Razmatraju se glavna fizička svojstva vazduha: gustina vazduha, njegova dinamička i kinematička viskoznost, specifični toplotni kapacitet, toplotna provodljivost, toplotna difuzivnost, Prandtlov broj i entropija. Svojstva vazduha su data u tabelama u zavisnosti od temperature pri normalnom atmosferskom pritisku.

Gustina zraka u odnosu na temperaturu

Prikazana je detaljna tabela vrijednosti gustine suhog zraka pri različitim temperaturama i normalnom atmosferskom tlaku. Kolika je gustina vazduha? Gustoća zraka se može analitički odrediti dijeljenjem njegove mase sa zapreminom koju zauzima. pod datim uslovima (pritisak, temperatura i vlažnost). Također je moguće izračunati njegovu gustinu korištenjem jednačine idealnog plina formule stanja. Da biste to učinili, morate znati apsolutni tlak i temperaturu zraka, kao i njegovu plinsku konstantu i molarni volumen. Ova jednadžba vam omogućava da izračunate gustinu zraka u suhom stanju.

na praksi, da saznamo kolika je gustina vazduha na različitim temperaturama, zgodno je koristiti gotove stolove. Na primjer, data je tabela vrijednosti gustine atmosferskog zraka u zavisnosti od njegove temperature. Gustina vazduha u tabeli izražena je u kilogramima po kubnom metru i data je u temperaturnom opsegu od minus 50 do 1200 stepeni Celzijusa pri normalnom atmosferskom pritisku (101325 Pa).

Gustina vazduha u zavisnosti od temperature - tabela

t, °S	ρ, kg/m 3	t, °S	ρ, kg/m 3	t, °S	ρ, kg/m 3	t, °S	ρ, kg/m 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

Na 25°C, vazduh ima gustinu od 1,185 kg/m 3 . Kada se zagrije, gustoća zraka se smanjuje - zrak se širi (poveća se njegov specifični volumen). Sa porastom temperature, na primjer, do 1200°C, postiže se vrlo niska gustina zraka, jednaka 0,239 kg/m 3 , što je 5 puta manje od njegove vrijednosti na sobnoj temperaturi. Općenito, smanjenje zagrijavanja omogućava odvijanje procesa poput prirodne konvekcije i koristi se, na primjer, u aeronautici.

Ako uporedimo gustinu vazduha u odnosu na, onda je vazduh lakši za tri reda veličine - na temperaturi od 4 ° C, gustina vode je 1000 kg / m 3, a gustina vazduha je 1,27 kg / m 3. Takođe je potrebno obratiti pažnju na vrednost gustine vazduha u normalnim uslovima. Normalni uslovi za gasove su oni pod kojima je njihova temperatura 0°C, a pritisak jednak normalnom atmosferskom pritisku. Dakle, prema tabeli, gustina vazduha u normalnim uslovima (na NU) je 1,293 kg/m 3.

Dinamička i kinematička viskoznost zraka pri različitim temperaturama

Prilikom izvođenja termičkih proračuna potrebno je znati vrijednost viskoznosti zraka (koeficijent viskoznosti) na različitim temperaturama. Ova vrijednost je potrebna za izračunavanje Reynoldsovih, Grashofovih, Rayleighovih brojeva, čije vrijednosti određuju režim protoka ovog plina. U tabeli su prikazane vrijednosti koeficijenata dinamike μ i kinematičke ν viskoznost vazduha u temperaturnom opsegu od -50 do 1200°C pri atmosferskom pritisku.

Viskoznost vazduha značajno raste sa porastom temperature. Na primjer, kinematička viskoznost zraka je jednaka 15,06 10 -6 m 2 / s na temperaturi od 20 ° C, a s porastom temperature na 1200 ° C, viskoznost zraka postaje jednaka 233,7 10 -6 m 2 / s, odnosno povećava se 15,5 puta! Dinamički viskozitet vazduha na temperaturi od 20°C iznosi 18,1·10 -6 Pa·s.

Kada se zrak zagrije, povećavaju se vrijednosti i kinematičke i dinamičke viskoznosti. Ove dvije veličine su međusobno povezane preko vrijednosti gustine zraka, čija vrijednost opada kada se ovaj plin zagrije. Povećanje kinematičke i dinamičke viskoznosti vazduha (kao i drugih gasova) tokom zagrevanja povezano je sa intenzivnijim vibracijama molekula vazduha oko njihovog ravnotežnog stanja (prema MKT).

Dinamička i kinematička viskoznost zraka pri različitim temperaturama - tabela

t, °S	μ 10 6 , Pa s	ν 10 6, m 2 / s	t, °S	μ 10 6 , Pa s	ν 10 6, m 2 / s	t, °S	μ 10 6 , Pa s	ν 10 6, m 2 / s
-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

Napomena: Budite oprezni! Viskoznost vazduha je data na stepen 10 6 .

Specifični toplotni kapacitet vazduha na temperaturama od -50 do 1200°S

Prikazana je tabela specifičnog toplotnog kapaciteta vazduha pri različitim temperaturama. Toplotni kapacitet u tabeli je dat pri konstantnom pritisku (izobarični toplotni kapacitet vazduha) u temperaturnom opsegu od minus 50 do 1200°C za suvi vazduh. Koliki je specifični toplotni kapacitet vazduha? Vrijednost specifičnog toplinskog kapaciteta određuje količinu topline koja se mora predati jednom kilogramu zraka pri konstantnom pritisku da bi se njegova temperatura povećala za 1 stepen. Na primjer, na 20°C, za zagrijavanje 1 kg ovog plina za 1°C u izobaričnom procesu, potrebno je 1005 J topline.

Specifični toplotni kapacitet vazduha raste kako njegova temperatura raste. Međutim, ovisnost masenog toplinskog kapaciteta zraka o temperaturi nije linearna. U rasponu od -50 do 120°C, njegova vrijednost se praktično ne mijenja - u ovim uvjetima prosječni toplinski kapacitet zraka iznosi 1010 J/(kg deg). Prema tabeli, vidi se da temperatura počinje da ima značajan uticaj od vrednosti od 130°C. Međutim, temperatura zraka utječe na njegov specifični toplinski kapacitet mnogo slabije od njegovog viskoziteta. Dakle, kada se zagreje od 0 do 1200°C, toplotni kapacitet vazduha se povećava samo 1,2 puta - sa 1005 na 1210 J/(kg deg).

