Nagrinėjamos pagrindinės fizinės oro savybės: oro tankis, jo dinaminis ir kinematinis klampumas, savitoji šiluma, šilumos laidumas, šiluminis difuziškumas, Prandtl skaičius ir entropija. Oro savybės pateiktos lentelėse, priklausomai nuo temperatūros esant normaliam atmosferos slėgiui.
Oro tankis ir temperatūra
Pateikiama išsami sauso oro tankio verčių lentelė esant įvairioms temperatūroms ir normaliam atmosferos slėgiui. Koks oro tankis? Oro tankį galima analitiškai nustatyti padalijus jo masę iš jo užimamo tūrio nurodytomis sąlygomis (slėgis, temperatūra ir drėgmė). Taip pat galite apskaičiuoti jo tankį naudodami idealios dujų būsenos lygties formulę. Tam būtina žinoti absoliutų oro slėgį ir temperatūrą, taip pat jo dujų konstantą ir molinį tūrį. Ši lygtis apskaičiuoja sauso oro tankį.
Praktikoje, išsiaiškinti, koks yra oro tankis esant skirtingoms temperatūroms, patogu naudoti jau paruoštas lenteles. Pavyzdžiui, pateikta atmosferos oro tankio verčių lentelė, priklausomai nuo jo temperatūros. Oro tankis lentelėje išreiškiamas kilogramais kubiniame metre ir pateikiamas temperatūros intervale nuo minus 50 iki 1200 laipsnių Celsijaus esant normaliam atmosferos slėgiui (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 temperatūroje oro tankis yra 1,185 kg / m 3. Kaitinant mažėja oro tankis – oras plečiasi (padidėja savitasis tūris). Padidėjus temperatūrai, pavyzdžiui, iki 1200 ° C, pasiekiamas labai mažas oro tankis, lygus 0,239 kg / m 3, o tai yra 5 kartus mažesnis už jo vertę kambario temperatūroje. Apskritai šildymo mažinimas leidžia vykti tokiam procesui kaip natūrali konvekcija ir yra naudojamas, pavyzdžiui, aeronautikoje.
Jei palyginti oro tankį, tai oras yra trimis dydžiais lengvesnis - esant 4 ° C temperatūrai, vandens tankis yra 1000 kg / m 3, o oro tankis - 1,27 kg / m 3. Taip pat būtina atkreipti dėmesį į oro tankio vertę normaliomis sąlygomis. Normalios sąlygos dujoms yra tokios, kai jų temperatūra yra 0 ° C, o slėgis lygus normaliam atmosferos slėgiui. Taigi, pagal lentelę, oro tankis normaliomis sąlygomis (esant NU) yra lygus 1,293 kg / m 3.
Dinaminis ir kinematinis oro klampumas esant skirtingoms temperatūroms
Atliekant šiluminius skaičiavimus, būtina žinoti oro klampos reikšmę (klampumo koeficientą) esant skirtingoms temperatūroms. Ši vertė reikalinga norint apskaičiuoti Reynoldso, Grashofo, Rayleigh skaičius, kurių reikšmės lemia šių dujų srauto režimą. Lentelėje parodytos dinamikos koeficientų reikšmės μ ir kinematinis ν oro klampumas temperatūros diapazone nuo -50 iki 1200 ° C esant atmosferos slėgiui.
Oro klampumo koeficientas žymiai padidėja, kai didėja jo temperatūra. Pavyzdžiui, oro kinematinė klampa yra 15,06 · 10 -6 m 2 / s esant 20 ° C temperatūrai, o temperatūrai pakilus iki 1200 ° C, oro klampumas tampa lygus 233,7 · 10 -6 m. 2 / s, tai yra, jis padidėja 15,5 karto! Oro dinaminis klampumas esant 20 ° C temperatūrai yra lygus 18,1 · 10 -6 Pa · s.
Kai oras pašildomas, didėja tiek kinematinės, tiek dinaminės klampos reikšmės. Šie du dydžiai yra tarpusavyje susiję per oro tankio vertę, kurios vertė mažėja kaitinant šias dujas. Oro (kaip ir kitų dujų) kinematinės ir dinaminės klampos padidėjimas kaitinant yra susijęs su intensyvesne oro molekulių vibracija aplink jų pusiausvyros būseną (pagal MKT).
| 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 |
Pastaba: Būkite atsargūs! Oro klampumas pateikiamas 10 6 laipsniais.
Specifinė oro šiluminė talpa esant temperatūrai nuo -50 iki 1200 ° С
Pateikiama savitosios oro šiluminės talpos esant skirtingoms temperatūroms lentelė. Šiluminė talpa lentelėje nurodyta esant pastoviam slėgiui (izobarinė oro šiluminė talpa) temperatūros diapazone nuo minus 50 iki 1200 °C sausam orui. Kokia yra savitoji oro šiluma? Savitoji šilumos vertė nustato šilumos kiekį, kuris turi būti tiekiamas vienam kilogramui pastovaus slėgio oro, kad jo temperatūra padidėtų 1 laipsniu. Pavyzdžiui, 20 ° C temperatūroje, norint pašildyti 1 kg šių dujų 1 ° C izobariniame procese, reikia 1005 J šilumos.
Oro savitoji šiluminė talpa didėja didėjant jo temperatūrai. Tačiau oro masės šiluminės talpos priklausomybė nuo temperatūros nėra tiesinė. Diapazone nuo -50 iki 120 ° C jo vertė praktiškai nesikeičia - tokiomis sąlygomis vidutinė oro šiluminė talpa yra 1010 J / (kg · deg). Pagal lentelę matyti, kad temperatūra pradeda daryti reikšmingą poveikį nuo 130 ° C. Tačiau oro temperatūra jo savitąją šilumą veikia daug silpniau nei klampumas. Taigi, kaitinant nuo 0 iki 1200 ° C, oro šiluminė talpa padidėja tik 1,2 karto - nuo 1005 iki 1210 J / (kg · deg).
Reikia pažymėti, kad drėgno oro šiluminė talpa yra didesnė nei sauso oro. Jei lygintume ir orą, tai akivaizdu, kad vanduo turi didesnę vertę ir vandens kiekis ore lemia savitosios šiluminės talpos padidėjimą.
| 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 |
Šilumos laidumas, šiluminis difuziškumas, oro Prandtl skaičius
Lentelėje pateikiamos tokios atmosferos oro fizinės savybės, kaip šilumos laidumas, šiluminis difuziškumas ir jo Prandtl skaičius priklausomai nuo temperatūros. Sauso oro termofizinės savybės pateikiamos nuo -50 iki 1200 ° С. Remiantis lentelės duomenimis, matyti, kad nurodytos oro savybės labai priklauso nuo temperatūros ir skiriasi šių dujų nagrinėjamų savybių priklausomybė nuo temperatūros.
