقدرة الحرارية للكتلة النوعية للهواء ومقارنة النتيجة التي تم الحصول عليها مع القيمة المرجعية.
1.1 وصف تجهيزات المختبر
التركيب (الشكل 1.1) يتكون من أنبوب نحاسي 1 بقطر داخلي د =
= 0.022 م ، وفي نهايتها يوجد تدفئة كهربائية مع عزل حراري 10. داخل الأنبوب ، يتحرك تدفق الهواء ، والذي يتم توفيره 3. يمكن تنظيم تدفق الهواء عن طريق تغيير سرعة المروحة. في الأنبوب 1 ، يتم تركيب أنبوب كامل الرأس 4 والضغط الساكن الزائد 5 ، والتي يتم توصيلها بمقاييس الضغط 6 و 7. بالإضافة إلى ذلك ، يتم تركيب مزدوج حراري 8 في الأنبوب 1 ، والذي يمكن أن يتحرك على طول المقطع العرضي في وقت واحد مع الأنبوب من رأس كامل. يتم تحديد قيمة emf للمزدوجة الحرارية بواسطة مقياس الجهد 9. يتم التحكم في تسخين الهواء المتحرك عبر الأنبوب باستخدام المحول الذاتي للمختبر 12 عن طريق تغيير طاقة السخان ، والتي يتم تحديدها من خلال قراءات مقياس التيار 14 والفولتميتر 13. يتم تحديد درجة حرارة الهواء عند مخرج السخان بواسطة ميزان الحرارة 15.
1.2 تقنية تجريبية
التدفق الحراري للسخان ، وات:
أين أنا التيار ، أ ؛ U - الجهد ، V ؛ = 0.96 ؛ =
= 0.94 - معامل فقدان الحرارة.
الشكل 1.1. مخطط الإعداد التجريبي:
1 - أنبوب 2 - مربك 3 - مروحة 4 - أنبوب لقياس الضغط الديناميكي ؛
5 - أنبوب فرعي 6 ، 7 - مقاييس الضغط التفاضلي ؛ 8 - المزدوجات الحرارية 9 - مقياس الجهد 10 - العزل
11 - سخان كهربائي 12 - المحول الذاتي للمختبر ؛ 13 - الفولتميتر
14 - مقياس التيار الكهربائي ؛ 15- ترمومتر
تدفق الحرارة المتلقاة عن طريق الهواء ، W:
حيث م هو معدل تدفق الهواء الشامل ، كجم / ث ؛ - سعة حرارية متساوية الضغط تجريبية للهواء ، J / (kg · K) ؛ - درجة حرارة الهواء عند الخروج من قسم التدفئة وعند مدخله ° درجة مئوية.
تدفق الهواء الشامل ، كجم / ث:
. (1.10)
هنا هو متوسط سرعة الهواء في الأنبوب ، م / ث ؛ د هو القطر الداخلي للأنبوب ، م ؛ - كثافة الهواء عند درجة الحرارة والتي تحددها الصيغة ، كجم / م 3:
, (1.11)
حيث = 1.293 كجم / م 3 - كثافة الهواء في ظل الظروف الفيزيائية العادية ؛ ب - الضغط ، مم. RT. شارع؛ - ضغط هواء ساكن مفرط في الأنبوب ، مم. ماء فن.
يتم تحديد سرعات الهواء من خلال الضغط الديناميكي في أربعة أقسام متساوية ، م / ث:
أين الرأس الديناميكي ، مم. ماء فن. (kgf / م 2) ؛ g = 9.81 m / s2 - تسارع الجاذبية.
متوسط سرعة الهواء في قسم الأنبوب ، م / ث:
يتم تحديد متوسط السعة الحرارية لكتلة متساوية الضغط للهواء من الصيغة (1.9) ، حيث يتم استبدال تدفق الحرارة من المعادلة (1.8). تم العثور على القيمة الدقيقة للسعة الحرارية للهواء عند متوسط درجة حرارة الهواء وفقًا لجدول متوسط السعات الحرارية أو وفقًا للصيغة التجريبية ، J / (kg⋅K):
. (1.14)
الخطأ النسبي في التجربة ،٪:
. (1.15)
1.3 التجريب والمعالجة
نتائج القياس
يتم إجراء التجربة في التسلسل التالي.
1. تم تشغيل حامل المختبر وبعد إنشاء الوضع الثابت ، يتم أخذ القراءات التالية:
ضغط الهواء الديناميكي عند أربع نقاط من أقسام الأنابيب المتساوية ؛
ضغط الهواء الساكن المفرط في الأنبوب ؛
التيار I و A والجهد U ، V ؛
درجة حرارة الهواء الداخل ، درجة مئوية (الحرارية 8) ؛
درجة حرارة المخرج ، درجة مئوية (ميزان حرارة 15) ؛
الضغط الجوي ب ، مم. RT. فن.
تتكرر التجربة للوضع التالي. يتم إدخال نتائج القياس في الجدول 1.2. يتم إجراء الحسابات في الجدول. 1.3
الجدول 1.2
جدول القياس
اسم الكمية | |||
درجة حرارة الهواء الداخل ، درجة مئوية | |||
درجة حرارة الهواء الخارج ، درجة مئوية |
|||
ضغط الهواء الديناميكي ، مم. ماء فن. | |||
ضغط الهواء الساكن المفرط ، مم. ماء فن. |
|||
الضغط الجوي ب ، مم. RT. فن. |
|||
الجهد U ، V |
الجدول 1.3
جدول الحساب
اسم الكميات |
|
|||
رأس ديناميكي ، N / m2 | ||||
متوسط درجة حرارة التدفق عند المدخل ، درجة مئوية |
تحميل ...