Principalele proprietăți fizice ale aerului sunt luate în considerare: densitatea aerului, vâscozitatea sa dinamică și cinematică, căldura specifică, conductibilitatea termică, difuzibilitatea termică, numărul Prandtl și entropia. Proprietățile aerului sunt date în tabele în funcție de temperatura la presiunea atmosferică normală.

Densitatea aerului în funcție de temperatură

Este prezentat un tabel detaliat al valorilor densității aerului în stare uscată la diferite temperaturi și presiune atmosferică normală. Care este densitatea aerului? Densitatea aerului poate fi determinată analitic prin împărțirea masei sale la volumul pe care îl ocupăîn condiții specificate (presiune, temperatură și umiditate). De asemenea, puteți calcula densitatea acestuia folosind formula pentru ecuația de stare a gazului ideal. Pentru aceasta, este necesar să se cunoască presiunea absolută și temperatura aerului, precum și constanta de gaz și volumul molar al acestuia. Această ecuație calculează densitatea uscată a aerului.

La practica, pentru a afla care este densitatea aerului la diferite temperaturi, este convenabil să folosiți mese gata făcute. De exemplu, tabelul dat de valori ale densității aerului atmosferic în funcție de temperatura acestuia. Densitatea aerului din tabel este exprimată în kilograme pe metru cub și este dată în intervalul de temperatură de la minus 50 la 1200 de grade Celsius la presiunea atmosferică normală (101325 Pa).

Densitatea aerului in functie de temperatura - tabel

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

La 25 ° C, aerul are o densitate de 1,185 kg/m 3. Când este încălzit, densitatea aerului scade - aerul se dilată (volumul său specific crește). Cu o creștere a temperaturii, de exemplu, până la 1200 ° C, se obține o densitate a aerului foarte scăzută, egală cu 0,239 kg / m 3, care este de 5 ori mai mică decât valoarea sa la temperatura camerei. În general, reducerea încălzirii permite să aibă loc un proces precum convecția naturală și este utilizată, de exemplu, în aeronautică.

Dacă comparăm relativ densitatea aerului, atunci aerul este cu trei ordine de mărime mai ușor - la o temperatură de 4 ° C, densitatea apei este de 1000 kg / m 3, iar densitatea aerului este de 1,27 kg / m 3. De asemenea, este necesar să se noteze valoarea densității aerului în condiții normale. Condițiile normale pentru gaze sunt cele la care temperatura lor este de 0 ° C, iar presiunea este egală cu cea atmosferică normală. Astfel, conform tabelului, densitatea aerului în condiții normale (la NU) este egală cu 1,293 kg / m 3.

Vâscozitatea dinamică și cinematică a aerului la diferite temperaturi

La efectuarea calculelor termice este necesar să se cunoască valoarea vâscozității aerului (coeficientul de vâscozitate) la diferite temperaturi. Această valoare este necesară pentru a calcula numerele Reynolds, Grashof, Rayleigh, ale căror valori determină regimul de curgere al acestui gaz. Tabelul arată valorile coeficienților dinamicii μ și cinematice ν vâscozitatea aerului în intervalul de temperatură de la -50 la 1200 ° C la presiunea atmosferică.

Coeficientul de vâscozitate al aerului crește semnificativ odată cu creșterea temperaturii acestuia. De exemplu, vâscozitatea cinematică a aerului este de 15,06 · 10 -6 m 2 / s la o temperatură de 20 ° C, iar cu o creștere a temperaturii la 1200 ° C, vâscozitatea aerului devine egală cu 233,7 · 10 -6 m 2/s, adică crește de 15,5 ori! Vâscozitatea dinamică a aerului la o temperatură de 20 ° C este egală cu 18,1 · 10 -6 Pa · s.

Când aerul este încălzit, valorile vâscozității cinematice și dinamice cresc. Aceste două cantități sunt interconectate prin valoarea densității aerului, a cărei valoare scade atunci când acest gaz este încălzit. O creștere a vâscozității cinematice și dinamice a aerului (precum și a altor gaze) în timpul încălzirii este asociată cu o vibrație mai intensă a moleculelor de aer în jurul stării lor de echilibru (conform MKT).

Vâscozitatea dinamică și cinematică a aerului la diferite temperaturi - tabel

t, ° С	μ · 10 6, Pa · s	v106, m2/s	t, ° С	μ · 10 6, Pa · s	v106, m2/s	t, ° С	μ · 10 6, Pa · s	v106, m2/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

Notă: Fii atent! Vâscozitatea aerului este dată în puteri de 10 6.

Capacitatea termică specifică a aerului la temperaturi de la -50 la 1200 ° С

Este prezentat un tabel cu capacitatea termică specifică a aerului la diferite temperaturi. Capacitatea termică din tabel este dată la presiune constantă (capacitatea termică izobară a aerului) în intervalul de temperatură de la minus 50 la 1200 ° C pentru aerul uscat. Care este căldura specifică a aerului? Valoarea termică specifică determină cantitatea de căldură care trebuie furnizată unui kilogram de aer la presiune constantă pentru a-i crește temperatura cu 1 grad. De exemplu, la 20 ° C, pentru a încălzi 1 kg din acest gaz cu 1 ° C într-un proces izobaric, sunt necesari 1005 J de căldură.

Capacitatea termică specifică a aerului crește odată cu creșterea temperaturii acestuia. Cu toate acestea, dependența capacității de căldură în masă a aerului de temperatură nu este liniară. În intervalul de la -50 la 120 ° C, valoarea sa practic nu se modifică - în aceste condiții, capacitatea medie de căldură a aerului este de 1010 J / (kg · deg). Conform tabelului, se poate observa că temperatura începe să aibă un efect semnificativ de la 130 ° C. Cu toate acestea, temperatura aerului afectează căldura sa specifică mult mai slab decât vâscozitatea. Deci, atunci când este încălzit de la 0 la 1200 ° C, capacitatea de căldură a aerului crește de numai 1,2 ori - de la 1005 la 1210 J / (kg · grade).

