Vaadeldakse õhu peamisi füüsikalisi omadusi: õhu tihedus, selle dünaamiline ja kinemaatiline viskoossus, erisoojus, soojusjuhtivus, soojusdifuusioon, Prandtli arv ja entroopia. Õhuomadused on toodud tabelites sõltuvalt temperatuurist normaalsel atmosfäärirõhul.
Õhu tihedus versus temperatuur
Esitatakse üksikasjalik tabel kuivas olekus õhu tiheduse väärtuste kohta erinevatel temperatuuridel ja normaalsel atmosfäärirõhul. Mis on õhu tihedus? Õhu tihedust saab analüütiliselt määrata, jagades selle massi mahuga, mida see hõivab kindlaksmääratud tingimustel (rõhk, temperatuur ja niiskus). Selle tiheduse saate arvutada ka ideaalse gaasi olekuvõrrandi valemi abil. Selleks on vaja teada õhu absoluutset rõhku ja temperatuuri, samuti selle gaasikonstanti ja molaarmahtu. See võrrand arvutab õhu kuivtiheduse.
Praktikas, et teada saada, milline on õhu tihedus erinevatel temperatuuridel, on mugav kasutada valmis tabeleid. Näiteks antud atmosfääriõhu tiheduse väärtuste tabel sõltuvalt selle temperatuurist. Tabelis on õhutihedust väljendatud kilogrammides kuupmeetri kohta ja see on antud temperatuurivahemikus miinus 50 kuni 1200 kraadi Celsiuse järgi normaalsel atmosfäärirõhul (101325 Pa).
| t, ° С | ρ, kg/m3 | t, ° С | ρ, kg/m3 | t, ° С | ρ, kg/m3 | t, ° С | ρ, kg/m3 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| -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 |
25 ° C juures on õhu tihedus 1,185 kg / m 3. Kuumutamisel õhu tihedus väheneb - õhk paisub (selle erimaht suureneb). Temperatuuri tõusuga, näiteks kuni 1200 ° C, saavutatakse väga madal õhutihedus, mis on 0,239 kg / m 3, mis on 5 korda väiksem kui selle väärtus toatemperatuuril. Üldiselt võimaldab kuumutamise vähendamine toimuda sellist protsessi nagu loomulik konvektsioon ja seda kasutatakse näiteks lennunduses.
Kui võrrelda õhutihedust suhteliselt, siis on õhk kolm suurusjärku kergem - temperatuuril 4 ° C on vee tihedus 1000 kg / m 3 ja õhu tihedus 1,27 kg / m 3. Samuti on vaja märkida õhutiheduse väärtus tavatingimustes. Gaaside normaalsed tingimused on need, mille juures nende temperatuur on 0 ° C ja rõhk on võrdne normaalse atmosfäärirõhuga. Seega vastavalt tabelile õhutihedus normaalsetes tingimustes (NU juures) on 1,293 kg / m 3.
Õhu dünaamiline ja kinemaatiline viskoossus erinevatel temperatuuridel
Soojusarvutuste tegemisel on vaja teada õhu viskoossuse väärtust (viskoossustegur) erinevatel temperatuuridel. See väärtus on vajalik Reynoldsi, Grashofi, Rayleighi arvude arvutamiseks, mille väärtused määravad selle gaasi voolurežiimi. Tabelis on näidatud dünaamika koefitsientide väärtused μ ja kinemaatiline ν õhu viskoossus temperatuurivahemikus -50 kuni 1200 ° C atmosfäärirõhul.
Õhu viskoossustegur suureneb oluliselt selle temperatuuri tõusuga. Näiteks õhu kinemaatiline viskoossus on temperatuuril 20 ° C 15,06 · 10 -6 m 2 / s ja temperatuuri tõusuga 1200 ° C-ni muutub õhu viskoossus 233,7 · 10 -6 m 2 / s, see tähendab, et see suureneb 15,5 korda! Õhu dünaamiline viskoossus temperatuuril 20 ° C on võrdne 18,1 · 10 -6 Pa · s.
Õhu kuumutamisel suurenevad nii kinemaatilise kui ka dünaamilise viskoossuse väärtused. Need kaks suurust on omavahel seotud õhutiheduse väärtuse kaudu, mille väärtus selle gaasi kuumutamisel väheneb. Õhu (ja ka teiste gaaside) kinemaatilise ja dünaamilise viskoossuse suurenemine kuumutamisel on seotud õhumolekulide intensiivsema vibratsiooniga nende tasakaaluoleku ümber (vastavalt MKT-le).
| t, ° С | μ · 10 6, Pa · s | ν 10 6, m 2 / s | t, ° С | μ · 10 6, Pa · s | ν 10 6, m 2 / s | t, ° С | 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 |
Märkus: olge ettevaatlik! Õhu viskoossus on antud astmetes 10 6.
Õhu erisoojusvõimsus temperatuuril -50 kuni 1200 ° С
Esitatud on õhu erisoojusmahtuvuse tabel erinevatel temperatuuridel. Soojusvõimsus tabelis on antud konstantsel rõhul (õhu isobaariline soojusmahtuvus) temperatuurivahemikus miinus 50 kuni 1200 ° C kuiva õhu korral. Mis on õhu erisoojus? Erisoojusväärtus määrab soojushulga, mis tuleb anda ühele kilogrammile konstantsel rõhul olevale õhule, et selle temperatuur tõuseks 1 kraadi võrra. Näiteks 20 °C juures on 1 kg selle gaasi soojendamiseks 1 °C võrra isobaarses protsessis vaja 1005 J soojust.
Õhu erisoojusmahtuvus suureneb selle temperatuuri tõustes.Õhu massi soojusmahtuvuse sõltuvus temperatuurist ei ole aga lineaarne. Vahemikus -50 kuni 120 ° C selle väärtus praktiliselt ei muutu - nendes tingimustes on õhu keskmine soojusmahtuvus 1010 J / (kg · deg). Tabeli järgi on näha, et temperatuur hakkab oluliselt mõjutama alates 130 °C. Kuid õhutemperatuur mõjutab selle erisoojust palju nõrgemini kui viskoossus. Niisiis, kuumutamisel 0 kuni 1200 ° C suureneb õhu soojusmahtuvus ainult 1,2 korda - 1005 kuni 1210 J / (kg · deg).
