Figyelembe veszik a levegő főbb fizikai tulajdonságait: a levegő sűrűségét, dinamikus és kinematikai viszkozitását, fajlagos hőkapacitását, hővezető képességét, hődiffúzivitását, Prandtl-számát és entrópiáját. A levegő tulajdonságait táblázatokban adjuk meg a normál légköri nyomáson uralkodó hőmérséklet függvényében.
A levegő sűrűsége a hőmérséklet függvényében
Részletes táblázat a száraz levegő sűrűségértékeiről különböző hőmérsékleteken és normál légköri nyomáson. Mekkora a levegő sűrűsége? A levegő sűrűsége analitikusan meghatározható úgy, hogy elosztjuk a levegő tömegét az általa elfoglalt térfogattal. adott körülmények között (nyomás, hőmérséklet és páratartalom). Sűrűségét az állapotképlet ideális gázegyenletével is kiszámíthatjuk. Ehhez ismerni kell a levegő abszolút nyomását és hőmérsékletét, valamint gázállandóját és moláris térfogatát. Ez az egyenlet lehetővé teszi a levegő sűrűségének kiszámítását száraz állapotban.
A gyakorlatban, hogy megtudja, mekkora a levegő sűrűsége különböző hőmérsékleteken, kényelmes a kész asztalok használata. Például a légköri levegő sűrűségének adott táblázata a hőmérsékletétől függően. A táblázatban a levegő sűrűsége kilogramm/köbméterben van megadva, és mínusz 50 és 1200 Celsius fok közötti hőmérsékleti tartományban van megadva normál légköri nyomáson (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-on a levegő sűrűsége 1,185 kg/m 3 . Melegítéskor a levegő sűrűsége csökken - a levegő kitágul (fajlagos térfogata nő). A hőmérséklet emelésével például 1200°C-ig nagyon alacsony levegősűrűséget érünk el, ami 0,239 kg/m 3 , ami 5-ször kisebb, mint szobahőmérsékleten. Általánosságban elmondható, hogy a fűtés csökkenése lehetővé teszi olyan folyamatok létrejöttét, mint a természetes konvekció, és ezt például a repüléstechnikában használják.
Ha összehasonlítjuk a levegő sűrűségét, akkor a levegő három nagyságrenddel könnyebb - 4 ° C hőmérsékleten a víz sűrűsége 1000 kg / m 3, a levegő sűrűsége pedig 1,27 kg / m 3. Szintén meg kell jegyezni a levegő sűrűségének értékét normál körülmények között. A gázok normál körülményei azok, amelyek mellett a hőmérsékletük 0 ° C, és a nyomás megegyezik a normál légköri nyomással. Így a táblázat szerint a levegő sűrűsége normál körülmények között (NU-nál) 1,293 kg / m 3.
A levegő dinamikus és kinematikai viszkozitása különböző hőmérsékleteken
A termikus számítások elvégzésekor ismerni kell a levegő viszkozitásának (viszkozitási együttható) értékét különböző hőmérsékleteken. Ez az érték szükséges a Reynolds, Grashof, Rayleigh számok kiszámításához, amelyek értékei meghatározzák ennek a gáznak az áramlási rendszerét. A táblázat a dinamikus együtthatók értékeit mutatja μ és kinematikai ν levegő viszkozitása a -50 és 1200°C közötti hőmérsékleti tartományban légköri nyomáson.
A levegő viszkozitása jelentősen megnő a hőmérséklet emelkedésével. Például a levegő kinematikai viszkozitása 15,06 10 -6 m 2 / s 20 ° C hőmérsékleten, és ha a hőmérséklet 1200 ° C-ra emelkedik, a levegő viszkozitása 233,7 10 -6 lesz. m 2 / s, azaz 15,5-szeresére nő! A levegő dinamikus viszkozitása 20°C hőmérsékleten 18,1·10 -6 Pa·s.
Levegő melegítésekor mind a kinematikai, mind a dinamikus viszkozitás értéke nő. Ez a két mennyiség a levegősűrűség értékén keresztül kapcsolódik egymáshoz, amelynek értéke csökken, ha ezt a gázt melegítjük. A levegő (valamint más gázok) kinematikai és dinamikus viszkozitásának melegítés közbeni növekedése a levegőmolekulák intenzívebb rezgésével jár egyensúlyi állapotuk körül (az MKT szerint).
| 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 |
Megjegyzés: Legyen óvatos! A levegő viszkozitását 10 6 hatványával adjuk meg.
A levegő fajlagos hőkapacitása -50 és 1200°С közötti hőmérsékleten
A táblázat a levegő fajlagos hőkapacitását mutatja különböző hőmérsékleteken. A táblázatban szereplő hőkapacitás állandó nyomáson (a levegő izobár hőkapacitása) a mínusz 50 és 1200°C közötti hőmérsékleti tartományban van megadva száraz levegő esetén. Mekkora a levegő fajlagos hőkapacitása? A fajlagos hőkapacitás értéke azt a hőmennyiséget határozza meg, amelyet egy kilogramm állandó nyomású levegőhöz kell juttatni ahhoz, hogy annak hőmérséklete 1 fokkal növekedjen. Például 20 °C-on 1 kg ebből a gázból 1 °C-kal izobár eljárásban 1005 J hő szükséges.
A levegő fajlagos hőkapacitása a hőmérséklet emelkedésével nő. A levegő tömeghőkapacitásának a hőmérséklettől való függése azonban nem lineáris. A -50 és 120°C közötti tartományban értéke gyakorlatilag nem változik - ilyen körülmények között a levegő átlagos hőkapacitása 1010 J/(kg deg). A táblázat szerint látható, hogy a hőmérséklet 130°C-os értéktől kezd jelentős hatást gyakorolni. A levegő hőmérséklete azonban sokkal gyengébb hatással van a fajlagos hőkapacitására, mint a viszkozitása. Tehát 0-ról 1200 °C-ra melegítve a levegő hőkapacitása csak 1,2-szeresére nő - 1005-1210 J/(kg deg).
Megjegyzendő, hogy a nedves levegő hőkapacitása nagyobb, mint a száraz levegőé. Ha összehasonlítjuk a levegőt, akkor nyilvánvaló, hogy a víznek nagyobb az értéke, és a levegő víztartalma a fajhő növekedéséhez vezet.
| t, °С | C p , J/(kg fok) | t, °С | C p , J/(kg fok) | t, °С | C p , J/(kg fok) | t, °С | C p , J/(kg fok) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| -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 |
Hővezetőképesség, hődiffúzivitás, levegő Prandtl száma
A táblázat a légköri levegő olyan fizikai tulajdonságait mutatja be, mint a hővezető képesség, a hődiffúzivitás és a hőmérséklettől függő Prandtl-száma. A levegő termofizikai tulajdonságait -50 és 1200°C közötti tartományban adják meg száraz levegő esetén. A táblázat alapján látható, hogy a levegő jelzett tulajdonságai jelentősen függnek a hőmérséklettől, és ennek a gáznak a vizsgált tulajdonságainak hőmérsékletfüggése eltérő.
