Õhu füüsikalised omadused: tihedus, viskoossus, erisoojusmahtuvus. Õhu dünaamiline ja kinemaatiline viskoossus erinevatel temperatuuridel
1. Soojustarbimine sissepuhkeõhu soojendamiseks
Q t \u003d L ∙ ρ õhk. ∙ õhuga. ∙ (t int. - t out.),
kus:
ρ õhk. on õhu tihedus. Kuiva õhu tihedus 15°C merepinnal on 1,225 kg/m³;
õhuga – õhu erisoojusmahtuvus 1 kJ/(kg∙K)=0,24 kcal/(kg∙°С);
t int. – õhutemperatuur küttekeha väljalaskeava juures, °С;
t välja. - välisõhu temperatuur, °С (kõige külmema viiepäevase perioodi õhutemperatuur kindlusega 0,92 Ehitusklimatoloogia järgi).
2. Kütteseadme jahutusvedeliku voolukiirus
G \u003d (3,6 ∙ Q t) / (s in ∙ (t pr -t arr)),
kus:
3,6 - teisendustegur W kJ/h (voolukiiruse saamiseks kg/h);
G - veetarbimine küttekeha soojendamiseks, kg / h;
Q t - küttekeha soojusvõimsus, W;
c c - vee erisoojusmaht, võrdne 4,187 kJ / (kg ∙ K) \u003d 1 kcal / (kg ∙ ° С);
t pr. - jahutusvedeliku temperatuur (sirge), ° С;
t välja. – soojuskandja temperatuur (tagasivool), °C.
3. Toru läbimõõdu valik küttekeha kütmiseks
Veekulu küttekeha jaoks , kg/h4. Õhkkütte protsessi I-d diagramm
Õhu soojendamise protsess küttekehas toimub d=const (konstantse niiskusesisalduse juures).
1Rahvusvahelise Energiaagentuuri hinnangul on autode süsinikdioksiidiheite vähendamise prioriteet kütusesäästlikkuse parandamine. Ülesanne vähendada CO2 heitkoguseid sõidukite kütusesäästlikkuse suurendamise kaudu on maailma üldsuse üks prioriteete, arvestades vajadust taastumatute energiaallikate ratsionaalse kasutamise järele. Selleks karmistatakse pidevalt rahvusvahelisi standardeid, mis piiravad mootori käivitamist ja töötamist madalatel ja isegi kõrgetel välistemperatuuridel. Artiklis käsitletakse sisepõlemismootorite kütusesäästlikkuse küsimust sõltuvalt välisõhu temperatuurist, rõhust, niiskusest. Esitatakse uuringu tulemused sisepõlemismootori sisselaskekollektoris püsiva temperatuuri hoidmise kohta kütuse säästmiseks ja kütteelemendi optimaalse võimsuse määramiseks.
kütteelemendi võimsus
ümbritseva õhu temperatuur
õhuküte
kütusekulu
optimaalne õhutemperatuur sisselaskekollektoris
1. Autode mootorid. V.M. Arhangelski [ja teised]; resp. toim. PRL. Hovah. M.: Mashinostroenie, 1977. 591 lk.
2. Karnauhhov V.N., Karnaukhova I.V. Sisepõlemismootori täiteteguri määramine // Transpordi- ja transporditehnoloogilised süsteemid, rahvusvahelise teadus- ja tehnikakonverentsi materjalid, Tjumen, 16. aprill 2014. Tjumen: Tjumeni Riikliku Ülikooli kirjastus, 2014.
3. Lenin I.M. Autode ja traktorite mootorite teooria. M.: Kõrgkool, 1976. 364 lk.
4. Yutt V.E. Autode elektriseadmed. M: Kirjastus Hot Line-Telecom, 2009. 440 lk.
5. Yutt V.E., Ruzavin G.E. Sisepõlemismootorite elektroonilised juhtimissüsteemid ja nende diagnoosimise meetodid. M.: Kirjastus Hot Line-Telecom, 2007. 104 lk.
