Fizička svojstva vazduha: gustina, viskozitet, specifični toplotni kapacitet. Dinamička i kinematička viskoznost zraka pri različitim temperaturama
1. Potrošnja topline za grijanje dovodnog zraka
Q t \u003d L ∙ ρ zrak. ∙ sa vazduhom. ∙(t intern. - t out.),
gdje:
ρ zrak. je gustina vazduha. Gustina suhog zraka na 15°C na nivou mora iznosi 1,225 kg/m³;
sa vazduhom – specifični toplotni kapacitet vazduha jednak 1 kJ/(kg∙K)=0,24 kcal/(kg∙°S);
t int. – temperatura zraka na izlazu grijača, °C;
t out. - temperatura spoljnog vazduha, °C (temperatura vazduha najhladnijeg petodnevnog perioda sa sigurnošću od 0,92 prema Klimatologiji zgrade).
2. Brzina protoka rashladne tekućine za grijač
G \u003d (3,6 ∙ Q t) / (s u ∙ (t pr -t arr)),
gdje:
3.6 - faktor konverzije W u kJ/h (da bi se dobio protok u kg/h);
G - potrošnja vode za grijanje grijača, kg / h;
Q t - toplotna snaga grijača, W;
c c - specifični toplotni kapacitet vode, jednak 4,187 kJ / (kg ∙ K) = 1 kcal / (kg ∙ ° C);
t pr. - temperatura rashladne tekućine (prava), ° C;
t out. – temperatura nosača toplote (povratni vod), °C.
3. Izbor promjera cijevi za grijanje grijača
Potrošnja vode za grijač , kg/h4. I-d dijagram procesa grijanja zraka
Proces zagrijavanja zraka u grijaču se odvija pri d=const (pri konstantnom sadržaju vlage).
1Međunarodna agencija za energetiku procjenjuje da je prioritet za smanjenje emisije ugljenika iz automobila poboljšanje efikasnosti goriva. Zadatak smanjenja emisije CO2 povećanjem efikasnosti goriva u vozilima jedan je od prioriteta svjetske zajednice s obzirom na potrebu racionalnog korištenja neobnovljivih izvora energije. U tu svrhu, međunarodni standardi se stalno pooštravaju, ograničavajući performanse pokretanja i rada motora na niskim, pa čak i visokim temperaturama okoline. Članak se bavi pitanjem efikasnosti goriva motora sa unutrašnjim sagorevanjem u zavisnosti od temperature, pritiska, vlažnosti okolnog vazduha. Prikazani su rezultati istraživanja održavanja konstantne temperature u usisnoj granici motora sa unutrašnjim sagorevanjem u cilju uštede goriva i određivanja optimalne snage grejnog elementa.
snaga grejnog elementa
temperatura okoline
grijanje zraka
ekonomičnost goriva
optimalnu temperaturu vazduha u usisnom razvodniku
1. Motori automobila. V.M. Arhangelski [i drugi]; odn. ed. GOSPOĐA. Hovah. M.: Mashinostroenie, 1977. 591 str.
2. Karnaukhov V.N., Karnaukhova I.V. Određivanje faktora punjenja u motoru sa unutrašnjim sagorevanjem // Transportni i transportno-tehnološki sistemi, materijali Međunarodne naučno-tehničke konferencije, Tjumenj, 16. april 2014. Tjumenj: Izdavačka kuća Tjumenskog državnog univerziteta, 2014.
3. Lenjin I.M. Teorija automobilskih i traktorskih motora. M.: Viša škola, 1976. 364 str.
4. Yutt V.E. Električna oprema automobila. M: Izdavačka kuća Hot Line-Telecom, 2009. 440 str.
5. Yutt V.E., Ruzavin G.E. Elektronski sistemi upravljanja motorima sa unutrašnjim sagorevanjem i metode njihove dijagnostike. M.: Izdavačka kuća Hot Line-Telecom, 2007. 104 str.
