Влажный воздух. Состав и свойства - Бурцев С.И.
ISBN 5-89565-005-8
Скачать (прямая ссылка):
Теплоёмкость политропного процесса определяется по формуле
Показатели политропы п и теплоёмкости сп принимают для каждого из термодинамических процессов определённое значение:
- изохорного: n = ±°° и сп = Cv',
- изобарного: n = О и сп~ Iccv- ср\
- изотермического: п = 1 и Сп = ±°о;
- адиабатного: n = к и сп = 0-
Изменение теплоты в политропном процессе имеет следующий вид:
п-к
с„--
(1.46)
Изменение энтальпии
п-к, . п . .
aZ ~ = cv ^TJ* h) + —JOivI - Plvl) •
Изменение энтропии
j2-j1=cnIn-^- = c -и
г
3 Зак. 3799
2. Сухой воздух
Атмосферный воздух - это газообразная оболочка земли с постоянно убывающей по высоте концентрацией химически несвязанных и уникальных по своим свойствам компонентов. У поверхности земли состав сухого воздуха по основным компонентам практически не изменяется.
Сухой воздух, как один из компонентов влажного воздуха, сам является газовой смесью.
2.1. Состав сухого воздуха
-,j
Состав сухого атмосферного воздуха, рекомендуемый различными источниками [1, 2, 3, 4, 5, 6], отличается, хотя и незначительно, друг от друга. Некоторые авторы рекомендуют учитывать только два компонента сухого воздуха - азот и кислород [3].
В табл. 2.1 приведен рекомендуемый в [5, 6] состав чистого атмосферного сухого воздуха, полученный сопоставлением результатов химических анализов, пробы для которых взяты в различных местах и в разное время, и соответствующий стандартному составу, принятому международным соглашением в 1947 г.
Таблица 2.1 Состав чистого сухого атмосферного воздуха
Компоненты сухо- Химическая Объёмная Массовая Общая оценочная
го воздуха формула доля г„ % доля % масса в атмосфере, кг
Азот N2 78,087 75,52 3840,19 1015
Кислород O2 20,95 23,15 1177,181015
Аргон Ar 0,93 1,282 65,19-Ю15
Двуокись углерода CO2 0,03 0,046 2,34-IO15
(углекислый газ)
Неон Ne 18-IO"4 12,5-IO"4 63,56-IO12
Гелий Не 5,24-IO"4 0,72-IO"4 3,66-1012
Ацетилен C2H2 2,03-10-4 1,28-10"4 6,51-Ю12
Метан CH4 1,5-10"4 0,8-10"4 4,07-Ю12
Криптон Kr 1,14-10"4 3,3-Ю"4 16,72- IO12
Водород H2 0,5-IO"4 0,035-IO"4 0,18-Ю12
Закись азота N2O 0,5-IO"4 0,8-Ю"4 4,07-Ю12
Ксенон Xe 0,08-IO"4 0,36-Ю"4 1,83-Ю12
Сухой воздух И 100 * 100 5085,OO-IO15
34 ********************* 2.1. Состав сухого воздуха *********************
Следует отметить, что на долю двух компонентов (кислород и азот) приходится 99,037% объёма и 98,670% массы сухого воздуха. На остальные десять компонентов соответственно 0,963% объёма и 1,33% массы.
В табл. 2.1 дан состав чистого воздуха. В атмосферном воздухе часто присутствуют и другие газовые примеси, концентрация которых подвержена сезонным и даже суточным изменениям. Присутствие газовых примесей зависит от метеорологических условий, топографии местности, расположения крупных промышленных предприятий и т. д.
Значения газовых постоянных и мольной массы компонентов сухого воздуха приведены в табл. 2.2 [2, 7].
Таблица 2.2
Газовые постоянные и мольные массы компонентов чистого сухого атмосферного воздуха [2,7]
Компоненты сухого воздуха Химическая Газовая постоян- Мольная мас-
формула ная R, Дж/(кг К) са jj., кг/кмоль
Азот N2 296,80 28,0134
Кислород O2 259,83 31,9988
Аргон Ar 208,13 39,9480
Двуокись углерода (углекислый газ) CO2 188,92 44,0099
Неон Ne 411,90 20,1830
Гелий Не 2077,20 4,0026
Ацетилен C2H2 319,31 26,0400
Метан CH4 518,25 16,0430
Криптон Kr 99,22 83,8000
Водород H2 4124,40 2,0159
Закись азота N2O 188,91 44,0128
Ксенон Xe 63,32 131,3000
Задачей расчёта газовых смесей, в том числе и сухого воздуха, является определение газовой постоянной, молекулярной массы, парциальных давлений компонентов, плотности и удельного объёма, удельных теплоёмкостей и других величин на основе заданного состава смеси.
Для сухого воздуха определение указанных величин целесообразно проводить на основе уравнений и соотношений для идеального газа. Такой подход оправдан тем, что отклонение поведения сухого воздуха при рассматриваемых нами давлениях и температурах для систем комфортного кондиционирования воздуха незначительно по сравнению с поведением идеального газа. Это подтверждается данными, приведенными в [2], где дана зависимость фактора сжимаемости Z = pVf(RT) сухого воздуха от температуры (для идеального газа Z=I) прир =100 кПа.
35 ік************************** 2. Сухой воздух ***************************
Z 1,0000
0,9998
0,9996
0,9994
Идеальный газ
р =100 кПа
чСухой воздух
Рис. 2.1. Зависимость фактора сжимаемости Z для сухого воздуха от температуры (р =100 кПа)
0 20 40 60 80 100
/,0C
Как видно из рис. 2.1, отклонение величины Z в диапазоне температур от 0 до 80°С не превышает 0,06%.
Важно не только рассчитать указанные величины, но и определить их отклонение от истинных значений для интересующего нас диапазона температур и давлений. Как уже отмечалось ранее, для систем кондиционирования можно ограничиться диапазоном температур окружающего воздуха от минус 50 до 50°С. При тепловой обработке воздуха в аппаратах систем кондиционирования воздуха (СКВ) предельные значения обычно равны: при охлаждении - не ниже 0°С и при нагревании - не выше 50°С. Поэтому указанный выше диапазон температур является достаточным.