Tuleb märkida, et niiske õhu soojusmahtuvus on suurem kui kuiva õhu oma. Kui võrrelda ka õhku, siis on ilmne, et vee väärtus on suurem ja veesisaldus õhus toob kaasa erisoojusmahtuvuse tõusu.
| t, ° С | C p, J / (kg kraadi) | t, ° С | C p, J / (kg kraadi) | t, ° С | C p, J / (kg kraadi) | t, ° С | C p, J / (kg kraadi) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| -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 |
Soojusjuhtivus, soojusdifuusioon, õhu Prandtl arv
Tabelis on toodud sellised atmosfääriõhu füüsikalised omadused nagu soojusjuhtivus, termiline difusioon ja selle Prandtli arv sõltuvalt temperatuurist. Kuiva õhu termofüüsikalised omadused on antud vahemikus -50 kuni 1200 ° С. Tabeli andmete põhjal on näha, et õhu näidatud omadused sõltuvad oluliselt temperatuurist ja selle gaasi vaadeldavate omaduste temperatuurisõltuvus on erinev.
Mis on vajalik töövedeliku, antud juhul õhu, temperatuuri muutmiseks ühe kraadi võrra. Õhu soojusmahtuvus sõltub otseselt temperatuurist ja rõhust. Samas saab eri tüüpi soojusmahtuvuse uurimiseks kasutada erinevaid meetodeid.
Matemaatiliselt väljendatakse õhu soojusmahtuvust soojushulga ja selle temperatuuri tõusu suhtena. 1 kg massiga keha soojusmahtuvust nimetatakse tavaliselt erisoojuseks. Õhu molaarne soojusmahtuvus on ühe mooli aine soojusmahtuvus. Määratud soojusmahtuvus - J / K. Molaarne soojusmahtuvus vastavalt J / (mol * K).
Soojusmahtuvust võib pidada aine, antud juhul õhu füüsikaliseks omaduseks, kui mõõtmine toimub konstantsetes tingimustes. Enamasti tehakse need mõõtmised konstantsel rõhul. Nii määratakse õhu isobaarne soojusmahtuvus. See suureneb temperatuuri ja rõhu tõustes ning on ka nende väärtuste lineaarne funktsioon. Sellisel juhul toimub temperatuurimuutus konstantsel rõhul. Isobaarse soojusmahtuvuse arvutamiseks on vaja määrata pseudokriitiline temperatuur ja rõhk. See määratakse võrdlusandmete põhjal.
Õhu soojusmahtuvus. Iseärasused
Õhk on gaasisegu. Neid termodünaamikas arvesse võttes tehakse järgmised eeldused. Iga segu gaas peab olema kogu mahus ühtlaselt jaotunud. Seega on gaasi maht võrdne kogu segu mahuga. Igal segus oleval gaasil on oma osarõhk, mida see avaldab anuma seintele. Iga gaasisegu komponendi temperatuur peab olema võrdne kogu segu temperatuuriga. Sel juhul on kõigi komponentide osarõhkude summa võrdne segu rõhuga. Õhu soojusmahtuvuse arvutamine toimub gaasisegu koostise ja üksikute komponentide soojusmahtuvuse andmete põhjal.
Erisoojus iseloomustab ainet mitmetähenduslikult. Termodünaamika esimesest seadusest võime järeldada, et keha siseenergia ei muutu ainult sõltuvalt vastuvõetud soojushulgast, vaid ka keha tehtud tööst. Soojusülekande protsessi erinevates tingimustes võib keha töö erineda. Seega võib ühesugune kehale antav soojushulk põhjustada erineva väärtusega temperatuuri ja keha siseenergia muutusi. See omadus on tüüpiline ainult gaasilistele ainetele. Erinevalt tahketest ja vedelikest võivad gaasilised ained oluliselt muuta mahtu ja teha tööd. Seetõttu määrab õhu soojusmahtuvus termodünaamilise protsessi enda olemuse.
Konstantse mahu juures õhk aga ei tööta. Seetõttu on siseenergia muutus võrdeline selle temperatuuri muutusega. Konstantse rõhuga protsessi soojusmahtuvuse suhe konstantse mahuga protsessi soojusmahtuvusse on osa adiabaatilise protsessi valemist. Seda tähistatakse kreeka tähega gamma.
Ajaloost
Mõisted "soojusmaht" ja "soojuse hulk" ei kirjelda nende olemust kuigi hästi. See on tingitud asjaolust, et nad jõudsid kaasaegsesse teadusesse XVIII sajandil populaarsest kaloriteooriast. Selle teooria järgijad pidasid soojust omamoodi kaalutuks aineks, mis sisaldub kehades. Seda ainet ei saa hävitada ega luua. Kehade jahtumist ja soojenemist seletati vastavalt kalorisisalduse vähenemise või tõusuga. Aja jooksul leiti, et see teooria on vastuvõetamatu. Ta ei osanud seletada, miks ühe keha siseenergias tekib samasugune muutus, kui sinna kantakse üle erinevad kogused soojust, ning see sõltub ka keha tööst.
Under erisoojus ained mõistavad soojushulka, mis tuleb teatada või lahutada aineühikust (1 kg, 1 m 3, 1 mol), et muuta selle temperatuuri ühe kraadi võrra.
Sõltuvalt antud aine ühikust eristatakse järgmisi spetsiifilisi soojusmahtuvusi:
Massi soojusmahtuvus KOOS, 1 kg gaasi kohta, J / (kg ∙ K);
Molaarne soojusmahtuvus µС 1 kmol gaasi kohta, J / (kmol ∙ K);
Mahuline soojusmahtuvus KOOS, viitab 1 m 3 gaasile, J / (m 3 ∙ K).
Erisoojusvõimsused on omavahel seotud suhtega:
kus υ n- gaasi erimaht normaaltingimustes (n.u.), m 3 / kg; µ - gaasi molaarmass, kg / kmol.
Ideaalse gaasi soojusmahtuvus sõltub soojuse andmise (või eemaldamise) protsessi iseloomust, gaasi aatomilisusest ja temperatuurist (reaalsete gaaside soojusmahtuvus sõltub ka rõhust).
Massi isobaaride vaheline seos C P ja isohooriline C V Soojusvõimsused määratakse Mayeri võrrandiga:
C P - C V = R, (1.2)
kus R - gaasikonstant, J / (kg ∙ K).
Ideaalse gaasi kuumutamisel konstantse mahuga suletud anumas kulub soojust ainult selle molekulide liikumisenergia muutmiseks ning konstantsel rõhul kuumutamisel toimub gaasi paisumise tõttu samaaegselt töö välisjõudude vastu. .
Molaarsete soojusvõimsuste jaoks on Mayeri võrrand järgmine:
μС р - μС v = μR, (1.3)
kus uR= 8314J / (kmol ∙ K) - universaalne gaasikonstant.
Ideaalne gaasi maht V n taandatud tavatingimustele määratakse järgmisest seosest:
(1.4)
kus NS- rõhk normaalsetes tingimustes, NS= 101325 Pa = 760 mm Hg; T n- temperatuur normaalsetes tingimustes, T n= 273,15 K; P t, V t, T t- töörõhk, maht ja gaasi temperatuur.
