Les principales propriétés physiques de l'air sont considérées : la densité de l'air, sa viscosité dynamique et cinématique, sa capacité calorifique spécifique, sa conductivité thermique, sa diffusivité thermique, son nombre de Prandtl et son entropie. Les propriétés de l'air sont données dans des tableaux en fonction de la température à la pression atmosphérique normale.
Densité de l'air en fonction de la température
Un tableau détaillé des valeurs de densité de l'air sec à différentes températures et pression atmosphérique normale est présenté. Quelle est la densité de l'air ? La densité de l'air peut être déterminée analytiquement en divisant sa masse par le volume qu'il occupe. dans des conditions données (pression, température et humidité). Il est également possible de calculer sa masse volumique à l'aide de la formule de l'équation d'état des gaz parfaits. Pour ce faire, vous devez connaître la pression et la température absolues de l'air, ainsi que sa constante de gaz et son volume molaire. Cette équation vous permet de calculer la densité de l'air à l'état sec.
A la pratique, pour savoir quelle est la masse volumique de l'air à différentes températures, il est pratique d'utiliser des tableaux prêts à l'emploi. Par exemple, le tableau donné des valeurs de densité de l'air atmosphérique en fonction de sa température. La densité de l'air dans le tableau est exprimée en kilogrammes par mètre cube et est donnée dans la plage de températures de moins 50 à 1200 degrés Celsius à la pression atmosphérique normale (101325 Pa).
| t, °С | ρ, kg / m 3 | t, °С | ρ, kg / m 3 | t, °С | ρ, kg / m 3 | t, °С | 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 |
A 25°C, l'air a une masse volumique de 1,185 kg/m 3 . Lorsqu'il est chauffé, la densité de l'air diminue - l'air se dilate (son volume spécifique augmente). Avec une augmentation de température, par exemple, jusqu'à 1200°C, on atteint une très faible densité de l'air, égale à 0,239 kg/m 3 , soit 5 fois moins que sa valeur à température ambiante. En général, la diminution de l'échauffement permet à un processus tel que la convection naturelle de se produire et est utilisé par exemple dans l'aéronautique.
Si nous comparons la densité de l'air par rapport à, alors l'air est plus léger de trois ordres de grandeur - à une température de 4 ° C, la densité de l'eau est de 1000 kg / m 3 et la densité de l'air est de 1,27 kg / m 3. Il est également nécessaire de noter la valeur de la densité de l'air dans des conditions normales. Les conditions normales pour les gaz sont celles dans lesquelles leur température est de 0 ° C et la pression est égale à la pression atmosphérique normale. Ainsi, selon le tableau, la densité de l'air dans des conditions normales (au NU) est de 1,293 kg / m 3.
Viscosité dynamique et cinématique de l'air à différentes températures
Lors des calculs thermiques, il est nécessaire de connaître la valeur de la viscosité de l'air (coefficient de viscosité) à différentes températures. Cette valeur est nécessaire pour calculer les nombres de Reynolds, Grashof, Rayleigh, dont les valeurs déterminent le régime d'écoulement de ce gaz. Le tableau montre les valeurs des coefficients de dynamique μ et cinématique ν viscosité de l'air dans la gamme de température de -50 à 1200°C à la pression atmosphérique.
La viscosité de l'air augmente considérablement avec l'augmentation de la température. Par exemple, la viscosité cinématique de l'air est de 15,06 10 -6 m 2 / s à une température de 20 ° C, et avec une augmentation de la température à 1200 ° C, la viscosité de l'air devient égale à 233,7 10 -6 m 2 / s, c'est-à-dire qu'il augmente de 15,5 fois ! La viscosité dynamique de l'air à une température de 20°C est de 18,1·10 -6 Pa·s.
Lorsque l'air est chauffé, les valeurs de viscosité cinématique et dynamique augmentent. Ces deux grandeurs sont liées par la valeur de la densité de l'air, dont la valeur diminue lorsque ce gaz est chauffé. Une augmentation de la viscosité cinématique et dynamique de l'air (ainsi que d'autres gaz) pendant le chauffage est associée à une vibration plus intense des molécules d'air autour de leur état d'équilibre (selon le MKT).
| t, °С | µ 10 6 , Pa s | v 10 6, m 2 / s | t, °С | µ 10 6 , Pa s | v 10 6, m 2 / s | t, °С | µ 10 6 , Pa s | v 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 |
Remarque : Soyez prudent ! La viscosité de l'air est donnée à la puissance 10 6 .
Capacité thermique spécifique de l'air à des températures de -50 à 1200°С
Un tableau de la capacité thermique spécifique de l'air à différentes températures est présenté. La capacité calorifique du tableau est donnée à pression constante (capacité calorifique isobare de l'air) dans la plage de température de moins 50 à 1200°C pour de l'air sec. Quelle est la capacité calorifique spécifique de l'air ? La valeur de la capacité thermique spécifique détermine la quantité de chaleur qui doit être fournie à un kilogramme d'air à pression constante pour augmenter sa température de 1 degré. Par exemple, à 20°C, pour chauffer 1 kg de ce gaz de 1°C dans un procédé isobare, il faut 1005 J de chaleur.
La capacité calorifique spécifique de l'air augmente à mesure que sa température augmente. Cependant, la dépendance de la capacité thermique massique de l'air à la température n'est pas linéaire. Dans la plage de -50 à 120°C, sa valeur ne change pratiquement pas - dans ces conditions, la capacité calorifique moyenne de l'air est de 1010 J/(kg deg). D'après le tableau, on constate que la température commence à avoir un effet significatif à partir d'une valeur de 130°C. Cependant, la température de l'air affecte sa capacité thermique spécifique beaucoup plus faible que sa viscosité. Ainsi, lorsqu'il est chauffé de 0 à 1200°C, la capacité calorifique de l'air n'augmente que 1,2 fois - de 1005 à 1210 J/(kg deg).