Tai būtina norint pakeisti darbinio skysčio, šiuo atveju oro, temperatūrą vienu laipsniu. Oro šiluminė talpa tiesiogiai priklauso nuo temperatūros ir slėgio. Tuo pačiu metu galima naudoti įvairius metodus įvairių tipų šilumos talpai tirti.
Matematiškai oro šiluminė talpa išreiškiama šilumos kiekio ir jo temperatūros prieaugio santykiu. Kūno, kurio masė yra 1 kg, šiluminė talpa paprastai vadinama specifine šiluma. Oro molinė šiluminė talpa yra vieno molio medžiagos šiluminė talpa. Nurodyta šiluminė talpa - J / K. Molinė šiluminė talpa, atitinkamai, J / (mol * K).
Šiluminė talpa gali būti laikoma fizikine medžiagos, šiuo atveju oro, charakteristika, jei matavimas atliekamas pastoviomis sąlygomis. Dažniausiai šie matavimai atliekami esant pastoviam slėgiui. Taip nustatoma izobarinė oro šiluminė talpa. Jis didėja didėjant temperatūrai ir slėgiui, taip pat yra tiesinė šių verčių funkcija. Šiuo atveju temperatūros pokytis vyksta esant pastoviam slėgiui. Norint apskaičiuoti izobarinę šiluminę talpą, būtina nustatyti pseudokritinę temperatūrą ir slėgį. Jis nustatomas naudojant atskaitos duomenis.
Oro šiluminė talpa. Ypatumai
Oras yra dujų mišinys. Nagrinėjant juos termodinamikoje, daromos šios prielaidos. Visos dujos mišinyje turi būti tolygiai paskirstytos visame tūryje. Taigi dujų tūris yra lygus viso mišinio tūriui. Kiekvienos mišinio dujos turi savo dalinį slėgį, kurį jos veikia indo sieneles. Kiekvieno iš dujų mišinio komponentų temperatūra turi būti lygi viso mišinio temperatūrai. Šiuo atveju visų komponentų dalinių slėgių suma yra lygi mišinio slėgiui. Oro šiluminės talpos apskaičiavimas atliekamas remiantis duomenimis apie dujų mišinio sudėtį ir atskirų komponentų šiluminę talpą.
Savitoji šiluma apibūdina medžiagą dviprasmiškai. Iš pirmojo termodinamikos dėsnio galime daryti išvadą, kad vidinė kūno energija kinta ne tik priklausomai nuo gaunamos šilumos kiekio, bet ir nuo kūno atliekamo darbo. Esant skirtingoms šilumos perdavimo proceso sąlygoms, kūno darbas gali skirtis. Taigi toks pat kūno šilumos kiekis gali sukelti skirtingos vertės temperatūros ir vidinės kūno energijos pokyčius. Ši savybė būdinga tik dujinėms medžiagoms. Skirtingai nuo kietųjų ir skysčių, dujinės medžiagos gali labai pakeisti tūrį ir atlikti darbą. Štai kodėl oro šiluminė talpa lemia paties termodinaminio proceso pobūdį.
Tačiau esant pastoviam tūriui, oras neveikia. Todėl vidinės energijos pokytis yra proporcingas jos temperatūros pokyčiui. Šiluminės talpos pastovaus slėgio procese ir šilumos talpos pastovaus tūrio procese santykis yra adiabatinio proceso formulės dalis. Ji žymima graikiška raide gama.
Iš istorijos
Sąvokos „šilumos talpa“ ir „šilumos kiekis“ nelabai apibūdina jų esmę. Taip yra dėl to, kad į šiuolaikinį mokslą jie atėjo iš kaloringumo teorijos, kuri buvo populiari XVIII amžiuje. Šios teorijos pasekėjai šilumą laikė tam tikra nesvaria medžiaga, esančia kūnuose. Šios medžiagos negalima nei sunaikinti, nei sukurti. Kūnų vėsinimas ir šildymas buvo paaiškintas atitinkamai kalorijų kiekio sumažėjimu arba padidėjimu. Laikui bėgant paaiškėjo, kad ši teorija buvo nepagrįsta. Ji negalėjo paaiškinti, kodėl vienodas bet kurio kūno vidinės energijos pokytis gaunamas, kai į jį perduodami skirtingi šilumos kiekiai, be to, priklauso ir nuo organizmo atliekamo darbo.
Pagal specifinė šiluma medžiagos supranta šilumos kiekį, kurį reikia pranešti arba atimti iš medžiagos vieneto (1 kg, 1 m 3, 1 mol), kad jos temperatūra pasikeistų vienu laipsniu.
Atsižvelgiant į tam tikros medžiagos vienetą, išskiriami šie specifiniai šiluminiai pajėgumai:
Masės šiluminė talpa SU, nurodyta 1 kg dujų, J / (kg ∙ K);
Molinė šiluminė talpa µС 1 kmol dujų, J / (kmol ∙ K);
Tūrinė šiluminė talpa SU', nurodyta 1 m 3 dujų, J / (m 3 ∙ K).
Savitosios šiluminės galios yra tarpusavyje susijusios santykiu:
kur υ n- specifinis dujų tūris normaliomis sąlygomis (n.u.), m 3 / kg; µ - molinė dujų masė, kg / kmol.
Idealių dujų šiluminė talpa priklauso nuo šilumos tiekimo (ar pašalinimo) proceso pobūdžio, nuo dujų atomiškumo ir temperatūros (tikrųjų dujų šiluminė talpa taip pat priklauso nuo slėgio).
Ryšys tarp masės izobarinio C P ir izochorinis C Všiluminės galios nustatomos pagal Mayerio lygtį:
C P – C V = R, (1.2)
kur R - dujų konstanta, J / (kg ∙ K).
Kai idealios dujos kaitinamos uždarame pastovaus tūrio inde, šiluma sunaudojama tik jos molekulių judėjimo energijai pakeisti, o kaitinant pastoviu slėgiu dėl dujų plėtimosi kartu dirbama ir prieš išorines jėgas. .
Molinių šiluminių pajėgumų atveju Majerio lygtis yra tokia:
μС р - μС v = μR, (1.3)
kur µR= 8314J / (kmol ∙ K) - universali dujų konstanta.
Idealus dujų tūris V n sumažintas iki normalių sąlygų, nustatomas pagal tokį ryšį:
(1.4)
kur R n- slėgis normaliomis sąlygomis, R n= 101325 Pa = 760 mm Hg; T n- temperatūra normaliomis sąlygomis, T n= 273,15 K; P t, V t, T t- darbinis slėgis, tūris ir dujų temperatūra.