De remarcat faptul că capacitatea termică a aerului umed este mai mare decât cea a aerului uscat. Dacă comparăm și aerul, atunci este evident că apa are o valoare mai mare și conținutul de apă din aer duce la creșterea capacității termice specifice.

Capacitatea termică specifică a aerului la diferite temperaturi - tabel

t, ° С	C p, J / (kg grade)	t, ° С	C p, J / (kg grade)	t, ° С	C p, J / (kg grade)	t, ° С	C p, J / (kg grade)
-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

Conductivitate termică, difuzivitate termică, numărul Prandtl de aer

Tabelul prezintă proprietăți fizice ale aerului atmosferic precum conductivitatea termică, difuzibilitatea termică și numărul lui Prandtl în funcție de temperatură. Proprietățile termofizice ale aerului sunt date în intervalul de la -50 la 1200 ° С pentru aerul uscat. Conform datelor din tabel, se poate observa că proprietățile indicate ale aerului depind în mod semnificativ de temperatură, iar dependența de temperatură a proprietăților considerate ale acestui gaz este diferită.

Ceea ce este necesar pentru a modifica temperatura fluidului de lucru, în acest caz, a aerului, cu un grad. Capacitatea termică a aerului depinde direct de temperatură și presiune. În același timp, diferite metode pot fi utilizate pentru a studia diferite tipuri de capacitate termică.

Matematic, capacitatea de căldură a aerului este exprimată ca raportul dintre cantitatea de căldură și creșterea temperaturii sale. Capacitatea termică a unui corp cu o masă de 1 kg se numește de obicei căldură specifică. Capacitatea termică molară a aerului este capacitatea termică a unui mol dintr-o substanță. Capacitate termică specificată - J / K. Capacitatea termică molară, respectiv, J / (mol * K).

Capacitatea termică poate fi considerată o caracteristică fizică a unei substanțe, în acest caz aerul, dacă măsurarea este efectuată în condiții constante. Cel mai adesea, aceste măsurători sunt efectuate la presiune constantă. Astfel se determină capacitatea termică izobară a aerului. Crește odată cu creșterea temperaturii și presiunii și este, de asemenea, o funcție liniară a acestor valori. În acest caz, schimbarea temperaturii are loc la presiune constantă. Pentru a calcula capacitatea termică izobară, este necesar să se determine temperatura și presiunea pseudocritică. Se determină folosind date de referință.

Capacitatea termică a aerului. Particularități

Aerul este un amestec de gaze. Când le luăm în considerare în termodinamică, se fac următoarele ipoteze. Fiecare gaz din amestec trebuie distribuit uniform pe tot volumul. Astfel, volumul gazului este egal cu volumul întregului amestec. Fiecare gaz din amestec are propria sa presiune parțială, pe care o exercită pe pereții vasului. Fiecare dintre componentele amestecului de gaze trebuie să aibă o temperatură egală cu temperatura întregului amestec. În acest caz, suma presiunilor parțiale ale tuturor componentelor este egală cu presiunea amestecului. Calculul capacității termice a aerului se realizează pe baza datelor privind compoziția amestecului de gaze și capacitatea termică a componentelor individuale.

Căldura specifică caracterizează o substanță în mod ambiguu. Din prima lege a termodinamicii, putem concluziona că energia internă a unui corp se modifică nu numai în funcție de cantitatea de căldură primită, ci și de munca efectuată de corp. În diferite condiții ale procesului de transfer de căldură, activitatea corpului poate diferi. Astfel, aceeași cantitate de căldură transmisă corpului poate provoca modificări ale temperaturii și energiei interne a corpului care sunt diferite ca valoare. Această caracteristică este tipică numai pentru substanțele gazoase. Spre deosebire de solide și lichide, substanțele gazoase pot modifica foarte mult volumul și pot lucra. De aceea capacitatea termică a aerului determină natura procesului termodinamic în sine.

Cu toate acestea, la un volum constant, aerul nu funcționează. Prin urmare, modificarea energiei interne este proporțională cu modificarea temperaturii acesteia. Raportul dintre capacitatea termică într-un proces cu presiune constantă și capacitatea termică într-un proces cu volum constant face parte din formula procesului adiabatic. Este notat cu litera greacă gamma.

Din istorie

Termenii „capacitate termică” și „cantitate de căldură” nu descriu foarte bine esența lor. Acest lucru se datorează faptului că au ajuns la știința modernă din teoria caloricii, care a fost populară în secolul al XVIII-lea. Adepții acestei teorii considerau căldura ca un fel de substanță fără greutate care este conținută în corpuri. Această substanță nu poate fi nici distrusă, nici creată. Răcirea și încălzirea corpurilor s-a explicat printr-o scădere sau, respectiv, o creștere a conținutului caloric. De-a lungul timpului, această teorie s-a dovedit a fi insuportabilă. Ea nu a putut explica de ce aceeași modificare a energiei interne a oricărui corp se obține atunci când i se transferă cantități diferite de căldură și depinde, de asemenea, de munca efectuată de corp.

Sub căldura specifică substanțele înțeleg cantitatea de căldură care trebuie raportată sau scăzută dintr-o unitate de substanță (1 kg, 1 m 3, 1 mol) pentru a-și schimba temperatura cu un grad.

În funcție de unitatea unei substanțe date, se disting următoarele capacități termice specifice:

Capacitate termică de masă CU, referitor la 1 kg de gaz, J / (kg ∙ K);

Capacitate de căldură molară µС la 1 kmol de gaz, J / (kmol ∙ K);

Capacitate termică volumetrică CU', referitor la 1 m 3 de gaz, J / (m 3 ∙ K).

Capacitățile termice specifice sunt legate între ele prin raportul:

Unde υ n- volum specific de gaz în condiții normale (n.u.), m 3 / kg; µ - masa molară a gazului, kg/kmol.

Capacitatea termică a unui gaz ideal depinde de natura procesului de furnizare (sau de îndepărtare) a căldurii, de atomicitatea gazului și de temperatură (capacitatea termică a gazelor reale depinde și de presiune).

Relația dintre masa izobară C Pși izocoric CV capacitatea termică este stabilită de ecuația Mayer:

C P - C V = R, (1.2)

Unde R - constanta de gaz, J / (kg ∙ K).