Sissejuhatus
Elektroonika ja mikroprotsessortehnoloogia areng on toonud kaasa selle laialdase kasutuselevõtu autodes. Eelkõige mootori, käigukasti, käiguosa ja lisaseadmete automaatjuhtimise elektrooniliste süsteemide loomisele. Mootori elektrooniliste juhtimissüsteemide (ECS) kasutamine võimaldab vähendada kütusekulu ja heitgaaside toksilisust koos mootori võimsuse samaaegse suurenemisega, suurendada kiirendust ja külmkäivituse töökindlust. Kaasaegsed ESUd ühendavad endas kütuse sissepritse juhtimise ja süütesüsteemi töö. Programmjuhtimise rakendamiseks registreerib juhtseade sissepritse kestuse (tarnitava kütuse koguse) sõltuvuse koormusest ja mootori pöörlemissagedusest. Sõltuvus on antud tabeli kujul, mis on välja töötatud sarnase mudeli mootori põhjalike testide põhjal. Süütenurga määramiseks kasutatakse sarnaseid tabeleid. Seda mootorihaldussüsteemi kasutatakse üle maailma, sest andmete valimine valmis tabelitest on kiirem protsess kui arvuti abil arvutuste tegemine. Tabelitest saadud väärtusi korrigeerivad sõidukite pardaarvutid sõltuvalt gaasipedaali asendiandurite signaalidest, õhutemperatuurist, õhurõhust ja tihedusest. Selle kaasaegsetes autodes kasutatava süsteemi peamine erinevus seisneb jäiga mehaanilise ühenduse puudumine drosselklapi ja seda juhtiva gaasipedaali vahel. Võrreldes traditsiooniliste süsteemidega suudab ESU erinevatel sõidukitel kütusekulu vähendada kuni 20%.
Madal kütusekulu saavutatakse sisepõlemismootori kahe peamise töörežiimi erineva korraldusega: väikese koormusega režiim ja suure koormusega režiim. Sel juhul töötab esimeses režiimis olev mootor heterogeense seguga, suure õhuhulga ja hilise kütuse sissepritsega, mille tõttu laeng kihistub õhu, kütuse ja ülejäänud heitgaaside segust. mida see jookseb lahja segu peal. Suure koormuse režiimis hakkab mootor töötama homogeensel segul, mis vähendab kahjulike ainete heitkoguseid heitgaasides. ESA diiselmootorite heitgaaside mürgisust käivitamisel saab vähendada erinevate hõõgküünalde abil. ESU saab teavet sisselaskeõhu temperatuuri, rõhu, kütusekulu ja väntvõlli asendi kohta. Juhtseade töötleb anduritelt saadavat teavet ja annab karakteristlike kaartide abil kütuse etteande nurga väärtuse. Selleks, et võtta arvesse sissetuleva õhu tiheduse muutumist selle temperatuuri muutumisel, on vooluandur varustatud termistoriga. Kuid sisselaskekollektori temperatuuri ja õhurõhu kõikumiste tagajärjel, vaatamata ülaltoodud anduritele, toimub õhutiheduse hetkeline muutus ja selle tulemusena põlemiskambri hapnikuvarustuse vähenemine või suurenemine.
Eesmärk, eesmärgid ja uurimismeetod
Tjumeni Riiklikus Nafta- ja Gaasiülikoolis viidi läbi uuringud, et säilitada konstantne temperatuur Kia Sidi sisepõlemismootorite KAMAZ-740, YaMZ-236 ja D4FB (1,6 CRDi) sisselasketorustikus, MZR2.3- L3T – Mazda CX7. Samal ajal võeti temperatuuriandurite abil arvesse õhumassi temperatuurikõikumisi. Normaalse (optimaalse) õhutemperatuuri tagamine sisselaskekollektoris peab toimuma kõigis võimalikes töötingimustes: külma mootori käivitamisel, töötades madalal ja suurel koormusel, töötades madalatel välistemperatuuridel.