Uvod
Razvoj elektronike i mikroprocesorske tehnologije doveo je do njenog širokog uvođenja u automobile. Konkretno, na stvaranje elektronskih sistema za automatsku kontrolu motora, menjača, hodnog trapa i dodatne opreme. Upotreba elektronskih upravljačkih sistema (ECS) motora omogućava smanjenje potrošnje goriva i toksičnosti izduvnih gasova uz istovremeno povećanje snage motora, povećanje ubrzanja i pouzdanost hladnog starta. Moderni ESU kombinuju funkcije kontrole ubrizgavanja goriva i rada sistema paljenja. Za implementaciju programske kontrole u upravljačkoj jedinici, bilježi se ovisnost trajanja ubrizgavanja (količine isporučenog goriva) o opterećenju i broju okretaja motora. Ovisnost je data u obliku tabele razvijene na osnovu sveobuhvatnih ispitivanja motora sličnog modela. Slične tabele se koriste za određivanje ugla paljenja. Ovaj sistem upravljanja motorom se koristi u cijelom svijetu, jer je odabir podataka iz gotovih tabela brži proces od izvođenja proračuna pomoću računara. Vrijednosti dobijene iz tabela koriguju se putem kompjutera vozila u zavisnosti od signala senzora položaja leptira za gas, temperature zraka, tlaka zraka i gustine. Glavna razlika ovog sistema, koji se koristi u modernim automobilima, je odsustvo krute mehaničke veze između ventila za gas i pedale gasa koja njime upravlja. U poređenju sa tradicionalnim sistemima, ESU može smanjiti potrošnju goriva na različitim vozilima do 20%.
Niska potrošnja goriva postiže se različitom organizacijom dva glavna načina rada motora sa unutrašnjim sagorevanjem: režim malog opterećenja i režim visokog opterećenja. U ovom slučaju, motor u prvom režimu radi sa heterogenom mešavinom, velikim viškom vazduha i kasnim ubrizgavanjem goriva, zbog čega se punjenje raslojava iz mešavine vazduha, goriva i preostalih izduvnih gasova, kao rezultat koji radi na posnoj smjesi. U režimu visokog opterećenja motor počinje da radi na homogenu mešavinu, što dovodi do smanjenja emisije štetnih materija u izduvnim gasovima. Toksičnost emisija ESA dizel motora pri pokretanju može se smanjiti raznim žarnicama. ESU prima informacije o temperaturi usisnog zraka, tlaku, potrošnji goriva i položaju radilice. Upravljačka jedinica obrađuje informacije sa senzora i, koristeći karakteristične karte, daje vrijednost ugla napredovanja dovoda goriva. Kako bi se uzela u obzir promjena gustine ulaznog zraka kada se njegova temperatura promijeni, senzor protoka je opremljen termistorom. Ali kao rezultat fluktuacija temperature i tlaka zraka u usisnom razvodniku, unatoč gore navedenim senzorima, dolazi do trenutne promjene gustoće zraka i, kao rezultat, smanjenja ili povećanja opskrbe kisikom u komori za izgaranje.
Svrha, ciljevi i metoda istraživanja
Studije su sprovedene na Tjumenskom državnom univerzitetu za naftu i gas kako bi se održala konstantna temperatura u usisnoj granici motora sa unutrašnjim sagorevanjem KAMAZ-740, YaMZ-236 i D4FB (1.6 CRDi) Kia Sid, MZR2.3- L3T - Mazda CX7. Istovremeno, temperaturni senzori su uzimali u obzir temperaturne fluktuacije vazdušne mase. Osiguravanje normalne (optimalne) temperature zraka u usisnom razvodniku mora se provoditi u svim mogućim radnim uvjetima: pokretanje hladnog motora, rad pri malim i velikim opterećenjima, pri radu na niskim temperaturama okoline.
U modernim motorima velike brzine, ukupna vrijednost prijenosa topline je neznatna i iznosi oko 1% ukupne količine topline koja se oslobađa tokom sagorijevanja goriva. Povećanje temperature zagrijavanja zraka u usisnom razvodniku na 67 ˚S dovodi do smanjenja intenziteta prijenosa topline u motorima, odnosno smanjenja ΔT i povećanja faktora punjenja. ηv (slika 1)
gdje je ΔT razlika temperature zraka u usisnom razvodniku (˚K), Tp je temperatura grijanja zraka u usisnoj granici, Tv je temperatura zraka u usisnoj granici.