Când un gaz ideal este încălzit într-un vas închis de volum constant, căldura este cheltuită numai pentru modificarea energiei de mișcare a moleculelor sale, iar atunci când este încălzit la presiune constantă, datorită expansiunii gazului, se lucrează simultan împotriva forțelor externe. .

Pentru capacitățile de căldură molare, ecuația Mayer are forma:

μС р - μС v = μR, (1.3)

Unde µR= 8314J / (kmol ∙ K) - constantă universală de gaz.

Volumul ideal de gaz V n redusă la condiții normale se determină din următoarea relație:

(1.4)

Unde R n- presiunea in conditii normale, R n= 101325 Pa = 760 mm Hg; T n- temperatura in conditii normale, T n= 273,15 K; P t, V t, T t- presiunea de lucru, volumul si temperatura gazului.

Raportul dintre capacitatea termică izobară și căldura izocoră este notat kși a sunat exponentul adiabatic:

(1.5)

Din (1.2) și ținând cont de (1.5), obținem:

Pentru calcule precise, capacitatea medie de căldură este determinată de formula:

(1.7)

În calculele termice ale diferitelor echipamente, cantitatea de căldură necesară pentru încălzirea sau răcirea gazelor este adesea determinată:

Q = C ∙ m∙(t 2 - t 1), (1.8)

Q = C ′ ∙ V n∙(t 2 - t 1), (1.9)

Unde V n- volumul de gaz la nivel normal, m 3.

Q = µC ∙ ν∙(t 2 - t 1), (1.10)

Unde ν - cantitatea de gaz, kmoli.

Capacitate termica. Utilizarea capacității termice pentru a descrie procese în sisteme închise

În conformitate cu ecuația (4.56), căldura poate fi determinată dacă este cunoscută modificarea entropiei S a sistemului. Cu toate acestea, faptul că entropia nu poate fi măsurată în mod direct creează unele complicații, mai ales când se descriu procesele izocorice și izobare. Este necesar să se determine cantitatea de căldură folosind o cantitate măsurată experimental.

Capacitatea termică a sistemului poate servi ca atare cantitate. Definiția cea mai generală a capacității termice rezultă din expresia primei legi a termodinamicii (5.2), (5.3). Pe baza acesteia, orice capacitate a sistemului C față de lucru de forma m este determinată de ecuație

C m = dA m / dP m = P m d e g m / dP m, (5,42)

unde C m este capacitatea sistemului;

P m și g m sunt potențialul generalizat și, respectiv, coordonatele de stare ale formei m.

Valoarea C m arată cât de multă muncă de tip m trebuie făcută în condițiile date pentru a modifica potențialul al-lea generalizat al sistemului pe unitatea de măsură a acestuia.

Conceptul de capacitate a unui sistem în raport cu o anumită lucrare în termodinamică este utilizat pe scară largă numai atunci când descrie interacțiunea termică dintre sistem și mediu.

Capacitatea sistemului în raport cu căldura se numește capacitatea termică și este dată de egalitate

С = d e Q / dT = Td e S căldură / dT. (5,43)

În acest fel, Căldura specifică poate fi definită ca cantitatea de căldură care trebuie furnizată sistemului pentru a-și schimba temperatura cu un Kelvin.

Capacitatea de căldură, ca și energia internă și entalpia, este o cantitate mare proporțională cu cantitatea de materie.În practică, se utilizează capacitatea termică pe unitatea de masă a substanței, - căldura specifică, iar capacitatea termică referită la un mol dintr-o substanță este capacitatea de căldură molară... Căldura specifică în SI este exprimată în J/(kg K), iar molară în J/(mol K).

Capacitățile termice specifice și molare sunt legate de raportul:

С mol = С bate М, (5,44)

unde M este greutatea moleculară a substanței.

Distinge capacitatea termică adevărată (diferențială)., determinată din ecuația (5.43) și reprezentând o creștere elementară a căldurii cu o modificare infinitezimală a temperaturii și capacitate termica medie, care este raportul dintre cantitatea totală de căldură și modificarea totală a temperaturii în acest proces:

Q/DT. (5,45)

Relația dintre căldura specifică adevărată și cea medie este stabilită prin raport

La presiune sau volum constant, căldura și, în consecință, capacitatea termică dobândesc proprietățile unei funcții de stare, adică. devin caracteristici ale sistemului. Aceste capacități termice - izobar С Р (la presiune constantă) și izocor С V (la volum constant) sunt cele mai utilizate pe scară largă în termodinamică.

Dacă sistemul este încălzit la un volum constant, atunci, conform expresiei (5.27), capacitatea termică izocoră C V se scrie sub forma

C V = . (5.48)

Dacă sistemul este încălzit la presiune constantă, atunci, în conformitate cu ecuația (5.32), capacitatea termică izobară С Р apare sub forma

C P = . (5.49)

Pentru a afla relația dintre С Р și С V, este necesar să se diferențieze expresia (5.31) după temperatură. Pentru un mol dintr-un gaz ideal, această expresie, ținând cont de ecuația (5.18), poate fi reprezentată sub forma

H = U + pV = U + RT. (5,50)

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

iar diferența dintre capacitățile de căldură izobară și izocoră pentru un mol de gaz ideal este numeric egală cu constanta universală a gazului R:

C P - C V = R. (5,52)

Capacitatea termică la presiune constantă este întotdeauna mai mare decât capacitatea termică la volum constant, deoarece încălzirea unei substanțe la presiune constantă este însoțită de munca de dilatare a gazului.