Treba napomenuti da je toplinski kapacitet vlažnog zraka veći od toplotnog kapaciteta suhog zraka. Ako uporedimo zrak, očito je da voda ima veću vrijednost i sadržaj vode u zraku dovodi do povećanja specifične topline.

Specifični toplotni kapacitet vazduha pri različitim temperaturama - tabela

t, °S	C p , J/(kg stepeni)	t, °S	C p , J/(kg stepeni)	t, °S	C p , J/(kg stepeni)	t, °S	C p , J/(kg stepeni)
-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

Toplotna provodljivost, toplotna difuzivnost, Prandtlov broj vazduha

U tabeli su prikazana fizička svojstva atmosferskog vazduha kao što su toplotna provodljivost, toplotna difuzivnost i njegov Prandtlov broj u zavisnosti od temperature. Termofizička svojstva vazduha data su u opsegu od -50 do 1200°C za suvi vazduh. Iz tabele se vidi da navedena svojstva vazduha značajno zavise od temperature, a temperaturna zavisnost razmatranih svojstava ovog gasa je različita.

Što je neophodno da se temperatura radnog fluida, u ovom slučaju vazduha, promeni za jedan stepen. Toplotni kapacitet vazduha direktno zavisi od temperature i pritiska. U isto vrijeme, različite metode se mogu koristiti za proučavanje različitih vrsta toplinskog kapaciteta.

Matematički, toplotni kapacitet vazduha se izražava kao odnos količine toplote i prirasta njegove temperature. Toplotni kapacitet tijela mase 1 kg naziva se specifična toplina. Molarni toplotni kapacitet vazduha je toplotni kapacitet jednog mola supstance. Toplotni kapacitet je naznačen - J / K. Molarni toplotni kapacitet, respektivno, J / (mol * K).

Toplotni kapacitet se može smatrati fizičkom karakteristikom tvari, u ovom slučaju zraka, ako se mjerenje vrši u stalnim uvjetima. Najčešće se takva mjerenja provode pri konstantnom pritisku. Tako se određuje izobarični toplotni kapacitet zraka. Povećava se sa povećanjem temperature i pritiska, a takođe je i linearna funkcija ovih veličina. U ovom slučaju, promjena temperature se događa pri konstantnom pritisku. Za izračunavanje izobarnog toplotnog kapaciteta potrebno je odrediti pseudokritičnu temperaturu i pritisak. Određuje se korištenjem referentnih podataka.

Toplotni kapacitet vazduha. Posebnosti

Vazduh je mešavina gasova. Prilikom njihovog razmatranja u termodinamici, napravljene su sljedeće pretpostavke. Svaki gas u smeši mora biti ravnomerno raspoređen po zapremini. Dakle, zapremina gasa je jednaka zapremini cele smeše. Svaki gas u mešavini ima svoj parcijalni pritisak, koji vrši na zidove posude. Svaka od komponenti gasne mešavine mora imati temperaturu jednaku temperaturi cele mešavine. U ovom slučaju, zbir parcijalnih pritisaka svih komponenti jednak je pritisku smeše. Proračun toplotnog kapaciteta vazduha vrši se na osnovu podataka o sastavu gasne mešavine i toplotnog kapaciteta pojedinih komponenti.

Toplotni kapacitet dvosmisleno karakterizira supstancu. Iz prvog zakona termodinamike možemo zaključiti da unutrašnja energija tijela varira ne samo u zavisnosti od količine primljene topline, već i od posla koji tijelo obavlja. U različitim uslovima procesa prenosa toplote, rad tela može varirati. Dakle, ista količina toplote koja se prenosi telu može izazvati promene u temperaturi i unutrašnjoj energiji tela različite vrednosti. Ova karakteristika je karakteristična samo za gasovite materije. Za razliku od čvrstih i tečnih materija, gasovite materije mogu u velikoj meri promeniti zapreminu i izvršiti rad. Zato toplotni kapacitet vazduha određuje prirodu samog termodinamičkog procesa.

Međutim, pri konstantnoj zapremini, vazduh ne radi. Stoga je promjena unutrašnje energije proporcionalna promjeni njene temperature. Odnos toplotnog kapaciteta u procesu konstantnog pritiska i toplotnog kapaciteta u procesu konstantnog volumena je deo formule adijabatskog procesa. Označava se grčkim slovom gama.

Iz istorije

Izrazi "toplotni kapacitet" i "količina topline" ne opisuju dobro njihovu suštinu. To je zbog činjenice da su u modernu nauku došli iz teorije kalorija, koja je bila popularna u osamnaestom vijeku. Sljedbenici ove teorije smatrali su toplinu nekom vrstom nemjerljive tvari sadržane u tijelima. Ova supstanca se ne može ni uništiti ni stvoriti. Hlađenje i zagrijavanje tijela objašnjeno je smanjenjem, odnosno povećanjem kalorijskog sadržaja. Vremenom je ova teorija prepoznata kao neodrživa. Nije mogla objasniti zašto se ista promjena unutrašnje energije tijela dobija pri prenošenju različitih količina toplote na njega, a zavisi i od rada tijela.

Ispod specifična toplota supstance razumeju količinu toplote koju treba izvesti ili oduzeti od jedinice supstance (1 kg, 1 m 3, 1 mol) da bi se njena temperatura promenila za jedan stepen.

Ovisno o jedinici date tvari, razlikuju se sljedeći specifični toplinski kapaciteti:

Maseni toplotni kapacitet OD, odnosi se na 1 kg gasa, J/(kg∙K);

molarni toplotni kapacitet µC, odnosi se na 1 kmol gasa, J/(kmol∙K);

Volumetrijski toplinski kapacitet OD', odnosi se na 1 m 3 gasa, J / (m 3 ∙K).

Specifični toplotni kapaciteti su međusobno povezani relacijom:

gdje υ n- specifična zapremina gasa u normalnim uslovima (n.o.), m 3 /kg; µ - molarna masa gasa, kg/kmol.

Toplotni kapacitet idealnog gasa zavisi od prirode procesa snabdevanja (ili odvođenja) toplote, od atomskosti gasa i temperature (toplotni kapacitet stvarnih gasova takođe zavisi od pritiska).

Odnos između izobarične mase C P i izohorni ŽIVOTOPIS toplinski kapaciteti se utvrđuju Mayerovom jednadžbom:

C P - C V = R, (1.2)

gdje R- gasna konstanta, J/(kg∙K).