Il est à noter que la capacité calorifique de l'air humide est supérieure à celle de l'air sec. Si nous comparons l'air, il est évident que l'eau a une valeur plus élevée et que la teneur en eau de l'air entraîne une augmentation de la chaleur spécifique.
| t, °С | C p , J/(kg deg) | t, °С | C p , J/(kg deg) | t, °С | C p , J/(kg deg) | t, °С | C p , J/(kg deg) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| -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 |
Conductivité thermique, diffusivité thermique, nombre de Prandtl de l'air
Le tableau montre des propriétés physiques de l'air atmosphérique telles que la conductivité thermique, la diffusivité thermique et son nombre de Prandtl en fonction de la température. Les propriétés thermophysiques de l'air sont données dans la gamme de -50 à 1200°C pour l'air sec. Selon le tableau, on peut voir que les propriétés indiquées de l'air dépendent de manière significative de la température et que la dépendance à la température des propriétés considérées de ce gaz est différente.
Ce qui est nécessaire pour modifier la température du fluide de travail, dans ce cas, l'air, d'un degré. La capacité calorifique de l'air dépend directement de la température et de la pression. Dans le même temps, diverses méthodes peuvent être utilisées pour étudier différents types de capacité thermique.
Mathématiquement, la capacité calorifique de l'air est exprimée comme le rapport de la quantité de chaleur à l'augmentation de sa température. La capacité calorifique d'un corps ayant une masse de 1 kg s'appelle la chaleur spécifique. La capacité thermique molaire de l'air est la capacité thermique d'une mole d'une substance. La capacité calorifique est indiquée - J / K. Capacité calorifique molaire, respectivement, J / (mol * K).
La capacité calorifique peut être considérée comme une caractéristique physique d'une substance, dans ce cas l'air, si la mesure est effectuée dans des conditions constantes. Le plus souvent, ces mesures sont effectuées à pression constante. C'est ainsi que la capacité calorifique isobare de l'air est déterminée. Il augmente avec l'augmentation de la température et de la pression, et est également une fonction linéaire de ces quantités. Dans ce cas, le changement de température se produit à une pression constante. Pour calculer la capacité calorifique isobare, il est nécessaire de déterminer la température et la pression pseudocritiques. Il est déterminé à l'aide de données de référence.
Capacité calorifique de l'air. Particularités
L'air est un mélange de gaz. Lors de leur examen en thermodynamique, les hypothèses suivantes ont été faites. Chaque gaz du mélange doit être uniformément réparti dans tout le volume. Ainsi, le volume du gaz est égal au volume de l'ensemble du mélange. Chaque gaz du mélange a sa propre pression partielle, qu'il exerce sur les parois de la cuve. Chacun des composants du mélange gazeux doit avoir une température égale à la température de l'ensemble du mélange. Dans ce cas, la somme des pressions partielles de tous les composants est égale à la pression du mélange. Le calcul de la capacité calorifique de l'air est effectué sur la base de données sur la composition du mélange gazeux et la capacité calorifique des composants individuels.
La capacité calorifique caractérise de manière ambiguë une substance. De la première loi de la thermodynamique, on peut conclure que l'énergie interne d'un corps varie non seulement en fonction de la quantité de chaleur reçue, mais aussi du travail effectué par le corps. Dans différentes conditions du processus de transfert de chaleur, le travail du corps peut varier. Ainsi, la même quantité de chaleur communiquée au corps peut provoquer des changements de température et d'énergie interne du corps qui sont de valeur différente. Cette caractéristique n'est caractéristique que pour les substances gazeuses. Contrairement aux solides et aux liquides, les substances gazeuses peuvent changer considérablement de volume et faire du travail. C'est pourquoi la capacité calorifique de l'air détermine la nature du processus thermodynamique lui-même.
Cependant, à volume constant, l'air ne fonctionne pas. Par conséquent, le changement d'énergie interne est proportionnel au changement de sa température. Le rapport de la capacité thermique dans un processus à pression constante à la capacité thermique dans un processus à volume constant fait partie de la formule du processus adiabatique. Il est désigné par la lettre grecque gamma.
De l'histoire
Les termes "capacité calorifique" et "quantité de chaleur" ne décrivent pas très bien leur essence. Cela est dû au fait qu'ils sont venus à la science moderne à partir de la théorie du calorique, qui était populaire au XVIIIe siècle. Les adeptes de cette théorie considéraient la chaleur comme une sorte de substance impondérable contenue dans les corps. Cette substance ne peut être ni détruite ni créée. Le refroidissement et l'échauffement des corps s'expliquaient respectivement par une diminution ou une augmentation du contenu calorique. Au fil du temps, cette théorie a été reconnue comme intenable. Elle n'a pas pu expliquer pourquoi le même changement dans l'énergie interne d'un corps est obtenu lors du transfert de différentes quantités de chaleur, et dépend également du travail effectué par le corps.
En dessous de chaleur spécifique substances comprennent la quantité de chaleur qui doit être rapportée ou soustraite d'une unité d'une substance (1 kg, 1 m 3, 1 mol) afin de modifier sa température d'un degré.
Selon l'unité d'une substance donnée, on distingue les capacités thermiques spécifiques suivantes:
Capacité thermique massique AVEC, rapporté à 1 kg de gaz, J/(kg∙K);
capacité calorifique molaire µC, rapporté à 1 kmole de gaz, J/(kmol∙K);
Capacité calorifique volumétrique AVEC', rapporté à 1 m 3 de gaz, J / (m 3 ∙K).
Les capacités calorifiques spécifiques sont reliées entre elles par la relation :
où υ n- volume spécifique de gaz dans des conditions normales (n.o.), m 3 /kg ; µ - masse molaire du gaz, kg/kmol.
La capacité calorifique d'un gaz parfait dépend de la nature du processus d'apport (ou d'évacuation) de chaleur, de l'atomicité du gaz et de la température (la capacité calorifique des gaz réels dépend aussi de la pression).
Relation entre la masse isobare CP et isochore CV les capacités calorifiques sont établies par l'équation de Mayer :
C P - C V = R, (1.2)
où R- constante des gaz, J/(kg∙K).
Lorsqu'un gaz parfait est chauffé dans un récipient fermé de volume constant, la chaleur est dépensée uniquement pour modifier l'énergie de mouvement de ses molécules, et lorsqu'il est chauffé à pression constante, en raison de la dilatation du gaz, le travail est simultanément effectué contre les forces externes .
Pour les capacités calorifiques molaires, l'équation de Mayer a la forme :
µС р - µС v = µR, (1.3)
où µR\u003d 8314J / (kmol∙K) - constante universelle des gaz.