Folosind expresia pentru energia internă a unui gaz monoatomic ideal (5.21), obținem valoarea capacității sale termice pentru un mol de gaz monoatomic ideal:

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)

Astfel, pentru gazele ideale monoatomice C V și C p nu depind de temperatură, deoarece toată energia termică furnizată este cheltuită doar pentru accelerarea mișcării de translație. Pentru moleculele poliatomice, împreună cu o modificare a mișcării de translație, poate apărea și o modificare a mișcării intramoleculare de rotație și vibrație. Pentru moleculele diatomice, de obicei se ia în considerare mișcarea de rotație suplimentară, ca urmare a căreia valorile numerice ale capacităților lor termice sunt:

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)

Pe parcurs, să ne referim la capacitățile termice ale substanțelor în alte stări de agregare (cu excepția gazelor). Pentru a estima capacitățile termice ale compușilor chimici solizi, se folosește adesea regula aproximativă a aditivității a lui Neumann și Kopp, conform căreia capacitatea termică molară a compușilor chimici în stare solidă este egală cu suma capacităților termice atomice ale elementelor incluse. în acest compus. Deci, capacitatea termică a unui compus chimic complex, ținând cont de regula Dulong și Petit, poate fi estimată după cum urmează:

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

unde n este numărul de atomi din moleculele compușilor.

Capacitățile termice ale lichidelor și solidelor în apropierea temperaturii de topire (cristalizare) sunt aproape egale. Aproape de punctul normal de fierbere, majoritatea lichidelor organice au o căldură specifică de 1700 - 2100 J / kg · K. În intervalele dintre aceste temperaturi ale tranzițiilor de fază, capacitatea termică a unui lichid poate diferi semnificativ (depinde de temperatură). În general, dependența capacității termice a solidelor de temperatură în intervalul 0 - 290K în majoritatea cazurilor este bine reprodusă de ecuația semiempirică Debye (pentru o rețea cristalină) în regiunea de temperatură scăzută.

C P „C V = eT 3, (5,58)

în care coeficientul de proporţionalitate (e) depinde de natura substanţei (constantă empirică).

Dependența de temperatură a capacității termice a gazelor, lichidelor și solidelor la temperaturi normale și ridicate este de obicei exprimată folosind ecuații empirice sub formă de serie de puteri:

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

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

unde a, b, c și c „sunt coeficienți de temperatură empiric.

Revenind la descrierea proceselor în sisteme închise folosind metoda capacităților termice, notăm câteva dintre ecuațiile prezentate în Secțiunea 5.1 într-o formă ușor diferită.

Procesul izocor. Exprimând energia internă (5.27) în termeni de capacitate termică, obținem

dU V = dQ V = U 2 - U 1 = C V dT = C V dT. (5,61)

Ținând cont de faptul că capacitatea termică a unui gaz ideal nu depinde de temperatură, ecuația (5.61) se poate scrie după cum urmează:

DU V = Q V = U 2 - U 1 = C V DT. (5,62)

Pentru a calcula valoarea integralei (5.61) pentru gazele mono- și poliatomice reale, este necesar să se cunoască forma specifică a dependenței funcționale C V = f (T) de tipul (5.59) sau (5.60).

Procesul izobaric. Pentru starea gazoasă a materiei, prima lege a termodinamicii (5.29) pentru acest proces, ținând cont de înregistrarea muncii de dilatare (5.35) și folosind metoda capacităților termice, se scrie după cum urmează:

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)

Dacă sistemul este un gaz ideal și capacitatea termică С Р nu depinde de temperatură, relația (5.64) se transformă în (5.63). Pentru a rezolva ecuația (5.64), care descrie un gaz real, este necesar să se cunoască forma specifică a dependenței C p = f (T).

Proces izotermic. Modificarea energiei interne a unui gaz ideal într-un proces care rulează la o temperatură constantă

dU T = C V dT = 0. (5,65)

Proces adiabatic. Deoarece dU = C V dT, atunci pentru un mol de gaz ideal, modificarea energiei interne și, respectiv, munca efectuată sunt egale:

DU = C V dT = C V (T 2 - T 1); (5,66)

Și blană = -DU = C V (T 1 - T 2). (5,67)

Analiza ecuaţiilor care caracterizează diferite procese termodinamice în următoarele condiţii: 1) p = сonst; 2) V = const; 3) T = сonst și 4) dQ = 0 arată că toate pot fi reprezentate prin ecuația generală:

pV n = const. (5,68)

În această ecuație, exponentul „n” poate lua valori de la 0 la ¥ pentru diferite procese:

1.izobaric (n = 0);

2.izotermă (n = 1);

3.izocoric (n = ¥);

4.adiabatic (n = g; unde g = C P / C V - coeficient adiabatic).

Relatiile obtinute sunt valabile pentru un gaz ideal si sunt o consecinta a ecuatiei sale de stare, iar procesele luate in considerare sunt manifestari particulare si limitative ale proceselor reale. Procesele reale, de regulă, sunt intermediare, decurg la valori arbitrare ale lui „n” și sunt numite procese politropice.

Dacă comparăm munca de dilatare a unui gaz ideal, produsă în procesele termodinamice considerate, cu o modificare a volumului de la V 1 la V 2, atunci, după cum se poate observa din Fig. 5.2, cea mai mare muncă de expansiune se realizează în procesul izobaric, mai puțin în procesul izotermic și cu atât mai puțin în procesul adiabatic. Pentru un proces izocor, munca este zero.

Orez. 5.2. P = f (V) - dependență pentru diferite procese termodinamice (zonele umbrite caracterizează munca de expansiune în procesul corespunzător)

TEMPERATURA... Se măsoară atât în ​​Kelvin (K) cât și în grade Celsius (° C). Mărimea gradului Celsius și dimensiunea Kelvin sunt aceleași pentru diferența de temperatură. Relația dintre temperaturi:

t = T - 273,15 K,

Unde t- temperatura, ° С, T- temperatura, K.

PRESIUNE... Presiunea aerului umed p iar componentele sale sunt măsurate în Pa (Pascal) și unități multiple (kPa, GPa, MPa).
Presiunea barometrică a aerului umed p b egală cu suma presiunilor parțiale ale aerului uscat p înși vapori de apă p p :

p b = p b + p p

DENSITATE... Densitatea aerului umed ρ , kg / m3, este raportul dintre masa amestecului aer-abur și volumul acestui amestec:

ρ = M / V = ​​​​M în / V + M p / V

Densitatea aerului umed poate fi determinată prin formulă

ρ = 3,488 p b / T - 1,32 p p / T

GRAVITAȚIE SPECIFICĂ... Greutatea specifică a aerului umed γ Este raportul dintre greutatea aerului umed și volumul său, N / m 3. Densitatea și greutatea specifică sunt legate de dependență

ρ = γ / g,

Unde g- accelerația gravitației, egală cu 9,81 m/s 2.