Kada se idealni gas zagreva u zatvorenoj posudi konstantne zapremine, toplota se troši samo na promenu energije gibanja njegovih molekula, a kada se zagreva na konstantan pritisak, usled širenja gasa, istovremeno se vrši rad protiv spoljašnjih sila. .

Za molarne toplotne kapacitete, Mayerova jednačina ima oblik:

µS r - µS v = µR, (1.3)

gdje µR\u003d 8314J / (kmol∙K) - univerzalna plinska konstanta.

Idealna zapremina gasa V n, svedeno na normalne uslove, određuje se iz sledeće relacije:

(1.4)

gdje R n- pritisak u normalnim uslovima, R n= 101325 Pa = 760 mm Hg; T n- temperatura u normalnim uslovima, T n= 273.15K; P t, V t, T t– radni pritisak, zapremina i temperatura gasa.

Označen je omjer izobarnog toplinskog kapaciteta i izohornog k i nazovi adijabatski eksponent:

(1.5)

Iz (1.2) i uzimajući u obzir (1.5) dobijamo:

Za tačne proračune, prosječni toplinski kapacitet određuje se formulom:

(1.7)

U toplinskim proračunima različite opreme često se određuje količina topline koja je potrebna za zagrijavanje ili hlađenje plinova:

Q = Cm∙(t 2 - t 1), (1.8)

Q = C′∙V n∙(t 2 - t 1), (1.9)

gdje V n je zapremina gasa na n.c., m 3 .

Q = µC∙ν∙(t 2 - t 1), (1.10)

gdje ν je količina plina, kmol.

Toplotni kapacitet. Korišćenje toplotnog kapaciteta za opisivanje procesa u zatvorenim sistemima

U skladu sa jednačinom (4.56), toplota se može odrediti ako je poznata promena entropije S sistema. Međutim, činjenica da se entropija ne može direktno izmjeriti stvara neke komplikacije, posebno kada se opisuju izohorni i izobarični procesi. Potrebno je odrediti količinu topline uz pomoć eksperimentalno mjerene količine.

Kao takva veličina može poslužiti toplotni kapacitet sistema. Najopštija definicija toplotnog kapaciteta proizilazi iz izraza prvog zakona termodinamike (5.2), (5.3). Na osnovu toga, svaki kapacitet sistema C u odnosu na rad oblika m određen je jednačinom

C m = dA m / dP m = P m d e g m / dP m , (5.42)

gdje je C m kapacitet sistema;

P m i g m su generalizovani potencijal i koordinata stanja oblika m.

Vrijednost C m pokazuje koliki rad tipa m mora biti obavljen pod datim uslovima da bi se promijenio m-ti generalizovani potencijal sistema po jedinici njegove mjere.

Koncept kapaciteta sistema u odnosu na određeni rad u termodinamici se široko koristi samo kada se opisuje termička interakcija između sistema i okoline.

Kapacitet sistema u odnosu na toplotu naziva se toplotni kapacitet i dat je jednakošću

C \u003d d e Q / dT \u003d Td e S toplo / dT. (5.43)

Na ovaj način, toplotni kapacitet se može definisati kao količina toplote koja se mora preneti sistemu da bi se njegova temperatura promenila za jedan Kelvin.

Toplotni kapacitet, poput unutrašnje energije i entalpije, je opsežna veličina proporcionalna količini materije. U praksi se koristi toplotni kapacitet po jedinici mase supstance - specifična toplota i toplotni kapacitet po molu supstance, molarni toplotni kapacitet. Specifični toplotni kapacitet u SI izražava se u J/(kg·K), a molarni toplotni kapacitet je izražen u J/(mol·K).

Specifični i molarni toplotni kapaciteti povezani su relacijom:

C mol = C pobijedio M, (5,44)

gdje je M molekulska težina supstance.

Razlikovati pravi (diferencijalni) toplotni kapacitet, određeno iz jednačine (5.43) i predstavlja elementarno povećanje topline s beskonačno malom promjenom temperature, i prosečan toplotni kapacitetšto je omjer ukupne količine topline i ukupne promjene temperature u ovom procesu:

Q/DT . (5.45)

Odnos između pravog i prosječnog specifičnog toplotnog kapaciteta utvrđuje se relacijom

Pri konstantnom pritisku ili zapremini, toplota i, prema tome, toplotni kapacitet dobijaju svojstva funkcije stanja, tj. postaju karakteristike sistema. Upravo ovi toplotni kapaciteti - izobarični C P (pri konstantnom pritisku) i izohorni C V (pri konstantnoj zapremini) se najviše koriste u termodinamici.

Ako se sistem zagreva konstantnom zapreminom, tada se, u skladu sa izrazom (5.27), izohorični toplotni kapacitet C V zapisuje kao

C V = . (5.48)

Ako se sistem zagreva pri konstantnom pritisku, tada, u skladu sa jednačinom (5.32), izobarični toplotni kapacitet C P izgleda kao

C P = . (5.49)

Da bismo pronašli vezu između SR i SV, potrebno je razlikovati izraz (5.31) s obzirom na temperaturu. Za jedan mol idealnog gasa, ovaj izraz, uzimajući u obzir jednačinu (5.18), može se predstaviti kao

H=U+pV=U+RT. (5.50)

dH/dT = dU/dT + R, (5,51)

a razlika između izobarnog i izohoričnog toplotnog kapaciteta za jedan mol idealnog gasa numerički je jednaka univerzalnoj plinskoj konstanti R:

C P - C V \u003d R. (5.52)

Toplotni kapacitet pri konstantnom pritisku je uvek veći od toplotnog kapaciteta pri konstantnoj zapremini, jer je zagrevanje supstance pri konstantnom pritisku praćeno radom ekspanzije gasa.

