ЗАВИСИМОСТЬ ПЛОТНОСТИ ВОЗДУХА ОТ ЕГО ТЕМПЕРАТУРЫ И

Описание методики

Обычно стандартной величиной плотности воздуха на уровне моря в соответствии с Международной стандартной атмосферой принимается значение 1,2250 кг/м3, которая соответствует плотности сухого воздуха при 15 oС и давлении 101330 Па. Плотность воздуха зависит от давления и температуры. Для сухого воздуха плотность может быть рассчитана по уравнению Менделеева-Клаперона для идеального газа: p – плотность воздуха; P – абсолютное давление кПа (атмосферное давление можно принять 101,3кПа); M – молярная масса воздуха (29 г/моль); R – универсальная газовая постоянная (8,31); Т – температура в Кельвинах.

Видео

Что такое относительная плотность по воздуху? ^

Следует принять во внимание, что вес воздуха – это величина изменчивая и меняется в зависимости от различных условий, таких как географическая широта и сила инерции, которая возникает при вращении Земли вокруг своей оси. На полюсах вес воздуха на 5% больше, чем в зоне экватора.

Массовая плотность воздуха – это масса 1 м3 воздуха, обозначаемая греческой буквой ρ. Как известно, масса тела – величина постоянная. За единицу массы принято считать массу гири из иридистой платины, которая находится в Международной палате мер и весов в Париже.

Массовая плотность воздуха ρ вычисляется по следующей формуле: ρ = m / v. Здесь m – масса воздуха, измеряемая в кг×с2/м; ρ – его массовая плотность, измеряемая в кгс×с2/м4.

Массовая и весовая плотности воздуха находятся в зависимости: ρ = γ / g, где g – коэффициент ускорения свободного падения, равный 9,8 м/с². Откуда следует, что массовая плотность воздуха при стандартных условиях равна 0,1250 кг×с2/м4.

Теплоемкость и энтальпия [ править]

Удельная теплоемкость воздуха – количество тепла в килоджоулях (в килокалориях), необходимое для нагревания 1 кг или 1 м3 воздуха на 10. Для практических расчетов теплоемкость влажного воздуха при барометрическом давлении = 101,3 КПа (760 мм рт. ст.) в интервале температур от 0 до 100 °С:

Св = 1,0048 + 1,96*d , кДж/кг⋅К

Энтальпия (теплосодержание) воздуха выражает количество тепла, содержащееся в воздухе при данных температуре и давлении.

Энтальпия влажного воздуха представляет собой сумму энтальпий сухого воздуха и содержащихся в нем водяных паров:

iв + iс.в + diв.п

Энтальпия сухого воздуха равна произведению теплоемкости на температуру:

iс.в = сс.вtс.в = 1,0048*tc.в кДж/кг

Энтальпия водяного пара слагается из скрытой теплоты парообразования и энтальпии паров при этой температуре, которая равна произведению теплоемкости пара на температуру. В технических расчетах энтальпию водяных паров приближенно определяют по формуле:

 

iв.п = 2500+1,96 tв.п , кДж/кг вод. паров

( iв.п = 597+0,47 tв.п , ккал/кг вод. паров)

Общая энтальпия смеси при содержании влаги в воздухе d г/кг сухого воздуха:

Iв = 1.0048*t+0,001*d*(2500+1,96*t)кДж/кг сухого воздуха

(Iв =0,24*t+0,001*d*[597+0.47*t]) ккал/кг сухого воздуха.

В табл. 6.5 приводятся свойства сухого воздуха: плотность – ρ, теплоемкость – С, теплопроводность – λ, температуропроводность – a, вязкость – µ, кинематическая вязкость – с, критерий Прандтля – Рг.

 

Таблица 6.5. Физические свойства сухого воздуха при атмосферном давлении
Рн = 101,325 кПа (760 мм рт.ст.)
t °C
ρ кг/м3
С средняя
кДж/(м3К)
(ккал/м3град)
λ*102
Вт/(мК)
(ккал/мчасград)
µ⋅106
Пас
µ*106
м2
í⋅106
м2
Pr
1 2 3 4 5 6 7 8
-20
1,350
2,28(1,96)
16,15
16,8
11,97
0,710
1,251
1,297(0,3098)
2,44(2,098)
17,19
19,4
13,75
0,707
10
1,207
1,298(0,3099)
2,51(2,158)
17,69
20,7
14,66
0,705
20
1,166
1,298(0,3100)
2,58(2,218)
18,19
22,0
15,61
0,703
30
1,127
1,298(0,3100)
2,65(2,279)
18,68
23,4
16,58
0,701
40
1,091
1,298(0,3101)
2,72(2,339)
19,16
24,8
17,57
0,699
50
1,057
1,299(0,3102)
2,79(2,399)
19,63
26,3
18,58
0,697
60
1,026
1,299(0,3103)
2,86(2,459)
20,10
27,6
19,60
0,696
70
0,996
1,300(0,3104)
2,92(2,511)
20,56
29,2
20,65
0,694
80
0,967
1,300(0,3104)
2,99(2,571)
21,02
30,6
21,74
0,692
90
0,941
1,300(0,3105)
3,06(2,631)
21,47
32,2
22,82
0,690
100
0,916
1,300(0,3106)
3,12(2,683)
21,90
33,6
23,91
0,688
200
0,722
1,307(0,3122)
3,74(3,216)
26,01
50,6
36,03
0,680