Volume de gaz idéal V n, ramené aux conditions normales, est déterminé à partir de la relation suivante :
(1.4)
où R n- pression dans des conditions normales, R n= 101325 Pa = 760 mm Hg ; Tn- température dans des conditions normales, Tn= 273.15K ; P t, V t, T t– pression de service, volume et température du gaz.
Le rapport de la capacité calorifique isobare à isochore est noté k et appelez exposant adiabatique:
(1.5)
A partir de (1.2) et en tenant compte de (1.5) on obtient :
Pour des calculs précis, la capacité thermique moyenne est déterminée par la formule :
(1.7)
Dans les calculs thermiques de divers équipements, la quantité de chaleur nécessaire pour chauffer ou refroidir les gaz est souvent déterminée :
Q = cm∙(t 2 - t 1), (1.8)
Q = C′∙V n∙(t 2 - t 1), (1.9)
où V n est le volume de gaz à n.c., m 3 .
Q = µC∙ν∙(t 2 - t 1), (1.10)
où ν est la quantité de gaz, kmol.
Capacité thermique. Utilisation de la capacité calorifique pour décrire les processus dans des systèmes fermés
Conformément à l'équation (4.56), la chaleur peut être déterminée si la variation de l'entropie S du système est connue. Cependant, le fait que l'entropie ne puisse pas être mesurée directement crée certaines complications, en particulier lors de la description des processus isochores et isobares. Il est nécessaire de déterminer la quantité de chaleur à l'aide d'une quantité mesurée expérimentalement.
La capacité calorifique du système peut servir de telle quantité. La définition la plus générale de la capacité thermique découle de l'expression de la première loi de la thermodynamique (5.2), (5.3). Sur cette base, toute capacité du système C par rapport au travail de la forme m est déterminée par l'équation
C m = dA m / dP m = P m ré e g m / dP m , (5.42)
où C m est la capacité du système ;
P m et g m sont respectivement le potentiel généralisé et la coordonnée de l'état de la forme m.
La valeur C m montre combien de travail de type m doit être effectué dans des conditions données pour changer le m-ième potentiel généralisé du système par unité de sa mesure.
Le concept de capacité d'un système par rapport à un travail particulier en thermodynamique n'est largement utilisé que pour décrire l'interaction thermique entre le système et l'environnement.
La capacité du système par rapport à la chaleur s'appelle la capacité thermique et est donnée par l'égalité
C \u003d d e Q / dT \u003d Td e S chaud / dT. (5.43)
De cette façon, La capacité calorifique peut être définie comme la quantité de chaleur qui doit être transmise à un système afin de modifier sa température d'un Kelvin.
La capacité calorifique, comme l'énergie interne et l'enthalpie, est une grandeur extensive proportionnelle à la quantité de matière. En pratique, la capacité thermique par unité de masse d'une substance est utilisée - chaleur spécifique, et la capacité calorifique par mole de la substance, capacité calorifique molaire. La capacité thermique spécifique en SI est exprimée en J/(kg·K), et la capacité thermique molaire est exprimée en J/(mol·K).
Les capacités calorifiques spécifiques et molaires sont liées par la relation :
C mol \u003d C a battu M, (5,44)
où M est le poids moléculaire de la substance.
Distinguer capacité calorifique réelle (différentielle), déterminée à partir de l'équation (5.43) et représentant une augmentation élémentaire de chaleur avec une variation infinitésimale de température, et capacité calorifique moyenne qui est le rapport de la quantité totale de chaleur à la variation totale de température dans ce processus :
Q/DT . (5.45)
La relation entre la capacité thermique spécifique vraie et moyenne est établie par la relation
À pression ou volume constant, la chaleur et, par conséquent, la capacité calorifique acquièrent les propriétés d'une fonction d'état, c'est-à-dire deviennent des caractéristiques du système. Ce sont ces capacités calorifiques - C P isobare (à pression constante) et C V isochore (à volume constant) qui sont les plus utilisées en thermodynamique.
Si le système est chauffé à volume constant, alors, conformément à l'expression (5.27), la capacité calorifique isochore C V s'écrit
C V = 
. (5.48)
Si le système est chauffé à pression constante, alors, conformément à l'équation (5.32), la capacité calorifique isobare C P apparaît comme
CP = 
. (5.49)
Pour trouver le lien entre С Р et С V , il est nécessaire de différencier l'expression (5.31) par rapport à la température. Pour une mole de gaz parfait, cette expression, compte tenu de l'équation (5.18), peut être représentée par
H=U+pV=U+RT. (5.50)
dH/dT = dU/dT + R, (5.51)
et la différence entre les capacités calorifiques isobare et isochore pour une mole d'un gaz parfait est numériquement égale à la constante universelle des gaz R :
C P - C V \u003d R. (5.52)
La capacité calorifique à pression constante est toujours supérieure à la capacité calorifique à volume constant, car le chauffage d'une substance à pression constante s'accompagne d'un travail de dilatation du gaz.
En utilisant l'expression de l'énergie interne d'un gaz monoatomique idéal (5.21), on obtient la valeur de sa capacité calorifique pour une mole d'un gaz monoatomique idéal :
C V \u003d dU / dT \u003d d (3/2 RT) dT \u003d 3/2 R "12,5 J / (mol K); (5.53)
C Р \u003d 3 / 2R + R \u003d 5/2 R \u003e 20,8 J / (mol K). (5.54)
Ainsi, pour les gaz idéaux monoatomiques, C V et C p ne dépendent pas de la température, puisque toute l'énergie thermique fournie est dépensée uniquement pour l'accélération du mouvement de translation. Pour les molécules polyatomiques, parallèlement à une modification du mouvement de translation, une modification du mouvement intramoléculaire de rotation et de vibration peut également se produire. Pour les molécules diatomiques, le mouvement de rotation est généralement pris en compte, à la suite de quoi les valeurs numériques de leurs capacités calorifiques sont:
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)
En passant, nous abordons les capacités calorifiques des substances dans d'autres états agrégés (sauf gazeux). Pour estimer les capacités thermiques des composés chimiques solides, la règle d'additivité approximative de Neumann et Kopp est souvent utilisée, selon laquelle la capacité thermique molaire des composés chimiques à l'état solide est égale à la somme des capacités thermiques atomiques des éléments inclus dans ce composé. Ainsi, la capacité calorifique d'un composé chimique complexe, en tenant compte des règles de Dulong et Petit, peut être estimée comme suit :
C V \u003d 25n J / (mol K), (5,57)
où n est le nombre d'atomes dans les molécules des composés.