Rice. 1. Grafikon utjecaja temperature zagrijavanja zraka na faktor punjenja (na primjeru motora KAMAZ-740)
Međutim, zagrijavanje zraka iznad 67 ˚S ne dovodi do povećanja ηv zbog činjenice da se gustoća zraka smanjuje. Dobijeni eksperimentalni podaci su pokazali da vazduh u atmosferskim dizel motorima tokom rada ima temperaturni opseg ΔT=23÷36˚S. Ispitivanja su potvrdila da je za motore sa unutrašnjim sagorevanjem koji rade na tečno gorivo razlika u vrednosti faktora punjenja ηv, izračunatog iz uslova da je sveže punjenje vazduh ili mešavina vazduha i goriva, neznatna i manja je od 0,5%. stoga je za sve tipove motora ηv određen zrakom.
Promene temperature, pritiska i vlažnosti vazduha utiču na snagu bilo kog motora i fluktuiraju u opsegu Ne=10÷15% (Ne je efektivna snaga motora).
Povećanje aerodinamičkog otpora zraka u usisnom razvodniku objašnjava se sljedećim parametrima:
Povećana gustina vazduha.
Promjena viskoziteta zraka.
Priroda vazduha koji ulazi u komoru za sagorevanje.
Brojne studije su pokazale da visoka temperatura vazduha u usisnoj granici neznatno povećava potrošnju goriva. Istovremeno, niska temperatura povećava njegovu potrošnju i do 15-20%, pa su istraživanja sprovedena pri spoljnoj temperaturi vazduha od -40 ˚S i njegovom zagrevanju na +70 ˚S u usisnoj granici. Optimalna potrošnja goriva je temperatura vazduha u usisnom razvodniku 15÷67 ˚S.
Rezultati istraživanja i analize
Prilikom ispitivanja određena je snaga grijaćeg elementa kako bi se osiguralo održavanje određene temperature u usisnoj granici motora s unutarnjim sagorijevanjem. U prvoj fazi određuje se količina topline potrebna za zagrijavanje 1 kg zraka pri konstantnoj temperaturi i tlaku zraka, za to ćemo uzeti: 1. Temperaturu okolnog zraka t1=-40˚C. 2. Temperatura u usisnom razvodniku t2=+70˚S.
Potrebna količina topline nalazi se jednadžbom:
(2)
gde je SR maseni toplotni kapacitet vazduha pri konstantnom pritisku, određen prema tabeli i za vazduh na temperaturi od 0 do 200 ˚S.
Količina topline za veću masu zraka određena je formulom:
gdje je n zapremina zraka u kg potrebna za grijanje kada motor radi.
Kada motor sa unutrašnjim sagorevanjem radi pri brzini većoj od 5000 o/min, potrošnja vazduha putničkih automobila dostiže 55-60 kg/h, a kamiona - 100 kg/h. onda:
Snaga grijača određena je formulom:
gdje je Q količina topline utrošene na zagrijavanje zraka u J, N je snaga grijaćeg elementa u W, τ je vrijeme u sek.
Potrebno je odrediti snagu grijaćeg elementa u sekundi, tako da će formula imati oblik:
N=1,7 kW - snaga grejnog elementa za automobile i pri protoku vazduha većem od 100 kg/h za kamione - N=3,1 kW.
(5)
gde je Ttr temperatura u ulaznom cevovodu, Ptr je pritisak u Pa u ulaznom cevovodu, T0 - , ρ0 je gustina vazduha, Rv je univerzalna gasna konstanta vazduha.
Zamjenom formule (5) u formulu (2) dobijamo:
(6)
(7)
Snaga grijača u sekundi određena je formulom (4) uzimajući u obzir formulu (5):
(8)
Rezultati proračuna količine topline potrebne za zagrijavanje zraka težine 1 kg sa prosječnom potrošnjom zraka za automobile veću od V=55kg/h i za teretna vozila – veću od V=100kg/h prikazani su u tabeli 1.