Kaasaegsetes kiirmootorites osutub soojusülekande koguväärtus ebaoluliseks ja moodustab umbes 1% kütuse põlemisel eralduvast soojuse koguhulgast. Õhu soojendamise temperatuuri tõus sisselaskekollektoris 67 ˚С-ni viib mootorite soojusülekande intensiivsuse vähenemiseni, see tähendab ΔТ vähenemiseni ja täiteteguri suurenemiseni. ηv (joonis 1)
kus ΔT on õhutemperatuuri erinevus sisselaskekollektoris (˚K), Tp on õhu soojendamise temperatuur sisselaskekollektoris, Tv on õhutemperatuur sisselaskekollektoris.
Riis. 1. Graafik õhukütte temperatuuri mõjust täitetegurile (mootori KAMAZ-740 näitel)
Kuid õhu soojendamine üle 67 ˚С ei too kaasa ηv suurenemist, kuna õhutihedus väheneb. Saadud katseandmed on näidanud, et vabalthingavates diiselmootorites on õhu temperatuurivahemik töötamise ajal ΔТ=23÷36˚С. Katsed on kinnitanud, et vedelkütusel töötavatel sisepõlemismootoritel on täiteteguri ηv väärtuse erinevus, mis on arvutatud tingimustest, et värske laenguks on õhk või õhu-kütuse segu, ebaoluline ja jääb alla 0,5%. seetõttu määratakse igat tüüpi mootorite puhul ηv õhu abil.
Temperatuuri, rõhu ja õhuniiskuse muutused mõjutavad iga mootori võimsust ja kõiguvad vahemikus Ne=10÷15% (Ne on mootori efektiivne võimsus).
Sisselaskekollektori aerodünaamilise õhutakistuse suurenemine on seletatav järgmiste parameetritega:
Suurenenud õhu tihedus.
Õhu viskoossuse muutus.
Põlemiskambrisse siseneva õhu olemus.
Arvukad uuringud on näidanud, et kõrge õhutemperatuur sisselaskekollektoris suurendab veidi kütusekulu. Samal ajal suurendab madal temperatuur selle tarbimist kuni 15-20%, mistõttu uuringud viidi läbi välistemperatuuril -40 ˚С ja selle soojendamisel kuni +70 ˚С sisselaskekollektoris. Optimaalne kütusekulu on õhutemperatuur sisselaskekollektoris 15÷67 ˚С.
Uurimistulemused ja analüüs
Katsete käigus määrati kütteelemendi võimsus, et tagada sisepõlemismootori sisselaskekollektoris teatud temperatuuri hoidmine. Esimeses etapis määratakse soojushulk, mis on vajalik 1 kg massiga õhu soojendamiseks konstantsel temperatuuril ja õhurõhul, selleks võtame: 1. Välisõhu temperatuur t1=-40˚C. 2. Temperatuur sisselaskekollektoris t2=+70˚С.
Vajalik soojushulk leitakse võrrandiga:
(2)
kus СР on õhu massi soojusmahtuvus konstantsel rõhul, mis on määratud vastavalt tabelile ja õhu jaoks temperatuuril 0 kuni 200 ˚С.
Suurema õhumassi soojushulk määratakse järgmise valemiga:
kus n on mootori töötamise ajal soojendamiseks vajalik õhu maht kilogrammides.
Kui sisepõlemismootor töötab kiirusel üle 5000 p/min, ulatub sõiduautode õhukulu 55-60 kg/h ja veoautodel 100 kg/h. Seejärel:
Küttekeha võimsus määratakse järgmise valemiga:
kus Q on õhu soojendamiseks kulutatud soojushulk J, N on kütteelemendi võimsus W, τ on aeg sekundites.
On vaja määrata kütteelemendi võimsus sekundis, nii et valem on järgmisel kujul:
N=1,7 kW - sõiduautode kütteelemendi võimsus ja veoautode õhuvooluhulgaga üle 100 kg/h - N=3,1 kW.
(5)
kus Ttr on temperatuur sisselasketorustikus, Ptr on rõhk Pa-des sisselasketorustikus, T0 - , ρ0 on õhu tihedus, Rv on õhu universaalne gaasikonstant.