Tähistatakse isobaarse soojusmahtuvuse ja isohoorilise soojuse suhet k ja helistas adiabaatiline eksponent:
(1.5)
Alates (1.2) ja võttes arvesse (1.5) saame:
Täpsete arvutuste jaoks määratakse keskmine soojusmahtuvus järgmise valemiga:
(1.7)
Erinevate seadmete soojusarvutustes määratakse sageli gaaside soojendamiseks või jahutamiseks vajalik soojushulk:
Q = C ∙ m∙(t 2 - t 1), (1.8)
Q = C ′ ∙ V n∙(t 2 - t 1), (1.9)
kus V n- gaasi maht normaalsel tasemel, m 3.
Q = µC ∙ ν∙(t 2 - t 1), (1.10)
kus ν - gaasi kogus, kmol.
Soojusmahtuvus. Soojusvõimsuse kasutamine protsesside kirjeldamiseks suletud süsteemides
Vastavalt võrrandile (4.56) saab soojust määrata, kui on teada süsteemi entroopia S muutus. Kuid tõsiasi, et entroopiat ei saa otseselt mõõta, tekitab mõningaid komplikatsioone, eriti isohooriliste ja isobaariliste protsesside kirjeldamisel. Katseliselt mõõdetud koguse abil on vaja määrata soojushulk.
Süsteemi soojusmahtuvus võib olla selline suurus. Kõige üldisem soojusmahtuvuse definitsioon tuleneb termodünaamika esimese seaduse avaldisest (5.2), (5.3). Selle põhjal määratakse võrrandiga süsteemi C mis tahes suutlikkus vormi m töö suhtes
C m = dA m / dP m = P m d e g m / dP m, (5,42)
kus C m on süsteemi võimsus;
P m ja g m on vastavalt vormi m üldistatud potentsiaal ja olekukoordinaat.
Väärtus C m näitab, kui palju m-tüüpi tööd tuleb etteantud tingimustes teha, et muuta süsteemi m-ndat üldistatud potentsiaali selle mõõtühiku kohta.
Süsteemi võimsuse mõistet seoses konkreetse tööga termodünaamikas kasutatakse laialdaselt ainult siis, kui kirjeldatakse süsteemi ja keskkonna vahelist soojuslikku vastasmõju.
Süsteemi võimsust soojuse suhtes nimetatakse soojusmahtuvuseks ja see saadakse võrdsusega
С = d e Q / dT = Td e S soojus / dT. (5.43)
Seega Erisoojust saab määratleda kui soojushulka, mis tuleb süsteemi tarnida, et muuta selle temperatuuri ühe kelvini võrra.
Soojusmahtuvus, nagu siseenergia ja entalpia, on aine hulgaga võrdeline ulatuslik suurus. Praktikas kasutatakse soojusmahtuvust aine massiühiku kohta, - erisoojus, ja ühe mooli aine soojusmahtuvus on molaarne soojusmahtuvus... Erisoojust SI-des väljendatakse J / (kg K) ja molaarset J / (mol K).
Eri- ja molaarne soojusmahtuvus on seotud suhtega:
С mol = С lööb М, (5.44)
kus M on aine molekulmass.
Eristama tegelik (diferentsiaalne) soojusmahtuvus, mis on määratud võrrandist (5.43) ja kujutab soojuse elementaarset suurenemist lõpmata väikese temperatuurimuutusega, ja keskmine soojusmahtuvus, mis on soojuse koguhulga ja kogu temperatuurimuutuse suhe selles protsessis:
Q / DT. (5.45)
Suhe tegeliku ja keskmise erisoojuse vahel määratakse suhtega
Konstantsel rõhul või mahul omandab soojus ja vastavalt ka soojusmahtuvus olekufunktsiooni omadused, s.o. muutuvad süsteemi tunnusteks. Just neid soojusmahtuvusi - isobaarilist С Р (konstantsel rõhul) ja isohoorilist С V (konstantsel mahul) kasutatakse termodünaamikas kõige laialdasemalt.
Kui süsteemi kuumutatakse konstantsel mahul, siis vastavalt avaldisele (5.27) kirjutatakse isohooriline soojusmahtuvus C V kujul
C V = 
. (5.48)
Kui süsteemi kuumutatakse konstantsel rõhul, siis vastavalt võrrandile (5.32) kuvatakse isobaariline soojusmahtuvus С Р kujul.
C P = 
. (5.49)
С Р ja С V vahelise seose leidmiseks on vaja avaldist (5.31) temperatuuri järgi eristada. Ideaalse gaasi ühe mooli kohta võib seda avaldist, võttes arvesse võrrandit (5.18), esitada kujul
H = U + pV = U + RT. (5.50)
dH / dT = dU / dT + R, (5,51)
ning isobaarilise ja isohoorilise soojusmahtuvuse erinevus ühe mooli ideaalse gaasi kohta on arvuliselt võrdne universaalse gaasikonstandiga R:
C P - C V = R. (5,52)
Soojusmaht konstantsel rõhul on alati suurem kui soojusmahtuvus konstantsel ruumalal, kuna aine kuumutamisega konstantsel rõhul kaasneb gaasi paisumine.
Kasutades ideaalse üheaatomilise gaasi siseenergia avaldist (5.21), saame selle soojusmahtuvuse väärtuse ideaalse üheaatomilise gaasi ühe mooli kohta:
C V = dU / dT = d (3/2 RT) dT = 3/2 R "12,5 J / (mol · K); (5,53)
C P = 3/2R + R = 5/2 R "20,8 J / (mol · K). (5,54)
Seega ei sõltu üheaatomiliste ideaalgaaside puhul C V ja C p temperatuurist, kuna kogu tarnitud soojusenergia kulutatakse ainult translatsioonilise liikumise kiirendamiseks. Polüaatomiliste molekulide puhul võib koos translatsioonilise liikumise muutumisega toimuda ka muutus pöörlevas ja vibratsioonilises molekulisiseses liikumises. Kaheaatomiliste molekulide puhul võetakse tavaliselt arvesse täiendavat pöörlevat liikumist, mille tulemusena on nende soojusmahtuvuse arvväärtused:
C V = 5/2 R "20,8 J / (mol · K); (5,55)
C p = 5/2 R + R = 7/2 R "29,1 J / (mol · K). (5,56)
Teekonnal puudutagem ainete soojusmahtuvusi muudes (v.a gaasilistes) agregatsiooniseisundites. Tahkete keemiliste ühendite soojusmahtuvuse hindamiseks kasutatakse sageli Neumanni ja Koppi ligikaudset liitmisreeglit, mille kohaselt on tahkes olekus keemiliste ühendite molaarne soojusmahtuvus võrdne kaasatud elementide aatomsoojusmahtude summaga. selles ühendis. Seega saab keerulise keemilise ühendi soojusmahtuvust, võttes arvesse Dulongi ja Petiti reeglit, hinnata järgmiselt:
C V = 25n J / (mol K), (5,57)
kus n on aatomite arv ühendite molekulides.