Ami szükséges a munkaközeg, jelen esetben a levegő hőmérsékletének egy fokkal történő megváltoztatásához. A levegő hőkapacitása közvetlenül függ a hőmérséklettől és a nyomástól. Ugyanakkor különféle módszerekkel lehet vizsgálni a különböző típusú hőkapacitásokat.
Matematikailag a levegő hőkapacitását a hőmennyiség és a hőmérséklet-növekmény arányában fejezzük ki. Egy 1 kg tömegű test hőkapacitását fajhőnek nevezzük. A levegő moláris hőkapacitása egy mól anyag hőkapacitása. A hőkapacitás feltüntetve - J / K. Moláris hőkapacitás, illetve J / (mol * K).
A hőkapacitás akkor tekinthető az anyag, jelen esetben a levegő fizikai jellemzőjének, ha a mérést állandó körülmények között végezzük. Leggyakrabban az ilyen méréseket állandó nyomáson végzik. Így határozzuk meg a levegő izobár hőkapacitását. A hőmérséklet és a nyomás növekedésével növekszik, és ezen mennyiségek lineáris függvénye is. Ebben az esetben a hőmérséklet változás állandó nyomáson történik. Az izobár hőkapacitás kiszámításához meg kell határozni a pszeudocritikus hőmérsékletet és nyomást. Ezt referenciaadatok alapján határozzák meg.
A levegő hőkapacitása. Sajátosságok
A levegő gázelegy. A termodinamikai vizsgálat során a következő feltevések születtek. A keverékben lévő minden gázt egyenletesen kell elosztani a térfogatban. Így a gáz térfogata megegyezik a teljes keverék térfogatával. A keverékben lévő minden gáznak saját parciális nyomása van, amelyet az edény falára fejt ki. A gázkeverék minden komponensének hőmérséklete megegyezik a teljes keverék hőmérsékletével. Ebben az esetben az összes komponens parciális nyomásának összege megegyezik a keverék nyomásával. A levegő hőkapacitásának kiszámítása a gázkeverék összetételére és az egyes komponensek hőkapacitására vonatkozó adatok alapján történik.
A hőkapacitás kétértelműen jellemzi az anyagot. A termodinamika első főtételéből arra következtethetünk, hogy a test belső energiája nemcsak a kapott hőmennyiségtől, hanem a test által végzett munkától is függ. A hőátadási folyamat különböző körülményei között a test munkája változhat. Így a testtel közölt azonos mennyiségű hő a test hőmérsékletében és belső energiájában eltérő értékű változást okozhat. Ez a tulajdonság csak a gáznemű anyagokra jellemző. Ellentétben a szilárd és folyékony anyagokkal, a gáznemű anyagok nagymértékben változtathatják a térfogatot és működhetnek. Éppen ezért a levegő hőkapacitása határozza meg magának a termodinamikai folyamatnak a természetét.
Állandó térfogat mellett azonban a levegő nem működik. Ezért a belső energia változása arányos a hőmérsékletének változásával. Az állandó nyomású folyamat hőkapacitása és az állandó térfogatú folyamat hőkapacitása az adiabatikus folyamat képletének része. A görög gamma betűvel jelölik.
A történelemből
A "hőkapacitás" és a "hőmennyiség" kifejezések nem nagyon írják le a lényegüket. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy a kalóriaelméletből jutottak el a modern tudományhoz, amely a XVIII. Ennek az elméletnek a követői a hőt egyfajta, a testekben rejlő mérhetetlen anyagnak tekintették. Ezt az anyagot nem lehet sem elpusztítani, sem létrehozni. A testek hűtését, felmelegedését a kalóriatartalom csökkenésével, illetve növekedésével magyarázták. Idővel ezt az elméletet tarthatatlannak ismerték el. Nem tudta megmagyarázni, hogy egy test belső energiájában miért ugyanaz a változás következik be, amikor különböző mennyiségű hőt viszünk át, és miért függ a test munkájától is.
Alatt fajlagos hő az anyagok azt a hőmennyiséget értik, amelyet egy anyag egységéből (1 kg, 1 m 3, 1 mol) kell jelenteni vagy ki kell vonni ahhoz, hogy a hőmérséklete egy fokkal megváltozzon.
Egy adott anyag egységétől függően a következő fajlagos hőkapacitásokat különböztetjük meg:
Tömeg hőkapacitás VAL VEL, 1 kg gázra vonatkoztatva, J/(kg∙K);
moláris hőkapacitás µC, 1 kmól gázra vonatkoztatva, J/(kmol∙K);
Térfogati hőkapacitás VAL VEL', 1 m 3 gázra vonatkoztatva, J / (m 3 ∙K).
A fajlagos hőkapacitásokat a következő összefüggés köti össze:
ahol υ n- fajlagos gáztérfogat normál körülmények között (n.o.), m 3 /kg; µ - gáz moláris tömege, kg/kmol.
Az ideális gáz hőkapacitása a hőszolgáltatás (vagy -elvonás) folyamatának jellegétől, a gáz atomosságától és a hőmérséklettől függ (a valódi gázok hőkapacitása a nyomástól is függ).
Tömegizobár kapcsolat C Pés izokorikus ÖNÉLETRAJZ A hőkapacitásokat a Mayer-egyenlet határozza meg:
C P - C V = R, (1.2)
ahol R- gázállandó, J/(kg∙K).
Ha egy ideális gázt állandó térfogatú zárt edényben hevítünk, akkor a hő csak molekulái mozgási energiájának megváltoztatására fordítódik, állandó nyomáson hevítve pedig a gáz tágulása miatt egyidejűleg külső erőkkel szemben is működik. .
A moláris hőkapacitások esetében a Mayer-egyenlet a következő:
µС р - µС v = µR, (1.3)
ahol µR\u003d 8314J / (kmol∙K) - univerzális gázállandó.
Ideális gázmennyiség V n A normál körülményekre redukált értéket a következő összefüggés határozza meg:
(1.4)
ahol R n- nyomás normál körülmények között, R n= 101325 Pa = 760 Hgmm; T n- hőmérséklet normál körülmények között, T n= 273,15 K; P t, V t, T t– a gáz üzemi nyomása, térfogata és hőmérséklete.