Tabela 1
Tabela za određivanje količine topline za zagrijavanje zraka u usisnoj granici u zavisnosti od vanjske temperature zraka
|
V>55 kg/sat |
V>100kg/sat |
|||
|
Q, kJ/s |
Q, kJ/s |
|||
Na osnovu podataka u tabeli 1, konstruisan je grafik (slika 2) za količinu toplote Q po sekundi koja se troši na zagrevanje vazduha do optimalne temperature. Grafikon pokazuje da što je temperatura zraka viša, to je manje topline potrebno za održavanje optimalne temperature u usisnom razvodniku, bez obzira na količinu zraka.
Rice. 2. Količina topline Q u sekundi koja se troši na zagrijavanje zraka do optimalne temperature
tabela 2
Proračun vremena grijanja za različite količine zraka
|
Q1, kJ/s |
Q2, kJ/s |
|||
Vrijeme se određuje po formuli τsec=Q/N pri vanjskoj temperaturi >-40˚S, Q1 pri protoku zraka V>55 kg/h i Q2- V>100 kg/h
Nadalje, prema Tabeli 2, ucrtan je grafik vremena zagrijavanja zraka na +70 ˚S u ICE razdjelniku pri različitoj snazi grijača. Grafikon pokazuje da se, bez obzira na vrijeme grijanja, kada se poveća snaga grijača, vrijeme grijanja za različite količine zraka izjednačava.
Rice. 3. Vrijeme zagrijavanja zraka do +70 ˚S.
Zaključak
Na osnovu proračuna i eksperimenata ustanovljeno je da je najekonomičnija upotreba grijača promjenjive snage za održavanje zadate temperature u usisnoj granici kako bi se postigla ušteda goriva do 25-30%.
Recenzenti:
Reznik L.G., doktor tehničkih nauka, profesor katedre "Rad drumskog transporta" FGBO UVPO "Tjumenski državni univerzitet za naftu i gas", Tjumenj.
Merdanov Sh.M., doktor tehničkih nauka, profesor, šef katedre "Transport i tehnološki sistemi" FGBO UVPO "Tjumenski državni univerzitet za naftu i gas", Tjumenj.
Zakharov N.S., doktor tehničkih nauka, profesor, sadašnji član Ruske transportne akademije, šef katedre "Servis automobila i tehnoloških mašina" FGBO UVPO "Tjumenski državni univerzitet za naftu i gas", Tjumenj.
Bibliografska veza
Karnaukhov V.N. OPTIMIZACIJA SNAGE GREJAČKOG ELEMENTA ZA ODRŽAVANJE OPTIMALNE TEMPERATURE ZRAKA U ULAZNOM CJENIKU leda // Savremeni problemi nauke i obrazovanja. - 2014. - br. 3.;URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=13575 (datum pristupa: 01.02.2020.). Predstavljamo Vam časopise koje izdaje izdavačka kuća "Academy of Natural History"
Razmatraju se glavna fizička svojstva vazduha: gustina vazduha, njegova dinamička i kinematička viskoznost, specifični toplotni kapacitet, toplotna provodljivost, toplotna difuzivnost, Prandtlov broj i entropija. Svojstva vazduha su data u tabelama u zavisnosti od temperature pri normalnom atmosferskom pritisku.
Gustina zraka u odnosu na temperaturu
Prikazana je detaljna tabela vrijednosti gustine suhog zraka pri različitim temperaturama i normalnom atmosferskom tlaku. Kolika je gustina vazduha? Gustoća zraka se može analitički odrediti dijeljenjem njegove mase sa zapreminom koju zauzima. pod datim uslovima (pritisak, temperatura i vlažnost). Također je moguće izračunati njegovu gustinu korištenjem jednačine idealnog plina formule stanja. Da biste to učinili, morate znati apsolutni tlak i temperaturu zraka, kao i njegovu plinsku konstantu i molarni volumen. Ova jednadžba vam omogućava da izračunate gustinu zraka u suhom stanju.
na praksi, da saznamo kolika je gustina vazduha na različitim temperaturama, zgodno je koristiti gotove stolove. Na primjer, data je tabela vrijednosti gustine atmosferskog zraka u zavisnosti od njegove temperature. Gustoća vazduha u tabeli izražena je u kilogramima po kubnom metru i data je u temperaturnom opsegu od minus 50 do 1200 stepeni Celzijusa pri normalnom atmosferskom pritisku (101325 Pa).