Žymimas izobarinės šiluminės talpos ir izochorinės šilumos santykis k ir paskambino adiabatinis eksponentas:
(1.5)
Iš (1.2) ir atsižvelgiant į (1.5) gauname:
Norint atlikti tikslius skaičiavimus, vidutinė šilumos talpa nustatoma pagal formulę:
(1.7)
Atliekant įvairių įrenginių šiluminius skaičiavimus, dažnai nustatomas šilumos kiekis, reikalingas dujoms šildyti ar vėsinti:
Q = C ∙ m∙(t 2 - t 1), (1.8)
Q = C′∙Vn∙(t 2 - t 1), (1.9)
kur V n- dujų tūris įprastu lygiu, m 3.
Q = µC ∙ ν∙(t 2 - t 1), (1.10)
kur ν - dujų kiekis, kmol.
Šilumos talpa. Šiluminės talpos panaudojimas procesams uždarose sistemose aprašyti
Pagal (4.56) lygtį šilumą galima nustatyti, jei žinomas sistemos entropijos S pokytis. Tačiau tai, kad entropijos negalima išmatuoti tiesiogiai, sukuria tam tikrų komplikacijų, ypač aprašant izochorinius ir izobarinius procesus. Šilumos kiekį reikia nustatyti naudojant eksperimentiškai išmatuotą kiekį.
Sistemos šiluminė galia gali būti toks dydis. Bendriausias šiluminės talpos apibrėžimas išplaukia iš pirmojo termodinamikos dėsnio (5.2), (5.3) išraiškos. Remiantis ja, bet koks sistemos C pajėgumas m formos darbo atžvilgiu nustatomas lygtimi
C m = dA m / dP m = P m d e g m / dP m, (5.42)
čia C m – sistemos talpa;
P m ir g m yra atitinkamai m formos apibendrintas potencialas ir būsenos koordinatė.
Reikšmė C m parodo, kiek m tipo darbo turi būti atlikta tam tikromis sąlygomis, kad pasikeistų sistemos m-asis apibendrintas potencialas jo matavimo vienetui.
Sistemos talpos sąvoka, susijusi su konkrečiu termodinamikos darbu, plačiai naudojama tik aprašant sistemos ir aplinkos šiluminę sąveiką.
Sistemos talpa šilumos atžvilgiu vadinama šiluminiu pajėgumu ir išreiškiama lygybe
С = d e Q / dT = Td e S šiluma / dT. (5.43)
Šiuo būdu, Savitoji šiluma gali būti apibrėžta kaip šilumos kiekis, kuris turi būti tiekiamas į sistemą, kad jos temperatūra pasikeistų vienu kelvinu.
Šiluminė talpa, kaip ir vidinė energija ir entalpija, yra didelis kiekis, proporcingas medžiagos kiekiui. Praktikoje naudojama medžiagos masės vieneto šiluminė talpa, - specifinė šiluma, o vieno molio medžiagos šiluminė talpa yra molinė šiluminė talpa... Savitoji šiluma, išreikšta SI, išreiškiama J / (kg K), o molinė - J / (mol K).
Specifinės ir molinės šilumos talpos yra susijusios santykiu:
С mol = С muša М, (5.44)
čia M yra medžiagos molekulinė masė.
Išskirti tikroji (diferencinė) šiluminė talpa, nustatomas pagal (5.43) lygtį ir parodo elementarų šilumos padidėjimą su be galo mažu temperatūros pokyčiu, ir vidutinė šilumos talpa, kuris yra viso šilumos kiekio ir viso temperatūros pokyčio šiame procese santykis:
Q / DT. (5.45)
Ryšys tarp tikrosios ir vidutinės savitosios šilumos nustatomas pagal santykį
Esant pastoviam slėgiui ar tūriui, šiluma ir atitinkamai šiluminė talpa įgyja būsenos funkcijos savybes, t.y. tapti sistemos savybėmis. Būtent šios šiluminės talpos - izobarinis С Р (esant pastoviam slėgiui) ir izochorinis С V (esant pastoviam tūriui) yra plačiausiai naudojamos termodinamikoje.
Jei sistema šildoma pastoviu tūriu, tai pagal (5.27) išraišką izochorinė šiluminė talpa C V rašoma forma
C V = 
. (5.48)
Jei sistema šildoma esant pastoviam slėgiui, tada pagal (5.32) lygtį izobarinė šiluminė talpa С Р pasirodo formoje
C P = 
. (5.49)
Norint rasti ryšį tarp С Р ir С V, reikia diferencijuoti išraišką (5.31) pagal temperatūrą. Vienam idealių dujų moliui ši išraiška, atsižvelgiant į (5.18) lygtį, gali būti pavaizduota forma
H = U + pV = U + RT. (5,50)
dH / dT = dU / dT + R, (5,51)
o skirtumas tarp izobarinės ir izochorinės šiluminės talpos vienam moliui idealių dujų yra skaitiniu būdu lygus universaliajai dujų konstantai R:
C P – C V = R. (5,52)
Šilumos talpa esant pastoviam slėgiui visada yra didesnė už šiluminę talpą esant pastoviam tūriui, nes medžiagos kaitinimą esant pastoviam slėgiui lydi dujų plėtimosi darbas.
Naudodami idealių vienatominių dujų vidinės energijos išraišką (5.21), gauname jų šiluminės talpos vertę vienam moliui idealių vienaatominių dujų:
C V = dU / dT = d (3/2 RT) dT = 3/2 R "12,5 J / (mol · K); (5,53)
C P = 3 / 2R + R = 5/2 R "20,8 J / (mol · K). (5,54)
Taigi monatominėms idealioms dujoms C V ir C p nepriklauso nuo temperatūros, nes visa tiekiama šiluminė energija išleidžiama tik transliacinio judėjimo pagreitinimui. Poliatominėse molekulėse kartu su transliacinio judėjimo pasikeitimu gali pasikeisti ir sukamasis bei vibracinis intramolekulinis judėjimas. Dviatominėms molekulėms paprastai atsižvelgiama į papildomą sukimosi judesį, dėl kurio jų šiluminių pajėgumų skaitinės vertės yra:
C V = 5/2 R "20,8 J / (mol · K); (5,55)
C p = 5/2 R + R = 7/2 R "29,1 J / (mol · K). (5,56)
Pakeliui palieskime kitų (išskyrus dujines) agregacijos būsenų medžiagų šilumines talpas. Kietųjų cheminių junginių šiluminėms talpoms įvertinti dažnai naudojama apytikslė Neumano ir Koppo adityvumo taisyklė, pagal kurią cheminių junginių molinė šiluminė talpa kietoje būsenoje yra lygi įtrauktų elementų atominių šiluminių pajėgumų sumai. šiame junginyje. Taigi, sudėtingo cheminio junginio šiluminė talpa, atsižvelgiant į Dulongo ir Petito taisyklę, gali būti įvertinta taip:
C V = 25n J / (mol K), (5,57)
čia n yra atomų skaičius junginių molekulėse.