Jelöljük az izobár hőkapacitás és az izokhorikus arány arányát kés hívja adiabatikus kitevő:
(1.5)
Az (1.2)-ből és az (1.5) figyelembevételével kapjuk:
A pontos számítások érdekében az átlagos hőkapacitást a következő képlet határozza meg:
(1.7)
A különféle berendezések termikus számításai során gyakran meghatározzák a gázok fűtéséhez vagy hűtéséhez szükséges hőmennyiséget:
Q = cm∙(t 2 - t 1), (1.8)
Q = C′∙V n∙(t 2 - t 1), (1.9)
ahol V n a gáz térfogata n.c.-nél, m 3 .
Q = µC∙ν∙(t 2 - t 1), (1.10)
ahol ν a gáz mennyisége, kmol.
Hőkapacitás. Hőkapacitás felhasználása zárt rendszerekben zajló folyamatok leírására
A (4.56) egyenletnek megfelelően a hő meghatározható, ha ismert a rendszer S entrópiájának változása. Azonban az a tény, hogy az entrópia közvetlenül nem mérhető, bizonyos bonyodalmakat okoz, különösen az izokorikus és izobár folyamatok leírásánál. Szükség van a hőmennyiség meghatározására egy kísérletileg mért mennyiség segítségével.
Ilyen mennyiségként a rendszer hőkapacitása szolgálhat. A hőkapacitás legáltalánosabb meghatározása a termodinamika első főtételének (5.2), (5.3) kifejezéséből következik. Ez alapján a C rendszer tetszőleges kapacitását az m alakú munkához viszonyítva az egyenlet határozza meg.
C m = dA m / dP m = P m d e g m / dP m , (5.42)
ahol C m a rendszer kapacitása;
P m és g m az általánosított potenciál és az m alakú állapot koordinátája.
A C m érték megmutatja, hogy adott feltételek mellett mennyi m típusú munkát kell elvégezni ahhoz, hogy a rendszer m-edik általánosított potenciálja megváltozzon mérési egységenként.
A rendszer kapacitásának fogalmát egy adott termodinamikai munkára vonatkozóan csak akkor használják széles körben, amikor a rendszer és a környezet közötti termikus kölcsönhatást írják le.
A rendszer hőre vonatkoztatott kapacitását hőkapacitásnak nevezzük, és az egyenlőség adja meg
C \u003d d e Q / dT \u003d Td e S meleg / dT. (5.43)
Ily módon hőkapacitás definiálható úgy, mint az a hőmennyiség, amelyet egy rendszernek át kell adni ahhoz, hogy a hőmérséklete egy Kelvinnel megváltozzon.
A hőkapacitás a belső energiához és az entalpiához hasonlóan az anyag mennyiségével arányos kiterjedt mennyiség. A gyakorlatban az anyag egységnyi tömegére eső hőkapacitást használják - fajlagos hőés az anyag egy móljára eső hőkapacitás, moláris hőkapacitás. A fajlagos hőkapacitás SI-ben J/(kg·K), a moláris hőkapacitás pedig J/(mol·K) mértékegységben van kifejezve.
A fajlagos és moláris hőkapacitásokat a következő összefüggés köti össze:
C mol \u003d C beat M, (5,44)
ahol M az anyag molekulatömege.
Megkülönböztetni valódi (differenciális) hőkapacitás, amelyet az (5.43) egyenletből határozunk meg, és a hő elemi növekedését reprezentálja végtelenül kicsi hőmérséklet-változás mellett, és átlagos hőkapacitás amely a teljes hőmennyiség és a teljes hőmérsékletváltozás aránya ebben a folyamatban:
Q/DT . (5,45)
A valódi és az átlagos fajlagos hőkapacitás közötti kapcsolatot az összefüggés állapítja meg
Állandó nyomáson vagy térfogaton a hő és ennek megfelelően a hőkapacitás állapotfüggvény tulajdonságait szerzi meg, azaz. a rendszer jellemzőivé válnak. Ezeket a hőkapacitásokat - izobár C P (állandó nyomáson) és izokhorikus C V (állandó térfogaton) - használják a legszélesebb körben a termodinamikában.
Ha a rendszert állandó térfogaton fűtjük, akkor az (5.27) kifejezésnek megfelelően a C V izokhorikus hőkapacitást a következőképpen írjuk fel.
C V = 
. (5.48)
Ha a rendszert állandó nyomáson fűtjük, akkor az (5.32) egyenletnek megfelelően a C P izobár hőkapacitás így jelenik meg.
C P = 
. (5.49)
Ahhoz, hogy megtaláljuk a kapcsolatot С Р és С V között, meg kell különböztetni az (5.31) kifejezést a hőmérséklet vonatkozásában. Egy mól ideális gázra ez a kifejezés, figyelembe véve az (5.18) egyenletet, így ábrázolható.
H=U+pV=U+RT. (5,50)
dH/dT = dU/dT + R, (5,51)
és az izobár és az izokhor hőkapacitások különbsége egy mól ideális gázra számszerűen egyenlő az R univerzális gázállandóval:
C P - C V \u003d R. (5,52)
A hőkapacitás állandó nyomáson mindig nagyobb, mint az állandó térfogatú hőkapacitás, mivel az anyag állandó nyomáson történő hevítése a gáz tágulásával jár együtt.
Az ideális egyatomos gáz belső energiájának kifejezésével (5.21) megkapjuk a hőkapacitás értékét egy mól ideális egyatomos gázra:
C V \u003d dU / dT \u003d d (3/2 RT) dT = 3/2 R "12,5 J / (mol K); (5,53)
C Р \u003d 3 / 2R + R \u003d 5/2 R = 20,8 J / (mol K). (5,54)
Így egyatomos ideális gázok esetén C V és C p nem függ a hőmérséklettől, mivel az összes szolgáltatott hőenergia csak a transzlációs mozgás gyorsítására költ el. A többatomos molekulák esetében a transzlációs mozgás változásával együtt a forgó és vibrációs intramolekuláris mozgás is megváltozhat. A kétatomos molekulák esetében általában a forgó mozgást veszik figyelembe, aminek eredményeként hőkapacitásuk számértékei:
C V \u003d 5/2 R "20,8 J / (mol K); (5,55)
C p \u003d 5/2 R + R \u003d 7/2 R = 29,1 J / (mol K). (5,56)
Mellékesen érintjük a más (kivéve gázhalmazállapotú) halmazállapotú anyagok hőkapacitását. A szilárd kémiai vegyületek hőkapacitásának becslésére gyakran használják a közelítő Neumann és Kopp additív szabályt, amely szerint a szilárd halmazállapotú kémiai vegyületek moláris hőkapacitása megegyezik a benne szereplő elemek atomi hőkapacitásainak összegével. ezt a vegyületet. Tehát egy összetett kémiai vegyület hőkapacitása, figyelembe véve a Dulong és Petit szabályokat, a következőképpen becsülhető meg:
C V \u003d 25n J / (mol K), (5,57)
ahol n a vegyületek molekuláiban lévő atomok száma.