Asendades valemi (5) valemiga (2), saame:
(6)
(7)
Küttekeha võimsus sekundis määratakse valemiga (4), võttes arvesse valemit (5):
(8)
1 kg kaaluva õhu soojendamiseks vajaliku soojushulga arvutamise tulemused sõiduautode keskmise õhukuluga üle V=55kg/h ja veoautode puhul üle V=100kg/h on toodud tabelis 1.
Tabel 1
Tabel soojushulga määramiseks sisselaskekollektori õhu soojendamiseks sõltuvalt välisõhu temperatuurist
|
V>55kg/tunnis |
V>100kg/tunnis |
|||
|
Q, kJ/s |
Q, kJ/s |
|||
Tabeli 1 andmete põhjal koostati graafik (joonis 2) õhu soojendamiseks optimaalse temperatuurini kulutatud soojushulga Q kohta sekundis. Graafik näitab, et mida kõrgem on õhutemperatuur, seda vähem on vaja soojust, et hoida optimaalset temperatuuri sisselaskekollektoris, sõltumata õhuhulgast.
Riis. 2. Soojushulk Q sekundis, mis kulub õhu soojendamiseks optimaalse temperatuurini
tabel 2
Kütteaja arvutamine erinevate õhuhulkade korral
|
Q1, kJ/s |
Q2, kJ/s |
|||
Aeg määratakse valemiga τsec=Q/N välistemperatuuril >-40˚С, Q1 õhuvoolukiirusel V>55 kg/h ja Q2-V>100 kg/h
Lisaks on vastavalt tabelile 2 joonistatud ICE kollektori õhu temperatuurini +70 ˚С soojendamise aja graafik erinevate küttekehade võimsustel. Graafik näitab, et olenemata kütteajast, küttekeha võimsuse suurendamisel võrdsustub kütteaeg erinevate õhuhulkade korral.
Riis. 3. Õhu soojendamise aeg kuni +70 ˚С.
Järeldus
Arvutuste ja katsete põhjal on kindlaks tehtud, et kõige ökonoomsem on muutuva võimsusega küttekehade kasutamine sisselaskekollektoris etteantud temperatuuri hoidmiseks, et saavutada kütusesääst kuni 25-30%.
Arvustajad:
Reznik L.G., tehnikateaduste doktor, FGBO UVPO Tjumeni Riikliku Nafta- ja Gaasiülikooli "Maanteetranspordi käitamise" osakonna professor.
Merdanov Sh.M., tehnikateaduste doktor, professor, transpordi- ja tehnoloogiliste süsteemide osakonna juhataja FGBO UVPO "Tjumeni riiklik nafta- ja gaasiülikool", Tjumen.
Zakharov N.S., tehnikateaduste doktor, professor, praegune Venemaa Transpordiakadeemia liige, Tjumeni Tjumeni Riikliku Nafta- ja Gaasiülikooli FGBO UVPO autode ja tehnoloogiliste masinate teeninduse osakonna juhataja.
Bibliograafiline link
Karnaukhov V.N. KÜTTEELEMENDI VÕIMSUSE OPTIMASEERIMINE OPTIMAALSE ÕHUTEMPERATUURI SÄILITAMISEKS JÄÄ SISSESÕTMEKOLLIKUS // Teaduse ja hariduse kaasaegsed probleemid. - 2014. - nr 3.;URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=13575 (juurdepääsu kuupäev: 01.02.2020). Juhime teie tähelepanu kirjastuse "Looduslooakadeemia" poolt välja antud ajakirjadele
Vaadeldakse õhu peamisi füüsikalisi omadusi: õhu tihedus, selle dünaamiline ja kinemaatiline viskoossus, erisoojusmahtuvus, soojusjuhtivus, soojusdifuusioon, Prandtli arv ja entroopia. Õhu omadused on toodud tabelites sõltuvalt temperatuurist normaalsel atmosfäärirõhul.