Les capacités calorifiques des liquides et des solides proches de la température de fusion (cristallisation) sont presque égales. Près du point d'ébullition normal, la plupart des liquides organiques ont une capacité calorifique spécifique de 1 700 à 2 100 J/kg·K. Dans les intervalles entre ces températures de transition de phase, la capacité calorifique du liquide peut différer considérablement (en fonction de la température). En général, la dépendance de la capacité calorifique des solides à la température dans la plage de 0 à 290 K dans la plupart des cas est bien représentée par l'équation semi-empirique de Debye (pour un réseau cristallin) dans la région à basse température
C P » C V = eT 3 , (5.58)
dans laquelle le coefficient de proportionnalité (e) dépend de la nature de la substance (constante empirique).
La dépendance de la capacité calorifique des gaz, des liquides et des solides à la température aux températures ordinaires et élevées est généralement exprimée à l'aide d'équations empiriques qui ont la forme de séries de puissances :
C P \u003d a + bT + cT 2 (5,59)
C P \u003d a + bT + c "T -2, (5.60)
où a, b, c et c" sont des coefficients de température empiriques.
Revenant à la description des processus dans les systèmes fermés à l'aide de la méthode des capacités calorifiques, écrivons certaines des équations données à la section 5.1 sous une forme légèrement différente.
Processus isochore. En exprimant l'énergie interne (5.27) en termes de capacité calorifique, on obtient
dU V \u003d dQ V \u003d U 2 - U 1 \u003d C V dT \u003d C V dT. (5.61)
Etant donné que la capacité calorifique d'un gaz parfait ne dépend pas de la température, l'équation (5.61) peut s'écrire comme suit :
DU V \u003d Q V \u003d U 2 - U 1 \u003d C V DT. (5.62)
Pour calculer la valeur de l'intégrale (5.61) pour les gaz monoatomiques et polyatomiques réels, il est nécessaire de connaître la forme spécifique de la dépendance fonctionnelle C V = f(T) du type (5.59) ou (5.60).
processus isobare. Pour l'état gazeux de la matière, la première loi de la thermodynamique (5.29) de ce procédé, prenant en compte le travail de détente (5.35) et utilisant la méthode de la capacité calorifique, s'écrit comme suit :
Q P \u003d C V DT + RDT \u003d C P DT \u003d DH (5,63)
Q P \u003d DH P \u003d H 2 - H 1 \u003d C P dT. (5.64)
Si le système est un gaz parfait et que la capacité calorifique C P ne dépend pas de la température, la relation (5.64) devient (5.63). Pour résoudre l'équation (5.64), qui décrit un gaz réel, il est nécessaire de connaître la forme particulière de la dépendance C p = f(T).
processus isotherme. Changement de l'énergie interne d'un gaz parfait dans un processus se déroulant à température constante
dU T = C V dT = 0. (5.65)
processus adiabatique. Depuis dU \u003d C V dT, alors pour une mole de gaz parfait, la variation d'énergie interne et le travail effectué sont égaux, respectivement:
DU = C V dT = C V (T 2 - T 1); (5.66)
Et fourrure \u003d -DU \u003d C V (T 1 - T 2). (5.67)
Analyse des équations caractérisant divers processus thermodynamiques dans les conditions suivantes : 1) p = const ; 2) V = const ; 3) T = const et 4) dQ = 0 montre qu'ils peuvent tous être représentés par l'équation générale :
pV n = const. (5.68)
Dans cette équation, l'exposant "n" peut prendre des valeurs de 0 à ¥ pour différents processus :
1. isobare (n = 0);
2. isotherme (n = 1) ;
3. isochore (n = ¥);
4. adiabatique (n = g; où g = C Р /C V est le coefficient adiabatique).
Les relations obtenues sont valables pour un gaz parfait et sont une conséquence de son équation d'état, et les processus considérés sont des manifestations particulières et limitatives de processus réels. Les processus réels, en règle générale, sont intermédiaires, procèdent à des valeurs arbitraires de "n" et sont appelés processus polytropiques.
Si nous comparons le travail d'expansion d'un gaz parfait produit dans les processus thermodynamiques considérés avec un changement de volume de V 1 à V 2, alors, comme on peut le voir sur la Fig. 5.2, le plus grand travail d'expansion est effectué dans le processus isobare, le plus petit - dans l'isotherme et encore plus petit - dans l'adiabatique. Pour un processus isochore, le travail est nul.
Riz. 5.2. P = f (V) - dépendance pour divers processus thermodynamiques (les zones ombrées caractérisent le travail d'expansion dans le processus correspondant)
TEMPÉRATURE. Il est mesuré à la fois en Kelvin (K) et en degrés Celsius (°C). La taille en degrés Celsius et la taille en kelvin sont les mêmes pour la différence de température. Relation entre les températures :
t = T - 273,15 K,
où t— température, °C, J— température, K.
PRESSION. Pression d'air humide p et ses composants sont mesurés en Pa (Pascal) et en plusieurs unités (kPa, GPa, MPa).
pression barométrique de l'air humide p bégale à la somme des pressions partielles d'air sec épingler et vapeur d'eau pp :
p b = p c + p p
DENSITÉ. Densité de l'air humide ρ , kg/m3, est le rapport de la masse du mélange air-vapeur au volume de ce mélange :
ρ = M/V = M in /V + M n /V
La densité de l'air humide peut être déterminée par la formule
ρ = 3,488 p b / T - 1,32 p p / T
GRAVITÉ SPÉCIFIQUE. Gravité spécifique de l'air humide γ - c'est le rapport du poids d'air humide au volume qu'il occupe, N/m 3. La densité et la gravité spécifique sont liées l'une à l'autre par dépendance
ρ = γ /g,
où g— accélération en chute libre, égale à 9,81 m/s 2 .
L'HUMIDITÉ DE L'AIR. La teneur en vapeur d'eau dans l'air. Elle est caractérisée par deux grandeurs : l'humidité absolue et relative.
Absolu l'humidité de l'air. la quantité de vapeur d'eau, en kg ou g, contenue dans 1 m 3 d'air.