| t, °S | ρ, kg/m 3 | t, °S | ρ, kg/m 3 | t, °S | ρ, kg/m 3 | t, °S | 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 |
Na 25°C, vazduh ima gustinu od 1,185 kg/m 3 . Kada se zagrije, gustoća zraka se smanjuje - zrak se širi (poveća se njegov specifični volumen). Sa porastom temperature, na primjer, do 1200°C, postiže se vrlo niska gustina zraka, jednaka 0,239 kg/m 3 , što je 5 puta manje od njegove vrijednosti na sobnoj temperaturi. Općenito, smanjenje zagrijavanja omogućava odvijanje procesa poput prirodne konvekcije i koristi se, na primjer, u aeronautici.
Ako uporedimo gustinu vazduha u odnosu na, onda je vazduh lakši za tri reda veličine - na temperaturi od 4 ° C, gustina vode je 1000 kg / m 3, a gustina vazduha je 1,27 kg / m 3. Takođe je potrebno obratiti pažnju na vrednost gustine vazduha u normalnim uslovima. Normalni uslovi za gasove su oni pod kojima je njihova temperatura 0°C, a pritisak jednak normalnom atmosferskom pritisku. Dakle, prema tabeli, gustina vazduha u normalnim uslovima (na NU) je 1,293 kg/m 3.
Dinamička i kinematička viskoznost zraka pri različitim temperaturama
Prilikom izvođenja termičkih proračuna potrebno je znati vrijednost viskoznosti zraka (koeficijent viskoznosti) na različitim temperaturama. Ova vrijednost je potrebna za izračunavanje Reynoldsovih, Grashofovih, Rayleighovih brojeva, čije vrijednosti određuju režim protoka ovog plina. U tabeli su prikazane vrijednosti koeficijenata dinamike μ i kinematičke ν viskoznost vazduha u temperaturnom opsegu od -50 do 1200°C pri atmosferskom pritisku.
Viskoznost vazduha značajno raste sa porastom temperature. Na primjer, kinematička viskoznost zraka je 15,06 10 -6 m 2 / s na temperaturi od 20 ° C, a s porastom temperature na 1200 ° C, viskoznost zraka postaje jednaka 233,7 10 -6 m 2 / s, odnosno povećava se 15,5 puta! Dinamički viskozitet vazduha na temperaturi od 20°C iznosi 18,1·10 -6 Pa·s.
Kada se zrak zagrije, povećavaju se vrijednosti i kinematičke i dinamičke viskoznosti. Ove dvije veličine su međusobno povezane preko vrijednosti gustine zraka, čija vrijednost opada kada se ovaj plin zagrije. Povećanje kinematičke i dinamičke viskoznosti vazduha (kao i drugih gasova) tokom zagrevanja povezano je sa intenzivnijim vibracijama molekula vazduha oko njihovog ravnotežnog stanja (prema MKT).
| t, °S | μ 10 6 , Pa s | ν 10 6, m 2 / s | t, °S | μ 10 6 , Pa s | ν 10 6, m 2 / s | t, °S | 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 |
Napomena: Budite oprezni! Viskoznost vazduha je data na stepen 10 6 .
Specifični toplotni kapacitet vazduha na temperaturama od -50 do 1200°S
Prikazana je tabela specifičnog toplotnog kapaciteta vazduha pri različitim temperaturama. Toplotni kapacitet u tabeli je dat pri konstantnom pritisku (izobarični toplotni kapacitet vazduha) u temperaturnom opsegu od minus 50 do 1200°C za suvi vazduh. Koliki je specifični toplotni kapacitet vazduha? Vrijednost specifičnog toplinskog kapaciteta određuje količinu topline koja se mora predati jednom kilogramu zraka pri konstantnom pritisku da bi se njegova temperatura povećala za 1 stepen. Na primjer, na 20°C, za zagrijavanje 1 kg ovog plina za 1°C u izobaričnom procesu, potrebno je 1005 J topline.