A folyadékok és szilárd anyagok hőkapacitása az olvadási (kristályosodási) hőmérséklet közelében közel azonos. A normál forráspont közelében a legtöbb szerves folyadék fajlagos hőkapacitása 1700-2100 J/kg·K. A fázisátalakulási hőmérsékletek közötti intervallumokban a folyadék hőkapacitása jelentősen eltérhet (hőmérséklettől függően). Általánosságban elmondható, hogy a szilárd anyagok hőkapacitásának a hőmérséklettől való függését a 0-290 K tartományban a legtöbb esetben jól reprezentálja a fél-empirikus Debye-egyenlet (kristályrácsra) az alacsony hőmérsékletű régióban.
C P » C V = eT 3 , (5.58)
amelyben az arányossági együttható (e) az anyag természetétől függ (empirikus állandó).
A gázok, folyadékok és szilárd anyagok hőkapacitásának függését a hőmérséklettől normál és magas hőmérsékleten általában empirikus egyenletekkel fejezik ki, amelyek hatványsorok formájában vannak:
C P \u003d a + bT + cT 2 (5,59)
C P \u003d a + bT + c "T -2, (5,60)
ahol a, b, c és c" tapasztalati hőmérsékleti együtthatók.
Visszatérve a zárt rendszerekben zajló folyamatok hőkapacitások módszerével történő leírásához, az 5.1. fejezetben szereplő egyenletekből egy kicsit más formában írjunk fel néhányat.
Izokórikus folyamat. A belső energiát (5.27) hőkapacitásban kifejezve megkapjuk
dU V \u003d dQ V \u003d U 2 - U 1 \u003d C V dT = C V dT. (5,61)
Tekintettel arra, hogy egy ideális gáz hőkapacitása nem függ a hőmérséklettől, az (5.61) egyenlet a következőképpen írható fel:
DU V \u003d Q V \u003d U 2 - U 1 \u003d C V DT. (5,62)
A valós egyatomos és többatomos gázok integráljának (5.61) értékének kiszámításához ismerni kell az (5.59) vagy (5.60) típusú C V = f(T) funkcionális függés sajátos alakját.
izobár folyamat. Az anyag gázhalmazállapotára a termodinamika (5.29) első főtétele erre a folyamatra, figyelembe véve a tágulási munkát (5.35) és a hőkapacitások módszerét alkalmazva, a következőképpen van felírva:
Q P \u003d C V DT + RDT \u003d C P DT \u003d DH (5,63)
Q P = DH P = H 2 - H 1 \u003d C P dT. (5,64)
Ha a rendszer ideális gáz, és a C P hőkapacitás nem függ a hőmérséklettől, akkor az (5.64) összefüggés (5.63) lesz. A valós gázt leíró (5.64) egyenlet megoldásához ismerni kell a C p = f(T) függőség konkrét alakját.
izoterm folyamat. Az ideális gáz belső energiájának változása állandó hőmérsékleten lezajló folyamatban
dU T = C V dT = 0. (5,65)
adiabatikus folyamat. Mivel dU \u003d C V dT, akkor egy mól ideális gáz esetén a belső energia változása és az elvégzett munka egyenlő:
DU = C V dT = C V (T 2 - T 1); (5,66)
És szőrme \u003d -DU \u003d C V (T 1 - T 2). (5,67)
Különféle termodinamikai folyamatokat jellemző egyenletek elemzése a következő feltételek mellett: 1) p = const; 2) V = const; 3) T = const és 4) dQ = 0 azt mutatja, hogy mindegyik reprezentálható az általános egyenlettel:
pV n = állandó. (5,68)
Ebben az egyenletben az "n" kitevő 0 és ¥ közötti értékeket vehet fel különböző folyamatokhoz:
1. izobár (n = 0);
2. izoterm (n = 1);
3. izokhorikus (n = ¥);
4. adiabatikus (n = g; ahol g = C Р /C V az adiabatikus együttható).
A kapott összefüggések egy ideális gázra érvényesek és annak állapotegyenletének következményei, a vizsgált folyamatok pedig a valós folyamatok sajátos és korlátozó megnyilvánulásai. A valódi folyamatok általában közbensőek, tetszőleges „n” értékekkel haladnak, és politropikus folyamatoknak nevezik.
Ha összehasonlítjuk a vizsgált termodinamikai folyamatokban keletkező ideális gáz tágulási munkáját V 1 -ről V 2 -re való térfogatváltozással, akkor, amint az a 2. ábrán látható. 5.2, a legnagyobb tágulási munka az izobár folyamatban történik, a legkisebb - az izoterm, és még kisebb - az adiabatikus folyamatban. Izochor folyamat esetén a munka nulla.
Rizs. 5.2. P = f (V) - függőség különböző termodinamikai folyamatoktól (árnyékolt területek jellemzik a megfelelő folyamatban a tágulási munkát)
HŐFOK. Kelvinben (K) és Celsius-fokban (°C) is mérik. A Celsius fokos méret és a kelvin méret megegyezik a hőmérsékletkülönbséggel. A hőmérsékletek közötti kapcsolat:
t = T - 273,15 K,
ahol t- hőmérséklet, °C, T- hőmérséklet, K.
NYOMÁS. Nedves légnyomás pösszetevőit pedig Pa (Pascal) és többszörös egységekben (kPa, GPa, MPa) mérik.
a nedves levegő légnyomása p b egyenlő a száraz levegő parciális nyomásainak összegével p beés vízgőzt p o :
p b = p c + p p
SŰRŰSÉG. A nedves levegő sűrűsége ρ , kg/m3, a levegő-gőz keverék tömegének és a keverék térfogatának aránya:
ρ = M/V = M in /V + M n /V
A nedves levegő sűrűsége a képlettel határozható meg
ρ = 3,488 p b / T - 1,32 p p / T
FAJSÚLY. A nedves levegő fajsúlya γ - ez a nedves levegő tömegének és az általa elfoglalt térfogatnak az aránya, N / m 3. A sűrűség és a fajsúly függéssel függ össze
ρ = γ/g,
ahol g— szabadesési gyorsulás, egyenlő 9,81 m/s 2 .