Relatif l'humidité de l'air φ
, exprimée en %. le rapport de la pression partielle de vapeur d'eau pp contenue dans l'air à la pression partielle de vapeur d'eau dans l'air lorsqu'il est complètement saturé en vapeur d'eau p b.s. :
φ \u003d (p p / p s.a.) 100%
La pression partielle de vapeur d'eau dans l'air humide saturé peut être déterminée à partir de l'expression
lg p a.s. \u003d 2,125 + (156 + 8,12 t po.n.) / (236 + t po.n.),
où t v.n.— température de l'air humide saturé, °C.
POINT DE ROSÉE. La température à laquelle la pression partielle de vapeur d'eau pp contenue dans l'air humide est égale à la pression partielle de vapeur d'eau saturée p.a.s.à la même température. À la température de rosée, la condensation de l'humidité de l'air commence.
d = M p / M in
d = 622p p / (p b - p p) = 6,22φp p.s. (p b - φp p.a. /100)
CHALEUR SPÉCIFIQUE. La capacité thermique spécifique de l'air humide c, kJ / (kg * ° С) est la quantité de chaleur nécessaire pour chauffer 1 kg d'un mélange d'air sec et de vapeur d'eau par 10 et rapportée à 1 kg de la partie sèche de l'air :
c \u003d c en + c p d / 1000,
où c à- la chaleur spécifique moyenne de l'air sec, prise dans la plage de température 0-1000C égale à 1,005 kJ/(kg * °C) ; c p est la capacité calorifique spécifique moyenne de la vapeur d'eau, égale à 1,8 kJ / (kg * ° C). Pour les calculs pratiques lors de la conception des systèmes de chauffage, de ventilation et de climatisation, il est permis d'utiliser la capacité thermique spécifique de l'air humide c = 1,0056 kJ / (kg * ° C) (à une température de 0 ° C et une pression barométrique de 1013,3 GPa)
ENTHALPIE SPÉCIFIQUE. L'enthalpie spécifique de l'air humide est l'enthalpie je, kJ, rapporté à 1 kg de masse d'air sec :
je = 1.005t + (2500 + 1.8068t)d / 1000,
ou je = ct + 2,5d
COEFFICIENT D'EXPANSION DE VOLUME. Coefficient de température de dilatation volumétrique
α = 0,00367 °C -1
ou α = 1/273 °C -1.
PARAMÈTRES DE MÉLANGE
.
Température du mélange d'air
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)
Enthalpie spécifique du mélange d'air
Je cm \u003d (M 1 je 1 + M 2 je 2) / (M 1 + M 2)
où M1, M2— masses d'air mélangé
CLASSES DE FILTRES
| Application | Classe de nettoyage | Degré de nettoyage | ||||
| Normes | DIN 24185 DIN 24184 |
EN 779 | EUROVENT 4/5 | EN 1882 | ||
| Filtre grossier avec de faibles exigences en matière de propreté de l'air | Nettoyage grossier | UE1 | G1 | UE1 | — | UNE% |
| Filtre utilisé à des concentrations élevées de poussière avec un nettoyage grossier de celui-ci, Climatisation et ventilation par aspiration avec de faibles exigences en matière de propreté de l'air intérieur. | 65 | |||||
| UE2 | G2 | UE2 | — | 80 | ||
| UE3 | G3 | UE3 | — | 90 | ||
| UE4 | G4 | UE4 | — | |||
| Séparation des poussières fines dans les équipements de ventilation utilisés dans les locaux soumis à des exigences élevées en matière de qualité de l'air. Filtre pour une filtration très fine. La deuxième étape de nettoyage (post-nettoyage) dans les pièces avec des exigences moyennes en matière de pureté de l'air. | Nettoyage fin | UE5 | UE5 | UE5 | — | E % |
| 60 | ||||||
| UE6 | UE6 | UE6 | — | 80 | ||
| UE7 | UE7 | UE7 | — | 90 | ||
| UE8 | UE8 | UE8 | — | 95 | ||
| UE9 | UE9 | UE9 | — | |||
| Nettoyage des poussières ultra-fines. Il est utilisé dans les pièces avec des exigences accrues en matière de pureté de l'air ("salle blanche"). Purification finale de l'air dans les salles à technologie de précision, blocs opératoires, salles de réanimation, dans l'industrie pharmaceutique. | Nettoyage extra-fin | — | — | — | UE5 | AVEC% |
| 97 | ||||||
| — | — | — | UE6 | 99 | ||
| — | — | — | UE7 | 99,99 | ||
| — | — | — | UE8 | 99,999 | ||
CALCUL DE LA PUISSANCE DE CHAUFFAGE
| Chauffage, °С | ||||||||||
| m3/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 |
NORMES ET DOCUMENTS RÉGLEMENTAIRES
SNiP 2.01.01-82 - Climatologie et géophysique de la construction
Informations sur les conditions climatiques de territoires spécifiques.
SNiP 2.04.05-91* - Chauffage, ventilation et climatisation
Ces codes du bâtiment doivent être respectés lors de la conception du chauffage, de la ventilation et de la climatisation dans les locaux des bâtiments et des structures (ci-après dénommés bâtiments). Lors de la conception, il convient également de respecter les exigences de chauffage, de ventilation et de climatisation du SNiP des bâtiments et locaux concernés, ainsi que les normes départementales et autres documents réglementaires approuvés et convenus avec le Gosstroy de Russie.
SNiP 2.01.02-85* - Réglementation incendie
Ces normes doivent être respectées lors de l'élaboration de projets de bâtiments et de structures.
Ces normes établissent la classification technique au feu des bâtiments et des structures, leurs éléments, les structures de construction, les matériaux, ainsi que les exigences générales en matière d'incendie pour les solutions de conception et de planification des locaux, des bâtiments et des structures à diverses fins.
Ces normes sont complétées et spécifiées par les exigences de sécurité incendie énoncées dans la partie 2 du SNiP et dans d'autres documents réglementaires approuvés ou acceptés par Gosstroy.
SNiP II-3-79* – Ingénierie thermique des bâtiments
Ces normes d'ingénierie thermique des bâtiments doivent être respectées lors de la conception des structures d'enceinte (murs extérieurs et intérieurs, cloisons, revêtements, plafonds des combles et inter-étages, sols, ouvertures de remplissage : fenêtres, lanternes, portes, portails) des bâtiments et structures neufs et reconstruits pour divers fins (résidentiel, public, production et entreprises industrielles auxiliaires, agricole et entrepôt, avec température normalisée ou température et humidité relative de l'air intérieur).