Vedelike ja tahkete ainete soojusmahtuvus sulamistemperatuuri (kristalliseerumise) temperatuuril on peaaegu võrdne. Normaalse keemistemperatuuri lähedal on enamiku orgaaniliste vedelike erisoojus 1700–2100 J / kg · K. Nende faasisiirete temperatuuride vaheaegadel võib vedeliku soojusmahtuvus oluliselt erineda (sõltub temperatuurist). Üldiselt on tahkete ainete soojusmahtuvuse sõltuvus temperatuurist vahemikus 0–290K enamikul juhtudel hästi reprodutseeritud poolpiirilise Debye'i võrrandiga (kristallvõre jaoks) madala temperatuurivahemikus.
C P "C V = eT 3, (5,58)
milles proportsionaalsuskoefitsient (e) sõltub aine olemusest (empiiriline konstant).
Gaaside, vedelike ja tahkete ainete soojusmahtuvuse sõltuvust temperatuurist normaal- ja kõrgel temperatuuril väljendatakse tavaliselt empiiriliste võrrandite abil võimsusridade kujul:
C P = a + bT + cT 2 (5,59)
C P = a + bT + c "T -2, (5,60)
kus a, b, c ja c "on empiirilised temperatuurikoefitsiendid.
Tulles tagasi suletud süsteemides toimuvate protsesside kirjeldamise juurde soojusmahtuvuste meetodil, paneme kirja mõned punktis 5.1 toodud võrrandid veidi erineval kujul.
Isokooriline protsess. Väljendades siseenergia (5.27) soojusmahtuvusena, saame
dU V = dQ V = U 2 - U 1 = C V dT = C V dT. (5,61)
Arvestades, et ideaalse gaasi soojusmahtuvus ei sõltu temperatuurist, võib võrrandi (5.61) kirjutada järgmiselt:
DU V = Q V = U 2 - U 1 = C V DT. (5,62)
Reaalsete ühe- ja mitmeaatomiliste gaaside integraali (5.61) väärtuse arvutamiseks on vaja teada tüübi (5.59) või (5.60) funktsionaalse sõltuvuse C V = f (T) spetsiifilist kuju.
Isobaarne protsess. Aine gaasilise oleku jaoks kirjutatakse selle protsessi termodünaamika esimene seadus (5.29), võttes arvesse paisumistöö registreerimist (5.35) ja kasutades soojusmahtuvuste meetodit, järgmiselt:
Q P = C V DT + RDT = C P DT = DH (5,63)
Q P = DH P = H2 - H1 = C P dT. (5,64)
Kui süsteem on ideaalne gaas ja soojusmahtuvus С Р ei sõltu temperatuurist, muutub seos (5.64) väärtuseks (5.63). Reaalset gaasi kirjeldava võrrandi (5.64) lahendamiseks on vaja teada sõltuvuse C p = f (T) spetsiifilist kuju.
Isotermiline protsess. Ideaalse gaasi siseenergia muutus konstantsel temperatuuril kulgevas protsessis
dU T = C V dT = 0. (5,65)
Adiabaatiline protsess. Kuna dU = C V dT, siis ühe mooli ideaalse gaasi korral on siseenergia muutus ja tehtud töö vastavalt võrdsed:
DU = C V dT = C V (T 2 - T 1); (5,66)
Ja karusnahk = -DU = C V (T 1 - T 2). (5,67)
Erinevaid termodünaamilisi protsesse iseloomustavate võrrandite analüüs järgmistel tingimustel: 1) p = сonst; 2) V = konst; 3) T = сonst ja 4) dQ = 0 näitab, et neid kõiki saab esitada üldvõrrandiga:
pV n = konst. (5,68)
Selles võrrandis võib eksponent "n" võtta erinevate protsesside jaoks väärtusi vahemikus 0 kuni ¥:
1.isobaarne (n = 0);
2.isotermiline (n = 1);
3.isohooriline (n = ¥);
4.adiabaatiline (n = g; kus g = C P / C V - adiabaatiline koefitsient).
Saadud seosed kehtivad ideaalse gaasi jaoks ja on selle olekuvõrrandi tagajärg ning vaadeldavad protsessid on reaalsete protsesside spetsiifilised ja piiravad ilmingud. Reaalsed protsessid on reeglina vahepealsed, kulgevad suvaliste väärtustega "n" ja neid nimetatakse polütroopseteks protsessideks.
Kui võrrelda vaadeldavates termodünaamilistes protsessides toodetud ideaalse gaasi paisumistööd ruumala muutusega V 1-lt V 2-le, siis, nagu on näha jooniselt fig. 5.2, suurim paisutustöö tehakse isobaarses protsessis, vähem isotermilises protsessis ja veelgi vähem adiabaatilises protsessis. Isohoorilise protsessi puhul on töö null.
Riis. 5.2. P = f (V) - sõltuvus erinevatest termodünaamilistest protsessidest (varjutatud alad iseloomustavad paisumistööd vastavas protsessis)
TEMPERATUUR... Seda mõõdetakse nii kelvinites (K) kui ka Celsiuse kraadides (° C). Celsiuse kraadi suurus ja kelvini suurus on temperatuuri erinevuse jaoks samad. Temperatuuride vaheline seos:
t = T – 273,15 K,
kus t- temperatuur, ° С, T- temperatuur, K.
RÕHK... Märg õhurõhk lk ja selle komponente mõõdetakse Pa (Pascal) ja mitmikühikutes (kPa, GPa, MPa).
Niiske õhu õhurõhk p b võrdne kuiva õhu osarõhkude summaga p sisse ja veeauru lk lk :
p b = p b + p p
TIHEDUS... Niiske õhu tihedus ρ , kg / m3, on õhu-auru segu massi ja selle segu mahu suhe:
ρ = M / V = M in / V + M p / V
Niiske õhu tihedust saab määrata valemiga
ρ = 3,488 p b / T - 1,32 p p / T
ERIRASKUS... Niiske õhu erikaal γ Kas niiske õhu massi ja selle mahu suhe, N / m 3. Tihedus ja erikaal on seotud sõltuvusega
ρ = γ/g,
kus g- gravitatsioonikiirendus, võrdne 9,81 m / s 2.