Koristeći izraz za unutrašnju energiju idealnog jednoatomnog gasa (5.21), dobijamo vrednost njegovog toplotnog kapaciteta za jedan mol idealnog jednoatomnog gasa:

C V = dU / dT = d (3/2 RT) dT = 3/2 R "12,5 J / (mol K); (5.53)

C R \u003d 3 / 2R + R = 5/2 R \u003e 20,8 J / (mol K). (5.54)

Dakle, za jednoatomne idealne gasove, C V i C p ne zavise od temperature, jer se sva dovedena toplotna energija troši samo na ubrzanje translacionog kretanja. Za poliatomske molekule, uz promjenu translacijskog kretanja, može doći i do promjene rotacijskog i vibracionog unutarmolekulskog kretanja. Za dvoatomske molekule obično se uzima u obzir rotacijsko kretanje, zbog čega su numeričke vrijednosti njihovih toplinskih kapaciteta:

C V \u003d 5/2 R "20,8 J / (mol K); (5.55)

C p \u003d 5/2 R + R \u003d 7/2 R \u003e 29,1 J / (mol K). (5.56)

Usput se dotičemo toplotnih kapaciteta supstanci u drugim (osim gasovitim) agregatnim stanjima. Za procjenu toplotnog kapaciteta čvrstih hemijskih jedinjenja često se koristi aproksimativno pravilo Neumannove i Koppove aditivnosti, prema kojem je molarni toplotni kapacitet hemijskih jedinjenja u čvrstom stanju jednak zbiru atomskih toplotnih kapaciteta elemenata uključenih u ovo jedinjenje. Dakle, toplotni kapacitet složenog hemijskog jedinjenja, uzimajući u obzir pravila Dulonga i Petita, može se procijeniti na sljedeći način:

C V \u003d 25n J / (mol K), (5,57)

gdje je n broj atoma u molekulima jedinjenja.

Toplotni kapaciteti tečnosti i čvrstih materija blizu temperature topljenja (kristalizacije) su skoro jednaki. Blizu normalne tačke ključanja, većina organskih tečnosti ima specifični toplotni kapacitet od 1700 - 2100 J/kg·K. U intervalima između ovih temperatura faznog prijelaza, toplinski kapacitet tekućine može se značajno razlikovati (ovisno o temperaturi). Općenito, ovisnost toplinskog kapaciteta čvrstih tijela od temperature u rasponu od 0 - 290K u većini slučajeva je dobro predstavljena poluempirijskom Debye-ovom jednačinom (za kristalnu rešetku) u području niskih temperatura

C P » C V = eT 3 , (5.58)

u kojoj koeficijent proporcionalnosti (e) zavisi od prirode supstance (empirijska konstanta).

Ovisnost toplinskog kapaciteta plinova, tekućina i čvrstih tijela o temperaturi na uobičajenim i visokim temperaturama obično se izražava pomoću empirijskih jednadžbi koje imaju oblik niza stepena:

C P \u003d a + bT + cT 2 (5,59)

C P \u003d a + bT + c "T -2, (5,60)

gdje su a, b, c i c" empirijski temperaturni koeficijenti.

Vraćajući se na opis procesa u zatvorenim sistemima koristeći metodu toplotnih kapaciteta, zapišemo neke od jednačina datih u poglavlju 5.1 u nešto drugačijem obliku.

Izohorni proces. Izražavajući unutrašnju energiju (5.27) kroz toplotni kapacitet, dobijamo

dU V = dQ V = U 2 - U 1 = C V dT \u003d C V dT. (5.61)

S obzirom da toplotni kapacitet idealnog gasa ne zavisi od temperature, jednačina (5.61) se može napisati na sledeći način:

DU V \u003d Q V \u003d U 2 - U 1 = C V DT. (5.62)

Za izračunavanje vrijednosti integrala (5.61) za realne jednoatomne i poliatomske plinove potrebno je poznavati specifičan oblik funkcionalne zavisnosti C V = f(T) tipa (5.59) ili (5.60).

izobarni proces. Za gasovito stanje materije, prvi zakon termodinamike (5.29) za ovaj proces, uzimajući u obzir rad ekspanzije (5.35) i koristeći metodu toplotnog kapaciteta, zapisuje se na sledeći način:

Q P \u003d C V DT + RDT \u003d C P DT = DH (5,63)

Q P = DH P = H 2 - H 1 = C P dT. (5.64)

Ako je sistem idealan gas i toplotni kapacitet C P ne zavisi od temperature, relacija (5.64) postaje (5.63). Za rješavanje jednačine (5.64), koja opisuje realni plin, potrebno je poznavati specifičan oblik zavisnosti C p = f(T).

izotermni proces. Promjena unutrašnje energije idealnog plina u procesu koji se odvija na konstantnoj temperaturi

dU T = C V dT = 0. (5.65)

adijabatski proces. Budući da je dU \u003d C V dT, tada su za jedan mol idealnog plina promjena unutrašnje energije i obavljeni rad jednaki, respektivno:

DU = C V dT = C V (T 2 - T 1); (5.66)

I krzno \u003d -DU \u003d C V (T 1 - T 2). (5.67)

Analiza jednačina koje karakterišu različite termodinamičke procese pod sledećim uslovima: 1) p = const; 2) V = konst; 3) T = const i 4) dQ = 0 pokazuje da se svi oni mogu predstaviti opštom jednačinom:

pV n = konst. (5.68)

U ovoj jednadžbi, eksponent "n" može imati vrijednosti od 0 do ¥ za različite procese:

1. izobarni (n = 0);

2. izotermni (n = 1);

3. izohorni (n = ¥);

4. adijabatski (n = g; gdje je g = C R /C V adijabatski koeficijent).

Dobijene relacije vrijede za idealni plin i posljedica su njegove jednadžbe stanja, a razmatrani procesi su posebne i ograničavajuće manifestacije realnih procesa. Pravi procesi su, po pravilu, srednji, odvijaju se pri proizvoljnim vrijednostima "n" i nazivaju se politropski procesi.

Ako uporedimo rad ekspanzije idealnog plina nastalog u razmatranim termodinamičkim procesima s promjenom volumena od V 1 do V 2, tada, kao što se može vidjeti na sl. 5.2, najveći rad ekspanzije obavlja se u izobarskom procesu, najmanji - u izotermnom, a još manji - u adijabatskom. Za izohorični proces, rad je nula.

Rice. 5.2. P = f (V) - ovisnost za različite termodinamičke procese (zasjenjena područja karakteriziraju rad ekspanzije u odgovarajućem procesu)

TEMPERATURA. Mjeri se u Kelvinima (K) i stepenima Celzijusa (°C). Veličina stepena Celzijusa i veličina kelvina su iste za temperaturnu razliku. Odnos između temperatura:

t = T - 273,15 K,

gdje t— temperatura, °C, T- temperatura, K.