LEVEGŐ PÁRA. A levegő vízgőztartalma. Két mennyiség jellemzi: abszolút és relatív páratartalom.
Abszolút levegő páratartalma. az 1 m 3 levegőben lévő vízgőz mennyisége, kg vagy g.
Relatív levegő páratartalma φ
, valamiben kifejezve %. a levegőben lévő pp vízgőz parciális nyomásának aránya a vízgőzzel teljesen telített levegőben lévő vízgőz parciális nyomásához p b.s. :
φ \u003d (p p / p a.s.) 100%
A kifejezésből meghatározható a vízgőz parciális nyomása telített nedves levegőben
lg p a.s. \u003d 2,125 + (156 + 8,12 t in.n.) / (236 + t in.n.),
ahol t v.n.— a telített nedves levegő hőmérséklete, °C.
HARMATPONT. Az a hőmérséklet, amelyen a vízgőz parciális nyomása p o a nedves levegőben lévő mennyiség megegyezik a telített vízgőz parciális nyomásával p a.s. azonos hőmérsékleten. Harmathőmérsékleten megkezdődik a nedvesség lecsapódása a levegőből.
d = M p / M in
d = 622p p / (p b - p p) = 6,22φp a.s. (p b - φp a.s. /100)
FAJLAGOS HŐ. A nedves levegő fajlagos hőkapacitása c, kJ / (kg * ° С) az a hőmennyiség, amely 1 kg száraz levegő és vízgőz keverékének 10-zel való felmelegítéséhez szükséges, és a levegő száraz részének 1 kg-jára vonatkozik. :
c \u003d c in + c p d / 1000,
ahol c hogy- a száraz levegő átlagos fajhője, a 0-1000C hőmérséklet-tartományban 1,005 kJ / (kg * °C); c p a vízgőz átlagos fajlagos hőkapacitása, egyenlő 1,8 kJ / (kg * ° C). Gyakorlati számításokhoz fűtési, szellőztetési és légkondicionáló rendszerek tervezésekor megengedett a nedves levegő fajlagos hőkapacitása c = 1,0056 kJ / (kg * °C) (0 ° C hőmérsékleten és 1013,3 légköri nyomáson) GPa)
SPECIFIKUS ENTALPIA. A nedves levegő fajlagos entalpiája az entalpia én, kJ, 1 kg száraz légtömegre vonatkoztatva:
I = 1,005t + (2500 + 1,8068t)d / 1000,
vagy I = ct + 2,5d
TÉRFOGAT-BŐVÍTÉSI EGYÜTTMŰ. A térfogattágulás hőmérsékleti együtthatója
α = 0,00367 °C -1
vagy α = 1/273 °C -1.
PARAMÉTEREK KEVERÉSE
.
A levegő keverék hőmérséklete
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)
A levegőelegy fajlagos entalpiája
I cm \u003d (M 1 I 1 + M 2 I 2) / (M 1 + M 2)
ahol M1, M2— vegyes levegő tömegei
SZŰRŐ OSZTÁLYOK
| Alkalmazás | Takarító osztály | Tisztítási fokozat | ||||
| Szabványok | DIN 24185 DIN 24184 |
EN 779 | EUROVENT 4/5 | EN 1882 | ||
| Durva szűrő alacsony levegőtisztasági követelményekkel | Durva tisztítás | EU1 | G1 | EU1 | — | A% |
| Nagy porkoncentráció esetén használt szűrő durva tisztítással, légkondicionálás és elszívó szellőztetés alacsony beltéri levegőtisztasági követelményekkel. | 65 | |||||
| EU2 | G2 | EU2 | — | 80 | ||
| EU3 | G3 | EU3 | — | 90 | ||
| EU4 | G4 | EU4 | — | |||
| Finom por leválasztása magas levegőminőségi követelményeket támasztó helyiségekben használt szellőztető berendezésekben. Szűrő a nagyon finom szűréshez. A tisztítás második szakasza (utótisztítás) közepes levegőtisztasági követelményeket támasztó helyiségekben. | Finom tisztítás | EU5 | EU5 | EU5 | — | E% |
| 60 | ||||||
| EU6 | EU6 | EU6 | — | 80 | ||
| EU7 | EU7 | EU7 | — | 90 | ||
| EU8 | EU8 | EU8 | — | 95 | ||
| EU9 | EU9 | EU9 | — | |||
| Ultrafinom por tisztítása. Olyan helyiségekben használják, ahol fokozott a levegőtisztaság követelménye ("tiszta helyiség"). Levegő végső tisztítása precíziós technológiával helyiségekben, sebészeti egységekben, újraélesztési osztályokon, a gyógyszeriparban. | Extra finom tisztítás | — | — | — | EU5 | VAL VEL% |
| 97 | ||||||
| — | — | — | EU6 | 99 | ||
| — | — | — | EU7 | 99,99 | ||
| — | — | — | EU8 | 99,999 | ||
A FŰTŐTELJESÍTMÉNY KISZÁMÍTÁSA
| Fűtés, °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 |
SZABVÁNYOK ÉS SZABÁLYOZÁSI DOKUMENTUMOK
SNiP 2.01.01-82 - Építési klimatológia és geofizika
Információ az egyes területek éghajlati viszonyairól.
SNiP 2.04.05-91* - Fűtés, szellőzés és légkondicionálás
Az épületek és építmények (a továbbiakban épületek) helyiségeiben a fűtés, szellőzés és légkondicionálás tervezésénél ezeket az építési előírásokat kell betartani. A tervezés során meg kell felelnie az érintett épületek és helyiségek SNiP fűtési, szellőztetési és légkondicionálási követelményeinek, valamint az oroszországi Gosstroy-jal jóváhagyott és jóváhagyott osztályok szabványainak és egyéb szabályozási dokumentumoknak.
SNiP 2.01.02-85* - Tűzvédelmi előírások
Ezeket a szabványokat be kell tartani az épületek és építmények projektjeinek kidolgozásakor.
Ezek a szabványok meghatározzák az épületek és építmények, elemeik, épületszerkezetek, anyagok tűztechnikai besorolását, valamint a különböző rendeltetésű helyiségek, épületek és építmények tervezési és tervezési megoldásaira vonatkozó általános tűzvédelmi követelményeket.
Ezeket a szabványokat kiegészítik és meghatározzák az SNiP 2. részében és a Gosstroy által jóváhagyott vagy jóváhagyott egyéb szabályozási dokumentumokban meghatározott tűzbiztonsági követelmények.