Skysčių ir kietųjų medžiagų šiluminės talpos šalia lydymosi (kristalizacijos) temperatūros yra beveik vienodos. Prie normalios virimo temperatūros daugumos organinių skysčių savitoji šiluma yra 1700–2100 J/kg · K. Intervalais tarp šių fazių virsmų temperatūrų skysčio šiluminė talpa gali labai skirtis (priklauso nuo temperatūros). Apskritai kietųjų kūnų šiluminės talpos priklausomybę nuo temperatūros diapazone nuo 0 iki 290 K daugeliu atvejų gerai atkuria pusiau pirinė Debye lygtis (kristalinei gardelei) žemos temperatūros diapazone.
C P "C V = eT 3, (5,58)
kurioje proporcingumo koeficientas (e) priklauso nuo medžiagos pobūdžio (empirinė konstanta).
Dujų, skysčių ir kietųjų medžiagų šiluminės talpos priklausomybė nuo temperatūros normalioje ir aukštoje temperatūroje paprastai išreiškiama naudojant empirines lygtis galių eilučių pavidalu:
C P = a + bT + cT 2 (5,59)
C P = a + bT + c "T -2, (5,60)
kur a, b, c ir c "yra empiriniai temperatūros koeficientai.
Grįžtant prie procesų uždarose sistemose aprašymo taikant šiluminių pajėgumų metodą, kai kurias lygtis, pateiktas 5.1 skyriuje, užrašome šiek tiek kitokia forma.
Izochorinis procesas. Vidinę energiją (5.27) išreiškę šilumos talpa, gauname
dU V = dQ V = U 2 - U 1 = C V dT = C V dT. (5,61)
Atsižvelgiant į tai, kad idealių dujų šiluminė talpa nepriklauso nuo temperatūros, (5.61) lygtį galima parašyti taip:
DU V = Q V = U 2 - U 1 = C V DT. (5,62)
Norint apskaičiuoti tikrosioms vienaatomėms ir daugiaatomėms dujoms integralo (5.61) reikšmę, reikia žinoti specifinę (5.59) arba (5.60) tipo funkcinės priklausomybės C V = f (T) formą.
Izobarinis procesas. Dujinės medžiagos būsenos pirmasis termodinamikos dėsnis (5.29) šiam procesui, atsižvelgiant į plėtimosi darbo registravimą (5.35) ir taikant šiluminių talpų metodą, rašomas taip:
Q P = C V DT + RDT = C P DT = DH (5,63)
Q P = DH P = H 2 - H 1 = C P dT. (5,64)
Jei sistema yra idealios dujos ir šiluminė talpa С Р nepriklauso nuo temperatūros, santykis (5.64) virsta (5.63). Norint išspręsti (5.64) lygtį, kuri apibūdina tikrąsias dujas, reikia žinoti konkrečią priklausomybės formą C p = f (T).
Izoterminis procesas. Idealiųjų dujų vidinės energijos pokytis vykstant procesui pastovioje temperatūroje
dU T = C V dT = 0. (5,65)
Adiabatinis procesas. Kadangi dU = C V dT, tai vienam idealių dujų moliui vidinės energijos pokytis ir atliktas darbas yra atitinkamai lygūs:
DU = C V dT = C V (T 2 - T 1); (5,66)
Ir kailis = -DU = C V (T 1 - T 2). (5,67)
Lygčių, apibūdinančių įvairius termodinaminius procesus, analizė tokiomis sąlygomis: 1) p = сonst; 2) V = const; 3) T = сonst ir 4) dQ = 0 rodo, kad juos visus galima pavaizduoti bendra lygtimi:
pV n = pastovus. (5,68)
Šioje lygtyje eksponentas "n" gali turėti reikšmes nuo 0 iki ¥ įvairiems procesams:
1.izobarinis (n = 0);
2.izoterminis (n = 1);
3.izochorinis (n = ¥);
4.adiabatinis (n = g; čia g = C P / C V - adiabatinis koeficientas).
Gauti ryšiai galioja idealioms dujoms ir yra jų būsenos lygties pasekmė, o nagrinėjami procesai yra specifinės ir ribojančios realių procesų apraiškos. Realūs procesai, kaip taisyklė, yra tarpiniai, vyksta savavališkomis „n“ reikšmėmis ir vadinami politropiniais procesais.
Jei lygintume idealių dujų, susidariusių nagrinėjamuose termodinaminiuose procesuose, plėtimosi darbą su tūrio pokyčiu nuo V 1 iki V 2, tai, kaip matyti iš Fig. 5.2, didžiausias plėtimosi darbas atliekamas izobariniame procese, mažiau izoterminiame ir dar mažiau adiabatiniame procese. Izochoriniam procesui darbas lygus nuliui.
Ryžiai. 5.2. P = f (V) - priklausomybė nuo įvairių termodinaminių procesų (tamsesnės sritys apibūdina plėtimosi darbą atitinkamame procese)
TEMPERATŪRA... Jis matuojamas kelvinais (K) ir Celsijaus laipsniais (° C). Temperatūros skirtumo Celsijaus laipsnio dydis ir Kelvino dydis yra vienodi. Ryšys tarp temperatūrų:
t = T – 273,15 K,
kur t- temperatūra, ° С, T- temperatūra, K.
SLĖGIS... Šlapio oro slėgis p o jo komponentai matuojami Pa (paskaliais) ir dauginiais vienetais (kPa, GPa, MPa).
Drėgno oro barometrinis slėgis p b lygi sauso oro dalinių slėgių sumai p in ir vandens garai p p :
p b = p b + p p
TANKIS... Drėgno oro tankis ρ , kg / m3, yra oro ir garo mišinio masės ir šio mišinio tūrio santykis:
ρ = M / V = M in / V + M p / V
Drėgno oro tankį galima nustatyti pagal formulę
ρ = 3,488 p b / T – 1,32 p p / T
SPECIFINĖ GRAVITACIJA... Savasis drėgno oro svoris γ Ar drėgno oro svorio ir tūrio santykis, N / m 3. Tankis ir savitasis svoris yra susiję priklausomybe
ρ = γ / g,
kur g- gravitacijos pagreitis, lygus 9,81 m / s 2.
ORO DRĖGMĖ... Vandens garų kiekis ore. pasižymi dviem reikšmėmis: absoliučia ir santykine oro drėgme.
Absoliutus oro drėgmė. vandens garų kiekis, kg arba g, esantis 1 m 3 oro.
Giminaitis oro drėgmė φ
išreikštas %. ore esančių vandens garų dalinio slėgio pp santykis su daliniu vandens garų slėgiu ore, kai jis visiškai prisotintas vandens garų p p.n. :
φ = (p p / p p.n.) 100 %
Iš išraiškos galima nustatyti dalinį vandens garų slėgį prisotintame drėgname ore
lg p bp = 2,125 + (156 + 8,12 t c.n.) / (236 + t c.n.),
kur t c.n.- prisotinto drėgno oro temperatūra, ° С.