SNiP II-12-77 - Protection contre le bruit
Ces normes et règles doivent être respectées lors de la conception de la protection contre le bruit afin de garantir des niveaux de pression acoustique et des niveaux sonores acceptables dans les pièces des lieux de travail dans les bâtiments de production et auxiliaires et sur les sites des entreprises industrielles, dans les bâtiments résidentiels et publics, ainsi que dans les zones résidentielles des villes. et villes, autres établissements.
SNiP 2.08.01-89* - Bâtiments résidentiels
Ces règles et réglementations s'appliquent à la conception d'immeubles résidentiels (immeubles d'appartements, y compris les immeubles d'appartements pour personnes âgées et familles en fauteuil roulant, ci-après familles handicapées, ainsi que les auberges) jusqu'à 25 étages inclus.
Ces règles et règlements ne s'appliquent pas à la conception des bâtiments d'inventaire et mobiles.
SNiP 2.08.02-89* - Bâtiments et structures publics
Ces règles et règlements s'appliquent à la conception des bâtiments publics (jusqu'à 16 étages inclus) et des structures, ainsi qu'aux locaux publics intégrés dans les bâtiments résidentiels. Lors de la conception de locaux publics construits dans des bâtiments résidentiels, il convient en outre d'être guidé par SNiP 2.08.01-89 * (Bâtiments résidentiels).
SNiP 2.09.04-87* - Bâtiments administratifs et résidentiels
Ces normes s'appliquent à la conception des bâtiments administratifs et domestiques jusqu'à 16 étages inclus et des locaux des entreprises. Ces normes ne s'appliquent pas à la conception des bâtiments administratifs et des locaux publics.
Lors de la conception de bâtiments reconstruits dans le cadre de l'agrandissement, de la reconstruction ou du rééquipement technique d'entreprises, des écarts par rapport à ces normes en termes de paramètres géométriques sont autorisés.
SNiP 2.09.02-85* – Bâtiments industriels
Ces normes s'appliquent à la conception des bâtiments et locaux industriels. Ces normes ne s'appliquent pas à la conception des bâtiments et des locaux de production et de stockage d'explosifs et d'explosifs, des bâtiments souterrains et mobiles (inventaire).
SNiP 111-28-75 - Règles de production et d'acceptation des travaux
Les essais de démarrage des systèmes de ventilation et de climatisation installés sont effectués conformément aux exigences du SNiP 111-28-75 "Règles de production et d'acceptation des travaux" après les essais mécaniques de la ventilation et des équipements électriques associés. Les tests de démarrage et le réglage des systèmes de ventilation et de climatisation ont pour but d'établir la conformité de leurs paramètres de fonctionnement avec les indicateurs de conception et les normes.
Avant les essais, les installations de ventilation et de climatisation doivent fonctionner en continu et correctement pendant 7 heures.
Lors des tests de démarrage, il faut effectuer :
- Vérifier la conformité des paramètres des équipements installés et des éléments des dispositifs de ventilation avec ceux adoptés dans le projet, ainsi que la conformité de la qualité de leur fabrication et de leur installation avec les exigences de TU et SNiP.
- Identification des fuites dans les conduits d'air et autres éléments des systèmes
- Vérification du respect des données de conception des débits volumétriques d'air traversant les dispositifs de prise d'air et de distribution d'air des installations de ventilation et de conditionnement d'air à échange général
- Vérification de la conformité aux données de passeport des équipements de ventilation en termes de performances et de pression
- Vérification de l'uniformité du chauffage des appareils de chauffage. (S'il n'y a pas de liquide de refroidissement pendant la période chaude de l'année, le chauffage uniforme des radiateurs n'est pas vérifié)
TABLEAU DES VALEURS PHYSIQUES
| Constantes fondamentales | ||
| Constante (nombre) Avogadro | N / A | 6.0221367(36)*10 23 mol -1 |
| Constante du gaz universel | R | 8.314510(70) J/(mole*K) |
| Constante de Boltzmann | k=R/NA | 1.380658(12)*10 -23 J/K |
| Température zéro absolu | 0K | -273.150C |
| Vitesse du son dans l'air dans des conditions normales | 331,4 m/s | |
| Accélération de la gravité | g | 9,80665 m/s 2 |
| Longueur (m) | ||
| micron | µ(µm) | 1 µm = 10 -6 m = 10 -3 cm |
| angström | - | 1 - = 0,1 nm = 10 -10 m |
| Cour | m | 0,9144 m = 91,44 cm |
| le pied | pi | 0,3048 m = 30,48 cm |
| pouce | dans | 0,0254 m = 2,54 cm |
| Superficie, m2) | ||
| Yard carré | m 2 | 0,8361 m2 |
| pied carré | pi2 | 0,0929 m2 |
| pouce carré | en 2 | 6,4516 cm2 |
| Volume, m3) | ||
| verge cube | m 3 | 0,7645 m3 |
| pied carré | pi 3 | 28,3168 dm 3 |
| pouce cube | en 3 | 16,3871 cm3 |
| gallon (anglais) | fille (Royaume-Uni) | 4,5461 dm 3 |
| gallon (États-Unis) | gal (États-Unis) | 3,7854 dm 3 |
| pinte (anglais) | pt (Royaume-Uni) | 0,5683 dm3 |
| pinte sèche (États-Unis) | pt sec (États-Unis) | 0,5506 dm3 |
| pinte liquide (États-Unis) | liq pt (États-Unis) | 0,4732 dm3 |
| once liquide (anglais) | fl.oz (Royaume-Uni) | 29,5737 cm3 |