Термический коэффициент объемного расширения воздуха

 

α = 0,00367 или 1/273

Пересчет объема воздуха с изменением температуры допустимо производить по формулам:

V1 = V * (273 + t1 )/273, м3

V2 = V1 * (273 + t2 )/(273 + t1), м3

где: V – объем воздуха при 0 °С;

V1 и V2 – объем воздуха при заданных t1и t2.

Плотность воздуха при разных давлениях: таблицы

В расчетах вентиляции вам могут понадобиться различные данные по плотности воздуха: в зависимости от атмосферного давления, напора вентилятора, а также коэффициента сжатия и расширения воздуха. Ниже представлены все необходимые таблицы.

Коэффициент сжатия в зависимости от напора вентилятора

В этой таблице указаны не значения плотности, а коэффициенты, на которые нужно умножить значение плотности, чтобы учесть влияние вентиляторов.

Напор вентилятора, Па

k

100

1.0010

200

1.0020

300

1.0030

400

1.0039

500

1.0049

600

1.0059

700

1.0069

800

1.0079

900

1.0089

1000

1.0099

1500

1.0148

2000

1.0197

2500

1.0247

3000

1.0296

3500

1.0345

4000

1.0395

4500

1.0444

5000

1.0493

Плотность сжатого и разреженного воздуха

Сжатие и разрежение воздуха – это процесс изменения его давления. Поэтому для сжатого воздуха уместна та же логика, что и при изменении давления.

Плотность сжатого воздуха выше, чем плотность обычного, ровно в столько раз, во сколько был сжат воздух. И, наоборот, плотность разреженного воздуха меньше обычного во столько раз, во сколько было снижено его давление.

При t=0°C

При t=20°C

Сжатие, раз

p, атм.

ρ, кг/м³

Разре-жение, раз

p, атм.

ρ, кг/м³

Сжатие, раз

p, атм.

ρ, кг/м³

Разре-жение, раз

p, атм.

ρ, кг/м³

1

1

1.2930

1

1

1.2930

1

1

1.2048

1

1

1.2048

2

2

2.5860

2

0.5

0.6465

2

2

2.4096

2

0.5

0.6024

3

3

3.8790

3

0.333

0.4310

3

3

3.6144

3

0.333

0.4016

4

4

5.1720

4

0.25

0.3233

4

4

4.8192

4

0.25

0.3012

5

5

6.4650

5

0.2

0.2586

5

5

6.0240

5

0.2

0.2410

6

6

7.7580

6

0.167

0.2155

6

6

7.2288

6

0.167

0.2008

7

7

9.0510

7

0.143

0.1847

7

7

8.4336

7

0.143

0.1721

8

8

10.3440

8

0.125

0.1616

8

8

9.6384

8

0.125

0.1506

9

9

11.6370

9

0.111

0.1437

9

9

10.8432

9

0.111

0.1339

10

10

12.9300

10

0.1

0.1293

10

10

12.0480

10

0.1

0.1205

11

11

14.2230

11

0.091

0.1175

11

11

13.2528

11

0.091

0.1095

12

12

15.5160

12

0.083

0.1078

12

12

14.4576

12

0.083

0.1004

13

13

16.8090

13

0.077

0.0995

13

13

15.6624

13

0.077

0.0927

14

14

18.1020

14

0.071

0.0924

14

14

16.8672

14

0.071

0.0861

15

15

19.3950

15

0.067

0.0862

15

15

18.0720

15

0.067

0.0803

16

16

20.6880

16

0.063

0.0808

16

16

19.2768

16

0.063

0.0753

17

17

21.9810

17

0.059

0.0761

17

17

20.4816

17

0.059

0.0709

18

18

23.2740

18

0.056

0.0718

18

18

21.6864

18

0.056

0.0669

19

19

24.5670

19

0.053

0.0681

19

19

22.8912

19

0.053

0.0634

20

20

25.8600

20

0.05

0.0647

20

20

24.0960

20

0.05

0.0602

Теги

Adblock
detector