RASOS TAŠKAS... Temperatūra, kuriai esant dalinis vandens garų slėgis p p esantis drėgname ore yra lygus sočiųjų vandens garų daliniam slėgiui p bp toje pačioje temperatūroje. Esant rasos temperatūrai, prasideda drėgmės kondensacija iš oro.
d = M p / M in
d = 622 p p / (p b - p p) = 6,22 φp bp (p b – φp bp / 100)
SPECIALUS ŠILUMAS... Drėgno oro savitoji šiluminė talpa c, kJ / (kg * °C) yra šilumos kiekis, reikalingas 1 kg sauso oro ir vandens garų mišinio pašildyti 10 ir skaičiuojant 1 kg sauso oro:
c = c b + c n d / 1000,
kur c in- vidutinė sauso oro savitoji šiluma, paimta 0-1000C temperatūrų diapazone, lygi 1,005 kJ / (kg * °C); su n - vidutinė savitoji vandens garų šiluma, lygi 1,8 kJ / (kg * ° C). Praktiniams skaičiavimams projektuojant šildymo, vėdinimo ir oro kondicionavimo sistemas, leidžiama naudoti drėgno oro savitąją šiluminę galią c = 1,0056 kJ / (kg * ° C) (esant 0 ° C temperatūrai ir barometriniam slėgiui iš 1013,3 GPa)
SPECIFINĖ ENTALPIJA... Savitoji drėgno oro entalpija yra entalpija aš, kJ, 1 kg sauso oro masės:
I = 1,005 t + (2500 + 1,8068 t) d / 1000,
arba I = ct + 2,5d
TŪRIMO IŠPLĖTIMO SANTYKIS... Temperatūros tūrio plėtimosi koeficientas
α = 0,00367 ° C -1
arba α = 1/273 °C -1.
MIŠINIO PARAMETRAI
.
Oro mišinio temperatūra
t cm = (M 1 t 1 + M 2 t 2) / (M 1 + M 2)
d cm = (M 1 d 1 + M 2 d 2) / (M 1 + M 2)
Savitoji oro mišinio entalpija
I cm = (M 1 I 1 + M 2 I 2) / (M 1 + M 2)
kur M 1, M 2- mišrios oro masės
FILTRO KLASĖS
| Taikymas | Valymo klasė | Išvalymo laipsnis | ||||
| Standartai | DIN 24185 DIN 24184 |
EN 779 | EUROVENT 4/5 | EN 1882 | ||
| Šiurkštus filtras, kuriam taikomi žemi oro grynumo reikalavimai | Grubus valymas | EU1 | G1 | EU1 | — | A% |
| Filtras, naudojamas didelės koncentracijos dulkėms su grubiu valymu, Oro kondicionavimas ir ištraukiamoji ventiliacija su žemais patalpų oro grynumo reikalavimais. | 65 | |||||
| EU2 | G2 | EU2 | — | 80 | ||
| EU3 | G3 | EU3 | — | 90 | ||
| EU4 | G 4 | EU4 | — | |||
| Smulkių dulkių atskyrimas vėdinimo įrenginiuose, naudojamuose patalpose, kuriose keliami dideli oro srauto reikalavimai. Filtras labai smulkiam filtravimui. Antrasis valymo etapas (papildomas apdorojimas) patalpose, kuriose oro grynumo reikalavimai yra vidutiniai. | Puikus valymas | EU5 | EU5 | EU5 | — | E% |
| 60 | ||||||
| EU6 | EU6 | EU6 | — | 80 | ||
| EU7 | EU7 | EU7 | — | 90 | ||
| EU8 | EU8 | EU8 | — | 95 | ||
| EU9 | EU9 | EU9 | — | |||
| Itin smulkus dulkių valymas. Jis naudojamas patalpose, kuriose yra didesni oro grynumo reikalavimai ("švari patalpa"). Galutinis oro valymas patalpose su tikslia technologija, chirurgijos skyriuose, reanimacijos palatose, farmacijos pramonėje. | Itin smulkus valymas | — | — | — | EU5 | SU% |
| 97 | ||||||
| — | — | — | EU6 | 99 | ||
| — | — | — | EU7 | 99,99 | ||
| — | — | — | EU8 | 99,999 | ||
KALORIŲ GALIOS SKAIČIAVIMAS
| Šildymas, ° С | ||||||||||
| m 3 / val | 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 |
STANDARTAI IR TAISYKLĖS
SNiP 2.01.01-82 - Statybos klimatologija ir geofizika
Informacija apie konkrečių teritorijų klimato sąlygas.
SNiP 2.04.05-91 * - Šildymas, vėdinimas ir oro kondicionavimas
Šių statybos taisyklių reikia laikytis projektuojant pastatų ir statinių (toliau – pastatai) šildymą, vėdinimą ir oro kondicionavimą. Projektuodami taip pat turėtumėte laikytis atitinkamų pastatų ir patalpų SNiP šildymo, vėdinimo ir oro kondicionavimo reikalavimų, taip pat departamentų standartų ir kitų norminių dokumentų, patvirtintų ir suderintų su Rusijos „Gosstroy“.
SNiP 2.01.02-85 * - Priešgaisrinės saugos standartai
Šių standartų būtina laikytis rengiant pastatų ir konstrukcijų projektus.
Šie standartai nustato priešgaisrinę pastatų ir konstrukcijų, jų elementų, statybinių konstrukcijų, medžiagų klasifikaciją, taip pat bendruosius priešgaisrinius reikalavimus įvairios paskirties patalpų, pastatų ir konstrukcijų konstrukciniams ir planavimo sprendimams.
Šiuos standartus papildo ir paaiškina gaisro reikalavimai, nustatyti SNiP 2 dalyje ir kituose norminiuose dokumentuose, patvirtintuose arba suderintuose Gosstroy.
SNiP II-3-79 * - Statybinė šilumos inžinerija
Šių pastatų šilumos inžinerijos normų reikia laikytis projektuojant naujų ir rekonstruojamų pastatų ir konstrukcijų atitvarines konstrukcijas (išorines ir vidines sienas, pertvaras, dangas, palėpės ir tarpines perdangas, grindis, angų užpildymus: langus, šviestuvus, duris, vartus). įvairios paskirties (gyvenamosios, visuomeninės, pramonės ir pagalbinės pramonės įmonės, žemės ūkio ir sandėliavimo patalpos, su normalizuota patalpų oro temperatūra arba temperatūra ir santykine drėgme).