| once liquide (États-Unis) | fl.oz (États-Unis) | 29,5737 cm3 |
| boisseau (États-Unis) | bu (États-Unis) | 35,2393 dm 3 |
| fût sec (US) | bbl (États-Unis) | 115,628 dm 3 |
| poids (kg) | ||
| kg. | kg | 0,4536 kg |
| limace | limace | 14,5939 kilogrammes |
| mamie | g | 64,7989 mg |
| once commerciale | onces | 28,3495 grammes |
| Densité (kg/m 3) | ||
| livre par pied cube | lb/pi3 | 16,0185 kg/m3 |
| livre par pouce cube | lb/po 3 | 27680 kg/m3 |
| limace par pied cube | limace/pied 3 | 515,4 kg/m3 |
| Température thermodynamique (K) | ||
| degré Rankine | °R | 5/9K |
| Température (K) | ||
| Fahrenheit | °C | 5/9K ; t°C = 5/9*(t°F - 32) |
| Force, poids (N ou kg * m / s 2) | ||
| newton | H | 1 kg*m/s 2 |
| livre | pdl | 0.1383H |
| livre-force | lbf | 4.4482H |
| kilogramme-force | kgf | 9.807H |
| Gravité spécifique (N / m 3) | ||
| livre-force par pouce cube | lbf/ft3 | 157.087 H/m3 |
| Pression (Pa ou kg / (m * s 2) ou N / m 2) | ||
| pascal | Pennsylvanie | 1 N/m2 |
| hectopascal | GPa | 10 2 Pa |
| kilopascal | kPa | 10 3 Pa |
| bar | bar | 10 5 N/m 2 |
| atmosphère physique | au m | 1.013*10 5 N/m2 |
| millimètre de mercure | mmHg | 1,333*10 2 N/m 2 |
| kilogramme-force par centimètre cube | kgf/cm3 | 9.807*10 4 N/m 2 |
| livre par pied carré | pdl/ft2 | 1,4882 N/m2 |
| livre-force par pied carré | lbf/ft2 | 47.8803 N/m2 |
| livre-force par pouce carré | lbf/in2 | 6894,76 N/m2 |
| pied d'eau | ftH2O | 2989.07 N/m2 |
| pouce d'eau | inH2O | 249.089 N/m2 |
| pouce de mercure | en Hg | 3386.39 N/m2 |
| Travail, énergie, chaleur (J ou kg * m 2 / s 2 ou N * m) | ||
| joule | J | 1 kg * m 2 / s 2 \u003d 1 N * m |
| calorie | cal | 4.187J |
| kilocalorie | Kcal | 4187J |
| kilowatt-heure | kWh | 3.6*10 6J |
| Unité thermique britannique | btu | 1055.06J |
| livre de pied | pi*pdl | 0,0421 J |
| pi lbf | pi*lbf | 1,3558J |
| atmosphère-litre | l * atm | 101.328J |
| Puissance, W) | ||
| pied livre par seconde | pi*pdl/s | 0,0421 W |
| pied-livre-force par seconde | pi*lbf/s | 1,3558 W |
| puissance (anglais) | hp | 745,7 W |
| Unité thermique britannique par heure | btu/h | 0,2931 W |
| kilogramme-force mètre par seconde | kgf*m/s | 9.807W |
| Débit massique (kg/s) | ||
| livre de masse par seconde | lb/s | 0,4536 kg/s |
| Coefficient de conductivité thermique (W/(m*K)) | ||
| unité thermique britannique par seconde pied degré Fahrenheit | Btu/(s*pi*degF) | 6230.64 W/(m*K) |
| Coefficient de transfert de chaleur (W / (m 2 * K)) | ||
| unité thermique britannique par seconde pied carré degré Fahrenheit | Btu/(s*pi 2 *degF) | 20441.7 W / (m 2 * K) |
| Diffusivité thermique, viscosité cinématique (m2/s) | ||
| attise | Rue (St) | 10 -4 m2/s |
| centistokes | cSt (cSt) | 10 -6 m 2 / s \u003d 1 mm 2 / s |
| pied carré par seconde | pi2/s | 0,0929 m2/s |
| Viscosité dynamique (Pa*s) | ||
| équilibre | P (P) | 0,1 Pa*s |
| centipoise cP | (cP) | 10 6 Pa*s |
| livre seconde par pied carré | pdt*s/pi 2 | 1.488 Pa*s |
| livre-force seconde par pied carré | lbf*s/pi 2 | 47,88 Pa*s |
| Capacité thermique spécifique (J/(kg*K)) | ||
| calorie par gramme degré Celsius | cal/(g*°C) | 4.1868*10 3 J/(kg*K) |
| unité thermique britannique par livre degré Fahrenheit | Btu/(lb*degF) | 4187 J/(kg*K) |
| Entropie spécifique (J/(kg*K)) | ||
| Unité thermique britannique par livre degré Rankine | Btu/(lb*degR) | 4187 J/(kg*K) |
| Densité de flux thermique (W/m2) | ||
| kilocalorie par mètre carré - heure | Kcal/(m 2 *h) | 1.163W/m2 |
| Unité thermique britannique par pied carré heure | Btu/(pi 2*h) | 3.157W/m2 |
| Perméabilité à l'humidité des structures du bâtiment | ||
| kilogramme par heure par mètre millimètre de colonne d'eau | kg/(h*m*mm H 2 O) | 28,3255 mg(s*m*Pa) |
| Perméabilité volumétrique des structures du bâtiment | ||
| mètre cube par heure par mètre-millimètre de colonne d'eau | m 3 /(h * m * mm H 2 O) | 28,3255 * 10 -6 m 2 / (s * Pa) |
| Le pouvoir de la lumière | ||
| bougie | CD | unité SI de base |
| Éclairage (lx) | ||
| luxe | d'accord | 1 cd * sr / m 2 (sr - stéradian) |
| pH | ph (ph) | 10 4 lux |
| Luminosité (cd/m2) | ||
| stilbe | st (st) | 10 4 cd/m 2 |
| lente | nt (nt) | 1 CD/m2 |
Groupe de sociétés INROST
Labo #1
Définition de la masse isobare
capacité calorifique de l'air
La capacité calorifique est la chaleur qui doit être fournie à une quantité unitaire d'une substance afin de la chauffer de 1 K. Une quantité unitaire d'une substance peut être mesurée en kilogrammes, en mètres cubes dans des conditions physiques normales et en kilomoles. Une kilomole de gaz est la masse d'un gaz en kilogrammes, numériquement égale à son poids moléculaire. Ainsi, il existe trois types de capacités calorifiques : masse c, J/(kg⋅K) ; volume c', J/(m3⋅K) et molaire, J/(kmol⋅K). Puisqu'une kilomole de gaz a une masse μ fois supérieure à un kilogramme, une désignation distincte pour la capacité calorifique molaire n'est pas introduite. Relations entre les capacités calorifiques :
où = 22,4 m3/kmol est le volume d'un kilomole d'un gaz parfait dans des conditions physiques normales ; est la masse volumique du gaz dans des conditions physiques normales, kg/m3.