PRITISAK. Pritisak vlažnog vazduha str a njegove komponente se mjere u Pa (Pascal) i višestrukim jedinicama (kPa, GPa, MPa).
barometarski pritisak vlažnog vazduha p b jednak zbiru parcijalnih pritisaka suvog vazduha p in i vodene pare p str :

p b = p c + p p

DENSITY. Gustina vlažnog vazduha ρ , kg/m3, je omjer mase mješavine zraka i pare i zapremine ove smjese:

ρ = M/V = M in /V + M n /V

Gustoća vlažnog zraka može se odrediti formulom

ρ = 3,488 p b / T - 1,32 p p / T

SPECIFIČNA GRAVITACIJA. Specifična težina vlažnog vazduha γ - ovo je omjer težine vlažnog zraka i zapremine koju zauzima, N / m 3. Gustina i specifična težina su međusobno povezane zavisnošću

ρ = γ /g,

gdje g— ubrzanje slobodnog pada, jednako 9,81 m/s 2 .

VLAŽNOST ZRAKA. Sadržaj vodene pare u vazduhu. Karakteriziraju ga dvije veličine: apsolutna i relativna vlažnost.
Apsolutno vlažnost vazduha. količina vodene pare, kg ili g, sadržana u 1 m 3 vazduha.
Relativno vlažnost vazduha φ , izraženo u %. odnos parcijalnog pritiska vodene pare pp sadržane u vazduhu i parcijalnog pritiska vodene pare u vazduhu kada je potpuno zasićen vodenom parom p b.s. :

φ \u003d (p p / p a.s.) 100%

Parcijalni pritisak vodene pare u zasićenom vlažnom vazduhu može se odrediti iz izraza

LG p a.s. \u003d 2,125 + (156 + 8,12t in.n.) / (236 + t in.n.),

gdje t v.n.— temperatura zasićenog vlažnog vazduha, °C.

TAČKA ROSE. Temperatura na kojoj je parcijalni pritisak vodene pare p str sadržan u vlažnom vazduhu jednak je parcijalnom pritisku zasićene vodene pare p a.s. na istoj temperaturi. Na temperaturi rose počinje kondenzacija vlage iz zraka.

d = M p / M in

d = 622p p / (p b - p p) = 6,22φp a.s. (p b - φp a.s. /100)

SPECIFIČNA TOPLOTA. Specifični toplotni kapacitet vlažnog vazduha c, kJ / (kg * ° C) je količina toplote potrebna da se 1 kg mešavine suvog vazduha i vodene pare zagreje za 10 i odnosi se na 1 kg suvog dela vazduha :

c \u003d c in + c p d / 1000,

gdje c to- prosečna specifična toplota suvog vazduha, uzeta u temperaturnom opsegu 0-1000C jednaka 1,005 kJ / (kg * °C); c p je prosječni specifični toplinski kapacitet vodene pare, jednak 1,8 kJ / (kg * ° C). Za praktične proračune pri projektovanju sistema grejanja, ventilacije i klimatizacije dozvoljeno je koristiti specifični toplotni kapacitet vlažnog vazduha c = 1,0056 kJ / (kg * ° C) (na temperaturi od 0 ° C i barometarskom pritisku od 1013,3 GPa)

SPECIFIČNA ENTALPIJA. Specifična entalpija vlažnog zraka je entalpija I, kJ, odnosi se na 1 kg mase suvog vazduha:

I = 1,005t + (2500 + 1,8068t)d / 1000,
ili I = ct + 2,5d

KOEFICIENT VOLUME EKSPANZIJE. Temperaturni koeficijent volumetrijskog širenja

α = 0,00367 °C -1
ili α = 1/273 °C -1.

MIX PARAMETERS .
Temperatura mešavine vazduha

t cm \u003d (M 1 t 1 + M 2 t 2) / (M 1 + M 2)

d cm \u003d (M 1 d 1 + M 2 d 2) / (M 1 + M 2)

Specifična entalpija mešavine vazduha

I cm \u003d (M 1 I 1 + M 2 I 2) / (M 1 + M 2)

gdje M1, M2— mase miješanog zraka

FILTERI KLASE

Aplikacija	Čas čišćenja					Stepen čišćenja
	Standardi	DIN 24185 DIN 24184	EN 779	EUROVENT 4/5	EN 1882
Grubi filter sa niskim zahtevima za čistoću vazduha	Grubo čišćenje	EU1	G1	EU1	—	A%
Filter koji se koristi pri visokim koncentracijama prašine uz grubo čišćenje iste, Klima i izduvna ventilacija sa niskim zahtjevima za čistoćom zraka u zatvorenom prostoru.						65
		EU2	G2	EU2	—	80
		EU3	G3	EU3	—	90
		EU4	G4	EU4	—
Odvajanje fine prašine u ventilacionoj opremi koja se koristi u prostorijama sa visokim zahtevima za kvalitet vazduha. Filter za vrlo finu filtraciju. Druga faza čišćenja (post-cleaning) u prostorijama sa srednjim zahtjevima za čistoćom zraka.	Fino čišćenje	EU5	EU5	EU5	—	E%
						60
		EU6	EU6	EU6	—	80
		EU7	EU7	EU7	—	90
		EU8	EU8	EU8	—	95
		EU9	EU9	EU9	—
Čišćenje ultra-fine prašine. Koristi se u prostorijama sa povećanim zahtjevima za čistoćom zraka („čista soba“). Završno prečišćavanje vazduha u prostorijama sa preciznom tehnologijom, hirurškim jedinicama, odeljenjima za reanimaciju, u farmaceutskoj industriji.	Ekstra fino čišćenje	—	—	—	EU5	OD%
						97
		—	—	—	EU6	99
		—	—	—	EU7	99,99
		—	—	—	EU8	99,999

PRORAČUN SNAGE GRIJAČA

Grijanje, °S
m 3 / h	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

STANDARDI I REGULATORNI DOKUMENTI

SNiP 2.01.01-82 - Građevinska klimatologija i geofizika

Informacije o klimatskim uslovima određenih teritorija.

SNiP 2.04.05-91* - Grijanje, ventilacija i klimatizacija

Ove građevinske propise treba se pridržavati prilikom projektovanja grijanja, ventilacije i klimatizacije u prostorijama zgrada i objekata (u daljem tekstu zgrade). Prilikom projektovanja treba se pridržavati i zahtjeva za grijanje, ventilaciju i klimatizaciju SNiP-a relevantnih zgrada i prostorija, kao i standarda odjela i drugih regulatornih dokumenata odobrenih i dogovorenih s Gosstroyem Rusije.