UMIDITATEA AERULUI... Conținutul de vapori de apă din aer. caracterizat prin două valori: umiditatea absolută și umiditatea relativă.
Absolut umiditatea aerului. cantitatea de vapori de apă, kg sau g, conținută în 1 m 3 de aer.
Relativ umiditatea aerului φ exprimat în%. raportul dintre presiunea parțială a vaporilor de apă, pp, conținută în aer, și presiunea parțială a vaporilor de apă din aer atunci când acesta este complet saturat cu vapori de apă, p p.n. :

φ = (p p / p p.n.) 100%

Presiunea parțială a vaporilor de apă în aerul umed saturat poate fi determinată din expresie

lg p bp = 2,125 + (156 + 8,12t c.n.) / (236 + t c.n.),

Unde t c.n.- temperatura aerului umed saturat, ° С.

PUNCT DE CONDENSARE... Temperatura la care presiunea parțială a vaporilor de apă p p conținută în aerul umed este egală cu presiunea parțială a vaporilor de apă saturați p bp la aceeasi temperatura. La temperatura de rouă, începe condensarea umidității din aer.

d = M p / M in

d = 622p p / (p b - p p) = 6,22φp bp (p b - φp bp / 100)

CĂLDURA SPECIFICĂ... Capacitatea termică specifică a aerului umed c, kJ / (kg * ° C) este cantitatea de căldură necesară pentru a încălzi 1 kg dintr-un amestec de aer uscat și vapori de apă cu 10 și se referă la 1 kg de aer uscat:

c = c b + c n d / 1000,

Unde c in- caldura specifica medie a aerului uscat, luata in intervalul de temperatura 0-1000C egala cu 1,005 kJ/(kg*°C); cu n - căldura specifică medie a vaporilor de apă, egală cu 1,8 kJ / (kg * ° C). Pentru calcule practice în proiectarea sistemelor de încălzire, ventilație și aer condiționat, este permisă utilizarea capacității termice specifice a aerului umed c = 1,0056 kJ / (kg * °C) (la o temperatură de 0 ° C și o presiune barometrică). de 1013,3 GPa)

ENTALPIE SPECIFICA... Entalpia specifică a aerului umed este entalpia eu, kJ, referitor la 1 kg de masă de aer uscat:

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

RAPORT DE EXPANSARE A VOLUMULUI... Coeficientul de temperatură al expansiunii volumetrice

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

PARAMETRI DE AMESTEC .
Temperatura amestecului de aer

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)

Entalpia specifică a amestecului de aer

I cm = (M 1 I 1 + M 2 I 2) / (M 1 + M 2)

Unde M 1, M 2- mase de aer mixte

CLASELE DE FILTRARE

Aplicație	Clasa de curatenie					Gradul de purificare
	Standarde	DIN 24185 DIN 24184	EN 779	EUROVENT 4/5	EN 1882
Filtru grosier cu cerințe scăzute de puritate a aerului	Curățare dură	UE1	G1	UE1	—	A%
Filtru utilizat în concentrație mare de praf cu curățare grosieră, Aer condiționat și ventilație de evacuare cu cerințe scăzute pentru puritatea aerului din interior.						65
		EU2	G2	EU2	—	80
		EU3	G3	EU3	—	90
		EU4	G4	EU4	—
Separarea prafului fin în echipamentele de ventilație utilizate în încăperi cu cerințe ridicate pentru fluxul de aer. Filtru pentru filtrare foarte fină. A doua etapă de curățare (post-tratare) în încăperi cu cerințe medii pentru puritatea aerului.	Curățare fină	EU5	EU5	EU5	—	E%
						60
		EU6	EU6	EU6	—	80
		EU7	EU7	EU7	—	90
		EU8	EU8	EU8	—	95
		EU9	EU9	EU9	—
Curățare superfină de praf. Se folosește în încăperi cu cerințe crescute de puritate a aerului („camera curată”). Purificarea finala a aerului in incaperi cu tehnologie de precizie, unitati chirurgicale, sectii de resuscitare, in industria farmaceutica.	Curățare foarte fină	—	—	—	EU5	CU%
						97
		—	—	—	EU6	99
		—	—	—	EU7	99,99
		—	—	—	EU8	99,999

CALCULUL PUTERII CALORIFICE

Încălzire, ° 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

STANDARDE ȘI REGULAMENTE

SNiP 2.01.01-82 - Climatologie și geofizică a construcțiilor

Informații despre condițiile climatice ale unor teritorii specifice.

SNiP 2.04.05-91 * - Încălzire, ventilație și aer condiționat

Aceste coduri de construcție trebuie respectate la proiectarea încălzirii, ventilației și aerului condiționat în clădiri și structuri (denumite în continuare clădiri). La proiectare, ar trebui să respectați, de asemenea, cerințele de încălzire, ventilație și aer condiționat ale SNiP ale clădirilor și spațiilor corespunzătoare, precum și standardele departamentale și alte documente de reglementare aprobate și convenite cu Gosstroy al Rusiei.

SNiP 2.01.02-85 * - Standarde de securitate la incendiu

Aceste standarde trebuie respectate la elaborarea proiectelor pentru clădiri și structuri.

Aceste standarde stabilesc clasificarea tehnică la incendiu a clădirilor și structurilor, elementelor acestora, structurilor de construcție, materialelor, precum și cerințele generale de prevenire a incendiilor pentru soluțiile structurale și de planificare pentru spații, clădiri și structuri pentru diverse scopuri.

Aceste standarde sunt completate și clarificate de cerințele de incendiu stabilite în SNiP partea 2 și în alte documente de reglementare aprobate sau agreate de Gosstroy.