SNiP II-12-77 - Apsauga nuo triukšmo
Šių normų ir taisyklių turi būti laikomasi projektuojant apsaugą nuo triukšmo, kad būtų užtikrintas leistinas garso slėgio lygis ir garso lygis patalpose gamybinių ir pagalbinių pastatų darbo vietose ir pramoninėse aikštelėse, gyvenamuosiuose ir visuomeninės paskirties pastatuose, taip pat miestų gyvenamuosiuose rajonuose ir kt. gyvenvietės.
SNiP 2.08.01-89 * - Gyvenamieji pastatai
Šios taisyklės ir nuostatai taikomi projektuojant gyvenamuosius pastatus (daugiabučius namus, įskaitant daugiabučius namus senyvo amžiaus žmonėms ir šeimoms su neįgaliaisiais, judančiais invalido vežimėliuose, toliau – šeimos su neįgaliaisiais, taip pat bendrabučius) iki 25 m imtinai. grindys.
Šios taisyklės ir reglamentai netaikomi inventorinių ir mobilių pastatų projektavimui.
SNiP 2.08.02-89 * - Viešieji pastatai ir statiniai
Šios taisyklės ir nuostatai taikomi projektuojant visuomeninės paskirties pastatus (iki 16 aukštų imtinai) ir statinius, taip pat į gyvenamuosius pastatus statomas visuomeninės paskirties patalpas. Projektuojant viešąsias patalpas, pastatytas į gyvenamuosius pastatus, reikėtų papildomai vadovautis SNiP 2.08.01-89 * (Gyvenamieji pastatai).
SNiP 2.09.04-87 * - Administraciniai ir buitiniai pastatai
Šie standartai taikomi projektuojant administracinius ir gyvenamuosius pastatus iki 16 aukštų imtinai ir įmonių patalpas. Šie standartai netaikomi administracinių pastatų ir visuomeninių patalpų projektavimui.
Projektuojant pastatus, perstatytus dėl įmonių plėtros, rekonstrukcijos ar techninio pertvarkymo, leidžiami geometrinių parametrų nukrypimai nuo šių standartų.
SNiP 2.09.02-85 * - Pramoniniai pastatai
Šie standartai taikomi pramoninių pastatų ir patalpų projektavimui. Šie standartai netaikomi statinių ir patalpų, skirtų sprogstamųjų ir sprogstamųjų medžiagų gamybai ir laikymui, projektavimui, požeminiams ir mobiliesiems (inventoriniams) pastatams.
SNiP 111-28-75 - Darbų gamybos ir priėmimo taisyklės
Įrengtų vėdinimo ir oro kondicionavimo sistemų paleidimo bandymai atliekami pagal SNiP 111-28-75 „Darbų gamybos ir priėmimo taisyklės“ reikalavimus, atlikus mechaninius vėdinimo ir su jais susijusios galios įrangos bandymus. Vėdinimo ir oro kondicionavimo sistemų paleidimo bandymų ir derinimo tikslas – nustatyti jų veikimo parametrų atitiktį projektiniams ir norminiams rodikliams.
Prieš bandymą vėdinimo ir oro kondicionavimo įrenginiai turi nepertraukiamai ir tinkamai veikti 7 valandas.
Paleidimo bandymų metu reikia atlikti šiuos veiksmus:
- Projekte priimtų sumontuotų įrenginių ir vėdinimo įrenginių elementų parametrų, taip pat jų gamybos ir montavimo kokybės atitikties TU ir SNiP reikalavimams tikrinimas.
- Ortakių ir kitų sistemų elementų nuotėkių nustatymas
- Oro, praeinančio per bendrųjų vėdinimo ir oro kondicionavimo sistemų oro įsiurbimo ir oro paskirstymo įtaisus, tūrinių srautų projektinių duomenų atitikties patikra.
- Vėdinimo įrangos atitikties paso duomenims tikrinimas pagal našumą ir slėgį
- Šildytuvų šildymo vienodumo tikrinimas. (Jei šiltuoju metų laiku nėra šilumnešio, šildytuvų šildymo vienodumo tikrinimas neatliekamas)
FIZINIŲ VERČIŲ LENTELĖ
| Pagrindinės konstantos | ||
| Konstanta (skaičius) Avogadro | N A | 6,0221367 (36) * 10 23 mol -1 |
| Universali dujų konstanta | R | 8,314510 (70) J / (mol * K) |
| Boltzmanno konstanta | k = R / NA | 1.380658 (12) * 10-23 J / K |
| Absoliuti nulinė temperatūra | 0 tūkst | -273.150C |
| Garso greitis ore normaliomis sąlygomis | 331,4 m/s | |
| Gravitacijos pagreitis | g | 9,80665 m/s 2 |
| Ilgis (m) | ||
| mikronų | μ (μm) | 1 mikronas = 10 -6 m = 10 -3 cm |
| angstromas | - | 1 - = 0,1 nm = 10 -10 m |
| kiemas | yd | 0,9144 m = 91,44 cm |
| pėda | ft | 0,3048 m = 30,48 cm |
| colio | in | 0,0254 m = 2,54 cm |
| Plotas, m2) | ||
| kvadratinis kiemas | yd 2 | 0,8361 m 2 |
| kvadratinė pėda | 2 pėdos | 0,0929 m 2 |
| kvadratinis colis | 2 | 6,4516 cm2 |
| Tūris, m3) | ||
| kubinis kiemas | yd 3 | 0,7645 m 3 |
| kubinės pėdos | 3 pėdos | 28,3168 dm 3 |
| kubinis colis | 3 | 16,3871 cm3 |
| galonas (anglų kalba) | gal (JK) | 4,5461 dm 3 |
| galonas (JAV) | gal (JAV) | 3,7854 dm 3 |
| pintas (anglų k.) | pt (JK) | 0,5683 dm 3 |
| sausas pintas (JAV) | sausas pt (JAV) | 0,5506 dm 3 |
| skystas pintas (JAV) | skystas pt (JAV) | 0,4732 dm 3 |
| skysčio uncija (anglų k.) | fl.oz (JK) | 29,5737 cm3 |
| skysčio uncija (JAV) | fl.oz (JAV) | 29,5737 cm3 |
| bušelis (JAV) | bu (JAV) | 35,2393 dm 3 |
| sausa statinė (JAV) | bbl (JAV) | 115,628 dm 3 |
| Svoris (kg) | ||
| lb. | lb | 0,4536 kg |
| šliužas | šliužas | 14,5939 kg |
| gran | gr | 64,7989 mg |
| prekybos uncija | oz | 28,3495 g |
| Tankis (kg / m 3) | ||
| svaro už kubinę pėdą | 3 svarai / pėdos | 16,0185 kg / m 3 |
| svaro už kubinį colį | lb / 3 | 27680 kg / m 3 |