SNiP 2.01.02-85* - Propisi o požaru

Ovi standardi se moraju poštovati prilikom izrade projekata zgrada i objekata.

Ovim standardima utvrđuju se požarno-tehnička klasifikacija zgrada i objekata, njihovih elemenata, građevinskih konstrukcija, materijala, kao i opšti požarni zahtjevi za projektna i planska rješenja prostorija, zgrada i objekata različite namjene.

Ovi standardi su dopunjeni i specificirani zahtjevima za sigurnost od požara navedenim u SNiP-u, dio 2 i drugim regulatornim dokumentima koje je odobrio ili složio Gosstroy.

SNiP II-3-79* – Toplotehnika zgrada

Ove norme građevinske toplote moraju se poštovati pri projektovanju ogradnih konstrukcija (vanjski i unutrašnji zidovi, pregrade, obloge, tavanski i međuspratni plafoni, podovi, otvori za punjenje: prozori, lanterne, vrata, kapije) novih i rekonstruisanih zgrada i objekata za različite namjene (stambena, javna, proizvodna i pomoćna industrijska preduzeća, poljoprivredna i magacinska, sa normalizovanom temperaturom ili temperaturom i relativnom vlažnošću unutrašnjeg vazduha).

SNiP II-12-77 - Zaštita od buke

Ove norme i pravila moraju se poštovati prilikom projektovanja zaštite od buke kako bi se osigurali prihvatljivi nivoi zvučnog pritiska i nivoa buke u prostorijama na radnim mestima u proizvodnim i pomoćnim zgradama i na lokacijama industrijskih preduzeća, u stambenim i javnim zgradama, kao iu stambenim naseljima gradova. i gradovi, ostala naselja.

SNiP 2.08.01-89* - Stambene zgrade

Ova pravila i propisi odnose se na projektovanje stambenih zgrada (stambenih zgrada, uključujući stambene zgrade za stara lica i porodice sa invalidskim kolicima, u daljem tekstu porodice sa invaliditetom, kao i hosteli) do 25 spratova.

Ova pravila i propisi se ne odnose na projektovanje inventara i mobilnih zgrada.

SNiP 2.08.02-89* - Javne zgrade i građevine

Ova pravila i propisi primjenjuju se na projektovanje javnih zgrada (do uključujući 16 spratova) i objekata, kao i javnih prostorija ugrađenih u stambene zgrade. Prilikom projektovanja javnih prostorija ugrađenih u stambene zgrade, dodatno se treba rukovoditi SNiP 2.08.01-89* (Stambene zgrade).

SNiP 2.09.04-87* - Administrativne i stambene zgrade

Ovi standardi se odnose na projektovanje administrativnih i kućnih zgrada do 16 spratova uključujući i prostorija preduzeća. Ovi standardi se ne odnose na projektovanje upravnih zgrada i javnih prostorija.

Prilikom projektovanja objekata koji se obnavljaju u vezi sa proširenjem, rekonstrukcijom ili tehničkom preopremanjem preduzeća, dozvoljena su odstupanja od ovih standarda u pogledu geometrijskih parametara.

SNiP 2.09.02-85* – Industrijske zgrade

Ovi standardi se odnose na projektovanje industrijskih zgrada i prostorija. Ovi standardi se ne odnose na projektovanje zgrada i prostorija za proizvodnju i skladištenje eksploziva i eksploziva, podzemnih i mobilnih (inventara) zgrada.

SNiP 111-28-75 - Pravila za proizvodnju i prijem radova

Ispitivanja pokretanja instaliranih ventilacionih i klimatizacionih sistema izvode se u skladu sa zahtevima SNiP 111-28-75 "Pravila za proizvodnju i prijem rada" nakon mehaničkog ispitivanja ventilacije i prateće energetske opreme. Svrha puštanja u rad i podešavanja ventilacionih i klimatizacionih sistema je da se utvrdi usklađenost njihovih parametara rada sa projektnim i standardnim indikatorima.

Prije testiranja, instalacije ventilacije i klimatizacije moraju raditi neprekidno i ispravno 7 sati.

Prilikom startnih testova mora se izvršiti sljedeće:

• Provjera usklađenosti parametara ugrađene opreme i elemenata ventilacijskih uređaja s onima koji su usvojeni u projektu, kao i usklađenost kvaliteta njihove proizvodnje i ugradnje sa zahtjevima TU i SNiP.
• Identifikacija curenja u vazdušnim kanalima i drugim elementima sistema
• Provjera usklađenosti sa projektnim podacima zapreminskih protoka zraka koji prolazi kroz uređaje za usis i distribuciju zraka instalacija za ventilaciju i klimatizaciju opšte izmjene
• Provjera usklađenosti sa podacima iz pasoša ventilacijske opreme u pogledu performansi i pritiska
• Provjera ujednačenosti grijanja grijača. (Ako u toplom periodu godine nema rashladne tekućine, ne provjerava se ravnomjerno zagrijavanje grijača)