SNiP II-3-79* – Épülethőtechnika
Ezeket az épülethőtechnikai normákat be kell tartani az új és felújított épületek, építmények zárószerkezeteinek (külső és belső falak, válaszfalak, burkolatok, tetőtér- és padlófödémek, padlók, nyílászárók: ablakok, lámpák, ajtók, kapuk) tervezésekor. célokra (lakásos, állami, termelő és kisegítő ipari vállalkozások, mezőgazdasági és raktári, normalizált hőmérséklettel vagy a belső levegő hőmérsékletével és relatív páratartalmával).
SNiP II-12-77 - Zajvédelem
Ezeket a normákat és szabályokat be kell tartani a zajvédelem tervezésekor, hogy biztosítsák az elfogadható hangnyomás- és zajszinteket a munkahelyi helyiségekben a termelő- és segédépületekben, valamint az ipari vállalkozások telephelyein, lakó- és középületekben, valamint a városok lakóövezetében. és városok, egyéb települések.
SNiP 2.08.01-89* - Lakóépületek
Jelen szabályok és előírások a lakóépületek (lakóházak, ideértve az idősek és a kerekesszékes családok lakóépületei, a továbbiakban fogyatékkal élő családok, valamint a szállók) tervezésére vonatkoznak 25 emeletig.
Jelen szabályok és előírások nem vonatkoznak a leltár és mobil épületek tervezésére.
SNiP 2.08.02-89* - Középületek és építmények
Jelen szabályok és előírások vonatkoznak a középületek (legfeljebb 16 emeletig) és építmények, valamint a lakóépületbe épített közösségi helyiségek tervezésére. Lakóépületekbe épített nyilvános helyiségek tervezésekor az SNiP 2.08.01-89* (Lakóépületek) szabványt is figyelembe kell venni.
SNiP 2.09.04-87* - Közigazgatási és lakóépületek
Ezek a szabványok legfeljebb 16 emeletig adminisztratív és háztartási épületek és vállalkozások helyiségeinek tervezésére vonatkoznak. Ezek a szabványok nem vonatkoznak adminisztratív épületek és közösségi helyiségek tervezésére.
A vállalkozások bővítése, rekonstrukciója vagy műszaki átépítése kapcsán átépített épületek tervezésekor a geometriai paraméterek tekintetében megengedett az ettől a szabványtól való eltérés.
SNiP 2.09.02-85* – Ipari épületek
Ezek a szabványok az ipari épületek és helyiségek tervezésére vonatkoznak. Ezek a szabványok nem vonatkoznak a robbanóanyagok és robbanóanyagok gyártására és tárolására szolgáló épületek és helyiségek tervezésére, föld alatti és mobil (leltári) épületekre.
SNiP 111-28-75 - A munka előállítására és átvételére vonatkozó szabályok
A telepített szellőző- és légkondicionáló rendszerek indítási tesztjeit az SNiP 111-28-75 "A munkavégzés és az átvétel szabályai" követelményeinek megfelelően végzik el, a szellőztető és a kapcsolódó energiaberendezések mechanikai tesztelése után. A szellőző- és klímarendszerek indítási tesztelésének, beállításának célja működési paramétereik tervezési és szabványos mutatóinak való megfelelőségének megállapítása.
A tesztelés előtt a szellőző- és légkondicionáló berendezéseknek folyamatosan és megfelelően kell működniük 7 órán keresztül.
Az indítási tesztek során a következőket kell elvégezni:
- A telepített berendezések és szellőztetőberendezések elemei paramétereinek a projektben elfogadottaknak való megfelelőségének, valamint gyártásuk és beszerelésük minőségének a TU és SNiP követelményeinek való megfelelésének ellenőrzése.
- Szivárgások azonosítása a légcsatornákban és a rendszerek egyéb elemeiben
- Az általános szellőztető és légkondicionáló berendezések légbeszívó és légelosztó berendezésein áthaladó levegő térfogatáramainak tervezési adatainak való megfelelés ellenőrzése
- A szellőztetőberendezések útlevéladatainak való megfelelés ellenőrzése a teljesítmény és a nyomás tekintetében
- A fűtőtestek fűtésének egyenletességének ellenőrzése. (Hűtőfolyadék hiányában az év meleg időszakában a fűtőtestek egyenletes fűtését nem ellenőrzik)
FIZIKAI ÉRTÉKEK TÁBLÁZATA
| Alapvető állandók | ||
| Állandó (szám) Avogadro | N A | 6,0221367(36)*10 23 mol -1 |
| Univerzális gázállandó | R | 8,314510 (70) J/(mol*K) |
| Boltzmann állandó | k=R/NA | 1.380658(12)*10 -23 J/K |
| Abszolút nulla hőmérséklet | 0K | -273,150 C |
| Hangsebesség a levegőben normál körülmények között | 331,4 m/s | |
| Gravitációs gyorsulás | g | 9,80665 m/s 2 |
| Hossz (m) | ||
| mikron | µ (µm) | 1 µm = 10-6 m = 10-3 cm |
| angström | - | 1- = 0,1 nm = 10-10 m |
| udvar | yd | 0,9144 m = 91,44 cm |
| láb | ft | 0,3048 m = 30,48 cm |
| hüvelyk | ban ben | 0,0254 m = 2,54 cm |
| Terület, m2) | ||
| négyzetes udvar | yd 2 | 0,8361 m2 |
| négyzetméteres | ft2 | 0,0929 m2 |
| négyzet hüvelyk | 2-ben | 6,4516 cm2 |
| Térfogat, m3) | ||
| köbös udvar | yd 3 | 0,7645 m 3 |
| köbláb | 3 ft | 28,3168 dm 3 |
| köbhüvelyk | 3-ban | 16,3871 cm3 |
| gallon (angol) | lány (Egyesült Királyság) | 4,5461 dm 3 |
| gallon (USA) | lány (USA) | 3,7854 dm 3 |
| pint (angol) | pt (Egyesült Királyság) | 0,5683 dm 3 |
| száraz pint (USA) | száraz pt (USA) | 0,5506 dm 3 |
| folyékony pint (USA) | liq pt (USA) | 0,4732 dm 3 |