| šliužas kubinėje pėdoje | šliužas / 3 pėdos | 515,4 kg / m 3 |
| Termodinaminė temperatūra (K) | ||
| Rankine laipsnis | ° R | 5/9 K |
| Temperatūra (K) | ||
| Farenheito laipsnis | ° F | 5/9 K; t ° C = 5/9 * (t ° F - 32) |
| Jėga, svoris (N arba kg * m/s 2) | ||
| niutonas | N | 1 kg * m/s 2 |
| svarų | pdl | 0,1383 H |
| lbf | lbf | 4.4482 H |
| kilogramo jėga | kgf | 9.807 H |
| Savitasis sunkis (N / m 3) | ||
| lbf už kubinį colį | lbf / ft 3 | 157,087 N / m 3 |
| Slėgis (Pa arba kg / (m * s 2) arba N / m 2) | ||
| paskalį | Pa | 1 N/m2 |
| hektopaskalinis | GPa | 10 2 Pa |
| kilopaskalis | KPa | 10 3 Pa |
| baras | baras | 10 5 N / m 2 |
| fizinę atmosferą | atm | 1,013 * 10 5 N / m 2 |
| gyvsidabrio milimetro | mm Hg | 1,333 * 10 2 N / m 2 |
| kilogramo jėga kubiniam centimetrui | kgf / cm3 | 9,807 * 10 4 N / m 2 |
| svaro už kvadratinę pėdą | pdl / ft 2 | 1,4882 N / m 2 |
| svaro jėga kvadratinei pėdai | lbf / ft 2 | 47,8803 N / m 2 |
| svaro jėga kvadratiniam coliui | lbf / in 2 | 6894,76 N / m 2 |
| vandens pėda | pėdų H 2 O | 2989,07 N / m 2 |
| colio vandens | H2O | 249,089 N / m 2 |
| gyvsidabrio colio | Hg | 3386,39 N / m 2 |
| Darbas, energija, šiluma (J arba kg * m 2 / s 2 arba N * m) | ||
| džaulis | J | 1 kg * m 2 / s 2 = 1 N * m |
| kalorijų | kal | 4.187 J |
| kilokalorijų | Kcal | 4187 J |
| kilovatvalandė | kwh | 3,6 * 10 6 J |
| Britų šiluminis blokas | Btu | 1055.06 J |
| pėdos poundas | ft * pdl | 0,0421 J |
| pėda lbf | ft * lbf | 1,3558 J |
| litras-atmosfera | l * atm | 101.328 J |
| Galia, W) | ||
| pėdos svaro per sekundę | ft * pdl / s | 0,0421W |
| pėdos svaro jėga per sekundę | ft * lbf / s | 1,3558 vatai |
| arklio galių (anglų k.) | hp | 745,7 vatai |
| Britų šiluminis vienetas per valandą | Btu / h | 0,2931 vatai |
| kilogramas jėgos metras per sekundę | kgf * m / s | 9,807 vatai |
| Masės srautas (kg/s) | ||
| svarų masės per sekundę | lbm / s | 0,4536 kg/s |
| Šilumos laidumo koeficientas (W / (m * K)) | ||
| Didžiosios Britanijos šiluminis vienetas per sekundę pėdą pagal Farenheitą | Btu / (s * pėda * degF) | 6230,64 W / (m * K) |
| Šilumos perdavimo koeficientas (W / (m 2 * K)) | ||
| Didžiosios Britanijos šiluminis vienetas per sekundę – kvadratinės pėdos Farenheito laipsnis | Btu / (s * pėda 2 * degF) | 20441,7 W / (m 2 * K) |
| Šiluminis difuziškumas, kinematinė klampumas (m 2 / s) | ||
| Stoksas | Šv (Šv.) | 10 -4 m 2 / s |
| centistokes | cSt (cSt) | 10 -6 m 2 / s = 1 mm 2 / s |
| kvadratinių pėdų per sekundę | ft 2 / s | 0,0929 m 2 / s |
| Dinaminis klampumas (Pa * s) | ||
| nusiteikimas | P (P) | 0,1 Pa * s |
| šimtapuisis cP | (cp) | 10 6 Pa * s |
| svaro sekundės už kvadratinę pėdą | pdt * s / ft 2 | 1,488 Pa * s |
| svaro jėgos sekundę kvadratinei pėdai | lbf * s / ft 2 | 47,88 Pa * s |
| Savitoji šiluma (J / (kg * K)) | ||
| kalorijų vienam gramui Celsijaus laipsniui | cal / (g * °C) | 4,1868 * 10 3 J / (kg * K) |
| Didžiosios Britanijos šiluminis vienetas vienam svarui Farenheito laipsniui | Btu / (lb * degF) | 4187 J / (kg * K) |
| Savitoji entropija (J / (kg * K)) | ||
| Didžiosios Britanijos terminis vienetas, tenkantis Rankine laipsniui | Btu / (lb * degR) | 4187 J / (kg * K) |
| Šilumos srauto tankis (W / m2) | ||
| kilokalorijų kvadratiniam metrui – valanda | Kcal / (m 2 * h) | 1,163 W / m 2 |
| Britų šiluminis vienetas kvadratinei pėdai – valanda | Btu / (2 pėdos * h) | 3,157 W / m 2 |
| Pastatų konstrukcijų pralaidumas drėgmei | ||
| kilogramas per valandą vienam vandens stulpelio milimetro metrui | kg / (h * m * mm H 2 O) | 28,3255 mg (s * m * Pa) |
| Statybinių konstrukcijų tūrinis pralaidumas | ||
| kubinis metras per valandą vienam metrui-milimetrui vandens stulpelio | m 3 / (h * m * mm H 2 O) | 28,3255 * 10 -6 m 2 / (s * Pa) |
| Šviesos galia | ||
| kandela | cd | SI bazinis vienetas |
| Apšvietimas (lx) | ||
| prabanga | Gerai | 1 cd * sr / m2 (sr - steradianas) |
| tel | ph (ph) | 10 4 lx |
| Ryškumas (cd / m2) | ||
| stilb | st (st) | 10 4 cd / m2 |
| nit | nt (nt) | 1 cd / m2 |
INROST įmonių grupė
Laboratorinis darbas Nr.1
Izobarinės masės nustatymas
oro šiluminė talpa
Šiluminė talpa – tai šiluma, kurią reikia sušildyti iki medžiagos kiekio vieneto, kad ji įkaistų 1 K. Vienetinis medžiagos kiekis gali būti matuojamas kilogramais, kubiniais metrais normaliomis fizinėmis sąlygomis ir kilogramais moliais. Kilomolis dujų yra dujų masė kilogramais, kuri skaitine prasme yra lygi jų molekulinei masei. Taigi, yra trijų tipų šiluminės talpos: masė c, J / (kg⋅K); tūrinis s ′, J / (m3⋅K) ir molinis, J / (kmol⋅K). Kadangi kilomolio dujų masė μ kartų didesnė nei vienas kilogramas, atskiras molinės šiluminės talpos žymėjimas neįvedamas. Šilumos pajėgumų santykis:
čia = 22,4 m3 / kmol yra idealių dujų kilomolio tūris normaliomis fizinėmis sąlygomis; - dujų tankis normaliomis fizinėmis sąlygomis, kg / m3.