TABELA FIZIČKIH VRIJEDNOSTI

Fundamentalne konstante
Konstanta (broj) Avogadro	N / A	6.0221367(36)*10 23 mol -1
Univerzalna plinska konstanta	R	8.314510(70) J/(mol*K)
Boltzmannova konstanta	k=R/NA	1.380658(12)*10 -23 J/K
Apsolutna nulta temperatura	0K	-273,150C
Brzina zvuka u vazduhu u normalnim uslovima		331,4 m/s
Ubrzanje gravitacije	g	9,80665 m/s 2
dužina (m)
mikrona	µ(µm)	1 µm = 10 -6 m = 10 -3 cm
angstrom	-	1 - = 0,1 nm = 10 -10 m
dvorište	yd	0,9144 m = 91,44 cm
stopalo	ft	0,3048 m = 30,48 cm
inch	in	0,0254 m = 2,54 cm
Površina, m2)
kvadratno dvorište	yd 2	0,8361 m2
Kvadratna stopa	ft2	0,0929 m2
kvadratni inč	u 2	6,4516 cm 2
Zapremina, m3)
kubnog jarda	yd 3	0,7645 m 3
kubna stopa	ft 3	28,3168 dm 3
kubni inč	u 3	16,3871 cm3
galon (engleski)	gal (UK)	4,5461 dm 3
galon (SAD)	gal (SAD)	3,7854 dm 3
pinta (engleski)	pt (UK)	0,5683 dm 3
suha pinta (SAD)	suhi pt (SAD)	0,5506 dm 3
tečna pinta (SAD)	liq pt (SAD)	0,4732 dm 3
tečna unca (engleski)	fl.oz (UK)	29,5737 cm3
tečna unca (SAD)	fl.oz (SAD)	29,5737 cm3
bušel (SAD)	bu (SAD)	35,2393 dm 3
suvo bure (SAD)	bbl (SAD)	115.628 dm 3
Težina (kg)
lb.	lb	0.4536 kg
puž	puž	14.5939 kg
gran	gr	64,7989 mg
trgovačka unca	oz	28,3495 g
Gustina (kg/m 3)
funta po kubnoj stopi	lb/ft3	16,0185 kg/m3
funta po kubnom inču	lb/in 3	27680 kg / m 3
puž po kubnoj stopi	puž/ft 3	515,4 kg / m 3
Termodinamička temperatura (K)
stepen Rankine	°R	5/9K
temperatura (K)
Farenhajt	°F	5/9K; t°C = 5/9*(t°F - 32)
Sila, težina (N ili kg * m / s 2)
newton	H	1 kg*m/s 2
poundal	pdl	0,1383H
pound-force	lbf	4.4482H
kilogram-sila	kgf	9.807H
Specifična težina (N/m 3)
funta-sila po kubnom inču	lbf/ft3	157.087 H/m3
Pritisak (Pa ili kg / (m * s 2) ili N / m 2)
pascal	Pa	1 N/m 2
hektopaskal	GPa	10 2 Pa
kilopascal	kPa	10 3 Pa
bar	bar	10 5 N/m 2
fizička atmosfera	atm	1.013*10 5 N/m2
milimetar žive	mm Hg	1.333*10 2 N/m 2
kilogram-sila po kubnom centimetru	kgf/cm3	9.807*10 4 N/m 2
funta po kvadratnom metru	pdl/ft2	1,4882 N/m2
funta-sila po kvadratnom metru	lbf/ft2	47,8803 N/m2
funta-sila po kvadratnom inču	lbf/in2	6894,76 N/m2
stopa vode	ftH2O	2989,07 N/m2
inča vode	inH2O	249.089 N/m2
inča žive	u Hg	3386,39 N/m2
Rad, energija, toplota (J ili kg * m 2 / s 2 ili N * m)
joule	J	1 kg * m 2 / s 2 \u003d 1 N * m
kalorija	cal	4.187 J
kilokalorija	Kcal	4187 J
kilovat-sat	kwh	3,6*10 6 J
Britanska termalna jedinica	btu	1055,06 J
foot poundal	ft*pdl	0,0421 J
ft lbf	ft*lbf	1.3558 J
litar-atmosfera	l*atm	101.328 J
Snaga, W)
stopa funte u sekundi	ft*pdl/s	0,0421 W
stopa-funt-sila u sekundi	ft*lbf/s	1,3558 W
konjske snage (engleski)	hp	745,7 W
Britanska termalna jedinica na sat	btu/h	0,2931 W
kilogram-sila metar u sekundi	kgf*m/s	9.807 W
Maseni protok (kg/s)
funta mase u sekundi	lbm/s	0,4536 kg/s
Koeficijent toplotne provodljivosti (W/(m*K))
britanska termalna jedinica po sekundi stope Farenhajta	Btu/(s*ft*degF)	6230,64 W/(m*K)
Koeficijent prijenosa topline (W / (m 2 * K))
britanska termalna jedinica po sekundi kvadratne stope Farenhajta	Btu/(s*ft 2 *degF)	20441,7 W / (m 2 * K)
Toplotna difuzivnost, kinematička viskoznost (m2/s)
stokes	St (st)	10 -4 m 2 / s
centistokes	cSt (cSt)	10 -6 m 2 / s \u003d 1 mm 2 / s
kvadratna stopa u sekundi	ft2/s	0,0929 m2/s
Dinamički viskozitet (Pa*s)
staloženost	P (P)	0,1 Pa*s
centipoise cP	(cP)	10 6 Pa*s
funta sekunda po kvadratnom metru	pdt*s/ft 2	1,488 Pa*s
funta-sila sekunda po kvadratnom metru	lbf*s/ft 2	47,88 Pa*s
Specifični toplotni kapacitet (J/(kg*K))
kalorija po gramu Celzijusa	kal/(g*°C)	4,1868*10 3 J/(kg*K)
britanska termalna jedinica po funti stepen Farenhajta	Btu/(lb*degF)	4187 J/(kg*K)
Specifična entropija (J/(kg*K))
Britanska termalna jedinica po funti stepen Rankine	Btu/(lb*degR)	4187 J/(kg*K)
Gustina toplotnog toka (W/m2)
kilokalorija po kvadratnom metru - sat	Kcal/(m 2 *h)	1.163 W/m2
Britanska termalna jedinica po satu kvadratnog stopa	Btu/(ft 2*h)	3.157 W/m2
Propustljivost vlage građevinskih konstrukcija
kilograma na sat po metru milimetra vodenog stupca	kg/(v*m*mm H 2 O)	28,3255 mg(s*m*Pa)
Volumetrijska propusnost građevinskih konstrukcija
kubni metar na sat po metru-milimetru vodenog stupca	m 3 /(h * m * mm H 2 O)	28,3255 * 10 -6 m 2 / (s * Pa)
Moć svetlosti
candela	cd	osnovna jedinica SI
Osvjetljenje (lx)
luksuz	uredu	1 cd * sr / m 2 (sr - steradijan)
tel	ph (ph)	10 4 lx
Osvetljenost (cd/m2)
stilb	st (st)	10 4 cd/m 2
nit	nt (nt)	1 cd/m2

Grupa kompanija INROST

Laboratorija #1

Definicija izobarične mase

toplotni kapacitet vazduha

Toplotni kapacitet je toplota koja se mora predati jediničnoj količini supstance da bi se zagrejala za 1 K. Jedinična količina supstance može se izmeriti u kilogramima, kubnim metrima pod normalnim fizičkim uslovima i kilomolima. Kilomol gasa je masa gasa u kilogramima, numerički jednaka njegovoj molekulskoj težini. Dakle, postoje tri vrste toplotnih kapaciteta: masa c, J/(kg⋅K); zapremina c', J/(m3⋅K) i molarna, J/(kmol⋅K). Budući da kilomol plina ima masu μ puta veću od jednog kilograma, ne uvodi se posebna oznaka za molarni toplinski kapacitet. Odnosi između toplotnih kapaciteta:

gde je = 22,4 m3/kmol zapremina kilomola idealnog gasa u normalnim fizičkim uslovima; je gustina gasa u normalnim fizičkim uslovima, kg/m3.