SNiP II-3-79 * - Inginerie termică în construcții

Aceste norme de inginerie termică a clădirii trebuie respectate la proiectarea structurilor de închidere (pereți exteriori și interiori, pereți despărțitori, acoperiri, podele de mansardă și intermediare, pardoseli, umpluturi de deschideri: ferestre, lămpi, uși, porți) ale clădirilor și structurilor noi și reconstruite pt. diverse scopuri (rezidentiale, publice, industriale si industriale auxiliare, agricole si de depozitare, cu temperatura sau temperatura normalizate si umiditatea relativa a aerului interior).

SNiP II-12-77 - Protecție împotriva zgomotului

Aceste norme și reguli trebuie respectate la proiectarea protecției împotriva zgomotului pentru a asigura niveluri admisibile de presiune sonoră și niveluri de zgomot în încăperile de la locurile de muncă din clădirile industriale și auxiliare și pe șantierele industriale, în clădiri rezidențiale și publice, precum și în zonele rezidențiale ale orașelor și alte aşezări.

SNiP 2.08.01-89 * - Clădiri de locuit

Aceste reguli și reglementări se aplică pentru proiectarea clădirilor rezidențiale (cladiri de apartamente, inclusiv blocuri de apartamente pentru bătrâni și familii cu persoane cu dizabilități care se deplasează în scaune cu rotile, denumite în continuare familii cu persoane cu dizabilități, precum și cămine) până la 25 inclusiv. etaje.

Aceste reguli și reglementări nu se aplică proiectării clădirilor de inventar și mobile.

SNiP 2.08.02-89 * - Clădiri și structuri publice

Aceste reguli și reglementări se aplică proiectării clădirilor publice (până la 16 etaje inclusiv) și structurilor, precum și spațiilor publice construite în clădiri rezidențiale. La proiectarea spațiilor publice construite în clădiri rezidențiale, SNiP 2.08.01-89 * (Clădiri rezidențiale) ar trebui să fie ghidat suplimentar.

SNiP 2.09.04-87 * - Clădiri administrative și casnice

Aceste standarde se aplică pentru proiectarea clădirilor administrative și rezidențiale de până la 16 etaje inclusiv și a spațiilor întreprinderilor. Aceste standarde nu se aplică pentru proiectarea clădirilor administrative și a spațiilor publice.

La proiectarea clădirilor reconstruite în legătură cu extinderea, reconstrucția sau reechiparea tehnică a întreprinderilor, sunt permise abateri de la aceste standarde în ceea ce privește parametrii geometrici.

SNiP 2.09.02-85 * - Clădiri industriale

Aceste standarde se aplică pentru proiectarea clădirilor și spațiilor industriale. Aceste standarde nu se aplică proiectării clădirilor și spațiilor pentru producția și depozitarea explozivilor și explozivilor, clădirilor subterane și mobile (de inventar).

SNiP 111-28-75 - Reguli pentru producerea și recepția lucrărilor

Testele de pornire ale sistemelor de ventilație și aer condiționat instalate sunt efectuate în conformitate cu cerințele SNiP 111-28-75 „Reguli pentru producerea și recepția lucrărilor” după testarea mecanică a ventilației și a echipamentelor de putere asociate. Scopul testelor de punere în funcțiune și reglajului sistemelor de ventilație și aer condiționat este de a stabili conformitatea parametrilor de funcționare ale acestora cu indicatorii de proiectare și de reglementare.

Înainte de testare, unitățile de ventilație și aer condiționat trebuie să funcționeze continuu și corespunzător timp de 7 ore.

În timpul testelor de pornire, trebuie efectuate următoarele:

• Verificarea conformității parametrilor echipamentelor instalate și a elementelor dispozitivelor de ventilație adoptate în proiect, precum și conformitatea calității fabricării și instalării acestora cu cerințele TU și SNiP.
• Identificarea scurgerilor în conductele de aer și alte elemente ale sistemelor
• Verificarea conformității cu datele de proiectare a debitelor volumetrice de aer care trece prin dispozitivele de admisie și distribuție a aerului ale sistemelor generale de ventilație și climatizare
• Verificarea conformității cu datele pașaportului echipamentelor de ventilație în ceea ce privește performanța și presiunea
• Verificarea uniformității încălzirii radiatoarelor. (Dacă nu există purtător de căldură în sezonul cald, nu se efectuează verificarea uniformității încălzirii radiatoarelor)