| folyadék uncia (angol) | fl.oz (Egyesült Királyság) | 29,5737 cm3 |
| folyadék uncia (USA) | fl.oz (USA) | 29,5737 cm3 |
| bushel (USA) | bu (USA) | 35,2393 dm 3 |
| száraz hordó (USA) | bbl (USA) | 115,628 dm 3 |
| Súly (kg) | ||
| lb. | lb | 0,4536 kg |
| meztelen csiga | meztelen csiga | 14,5939 kg |
| gran | gr | 64,7989 mg |
| kereskedelmi uncia | oz | 28,3495 g |
| Sűrűség (kg/m3) | ||
| font köblábonként | lb/ft3 | 16,0185 kg/m3 |
| font köbhüvelykenként | lb/in 3 | 27680 kg/m3 |
| csiga köblábra vonatkoztatva | csiga/ft 3 | 515,4 kg / m 3 |
| Termodinamikai hőmérséklet (K) | ||
| fok Rankine | °R | 5/9K |
| Hőmérséklet (K) | ||
| Fahrenheit | °F | 5/9K; t°C = 5/9*(t°F - 32) |
| Erő, súly (N vagy kg * m/s 2) | ||
| newton | H | 1 kg*m/s 2 |
| font | pdl | 0,1383H |
| font-erő | lbf | 4,4482H |
| kilogramm-erő | kgf | 9,807H |
| Fajsúly (N / m 3) | ||
| font-erő köbhüvelykenként | lbf/ft3 | 157,087 H/m3 |
| Nyomás (Pa vagy kg / (m * s 2) vagy N / m 2) | ||
| pascal | Pa | 1 N/m 2 |
| hektopaskális | GPa | 10 2 Pa |
| kilopascal | kPa | 10 3 Pa |
| rúd | rúd | 10 5 N/m 2 |
| fizikai légkör | atm | 1,013*10 5 N/m2 |
| higanymilliméter | Hgmm | 1,333*10 2 N/m 2 |
| kilogramm-erő köbcentiméterenként | kgf/cm3 | 9,807*10 4 N/m 2 |
| font per négyzetláb | pdl/ft2 | 1,4882 N/m2 |
| font-erő négyzetméterenként | lbf/ft2 | 47,8803 N/m2 |
| font-erő négyzethüvelykenként | lbf/in2 | 6894,76 N/m2 |
| lábnyi víz | ftH2O | 2989,07 N/m2 |
| hüvelyk víz | H2O-ban | 249,089 N/m2 |
| hüvelyk higany | Hg-ban | 3386,39 N/m2 |
| Munka, energia, hő (J vagy kg * m 2 / s 2 vagy N * m) | ||
| joule | J | 1 kg * m 2 / s 2 \u003d 1 N * m |
| kalória | cal | 4.187 J |
| kilokalória | Kcal | 4187 J |
| kilowattóra | kwh | 3,6*10 6 J |
| Brit hőegység | btu | 1055.06 J |
| lábfont | ft*pdl | 0,0421 J |
| ft lbf | ft*lbf | 1,3558 J |
| liter-atmoszféra | l*atm | 101.328 J |
| Teljesítmény, W) | ||
| láb font másodpercenként | ft*pdl/s | 0,0421 W |
| láb-font-erő másodpercenként | ft*lbf/s | 1,3558 W |
| lóerő (angol) | hp | 745,7 W |
| Brit hőegység óránként | btu/h | 0,2931 W |
| kilogramm-erőmérő másodpercenként | kgf*m/s | 9,807 W |
| Tömegáram (kg/s) | ||
| font tömeg másodpercenként | lbm/s | 0,4536 kg/s |
| Hővezetési együttható (W/(m*K)) | ||
| brit hőegység per másodperc láb Fahrenheit-fok | Btu/(s*ft*degF) | 6230,64 W/(m*K) |
| Hőátbocsátási tényező (W / (m 2 * K)) | ||
| brit hőegység másodpercenként négyzetláb Fahrenheit-fok | Btu/(s*ft 2 *degF) | 20441,7 W / (m 2 * K) |
| Termikus diffúzió, kinematikai viszkozitás (m2/s) | ||
| Stokes | St (St) | 10 -4 m 2 / s |
| centistokes | cSt (cSt) | 10 -6 m 2 / s \u003d 1 mm 2 / s |
| négyzetláb másodpercenként | ft2/s | 0,0929 m2/s |
| Dinamikus viszkozitás (Pa*s) | ||
| egyensúly | P (P) | 0,1 Pa*s |
| centipoise cP | (cP) | 10 6 Pa*s |
| font másodperc négyzetméterenként | pdt*s/ft 2 | 1,488 Pa*s |
| font-erő másodperc négyzetlábként | lbf*s/ft 2 | 47,88 Pa*s |
| Fajlagos hőkapacitás (J/(kg*K)) | ||
| kalória per gramm Celsius fok | cal/(g*°C) | 4,1868*10 3 J/(kg*K) |
| brit hőegység per font Fahrenheit fok | Btu/(lb*degF) | 4187 J/(kg*K) |
| Fajlagos entrópia (J/(kg*K)) | ||
| Brit hőegység egy font Rankine fokonként | Btu/(lb*degR) | 4187 J/(kg*K) |
| Hőáram-sűrűség (W/m2) | ||
| kilokalória négyzetméterenként - óra | Kcal/(m 2 *ó) | 1,163 W/m2 |
| Brit hőegység négyzetláb óránként | Btu/(ft 2*h) | 3,157 W/m2 |
| Épületszerkezetek nedvességáteresztő képessége | ||
| kilogramm óránként a vízoszlop milliméterére eső méterenként | kg/(ó*p*mm H 2 O) | 28,3255 mg (s*m*Pa) |
| Épületszerkezetek térfogati áteresztőképessége | ||
| köbméter per óra per méter-milliméter vízoszlop | m 3 /(ó * m * mm H 2 O) | 28,3255 * 10 -6 m 2 / (s * Pa) |
| A fény ereje | ||
| kandela | CD | SI alapegység |
| Megvilágítás (lx) | ||
| luxus | rendben | 1 cd * sr / m 2 (sr - szteradián) |
| ph | ph (ph) | 10 4 lx |
| Fényerő (cd/m2) | ||
| stilb | st (st) | 10 4 cd/m 2 |
| serke | nt (nt) | 1 cd/m2 |
INROST cégcsoport
1. labor
Az izobár tömeg definíciója
levegő hőkapacitása
A hőkapacitás az a hő, amelyet az anyag egységnyi mennyiségéhez kell szolgáltatni ahhoz, hogy azt 1 K-vel felmelegítsük. Az anyag egységnyi mennyisége normál fizikai körülmények között kilogrammban, köbméterben és kilomolban mérhető. Egy kilomol gáz a gáz tömege kilogrammban, számszerűen megegyezik a molekulatömegével. Így háromféle hőkapacitás létezik: c tömeg, J/(kg⋅K); térfogat c', J/(m3⋅K) és moláris, J/(kmol⋅K). Mivel egy kilomol gáz tömege μ-szer nagyobb, mint egy kilogramm, a moláris hőkapacitás külön megjelölése nem kerül bevezetésre. A hőkapacitások összefüggései:
ahol = 22,4 m3/kmol egy kilomol ideális gáz térfogata normál fizikai körülmények között; a gáz sűrűsége normál fizikai körülmények között, kg/m3.