Specifični toplotni kapacitet vazduha raste kako njegova temperatura raste. Međutim, ovisnost masenog toplinskog kapaciteta zraka o temperaturi nije linearna. U rasponu od -50 do 120°C, njegova vrijednost se praktično ne mijenja - u ovim uvjetima prosječni toplinski kapacitet zraka iznosi 1010 J/(kg deg). Prema tabeli, vidi se da temperatura počinje da ima značajan uticaj od vrednosti od 130°C. Međutim, temperatura zraka utječe na njegov specifični toplinski kapacitet mnogo slabije od njegovog viskoziteta. Dakle, kada se zagreje od 0 do 1200°C, toplotni kapacitet vazduha se povećava samo 1,2 puta - sa 1005 na 1210 J/(kg deg).
Treba napomenuti da je toplinski kapacitet vlažnog zraka veći od toplotnog kapaciteta suhog zraka. Ako uporedimo zrak, očito je da voda ima veću vrijednost i sadržaj vode u zraku dovodi do povećanja specifične topline.
| t, °S | C p , J/(kg stepeni) | t, °S | C p , J/(kg stepeni) | t, °S | C p , J/(kg stepeni) | t, °S | C p , J/(kg stepeni) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| -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 |
Toplotna provodljivost, toplotna difuzivnost, Prandtlov broj vazduha
U tabeli su prikazana fizička svojstva atmosferskog vazduha kao što su toplotna provodljivost, toplotna difuzivnost i njegov Prandtlov broj u zavisnosti od temperature. Termofizička svojstva vazduha data su u opsegu od -50 do 1200°C za suvi vazduh. Iz tabele se vidi da navedena svojstva vazduha značajno zavise od temperature, a temperaturna zavisnost razmatranih svojstava ovog gasa je različita.
Temperatura dimnih gasova iza kotlovske jedinice zavisi od vrste sagorelog goriva, temperature napojne vode t n v, procenjene cene goriva S t , njegova smanjena vlažnost
gdje 
Na osnovu tehničko-ekonomske optimizacije, prema uslovu efikasnosti korišćenja goriva i metala repne grejne površine, kao i drugim uslovima, dobijene su sledeće preporuke za izbor vrednosti 
dato u tabeli 2.4.
Iz tabele. 2.4, manje vrijednosti optimalne temperature dimnih plinova su odabrane za jeftina goriva, a veće vrijednosti za skupa goriva.
Za kotlove niskog pritiska (R ne .≤ 3,0 MPa) sa repnim grijaćim površinama, temperatura dimnih plinova ne smije biti niža od vrijednosti navedenih u tabeli. 2.5, a njegova optimalna vrijednost se bira na osnovu tehničko-ekonomskih proračuna.
Tabela 2.4 - Optimalna temperatura dimnih plinova za kotlove
sa kapacitetom od preko 50 t/h (14 kg/s) kada se izgara
goriva sa niskim sadržajem sumpora
|
Temperatura napojne vode t n in, 0 C |
Smanjena vlažnost goriva |
||
|
|
|
|
|
Tabela 2.5 - Temperatura dimnih gasova za kotlove niskog pritiska
kapacitet manji od 50 t/h (14 kg/s)
|
|
|
|
Ugljevi prilagođeni vlažnosti i prirodni gas | |
|
ugljen sa | |
|
Lož ulje sa visokim sadržajem sumpora | |
|
Treset i drveni otpad |
, 0 S
Za kotlove tipa KE i DE temperatura dimnih gasova jako zavisi od t n c. Na temperaturi napojne vode t n in =100°C, 
, a pri t n in = 80 ÷ 90 0 S opada na vrijednosti 
.
Prilikom sagorijevanja sumpornih goriva, posebno lož ulja s visokim sadržajem sumpora, postoji opasnost od niskotemperaturne korozije grijača zraka pri minimalnoj temperaturi metalnog zida t st ispod tačke rosišta t p dimnih plinova. Vrijednost t p zavisi od temperature kondenzacije vodene pare t k pri njihovom parcijalnom pritisku u dimnim gasovima P H 2 O, smanjenom sadržaju sumpora S n i pepela An u radnom gorivu
,
(2.3)
gdje 
- neto kalorijska vrijednost goriva, mJ/kg ili mJ/m 3 .