TABEL DE VALORI FIZICE

Constante fundamentale
Constant (număr) Avogadro	N / A	6,0221367 (36) * 10 23 mol -1
Constanta universală de gaz	R	8,314510 (70) J / (mol * K)
constanta Boltzmann	k = R/NA	1,380658 (12) * 10 -23 J/K
Temperatura zero absolut	0K	-273,150C
Viteza sunetului în aer în condiții normale		331,4 m/s
Accelerația gravitației	g	9,80665 m/s 2
Lungime (m)
micron	μ (μm)	1 micron = 10 -6 m = 10 -3 cm
angstrom	-	1 - = 0,1 nm = 10 -10 m
curte	yd	0,9144 m = 91,44 cm
picior	ft	0,3048 m = 30,48 cm
inch	în	0,0254 m = 2,54 cm
Suprafata, m2)
curte pătrată	yd 2	0,8361 m 2
metru pătrat	ft 2	0,0929 m 2
inch pătrat	in 2	6,4516 cm 2
Volumul, m3)
yard cub	yd 3	0,7645 m 3
picior cub	ft 3	28,3168 dm 3
inch cub	în 3	16,3871 cm 3
galon (engleză)	gală (Marea Britanie)	4,5461 dm 3
galon (SUA)	gală (SUA)	3,7854 dm 3
halbă (engleză)	pt (Marea Britanie)	0,5683 dm 3
halbă uscată (SUA)	uscat pt (SUA)	0,5506 dm 3
halbă lichidă (SUA)	liq pt (SUA)	0,4732 dm 3
uncie fluide (engleză)	fl.oz (Marea Britanie)	29,5737 cm 3
uncie lichide (SUA)	fl.oz (SUA)	29,5737 cm 3
bushel (SUA)	bu (SUA)	35,2393 dm 3
butoi uscat (SUA)	bbl (SUA)	115.628 dm 3
Greutate (kg)
livre.	livre	0,4536 kg
melc	melc	14,5939 kg
gran	gr	64,7989 mg
tranzacționează uncie	oz	28,3495 g
Densitate (kg/m3)
liră pe picior cub	lb/ft 3	16,0185 kg/m 3
liră pe inch cub	lb / în 3	27680 kg/m 3
melc pe picior cub	melc / ft 3	515,4 kg/m 3
Temperatura termodinamica (K)
grad Rankine	° R	5/9 K
Temperatura (K)
grad Fahrenheit	° F	5/9 K; t ° C = 5/9 * (t ° F - 32)
Forță, greutate (N sau kg * m / s 2)
newton	N	1 kg * m / s 2
poundal	pdl	0,1383 H
lbf	lbf	4,4482 H
kilogram-forță	kgf	9.807 H
Greutate specifică (N/m 3)
lbf pe inch cub	lbf / ft 3	157,087 N/m3
Presiune (Pa sau kg / (m * s 2) sau N / m 2)
pascal	Pa	1 N/m2
hectopascal	GPa	10 2 Pa
kilopascal	KPa	10 3 Pa
bar	bar	105 N/m2
atmosfera fizica	ATM	1.013 * 10 5 N/m 2
milimetru de mercur	mm Hg	1.333 * 10 2 N/m2
kilogram-forță pe centimetru cub	kgf / cm 3	9.807 * 10 4 N/m 2
lire pe picior pătrat	pdl / ft 2	1,4882 N/m2
liră-forță pe metru pătrat	lbf / ft 2	47,8803 N/m2
liră-forță pe inch pătrat	lbf / în 2	6894,76 N/m2
picior de apă	ft H2O	2989,07 N/m2
inch de apă	în H2O	249,089 N/m2
inch de mercur	în Hg	3386,39 N/m2
Muncă, energie, căldură (J sau kg * m 2 / s 2 sau N * m)
joule	J	1 kg * m 2 / s 2 = 1 N * m
calorie	cal	4.187 J
kilocalorie	Kcal	4187 J
kilowatt oră	kwh	3,6 * 10 6 J
Unitate termică britanică	Btu	1055,06 J
picior poundal	ft * pdl	0,0421 J
picior lbf	ft * lbf	1,3558 J
litru-atmosfera	l * atm	101.328 J
Putere, W)
picior liră pe secundă	ft * pdl / s	0,0421W
picior-liră-forță pe secundă	ft * lbf / s	1,3558 Watt
cai putere (engleză)	hp	745,7 wați
Unitate termică britanică pe oră	Btu/h	0,2931 Watt
kilogram-forță-metru pe secundă	kgf * m / s	9.807 wați
Debitul masic (kg/s)
masa de lire pe secundă	lbm/s	0,4536 kg/s
Coeficient de conductivitate termică (W / (m * K))
Unitate termică britanică pe secundă-picior-Fahrenheit	Btu / (s * ft * degF)	6230,64 W / (m * K)
Coeficient de transfer termic (W / (m 2 * K))
Unitate termică britanică pe secundă - picior pătrat-grad Fahrenheit	Btu / (s * ft 2 * degF)	20441,7 W / (m 2 * K)
Difuzivitate termică, vâscozitate cinematică (m 2 / s)
Stokes	St (Sf)	10 -4 m 2 / s
centistokes	cSt (cSt)	10 -6 m 2 / s = 1mm 2 / s
picior pătrat pe secundă	ft 2 / s	0,0929 m2/s
Vâscozitate dinamică (Pa * s)
echilibru	P (P)	0,1 Pa * s
centipoise cP	(cp)	10 6 Pa * s
liră secundă pe picior pătrat	pdt * s / ft 2	1,488 Pa * s
liră-forță secundă pe metru pătrat	lbf * s / ft 2	47,88 Pa * s
Căldura specifică (J / (kg * K))
calorii pe gram-grad Celsius	cal / (g * ° C)	4,1868 * 10 3 J / (kg * K)
Unitate termică britanică pe liră-grad Fahrenheit	Btu / (lb * degF)	4187 J / (kg * K)
Entropia specifică (J / (kg * K))
Unitate termică britanică per liră-grad Rankine	Btu / (lb * degR)	4187 J / (kg * K)
Densitatea fluxului de căldură (W / m2)
kilocalorie pe metru pătrat - oră	Kcal / (m 2 * h)	1,163 W/m2
Unitate termică britanică pe metru pătrat - oră	Btu / (ft 2 * h)	3,157 W/m2
Permeabilitatea la umiditate a structurilor clădirii
kilogram pe oră pe metru milimetru de coloană de apă	kg / (h * m * mm H 2 O)	28,3255 mg (s * m * Pa)
Permeabilitatea volumetrică a structurilor clădirii
metru cub pe oră pe metru-milimetru de coloană de apă	m 3 / (h * m * mm H 2 O)	28,3255 * 10 -6 m 2 / (s * Pa)
Puterea luminii
candela	CD	Unitatea de bază SI
Iluminare (lx)
luxos	O.K	1 cd * sr / m2 (sr - steradian)
ph	ph (ph)	10 4 lx
Luminozitate (cd/m2)
stilb	st (st)	10 4 cd/m2
nit	nt (nt)	1 cd/m2

Grupul de companii INROST

Lucrare de laborator nr 1

Determinarea masei izobare

capacitatea termică a aerului

Capacitatea termică este căldura care trebuie adusă la o cantitate unitară a unei substanțe pentru a o încălzi cu 1 K. O cantitate unitară a unei substanțe poate fi măsurată în kilograme, metri cubi în condiții fizice normale și kilograme moli. Un kilomol de gaz este masa unui gaz în kilograme, care este numeric egală cu greutatea sa moleculară. Astfel, există trei tipuri de capacități termice: masa c, J / (kg⋅K); volumetric s ′, J / (m3⋅K) și molar, J / (kmol⋅K). Deoarece un kilomol de gaz are o masă μ ori mai mare de un kilogram, nu este introdusă o denumire separată pentru capacitatea de căldură molară. Relatia dintre capacitatile termice:

unde = 22,4 m3 / kmol este volumul unui kilomol de gaz ideal în condiții fizice normale; - densitatea gazului in conditii fizice normale, kg/mc.