ÕHUNIiskus... Veeauru sisaldus õhus. mida iseloomustab kaks väärtust: absoluutne ja suhteline niiskus.
Absoluutneõhuniiskus. veeauru kogus, kg või g, mis sisaldub 1 m 3 õhus.
Sugulaneõhuniiskus φ
väljendatud protsentides%. õhus sisalduva veeauru osarõhu pp suhe õhus oleva veeauru osarõhusse, kui see on täielikult veeauruga küllastunud p p.n. :
φ = (p p / p p.n.) 100%
Veeauru osarõhku küllastunud niiskes õhus saab määrata avaldise järgi
lg p bp = 2,125 + (156 + 8,12 t c.n.) / (236 + t c.n.),
kus t c.n.- küllastunud niiske õhu temperatuur, ° С.
KASTEPUNKTI... Temperatuur, mille juures veeauru osarõhk lk lk niiskes õhus sisalduv on võrdne küllastunud veeauru osarõhuga p bp samal temperatuuril. Kastetemperatuuril algab õhust niiskuse kondenseerumine.
d = M p / M in
d = 622 p p / (p b - p p) = 6,22 φp bp (p b – φp bp / 100)
ERIKUUMUS... Niiske õhu erisoojusmaht c, kJ / (kg * ° C) on soojushulk, mis on vajalik 1 kg kuiva õhu ja veeauru segu kuumutamiseks 10 võrra ja 1 kg kuiva õhu kohta:
c = c b + c n d / 1000,
kus c sisse- kuiva õhu keskmine erisoojus, mis on võetud temperatuurivahemikus 0-1000C, mis võrdub 1,005 kJ / (kg * ° C); n-ga - veeauru keskmine erisoojus, võrdne 1,8 kJ / (kg * ° C). Praktilisteks arvutusteks kütte-, ventilatsiooni- ja kliimaseadmete projekteerimisel on lubatud kasutada niiske õhu erisoojusvõimsust c = 1,0056 kJ / (kg * ° C) (temperatuuril 0 ° C ja õhurõhul 1013,3 GPa)
KONKREETSNE ENTALAPIA... Niiske õhu spetsiifiline entalpia on entalpia ma, kJ, 1 kg kuiva õhumassi kohta:
I = 1,005 t + (2500 + 1,8068 t) d / 1000,
või I = ct + 2,5d
MAHULAIDENDUSSUHE... Temperatuuri mahupaisumise koefitsient
α = 0,00367 °C -1
või α = 1/273 °C -1.
SEGU PARAMEETRID
.
Õhu segu temperatuur
t cm = (M 1 t 1 + M 2 t 2) / (M 1 + M 2)
d cm = (M 1 d 1 + M 2 d 2) / (M 1 + M 2)
Õhusegu spetsiifiline entalpia
I cm = (M 1 I 1 + M 2 I 2) / (M 1 + M 2)
kus M 1, M 2- segatud õhumassid
FILTRIKLASSID
| Rakendus | Puhastusklass | Puhastusaste | ||||
| Standardid | DIN 24185 DIN 24184 |
EN 779 | EUROVENT 4/5 | EN 1882 | ||
| Madala õhupuhtuse nõuetega jäme filter | Karm puhastus | EL1 | G1 | EL1 | — | A% |
| Filtrit kasutatakse kõrge tolmukontsentratsiooni jaoks jämepuhastusega, kliimaseade ja väljatõmbeventilatsioon, mille siseõhu puhtuse nõuded on madalad. | 65 | |||||
| EL2 | G2 | EL2 | — | 80 | ||
| EL3 | G3 | EL3 | — | 90 | ||
| EL4 | G4 | EL4 | — | |||
| Peentolmu eraldamine kõrgete õhuvoolunõuetega ruumides kasutatavates ventilatsiooniseadmetes. Filter väga peeneks filtreerimiseks. Puhastamise (järeltöötluse) teine etapp ruumides, kus on õhu puhtuse keskmised nõuded. | Peen puhastus | EL5 | EL5 | EL5 | — | E% |
| 60 | ||||||
| EL6 | EL6 | EL6 | — | 80 | ||
| EL7 | EL7 | EL7 | — | 90 | ||
| EL8 | EL8 | EL8 | — | 95 | ||
| EL9 | EL9 | EL9 | — | |||
| Superpeen tolmupuhastus. Seda kasutatakse ruumides, kus on kõrgendatud nõuded õhu puhtusele ("puhas ruum"). Õhu lõpppuhastus täppistehnoloogiaga ruumides, kirurgiaosakondades, elustamispalatites, ravimitööstuses. | Eriti peen puhastus | — | — | — | EL5 | KOOS% |
| 97 | ||||||
| — | — | — | EL6 | 99 | ||
| — | — | — | EL7 | 99,99 | ||
| — | — | — | EL8 | 99,999 | ||
KALORIVÕIMSUSE ARVUTAMINE
| Küte, ° С | ||||||||||
| 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 |
STANDARDID JA MÄÄRUSED
SNiP 2.01.01-82 - Ehitusklimatoloogia ja geofüüsika
Teave konkreetsete territooriumide kliimatingimuste kohta.
SNiP 2.04.05-91 * - Küte, ventilatsioon ja kliimaseade
Neid ehitusnorme tuleks järgida hoonete ja rajatiste (edaspidi hooned) kütte, ventilatsiooni ja kliimaseadmete projekteerimisel. Projekteerimisel peaksite järgima ka vastavate hoonete ja ruumide SNiP kütte-, ventilatsiooni- ja kliimaseadme nõudeid, samuti osakondade standardeid ja muid regulatiivseid dokumente, mis on heaks kiidetud ja kooskõlastatud Venemaa Gosstroyga.
SNiP 2.01.02-85 * - Tuleohutusstandardid
Neid standardeid tuleb hoonete ja rajatiste projektide väljatöötamisel järgida.
Need standardid kehtestavad hoonete ja rajatiste, nende elementide, ehituskonstruktsioonide, materjalide tuletehnilise klassifikatsiooni, samuti üldised tuletõkkenõuded erineva otstarbega ruumide, hoonete ja rajatiste konstruktsiooni- ja planeeringulahendustele.
Neid standardeid täiendavad ja täpsustavad tulekahjunõuded, mis on sätestatud SNiP 2. osas ja muudes Gosstroy poolt heaks kiidetud või kokku lepitud regulatiivsetes dokumentides.