Parcijalni pritisak vodene pare je
(2.4)
gdje je: R=0,1 MPa – pritisak dimnih gasova na izlazu iz kotla, MPa;
r H 2 O je zapreminski udio vodene pare u izduvnim plinovima.
Za potpuno uklanjanje korozije u nedostatku posebnih zaštitnih mjera, t st bi trebao biti 5 - 10 ° C viši
tp ,
međutim, to će dovesti do značajnog povećanja 
preko njenog ekonomskog značaja. Stoga se istovremeno povećava 
i temperaturu zraka na ulazu u grijač zraka 
.
Minimalna temperatura zida, ovisno o unaprijed odabranim vrijednostima 
i 
određuje se po formulama: za regenerativne grijače zraka (RAH)
(2.5)
za cijevne grijače zraka (TVP)
(2.6)
Prilikom sagorijevanja čvrstih sumpornih goriva temperatura zraka na ulazu u grijač zraka mora biti 
uzeti ne manje od k, određeno u zavisnosti od pH 2 O.
Kada se koriste lož ulja sa visokim sadržajem sumpora, efikasno sredstvo za suzbijanje korozije na niskim temperaturama je sagorevanje lož ulja sa malim viškom vazduha ( 
= 1,02 ÷ 1,03). Ova metoda sagorijevanja praktički potpuno eliminira koroziju na niskim temperaturama i prepoznata je kao najperspektivnija, međutim, zahtijeva pažljivo podešavanje plamenika i poboljšan rad kotlovske jedinice.
Prilikom ugradnje izmjenjivih TVP kockica ili zamjenjivog hladnog (RVP) pakiranja u hladne faze grijača zraka dozvoljene su sljedeće vrijednosti temperature ulaznog zraka: 
u regenerativnim grijačima zraka 60 - 70°S, au cijevnim grijačima zraka 80 - 90°S.
Za izvođenje predgrijavanja zraka do vrijednosti 
, prije ulaska u grijač zraka obično se ugrađuju parni grijači koji se zagrijavaju odabranom parom iz turbine. Koriste se i drugi načini zagrijavanja zraka na ulazu u grijač zraka i mjere za suzbijanje niskotemperaturne korozije, a to su: recirkulacija toplog zraka na usisni ventilator, ugradnja grijača zraka sa međunosačem topline, isparivača plina itd. Za neutralizaciju para H 2 SO 4 koriste se različite vrste aditiva, kako u gasovodima kotlovske jedinice tako iu gorivu.
Temperatura grijanja zraka ovisi o vrsti goriva i karakteristikama peći. Ako zbog uslova sušenja ili sagorevanja goriva nije potrebno visoko zagrevanje vazduha, preporučljivo je ugraditi jednostepeni grejač vazduha. U ovom slučaju, optimalna temperatura zraka energetskih kotlova, ovisno o temperaturi napojne vode i dimnih plinova, približno se određuje formulom
Kod dvostepenog rasporeda grijača zraka, prema formuli (2.7), određuje se temperatura zraka iza prvog stupnja, au drugom stupnju grijača zraka zrak se zagrijava sa te temperature na topli zrak. temperatura usvojena prema tabeli. 2.6.
Obično se koristi dvostepeni raspored grijača zraka u "rezu" sa stepenom ekonomajzera vode pri vrijednosti t hw > 300°C. U tom slučaju temperatura gasova ispred „vruće“ faze grejača vazduha ne bi trebalo da prelazi 500°C.