La véritable capacité calorifique d'un gaz est la dérivée de la chaleur par rapport à la température :
La chaleur fournie au gaz dépend du processus thermodynamique. Il peut être déterminé à partir de la première loi de la thermodynamique pour les processus isochores et isobares :
Ici, est la chaleur fournie à 1 kg de gaz dans le processus isobare ; est la variation de l'énergie interne du gaz ; est le travail des gaz contre les forces extérieures.
Essentiellement, la formule (4) formule la 1ère loi de la thermodynamique, dont découle l'équation de Mayer :
Si nous posons = 1 K, alors, c'est-à-dire que la signification physique de la constante de gaz est le travail de 1 kg de gaz dans un processus isobare lorsque sa température change de 1 K.
L'équation de Mayer pour 1 kilomole de gaz est
où = 8314 J/(kmol⋅K) est la constante universelle des gaz.
En plus de l'équation de Mayer, les capacités calorifiques massiques isobare et isochore des gaz sont interconnectées par l'indice adiabatique k (tableau 1):
Tableau 1.1
Valeurs des exposants adiabatiques pour les gaz parfaits
Atomicité des gaz | |
Gaz monoatomiques | |
Gaz diatomiques | |
Gaz tri- et polyatomiques |
BUT DU TRAVAIL
Consolidation des connaissances théoriques sur les lois fondamentales de la thermodynamique. Développement pratique de la méthode de détermination de la capacité calorifique de l'air à partir du bilan énergétique.
Détermination expérimentale de la capacité thermique massique spécifique de l'air et comparaison du résultat obtenu avec une valeur de référence.
1.1. Description de l'installation du laboratoire
L'installation (Fig. 1.1) se compose d'un tuyau en laiton 1 avec un diamètre intérieur d =
= 0,022 m, au bout duquel se trouve un radiateur électrique avec isolation thermique 10. Un flux d'air se déplace à l'intérieur du tuyau, qui est alimenté 3. Le flux d'air peut être contrôlé en modifiant la vitesse du ventilateur. Dans le tuyau 1, un tube de pleine pression 4 et de surpression statique 5 est installé, qui sont connectés aux manomètres 6 et 7. De plus, un thermocouple 8 est installé dans le tuyau 1, qui peut se déplacer le long de la section simultanément avec le tube de pression plein. La valeur EMF du thermocouple est déterminée par le potentiomètre 9. Le chauffage de l'air se déplaçant dans le tuyau est contrôlé à l'aide d'un autotransformateur de laboratoire 12 en modifiant la puissance de chauffage, qui est déterminée par les lectures de l'ampèremètre 14 et du voltmètre 13. Le la température de l'air à la sortie du réchauffeur est déterminée par le thermomètre 15.
1.2. TECHNIQUE EXPÉRIMENTALE
Flux de chaleur du réchauffeur, W :
où I est courant, A; U – tension, V ; = 0,96 ; =
= 0,94 - coefficient de perte de chaleur.
Fig.1.1. Schéma du montage expérimental :
1 - tuyau; 2 - confondre; 3 – ventilateur ; 4 - tube pour mesurer la pression dynamique;
5 - tuyau de dérivation; 6, 7 – manomètres différentiels ; 8 - thermocouple; 9 - potentiomètre; 10 - isolation;
11 - radiateur électrique; 12 – autotransformateur de laboratoire ; 13 - voltmètre;
14 - ampèremètre; 15 - thermomètre
Flux de chaleur perçu par l'air, W :
où m est le débit d'air massique, kg/s ; – capacité calorifique isobare massique expérimentale de l'air, J/(kg K); – température de l'air à la sortie de la section de chauffage et à l'entrée de celle-ci, °C.
Débit d'air massique, kg/s :
. (1.10)
Ici, est la vitesse moyenne de l'air dans le tuyau, m/s ; d est le diamètre intérieur du tuyau, m; - masse volumique de l'air à température , qui se trouve par la formule, kg/m3 :
, (1.11)
où = 1,293 kg/m3 est la masse volumique de l'air dans des conditions physiques normales ; B – pression, mm. rt. st; - excès de pression d'air statique dans le tuyau, mm. l'eau. Art.
Les vitesses de l'air sont déterminées par la charge dynamique en quatre sections égales, m/s :
où est la tête dynamique, mm. l'eau. Art. (kgf/m2); g = 9,81 m/s2 est l'accélération de la chute libre.
Vitesse moyenne de l'air dans la section de tuyau, m/s :
La capacité thermique massique isobare moyenne de l'air est déterminée à partir de la formule (1.9), dans laquelle le flux de chaleur est substitué à partir de l'équation (1.8). La valeur exacte de la capacité thermique de l'air à une température moyenne de l'air se trouve selon le tableau des capacités thermiques moyennes ou selon la formule empirique, J / (kg⋅K):
. (1.14)
Erreur relative de l'expérience, % :
. (1.15)
1.3. Conduite de l'expérience et traitement
résultats de mesure
L'expérience est réalisée dans l'ordre suivant.
1. Le support de laboratoire est allumé et une fois le mode stationnaire établi, les lectures suivantes sont prises :
Pression d'air dynamique en quatre points de sections égales du tuyau ;
Pression d'air statique excessive dans le tuyau ;
Courant I, A et tension U, V ;
Température de l'air d'admission, °С (thermocouple 8);
Température de sortie, °С (thermomètre 15);
Pression barométrique B, mm. rt. Art.
L'expérience est répétée pour le mode suivant. Les résultats des mesures sont inscrits dans le tableau 1.2. Les calculs sont effectués dans le tableau. 1.3.
Tableau 1.2
Tableau de mesure
Nom de la valeur | |||
Température d'entrée d'air, °C | |||
Température de l'air de sortie, °C |
|||
Pression d'air dynamique, mm. l'eau. Art. | |||
Pression d'air statique excessive, mm. l'eau. Art. |
|||
Pression barométrique B, mm. rt. Art. |
|||
Tension U, V |
Tableau 1.3
Tableau de calcul
Nom des quantités |
|
|||
Tête dynamique, N/m2 | ||||
Température de départ moyenne, °C |
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