SNiP II-3-79 * - Ehituse soojustehnika
Neid hoonesoojustehnika norme tuleb järgida uute ja rekonstrueeritavate hoonete ja rajatiste piirdekonstruktsioonide (välis- ja siseseinad, vaheseinad, katted, pööningu- ja põrandatevahelised põrandad, põrandad, avatäited: aknad, valgustid, uksed, väravad) projekteerimisel. erinevatel eesmärkidel (eluruumid, avalikud, tööstus- ja abitööstusettevõtted, põllumajandus- ja laohooned, kus on normaliseeritud temperatuur või siseõhu temperatuur ja suhteline niiskus).
SNiP II-12-77 - Mürakaitse
Neid norme ja eeskirju tuleb järgida mürakaitse projekteerimisel, et tagada lubatud helirõhutasemed ja helitasemed ruumides tööstus- ja abihoonete töökohtadel ning tööstusobjektidel, elamutes ja ühiskondlikes hoonetes, samuti linnade ja muude elamurajoonides. asulad.
SNiP 2.08.01-89 * - Elamud
Käesolevad eeskirjad kehtivad elamute (korterelamud, sh kortermajad eakatele ja ratastoolis liikuvate puuetega inimestega peredele, edaspidi puuetega inimestega pered, samuti ühiselamud) projekteerimisel kuni 25. põrandad.
Need reeglid ja eeskirjad ei kehti inventari ja mobiilsete hoonete projekteerimisel.
SNiP 2.08.02-89 * - Avalikud hooned ja rajatised
Käesolevad eeskirjad kehtivad ühiskondlike hoonete (kuni 16 korrust kaasa arvatud) ja ehitiste, samuti eluhoonetesse ehitatud üldkasutatavate ruumide projekteerimisel. Elamutesse ehitatud avalike ruumide projekteerimisel tuleks täiendavalt juhinduda SNiP 2.08.01-89 * (Eluhooned).
SNiP 2.09.04-87 * - Haldus- ja olmehooned
Need standardid kehtivad kuni 16-korruseliste haldus- ja eluhoonete ning ettevõtete ruumide projekteerimisel. Need standardid ei kehti haldushoonete ja avalike ruumide projekteerimisel.
Ettevõtete laiendamise, rekonstrueerimise või tehnilise ümbervarustusega seoses ümberehitatud hoonete projekteerimisel on lubatud kõrvalekalded nendest standarditest geomeetriliste parameetrite osas.
SNiP 2.09.02-85 * - Tööstushooned
Need standardid kehtivad tööstushoonete ja -ruumide projekteerimisel. Need standardid ei kehti lõhkeainete ja lõhkeainete tootmiseks ja ladustamiseks mõeldud hoonete ja ruumide, maa-aluste ja mobiilsete (inventari)hoonete projekteerimisel.
SNiP 111-28-75 - tööde valmistamise ja vastuvõtmise reeglid
Paigaldatud ventilatsiooni- ja kliimaseadmete käivituskatsed viiakse läbi vastavalt SNiP 111-28-75 "Tööde tootmise ja vastuvõtmise reeglid" nõuetele pärast ventilatsiooni ja sellega seotud jõuseadmete mehaanilist katsetamist. Ventilatsiooni- ja kliimaseadmete kasutuselevõtu katsete ja reguleerimise eesmärk on tuvastada nende tööparameetrite vastavus projekteerimis- ja regulatiivsetele näitajatele.
Enne katsetamist peavad ventilatsiooni- ja kliimaseadmed töötama pidevalt ja korralikult 7 tundi.
Käivituskatsete ajal tuleks läbi viia järgmised toimingud:
- Projektis vastu võetud paigaldatud seadmete ja ventilatsiooniseadmete elementide parameetrite vastavuse kontrollimine, samuti nende valmistamise ja paigaldamise kvaliteedi vastavus TU ja SNiP nõuetele.
- Õhukanalite ja muude süsteemide elementide lekete tuvastamine
- Üldventilatsiooni- ja kliimaseadmete õhuvõtu- ja õhujaotusseadmeid läbiva õhu mahulise vooluhulga projekteerimisandmetele vastavuse kontrollimine
- Ventilatsiooniseadmete passiandmetele vastavuse kontrollimine jõudluse ja rõhu osas
- Kütteseadmete kuumutamise ühtluse kontrollimine. (Kui soojal aastaajal soojuskandjat pole, siis küttekehade kütte ühtlust ei kontrollita)
FÜÜSIKALISTE VÄÄRTUSTE TABEL
| Põhikonstandid | ||
| Konstant (arv) Avogadro | N A | 6,0221367 (36) * 10 23 mol -1 |
| Universaalne gaasikonstant | R | 8,314510 (70) J / (mol * K) |
| Boltzmanni konstant | k = R/NA | 1,380658 (12) * 10-23 J/K |
| Absoluutne nulltemperatuur | 0K | -273,150C |
| Helikiirus õhus tavatingimustes | 331,4 m/s | |
| Gravitatsiooni kiirendus | g | 9,80665 m/s 2 |
| Pikkus (m) | ||
| mikronit | μ (μm) | 1 mikron = 10 -6 m = 10 -3 cm |
| angström | - | 1- = 0,1 nm = 10-10 m |
| õue | yd | 0,9144 m = 91,44 cm |
| jalg | jalga | 0,3048 m = 30,48 cm |
| tolline | sisse | 0,0254 m = 2,54 cm |
| Pindala, m2) | ||
| ruut hoov | yd 2 | 0,8361 m 2 |
| ruutjalg | 2 jalga | 0,0929 m 2 |
| ruuttolli | aastal 2 | 6,4516 cm2 |
| Maht, m3) | ||
| kuuphoov | yd 3 | 0,7645 m 3 |
| kuupjalg | 3 jalga | 28,3168 dm 3 |
| kuuptolli | aastal 3 | 16,3871 cm3 |
| gallon (inglise keeles) | gal (UK) | 4,5461 dm 3 |
| gallon (USA) | gal (USA) | 3,7854 dm 3 |
| pint (inglise keeles) | pt (Ühendkuningriik) | 0,5683 dm 3 |
| kuiv pint (USA) | kuiv pt (USA) | 0,5506 dm 3 |
| vedel pint (USA) | vedel pt (USA) | 0,4732 dm 3 |
| vedeliku unts (inglise) | fl.oz (Ühendkuningriik) | 29,5737 cm3 |
| vedeliku unts (USA) | fl.oz (USA) | 29,5737 cm3 |
| bušel (USA) | bu (USA) | 35,2393 dm 3 |
| kuiv tünn (USA) | bbl (USA) | 115,628 dm 3 |