A gáz valódi hőkapacitása a hőnek a hőmérséklet függvényében kapott deriváltja:
A gázhoz szállított hő a termodinamikai folyamattól függ. Meghatározható a termodinamika első főtételéből az izokhorikus és izobár folyamatokra:
Itt van az izobár folyamatban 1 kg gázhoz szolgáltatott hő; a gáz belső energiájának változása; a gázok munkája külső erőkkel szemben.
Lényegében a (4) képlet megfogalmazza a termodinamika 1. főtételét, amelyből a Mayer-egyenlet következik:
Ha = 1 K-t teszünk, akkor a gázállandó fizikai jelentése 1 kg gáz munkája izobár folyamatban, amikor annak hőmérséklete 1 K-val változik.
A Mayer-egyenlet 1 kilomol gázra a következő
ahol = 8314 J/(kmol⋅K) az univerzális gázállandó.
A Mayer-egyenlet mellett a gázok izobár és izochor tömeghőkapacitása a k adiabatikus indexen keresztül kapcsolódik egymáshoz (1. táblázat):
1.1. táblázat
Ideális gázok adiabatikus kitevőjének értékei
Gázok atomitása | |
Monatomikus gázok | |
Kétatomos gázok | |
Három- és többatomos gázok |
A MUNKA CÉLJA
A termodinamika alaptörvényeiről szóló elméleti ismeretek megszilárdítása. A levegő hőkapacitásának energiamérleg alapján történő meghatározására szolgáló módszer gyakorlati kidolgozása.
A levegő fajlagos tömegű hőkapacitásának kísérleti meghatározása és a kapott eredmény összehasonlítása referencia értékkel.
1.1. A laboratóriumi felszerelés leírása
A beépítés (1.1. ábra) egy sárgaréz csőből áll 1, amelynek belső átmérője d =
= 0,022 m, melynek végén egy hőszigetelt elektromos fűtőtest található 10. A cső belsejében légáram mozog, amelyet táplálunk 3. A légáramlás a ventilátor fordulatszámának változtatásával szabályozható. Az 1. csőben egy teljes nyomású 4 és 5 statikus túlnyomású cső van beépítve, amelyek a 6. és 7. nyomásmérőkkel vannak összekötve. Ezen kívül az 1. csőben egy 8 hőelem van beépítve, amely a keresztmetszet mentén egyidejűleg mozoghat a teljes nyomású cső. A hőelem EMF-értékét a 9-es potenciométer határozza meg. A csövön átáramló levegő felmelegedését laboratóriumi 12-es autotranszformátor segítségével szabályozzuk a fűtőteljesítmény változtatásával, amelyet a 14-es ampermérő és a 13-as voltmérő leolvasása határoz meg. A levegő hőmérsékletét a fűtőelem kimeneténél a 15 hőmérő határozza meg.
1.2. KÍSÉRLETI TECHNIKA
A fűtőberendezés hőárama, W:
ahol I aktuális, A; U – feszültség, V; = 0,96; =
= 0,94 - hőveszteségi együttható.
1.1. A kísérleti összeállítás vázlata:
1 - cső; 2 - zavaró; 3 – ventilátor; 4 - cső a dinamikus fej mérésére;
5 - elágazó cső; 6, 7 – nyomáskülönbség-mérők; 8 - hőelem; 9 - potenciométer; 10 - szigetelés;
11 - elektromos fűtés; 12 – laboratóriumi autotranszformátor; 13 - voltmérő;
14 - ampermérő; 15 - hőmérő
Levegő által érzékelt hőáram, W:
ahol m a levegő tömegárama, kg/s; – a levegő kísérleti, tömeges izobár hőkapacitása, J/(kg K); – a levegő hőmérséklete a fűtőrész kijáratánál és a bejáratnál, °C.
Levegőtömeg, kg/s:
. (1.10)
Itt az átlagos légsebesség a csőben, m/s; d a cső belső átmérője, m; - levegősűrűség hőmérsékleten, amely a következő képlettel adódik, kg/m3:
, (1.11)
ahol = 1,293 kg/m3 a levegő sűrűsége normál fizikai körülmények között; B – nyomás, mm. rt. utca; - többlet statikus légnyomás a csőben, mm. víz. Művészet.
A légsebességeket dinamikus fej határozza meg négy egyenlő szakaszban, m/s:
hol van a dinamikus fej, mm. víz. Művészet. (kgf/m2); g = 9,81 m/s2 a szabadesési gyorsulás.
Átlagos légsebesség a csőszakaszban, m/s:
A levegő átlagos izobár tömegű hőkapacitását az (1.9) képletből határozzuk meg, amelybe a hőáramot az (1.8) egyenletből behelyettesítjük. A levegő hőkapacitásának pontos értékét átlagos levegőhőmérsékleten az átlagos hőkapacitások táblázata vagy a tapasztalati képlet alapján találjuk meg, J / (kg⋅K):
. (1.14)
A kísérlet relatív hibája, %:
. (1.15)
1.3. A kísérlet lebonyolítása és feldolgozása
mérési eredmények
A kísérletet a következő sorrendben hajtjuk végre.
1. A laboratóriumi állványt be kell kapcsolni, és az álló üzemmód létrehozása után a következő méréseket kell végezni:
Dinamikus légnyomás a cső egyenlő szakaszainak négy pontjában;
Túlzott statikus légnyomás a csőben;
Áram I, A és feszültség U, V;
Belépő levegő hőmérséklete, °С (8-as hőelem);
Kilépő hőmérséklet, °С (hőmérő 15);
Barometrikus nyomás B, mm. rt. Művészet.
A kísérletet megismételjük a következő módban. A mérési eredményeket az 1.2. táblázat tartalmazza. A számításokat a táblázatban végezzük. 1.3.
1.2. táblázat
Mérőtábla
Érték neve | |||
Bemeneti levegő hőmérséklet, °C | |||
Kilépő levegő hőmérséklete, °C |
|||
Dinamikus légnyomás, mm. víz. Művészet. | |||
Túl nagy statikus légnyomás, mm. víz. Művészet. |
|||
Barometrikus nyomás B, mm. rt. Művészet. |
|||
U, V feszültség |
1.3. táblázat
Számítási táblázat
Mennyiségek neve |
|
|||
Dinamikus fej, N/m2 | ||||
Átlagos bemeneti előremenő hőmérséklet, °C |
Betöltés...