Tabela 2.6 - Temperatura grijanja zraka za kotlovske jedinice
kapacitet preko 75 t/h (21,2 kg/s)
|
Karakteristike ložišta |
Kvalitet goriva |
„Temperatura vazduha. °S |
|
1 Peći sa čvrstim uklanjanjem šljake sa zatvorenim krugom pripreme prašine |
Kamen i mršavi ugalj Rezači mrkog uglja. | |
|
2 Peći sa tečnim uklanjanjem šljake, uklj. sa horizontalnim ciklonima i vertikalnim predpećima kada se gorivo suši zrakom i dovod prašine toplim zrakom ili sredstvom za sušenje |
ASh, PA mrki ugalj Kameni ugalj i Donjeck mršav | |
|
3 Prilikom sušenja goriva gasovima u zatvorenom krugu pripreme prašine, sa čvrstim uklanjanjem šljake isto je i sa tečnim uklanjanjem šljake |
mrki ugalj |
300 - 350 x x 350 - 400 x x |
|
4 Prilikom sušenja goriva gasovima u otvorenom krugu pripreme prašine sa čvrstim uklanjanjem šljake Sa tečnim uklanjanjem šljake |
Za sve |
350 - 400 x x |
|
5. Komorne peći |
Lož ulje i prirodni plin |
250 – 300 x x x |
x Sa tresetom visoke vlage/W p > 50%/ uzeti 400°C;
hh Veća vrijednost pri visokoj vlažnosti goriva;
xxx Vrijednost t gw provjerava se formulom .
Oni prolaze kroz prozirnu atmosferu ne zagrevajući je, dospevaju do površine zemlje, zagrevaju je, a iz nje se zatim zagreva vazduh.
Stepen zagrijanosti površine, a time i zraka, prvenstveno zavisi od geografske širine područja.
Ali u svakoj određenoj točki, (t o) će također biti određen brojnim faktorima, među kojima su glavni:
A: visina iznad nivoa mora;
B: donja površina;
B: udaljenost od obala okeana i mora.
A - Pošto se vazduh zagreva sa zemljine površine, što su apsolutne visine područja niže, to je temperatura vazduha viša (na istoj geografskoj širini). U uslovima vazduha nezasićenog vodenom parom, uočava se pravilnost: na svakih 100 metara nadmorske visine temperatura (t o) se smanjuje za 0,6 o C.
B - Kvalitativne karakteristike površine.
B 1 - površine različite boje i strukture apsorbuju i reflektuju sunčeve zrake na različite načine. Maksimalna refleksivnost tipična je za snijeg i led, minimalna za tamno obojena tla i stijene.
Osvetljenje Zemlje sunčevim zracima u dane solsticija i ekvinocija.
B 2 - različite površine imaju različit toplinski kapacitet i prijenos topline. Tako se vodena masa Svjetskog okeana, koja zauzima 2/3 Zemljine površine, zbog velikog toplotnog kapaciteta zagrijava vrlo sporo i vrlo sporo hladi. Zemljište se brzo zagrijava i brzo hladi, odnosno da bi se zagrijalo na isti t oko 1 m 2 kopna i 1 m 2 vodene površine potrebno je utrošiti različitu količinu energije.
B - od obala do unutrašnjosti kontinenata smanjuje se količina vodene pare u zraku. Što je atmosfera transparentnija, to je manje sunčeve svjetlosti raspršeno u njoj, a svi sunčevi zraci dopiru do površine Zemlje. U prisustvu velike količine vodene pare u vazduhu, kapljice vode se reflektuju, raspršuju, upijaju sunčeve zrake i ne dopiru sve do površine planete, dok se zagrijavanjem smanjuje.
Najviše temperature zraka zabilježene su u područjima tropskih pustinja. U centralnim regionima Sahare, skoro 4 meseca, temperatura vazduha u hladu iznosi više od 40°C. Istovremeno, na ekvatoru, gde je ugao upada sunčevih zraka najveći, temperatura ne prelazi +26°C.
S druge strane, Zemlja, kao zagrijano tijelo, zrači energiju u svemir uglavnom u dugotalasnom infracrvenom spektru. Ako je Zemljina površina obavijena "pokrivom" oblaka, tada ne napuštaju sve infracrvene zrake planetu, jer ih oblaci odlažu, reflektirajući se natrag na površinu zemlje.
Uz vedro nebo, kada je u atmosferi malo vodene pare, infracrveni zraci koje planeta emituju slobodno odlaze u svemir, dok se površina zemlje hladi, koja se hladi i time smanjuje temperaturu vazduha.
Književnost
- Zubashchenko E.M. Regionalna fizička geografija. Klima Zemlje: nastavno pomagalo. Dio 1. / E.M. Zubashchenko, V.I. Shmykov, A.Ya. Nemykin, N.V. Polyakov. - Voronjež: VGPU, 2007. - 183 str.