| Kaal (kg) | ||
| nael. | nael | 0,4536 kg |
| nälkjas | nälkjas | 14,5939 kg |
| gran | gr | 64,7989 mg |
| kaubaunts | oz | 28,3495 g |
| Tihedus (kg / m 3) | ||
| nael kuupjala kohta | nael / jalga 3 | 16,0185 kg / m 3 |
| nael kuuptolli kohta | nael / in 3 | 27680 kg / m 3 |
| nälkjas kuupjala kohta | nälkjas / 3 jalga | 515,4 kg / m 3 |
| Termodünaamiline temperatuur (K) | ||
| Rankine'i kraad | ° R | 5/9 K |
| Temperatuur (K) | ||
| Fahrenheiti kraadi | °F | 5/9 K; t ° C = 5/9 * (t ° F - 32) |
| Jõud, kaal (N või kg * m/s 2) | ||
| newton | N | 1 kg * m/s 2 |
| nael | pdl | 0,1383 H |
| lbf | lbf | 4,4482 H |
| kilogramm-jõud | kgf | 9,807 H |
| Erikaal (N / m 3) | ||
| lbf kuuptolli kohta | lbf / ft 3 | 157,087 N/m3 |
| Rõhk (Pa või kg / (m * s 2) või N / m 2) | ||
| pascal | Pa | 1 N/m2 |
| hektopaskal | GPa | 10 2 Pa |
| kilopaskal | KPa | 10 3 Pa |
| baar | baar | 10 5 N/m2 |
| füüsiline atmosfäär | atm | 1,013 * 10 5 N / m 2 |
| millimeetrit elavhõbedat | mm Hg | 1,333 * 10 2 N / m 2 |
| kilogramm-jõud kuupsentimeetri kohta | kgf / cm3 | 9,807 * 10 4 N / m 2 |
| nael ruutmeetri kohta | pdl / jalga 2 | 1,4882 N/m2 |
| nael-jõud ruutmeetri kohta | lbf / ft 2 | 47,8803 N/m2 |
| nael-jõud ruuttolli kohta | lbf / in 2 | 6894,76 N/m2 |
| jalg vett | jalga H2O | 2989,07 N/m2 |
| tolli vett | H2O-s | 249,089 N/m2 |
| tolli elavhõbedat | Hg-des | 3386,39 N/m2 |
| Töö, energia, soojus (J või kg * m 2 / s 2 või N * m) | ||
| džauli | J | 1 kg * m 2 / s 2 = 1 N * m |
| kaloreid | cal | 4.187 J |
| kilokalorit | Kcal | 4187 J |
| kilovatt-tundi | kwh | 3,6 * 10 6 J |
| Briti soojusüksus | Btu | 1055.06 J |
| jala naela | ft * pdl | 0,0421 J |
| jalg lbf | ft * lbf | 1,3558 J |
| liiter-atmosfäär | l * atm | 101.328 J |
| Võimsus, W) | ||
| jala naela sekundis | ft * pdl / s | 0,0421 W |
| jalg-nael-jõud sekundis | ft * lbf / s | 1,3558 vatti |
| hobujõud (inglise keeles) | hp | 745,7 vatti |
| Briti soojusühik tunnis | Btu / h | 0,2931 vatti |
| kilogramm-jõumeeter sekundis | kgf * m / s | 9,807 vatti |
| Massivool (kg/s) | ||
| nael mass sekundis | lbm/s | 0,4536 kg / s |
| Soojusjuhtivuse koefitsient (W / (m * K)) | ||
| Briti soojusühik sekundis Fahrenheiti jalamil | Btu / (s * jalga * degF) | 6230,64 W / (m * K) |
| Soojusülekandetegur (W / (m 2 * K)) | ||
| Briti soojusühik sekundis – ruutjalg-kraad Fahrenheiti | Btu / (s * jalga 2 * kraadi f) | 20441,7 W / (m 2 * K) |
| Termiline difusioon, kinemaatiline viskoossus (m 2 / s) | ||
| Stokes | St (St) | 10 -4 m 2 / s |
| sentistokes | cSt (cSt) | 10 -6 m 2 / s = 1 mm 2 / s |
| ruutjalga sekundis | jalga 2 / s | 0,0929 m 2 / s |
| Dünaamiline viskoossus (Pa * s) | ||
| tasakaalukas | P (P) | 0,1 Pa * s |
| sentipoise cP | (cp) | 10 6 Pa * s |
| naelsekundit ruutjala kohta | pdt * s / jalga 2 | 1,488 Pa * s |
| nael-jõusekund ruutmeetri kohta | lbf * s / jalga 2 | 47,88 Pa * s |
| Erisoojus (J / (kg * K)) | ||
| kaloreid Celsiuse grammi kohta | cal / (g * °C) | 4,1868 * 10 3 J / (kg * K) |
| Briti soojusühik Fahrenheiti naela kohta | Btu / (lb * degF) | 4187 J / (kg * K) |
| Spetsiifiline entroopia (J / (kg * K)) | ||
| Briti soojusühik Rankine'i naela kraadi kohta | Btu / (lb * kraad) | 4187 J / (kg * K) |
| Soojusvoo tihedus (W / m2) | ||
| kilokalorid ruutmeetri kohta - tund | Kcal / (m 2 * h) | 1,163 W / m 2 |
| Briti soojusühik ruutjala kohta - tund | Btu / (jalga 2 * h) | 3,157 W / m 2 |
| Ehituskonstruktsioonide niiskusläbilaskvus | ||
| kilogrammi tunnis veesamba millimeetri meetri kohta | kg / (h * m * mm H 2 O) | 28,3255 mg (s * m * Pa) |
| Ehituskonstruktsioonide mahuline läbilaskvus | ||
| kuupmeeter tunnis veesamba meetri-millimeetri kohta | m 3 / (h * m * mm H 2 O) | 28,3255 * 10 -6 m 2 / (s * Pa) |
| Valguse jõud | ||
| kandela | cd | SI põhiühik |
| Valgustus (lx) | ||
| luksus | Okei | 1 cd * sr / m2 (sr - steradiaan) |
| tel | ph (ph) | 10 4 lx |
| Heledus (cd / m2) | ||
| stilb | st (st) | 10 4 cd / m2 |
| nitt | nt (nt) | 1 cd / m2 |
INROST ettevõtete grupp
Laboritöö nr 1
Massi isobaari määramine
õhu soojusmahtuvus
Soojusmahtuvus on soojus, mis tuleb viia aine ühikukoguseni, et seda kuumutada 1 K võrra. Aine ühikukogust saab mõõta kilogrammides, tavalistes füüsikalistes tingimustes kuupmeetrites ja kilomoolides. Kilomool gaasi on gaasi mass kilogrammides, mis on arvuliselt võrdne selle molekulmassiga. Seega on soojusmahtuvusi kolme tüüpi: mass c, J / (kg⋅K); mahuline s ′, J / (m3⋅K) ja molaarne, J / (kmol⋅K). Kuna ühe kilomooli gaasi mass on μ korda suurem kui üks kilogramm, siis molaarse soojusmahtuvuse jaoks eraldi tähistust ei lisata. Soojusvõimsuste vaheline seos:
kus = 22,4 m3 / kmol on ideaalse gaasi kilomooli maht normaalsetes füüsikalistes tingimustes; - gaasi tihedus normaalsetes füüsikalistes tingimustes, kg / m3.