Tikroji dujų šiluminė talpa yra šilumos išvestinė pagal temperatūrą:
Dujoms tiekiama šiluma priklauso nuo termodinaminio proceso. Jį galima nustatyti pagal pirmąjį termodinamikos dėsnį izochoriniams ir izobariniams procesams:
Čia yra šiluma, tiekiama 1 kg dujų izobarinio proceso metu; - dujų vidinės energijos pokytis; - dujų darbas prieš išorines jėgas.
Iš esmės (4) formulė suformuluoja 1-ąjį termodinamikos dėsnį, iš kurio išplaukia Mayer lygtis:
Jei dėsime = 1 K, tai, tai yra, dujų konstantos fizikinė reikšmė yra 1 kg dujų darbas izobariniame procese, kai jų temperatūra pasikeičia 1 K.
Majerio lygtis 1 kilogramui molio dujų turi tokią formą
kur = 8314 J / (kmol⋅K) yra universali dujų konstanta.
Be Mayer lygties, izobarinės ir izochorinės dujų masės šiluminės talpos yra susijusios viena su kita per adiabatinį eksponentą k (1 lentelė):
1.1 lentelė
Idealiųjų dujų adiabatinių eksponentų reikšmės
Dujų atomiškumas | |
Monatominės dujos | |
Dviatominės dujos | |
Trijų ir daugiaatomės dujos |
DARBO TIKSLAS
Teorinių žinių apie pagrindinius termodinamikos dėsnius įtvirtinimas. Praktinis oro šiluminės talpos nustatymo metodo, remiantis energijos balansu, sukūrimas.
Eksperimentinis oro savitosios masės šiluminės talpos nustatymas ir gauto rezultato palyginimas su etalonine verte.
1.1. Laboratorijos įrengimo aprašymas
Įrenginys (1.1 pav.) susideda iš žalvarinio vamzdžio 1, kurio vidinis skersmuo d =
= 0,022 m, kurio gale yra elektrinis šildymas su termoizoliacija 10. Vamzdžio viduje juda oro srautas, kuris tiekiamas 3. Oro srautą galima reguliuoti keičiant ventiliatoriaus greitį. 1 vamzdyje sumontuotas pilnos galvutės 4 ir perteklinio statinio slėgio 5 vamzdis, kuris yra prijungtas prie manometrų 6 ir 7. Be to, vamzdyje 1 sumontuota termopora 8, kuri gali judėti skerspjūviu kartu su vamzdžiu. pilnos galvos. Termoelemento emf reikšmė nustatoma potenciometru 9. Vamzdžiu judančio oro šildymas valdomas laboratoriniu autotransformatoriumi 12 keičiant šildytuvo galią, kuri nustatoma pagal ampermetro 14 ir voltmetro rodmenis. 13. Oro temperatūra šildytuvo išėjimo angoje nustatoma termometru 15.
1.2. EKSPERIMENTINĖ TECHNIKA
Šildytuvo šilumos srautas, W:
kur I yra srovė, A; U - įtampa, V; = 0,96; =
= 0,94 - šilumos nuostolių koeficientas.
1.1 pav. Eksperimentinės sąrankos diagrama:
1 - vamzdis; 2 - painiava; 3 - ventiliatorius; 4 - vamzdelis dinaminiam slėgiui matuoti;
5 - šakinis vamzdis; 6, 7 - diferencinio slėgio matuokliai; 8 - termopora; 9 - potenciometras; 10 - izoliacija;
11 - elektrinis šildytuvas; 12 - laboratorinis autotransformatorius; 13 - voltmetras;
14 - ampermetras; 15 - termometras
Oru gaunamas šilumos srautas, W:
kur m yra masės oro srautas, kg / s; - eksperimentinė, masės izobarinė oro šiluminė talpa, J / (kg · K); - oro temperatūra prie išėjimo iš šildymo sekcijos ir prie įėjimo į ją, ° С.
Oro srauto masė, kg/s:
. (1.10)
Čia yra vidutinis oro greitis vamzdyje, m / s; d yra vidinis vamzdžio skersmuo, m; - oro tankis esant temperatūrai, randamas pagal formulę, kg / m3:
, (1.11)
kur = 1,293 kg / m3 - oro tankis normaliomis fizinėmis sąlygomis; B - slėgis, mm. rt. st; - per didelis statinis oro slėgis vamzdyje, mm. vandens Art.
Oro greitis nustatomas pagal dinaminį slėgį keturiose vienodose atkarpose, m/s:
kur yra dinaminė galvutė, mm. vandens Art. (kgf / m2); g = 9,81 m / s2 - gravitacijos pagreitis.
Vidutinis oro greitis vamzdžio atkarpoje, m/s:
Oro vidutinė izobarinės masės šiluminė talpa nustatoma pagal (1.9) formulę, į kurią šilumos srautas pakeičiamas iš (1.8) lygties. Tiksli oro šiluminės talpos reikšmė esant vidutinei oro temperatūrai randama pagal vidutinių šiluminių galių lentelę arba pagal empirinę formulę, J / (kg⋅K):
. (1.14)
Santykinė eksperimento paklaida, %:
. (1.15)
1.3. Eksperimentavimas ir apdorojimas
matavimo rezultatai
Eksperimentas atliekamas tokia seka.
1. Įjungiamas laboratorijos stovas ir nustačius stacionarų režimą, nustatomi šie rodmenys:
Dinaminis oro slėgis keturiuose vienodų vamzdžių sekcijų taškuose;
Per didelis statinis oro slėgis vamzdyje;
Srovė I, A ir įtampa U, V;
Įeinančio oro temperatūra, ° С (termopora 8);
Išleidimo temperatūra, ° С (termometras 15);
Barometrinis slėgis B, mm. rt. Art.
Eksperimentas kartojamas kitam režimui. Matavimo rezultatai pateikiami 1.2 lentelėje. Skaičiavimai atlikti lentelėje. 1.3.
1.2 lentelė
Matavimo lentelė
Kiekio pavadinimas | |||
Įeinančio oro temperatūra, °C | |||
Išeinančio oro temperatūra, °C |
|||
Dinaminis oro slėgis, mm. vandens Art. | |||
Per didelis statinis oro slėgis, mm. vandens Art. |
|||
Barometrinis slėgis B, mm. rt. Art. |
|||
Įtampa U, V |
1.3 lentelė
Skaičiavimo lentelė
Kiekių pavadinimas |
|
|||
Dinaminė galvutė, N / m2 | ||||
Vidutinė srauto temperatūra įleidimo angoje, ° C |
Įkeliama...