Capacitatea termică reală a unui gaz este derivata căldurii în raport cu temperatura:

Căldura furnizată gazului depinde de procesul termodinamic. Poate fi determinat prin prima lege a termodinamicii pentru procesele izocorice și izobare:

Iată căldura furnizată la 1 kg de gaz în procesul izobaric; - modificarea energiei interne a gazului; - lucrul gazelor împotriva forţelor externe.

În esență, formula (4) formulează prima lege a termodinamicii, din care rezultă ecuația Mayer:

Dacă punem = 1 K, atunci, adică semnificația fizică a constantei gazului este munca a 1 kg de gaz în procesul izobaric atunci când temperatura acestuia se modifică cu 1 K.

Ecuația lui Mayer pentru 1 kg mol de gaz are forma

unde = 8314 J / (kmol⋅K) este constanta universală a gazului.

În plus față de ecuația Mayer, capacitățile termice ale masei izobară și izocoră ale gazelor sunt legate între ele prin exponentul adiabatic k (Tabelul 1):

Tabelul 1.1

Valorile exponenților adiabatici pentru gazele ideale

Atomicitatea gazelor
Gaze monoatomice
Gaze diatomice
Gaze tri- și poliatomice

SCOPUL LUCRĂRII

Consolidarea cunoștințelor teoretice privind legile de bază ale termodinamicii. Dezvoltarea practică a metodei de determinare a capacității termice a aerului pe baza bilanţului energetic.

Determinarea experimentală a capacității termice specifice masei aerului și compararea rezultatului obținut cu o valoare de referință.

1.1. Descrierea configurației laboratorului

Instalația (fig. 1.1) constă dintr-o țeavă de alamă 1 cu diametrul interior d =
= 0,022 m, la capatul caruia se afla o incalzire electrica cu termoizolatie 10. In interiorul conductei se deplaseaza un debit de aer care este alimentat 3. Debitul de aer poate fi reglat prin modificarea turatiei ventilatorului. În conducta 1, este instalat un tub cu cap complet 4 și presiune statică în exces 5, care sunt conectate la manometrele 6 și 7. În plus, un termocuplu 8 este instalat în tubul 1, care se poate deplasa de-a lungul secțiunii transversale simultan cu tubul. de cap plin. Valoarea emf a termocuplului este determinată de potențiometrul 9. Încălzirea aerului care se deplasează prin țeavă este controlată cu ajutorul autotransformatorului de laborator 12 prin modificarea puterii încălzitorului, care este determinată de citirile ampermetrului 14 și ale voltmetrului. 13. Temperatura aerului la ieșirea încălzitorului este determinată de termometrul 15.

1.2. TEHNICA EXPERIMENTALA

Fluxul de căldură al încălzitorului, W:

unde I este curentul, A; U - tensiune, V; = 0,96; =
= 0,94 - coeficient de pierdere de căldură.

Figura 1.1. Diagrama de configurare experimentală:

1 - teava; 2 - confuz; 3 - ventilator; 4 - un tub pentru măsurarea presiunii dinamice;

5 - conductă de ramificație; 6, 7 - manometre diferenţiale; 8 - termocuplu; 9 - potențiometru; 10 - izolație;

11 - încălzitor electric; 12 - autotransformator de laborator; 13 - voltmetru;

14 - ampermetru; 15 - termometru

Debitul de căldură primit de aer, W:

unde m este debitul masic de aer, kg / s; - experimentală, capacitatea termică izobară de masă a aerului, J/(kg · K); - temperatura aerului la ieșirea din secțiunea de încălzire și la intrarea în aceasta, ° С.

Debitul masic de aer, kg / s:

. (1.10)

Iată viteza medie a aerului în conductă, m / s; d este diametrul interior al conductei, m; - densitatea aerului la temperatura, care se gaseste prin formula, kg/m3:

, (1.11)

unde = 1,293 kg / m3 - densitatea aerului în condiții fizice normale; B - presiune, mm. rt. Sf; - presiune statică excesivă a aerului în conductă, mm. apă Artă.

Vitezele aerului sunt determinate de presiunea dinamică în patru secțiuni egale, m / s:

unde este capul dinamic, mm. apă Artă. (kgf/m2); g = 9,81 m / s2 - accelerația gravitației.

Viteza medie a aerului în secțiunea conductei, m/s:

Capacitatea termică medie izobară a aerului este determinată din formula (1.9), în care fluxul de căldură este substituit din ecuația (1.8). Valoarea exactă a capacității termice a aerului la o temperatură medie a aerului se găsește conform tabelului capacităților termice medii sau conform formulei empirice, J / (kg⋅K):

. (1.14)

Eroare relativă a experimentului, %:

. (1.15)

1.3. Experimentarea și prelucrarea

rezultatele măsurătorilor

Experimentul se desfășoară în următoarea secvență.

1. Standul de laborator este pornit și după stabilirea modului staționar, se fac următoarele citiri:

Presiunea dinamică a aerului în patru puncte ale secțiunilor de conducte egale;

Presiune statică excesivă a aerului în conductă;

Curentul I, A și tensiunea U, V;

Temperatura aerului de intrare, ° С (termocuplu 8);

Temperatura de ieșire, ° С (termometru 15);

Presiunea barometrică B, mm. rt. Artă.

Experimentul se repetă pentru următorul regim. Rezultatele măsurătorilor sunt înscrise în tabelul 1.2. Calculele sunt efectuate în tabel. 1.3.

Tabelul 1.2

Masa de masura

	Denumirea cantității
	Temperatura aerului de admisie, °C
	Temperatura aerului de evacuare, °C
	Presiunea dinamică a aerului, mm. apă Artă.
	Presiune statică excesivă a aerului, mm. apă Artă.
	Presiunea barometrică B, mm. rt. Artă.
	Tensiunea U, V

Tabelul 1.3

Tabel de calcul

	Denumirea cantităților
	Cap dinamic, N/m2
	Temperatura medie pe tur la intrare, °C