Gaasi tegelik soojusmahtuvus on soojuse tuletis temperatuuri suhtes:
Gaasi tarnitav soojus sõltub termodünaamilisest protsessist. Seda saab määrata isohooriliste ja isobaariliste protsesside termodünaamika esimese seadusega:
Siin on soojus, mis antakse isobaarses protsessis 1 kg gaasile; - gaasi siseenergia muutus; - gaaside töö välisjõudude vastu.
Põhimõtteliselt formuleerib valem (4) termodünaamika 1. seaduse, millest tuleneb Mayeri võrrand:
Kui paneme = 1 K, siis see tähendab, et gaasikonstandi füüsikaline tähendus on 1 kg gaasi töö isobaarises protsessis, kui selle temperatuur muutub 1 K võrra.
Mayeri võrrand 1 kilo mooli gaasi kohta on kujul
kus = 8314 J / (kmol⋅K) on universaalne gaasikonstant.
Lisaks Mayeri võrrandile on gaaside isobaariline ja isohooriline massisoojusvõimsused omavahel seotud adiabaatilise eksponendi k kaudu (tabel 1):
Tabel 1.1
Ideaalsete gaaside adiabaatiliste eksponentide väärtused
Gaaside aatomilisus | |
Monatoomilised gaasid | |
Kaheaatomilised gaasid | |
Kolme- ja mitmeaatomilised gaasid |
TÖÖ EESMÄRK
Teoreetiliste teadmiste kinnistamine termodünaamika põhiseadustest. Õhu soojusmahtuvuse määramise meetodi praktiline väljatöötamine energiabilansi alusel.
Õhu erimassi soojusmahtuvuse katseline määramine ja saadud tulemuse võrdlemine kontrollväärtusega.
1.1. Labori seadistuse kirjeldus
Paigaldus (joonis 1.1) koosneb messingist torust 1 siseläbimõõduga d =
= 0,022 m, mille otsas on soojusisolatsiooniga elektriküte 10. Toru sees liigub õhuvool, mida toidetakse 3. Õhuvoolu saab reguleerida ventilaatori kiirust muutes. Torusse 1 on paigaldatud täispeaga 4 ja staatilise ülerõhuga toru 5, mis on ühendatud manomeetritega 6 ja 7. Lisaks on torusse 1 paigaldatud termopaar 8, mis saab liikuda mööda ristlõiget samaaegselt toruga. täis peast. Termopaari emf väärtus määratakse potentsiomeetriga 9. Läbi toru liikuva õhu soojenemist juhitakse labori autotransformaatori 12 abil, muutes küttekeha võimsust, mis määratakse ampermeetri 14 ja voltmeetri näitude järgi. 13. Õhutemperatuur küttekeha väljalaskeava juures määratakse termomeetriga 15.
1.2. EKSPERIMENTAALNE TEHNIKA
Küttekeha soojusvoog, W:
kus I on vool, A; U - pinge, V; = 0,96; =
= 0,94 - soojuskao koefitsient.
Joonis 1.1. Eksperimentaalne seadistusskeem:
1 - toru; 2 - segaja; 3 - ventilaator; 4 - toru dünaamilise rõhu mõõtmiseks;
5 - haru toru; 6, 7 - diferentsiaalrõhu mõõturid; 8 - termopaar; 9 - potentsiomeeter; 10 - isolatsioon;
11 - elektrikeris; 12 - labori autotransformaator; 13 - voltmeeter;
14 - ampermeeter; 15 - termomeeter
Õhuga vastuvõetud soojusvoog, W:
kus m on õhu massivoolukiirus, kg / s; - katseline, õhu massiline isobaarne soojusmahtuvus, J / (kg · K); - õhutemperatuur küttesektsiooni väljapääsu juures ja selle sissepääsu juures, ° С.
Õhuvoolu mass, kg/s:
. (1.10)
Siin on keskmine õhu kiirus torus, m / s; d on toru siseläbimõõt, m; - õhu tihedus temperatuuril, mis leitakse valemiga, kg / m3:
, (1.11)
kus = 1,293 kg / m3 - õhu tihedus normaalsetes füüsikalistes tingimustes; B - rõhk, mm. rt. st; - liigne staatiline õhurõhk torus, mm. vesi Art.
Õhukiirused määratakse dünaamilise rõhu järgi neljas võrdses osas, m / s:
kus on dünaamiline pea, mm. vesi Art. (kgf / m2); g = 9,81 m / s2 - raskuskiirendus.
Keskmine õhukiirus toruosas, m/s:
Õhu keskmine isobaarmassi soojusmahtuvus määratakse valemiga (1.9), millesse soojusvoog asendatakse võrrandiga (1.8). Õhu soojusmahtuvuse täpne väärtus keskmise õhutemperatuuri juures leitakse keskmiste soojusmahtude tabeli või empiirilise valemi järgi J / (kg⋅K):
. (1.14)
Katse suhteline viga,%:
. (1.15)
1.3. Katsetamine ja töötlemine
mõõtmistulemused
Katse viiakse läbi järgmises järjestuses.
1. Laboristatiiv lülitatakse sisse ja pärast statsionaarse režiimi loomist võetakse järgmised näidud:
Dünaamiline õhurõhk neljas võrdse toruosa punktis;
Liigne staatiline õhurõhk torus;
Vool I, A ja pinge U, V;
Sisendõhu temperatuur, ° С (termopaar 8);
Väljalasketemperatuur, ° С (termomeeter 15);
Õhurõhk B, mm. rt. Art.
Katset korratakse järgmise režiimi jaoks. Mõõtmistulemused on kantud tabelisse 1.2. Arvutused tehakse tabelis. 1.3.
Tabel 1.2
Mõõtmistabel
Koguse nimetus | |||
Sisendõhu temperatuur, ° C | |||
Väljuva õhu temperatuur, ° C |
|||
Dünaamiline õhurõhk, mm. vesi Art. | |||
Liigne staatiline õhurõhk, mm. vesi Art. |
|||
Õhurõhk B, mm. rt. Art. |
|||
Pinge U, V |
Tabel 1.3
Arvutustabel
Koguste nimetus |
|
|||
Dünaamiline pea, N / m2 | ||||
Keskmine pealevoolu temperatuur sisselaskeava juures, ° C |
Laadimine ...