Pravi toplotni kapacitet gasa je derivat toplote u odnosu na temperaturu:

Toplota koja se dovodi do gasa zavisi od termodinamičkog procesa. Može se odrediti iz prvog zakona termodinamike za izohorne i izobarične procese:

Ovdje je toplina dovedena do 1 kg plina u izobaričnom procesu; je promjena unutrašnje energije plina; je rad gasova protiv spoljnih sila.

U suštini, formula (4) formulira 1. zakon termodinamike, iz kojeg slijedi Mayerova jednadžba:

Ako stavimo = 1 K, onda je fizičko značenje plinske konstante rad 1 kg plina u izobaričnom procesu kada se njegova temperatura promijeni za 1 K.

Mayerova jednadžba za 1 kilomol plina je

gdje je = 8314 J/(kmol⋅K) univerzalna plinska konstanta.

Osim Mayerove jednadžbe, izobarični i izohorični maseni toplinski kapaciteti plinova su međusobno povezani preko adijabatskog indeksa k (tabela 1):

Tabela 1.1

Vrijednosti adijabatskih eksponenata za idealne plinove

Atomičnost gasova
Monatomski gasovi
Dijatomski gasovi
Tri- i poliatomski gasovi

SVRHA RADA

Učvršćivanje teorijskih znanja o osnovnim zakonima termodinamike. Praktični razvoj metode za određivanje toplotnog kapaciteta vazduha na osnovu energetskog bilansa.

Eksperimentalno određivanje specifičnog masenog toplotnog kapaciteta vazduha i poređenje dobijenog rezultata sa referentnom vrednošću.

1.1. Opis laboratorijske postavke

Instalacija (slika 1.1) se sastoji od mesingane cijevi 1 unutrašnjeg prečnika d =
= 0,022 m, na čijem se kraju nalazi električni grijač sa termo izolacijom 10. Unutar cijevi se kreće strujanje zraka koji se dovodi 3. Strujanje zraka se može kontrolisati promjenom brzine ventilatora. U cijev 1 ugrađena je cijev punog pritiska 4 i viška statičkog pritiska 5, koji su povezani sa manometrima 6 i 7. Osim toga, u cev 1 je ugrađen termoelement 8 koji se može kretati po poprečnom preseku istovremeno sa cijev pod punim pritiskom. EMF vrijednost termoelementa se određuje potenciometrom 9. Zagrijavanje zraka koji se kreće kroz cijev reguliše se pomoću laboratorijskog autotransformatora 12 promjenom snage grijača, što se određuje očitanjima ampermetra 14 i voltmetra 13. Vazduh temperatura na izlazu iz grijača određuje se termometrom 15.

1.2. EKSPERIMENTALNA TEHNIKA

Toplotni tok grijača, W:

gdje je I struja, A; U – napon, V; = 0,96; =
= 0,94 - koeficijent gubitka toplote.

Sl.1.1. Šema eksperimentalne postavke:

1 - cijev; 2 - konfuzer; 3 – ventilator; 4 - cijev za mjerenje dinamičke glave;

5 - grana cijev; 6, 7 – diferencijalni manometri; 8 - termoelement; 9 - potenciometar; 10 - izolacija;

11 - električni grijač; 12 – laboratorijski autotransformator; 13 - voltmetar;

14 - ampermetar; 15 - termometar

Toplotni tok koji se opaža zrakom, W:

gdje je m maseni protok zraka, kg/s; – eksperimentalni, maseni izobarični toplotni kapacitet vazduha, J/(kg K); – temperatura vazduha na izlazu iz grejnog dela i na ulazu u njega, °C.

Maseni protok vazduha, kg/s:

. (1.10)

Ovdje je prosječna brzina zraka u cijevi, m/s; d je unutrašnji prečnik cijevi, m; - gustina vazduha na temperaturi, koja se nalazi po formuli, kg/m3:

, (1.11)

gde je = 1,293 kg/m3 gustina vazduha u normalnim fizičkim uslovima; B – pritisak, mm. rt. st; - višak statičkog pritiska vazduha u cevi, mm. vode. Art.

Brzine zraka određene su dinamičkom glavom u četiri jednaka dijela, m/s:

gdje je dinamička glava, mm. vode. Art. (kgf/m2); g = 9,81 m/s2 je ubrzanje slobodnog pada.

Prosječna brzina zraka u dijelu cijevi, m/s:

Prosječni izobarični maseni toplinski kapacitet zraka određuje se iz formule (1.9), u koju se toplinski tok zamjenjuje iz jednačine (1.8). Tačna vrijednost toplotnog kapaciteta zraka pri prosječnoj temperaturi zraka nalazi se prema tabeli prosječnih toplotnih kapaciteta ili prema empirijskoj formuli, J / (kg⋅K):

. (1.14)

Relativna greška eksperimenta, %:

. (1.15)

1.3. Provođenje eksperimenta i obrada

rezultate mjerenja

Eksperiment se izvodi sljedećim redoslijedom.

1. Laboratorijsko postolje se uključuje i nakon uspostavljanja stacionarnog režima, vrše se sljedeća očitanja:

Dinamički pritisak vazduha u četiri tačke jednakih preseka cevi;

Prekomjeran statički pritisak zraka u cijevi;

Struja I, A i napon U, V;

Temperatura ulaznog vazduha, °C (termopar 8);

Izlazna temperatura, °S (termometar 15);

Barometarski pritisak B, mm. rt. Art.

Eksperiment se ponavlja za sljedeći način rada. Rezultati mjerenja se unose u tabelu 1.2. Proračuni se vrše u tabeli. 1.3.

Tabela 1.2

Tabela mjerenja

	Ime vrijednosti
	Temperatura ulaznog zraka, °C
	Temperatura izlaznog zraka, °C
	Dinamički pritisak vazduha, mm. vode. Art.
	Prekomjerni statički pritisak zraka, mm. vode. Art.
	Barometarski pritisak B, mm. rt. Art.
	Napon U, V

Tabela 1.3

Tablica proračuna

	Naziv količina
	Dinamički pad, N/m2
	Prosječna temperatura ulaznog voda, °C