Õhu tihedus versus temperatuur
Esitatakse üksikasjalik tabel kuiva õhu tiheduse väärtuste kohta erinevatel temperatuuridel ja normaalsel atmosfäärirõhul. Mis on õhu tihedus? Õhu tihedust saab analüütiliselt määrata, jagades selle massi mahuga, mida see hõivab. etteantud tingimustel (rõhk, temperatuur ja niiskus). Selle tihedust on võimalik arvutada ka ideaalse gaasi olekuvalemi võrrandi abil. Selleks peate teadma õhu absoluutset rõhku ja temperatuuri, samuti selle gaasikonstanti ja molaarmahtu. See võrrand võimaldab teil arvutada õhu tihedust kuivas olekus.
Praktikas, et teada saada, milline on õhu tihedus erinevatel temperatuuridel, on mugav kasutada valmis tabeleid. Näiteks antud õhuõhu tiheduse väärtuste tabel sõltuvalt selle temperatuurist. Tabelis olevat õhutihedust väljendatakse kilogrammides kuupmeetri kohta ja see on antud temperatuurivahemikus miinus 50 kuni 1200 kraadi Celsiuse järgi normaalsel atmosfäärirõhul (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 juures on õhu tihedus 1,185 kg/m 3 . Kuumutamisel õhu tihedus väheneb - õhk paisub (selle erimaht suureneb). Temperatuuri tõusuga, näiteks kuni 1200°C, saavutatakse väga madal õhutihedus, mis võrdub 0,239 kg/m 3 , mis on 5 korda väiksem kui selle väärtus toatemperatuuril. Üldjuhul võimaldab kuumutamise vähenemine sellisel protsessil nagu loomulik konvektsioon toimuda ja seda kasutatakse näiteks lennunduses.
Kui võrrelda õhu tihedust suhtega, siis on õhk kolme suurusjärgu võrra kergem - temperatuuril 4 ° C on vee tihedus 1000 kg / m 3 ja õhu tihedus 1,27 kg / m 3. Samuti on vaja märkida õhutiheduse väärtus tavatingimustes. Gaaside normaalsed tingimused on need, mille korral nende temperatuur on 0 ° C ja rõhk on võrdne normaalse atmosfäärirõhuga. Seega vastavalt tabelile õhutihedus normaalsetes tingimustes (NU juures) on 1,293 kg / m 3.
Õhu dünaamiline ja kinemaatiline viskoossus erinevatel temperatuuridel
Soojusarvutuste tegemisel on vaja teada õhu viskoossuse väärtust (viskoossustegur) erinevatel temperatuuridel. See väärtus on vajalik Reynoldsi, Grashofi, Rayleighi arvude arvutamiseks, mille väärtused määravad selle gaasi voolurežiimi. Tabelis on näidatud dünaamiliste koefitsientide väärtused μ ja kinemaatiline ν õhu viskoossus temperatuurivahemikus -50 kuni 1200°C atmosfäärirõhul.
Õhu viskoossus suureneb oluliselt temperatuuri tõustes. Näiteks õhu kinemaatiline viskoossus on 15,06 10 -6 m 2 / s temperatuuril 20 ° C ja temperatuuri tõusuga 1200 ° C-ni muutub õhu viskoossus 233,7 10 -6 m 2 / s, see tähendab, et see suureneb 15,5 korda! Õhu dünaamiline viskoossus temperatuuril 20°C on 18,1·10 -6 Pa·s.
Õhu kuumutamisel suurenevad nii kinemaatilise kui ka dünaamilise viskoossuse väärtused. Need kaks suurust on omavahel seotud õhutiheduse väärtuse kaudu, mille väärtus selle gaasi kuumutamisel väheneb. Õhu (nagu ka teiste gaaside) kinemaatilise ja dünaamilise viskoossuse suurenemine kuumutamisel on seotud õhumolekulide intensiivsema vibratsiooniga nende tasakaaluoleku ümber (vastavalt MKT-le).
| 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 |
Märkus: ole ettevaatlik! Õhu viskoossus on antud astmega 10 6 .
Õhu erisoojusmahtuvus temperatuuridel -50 kuni 1200°С
Esitatakse õhu erisoojusmahtuvuse tabel erinevatel temperatuuridel. Tabelis toodud soojusmahtuvus on antud konstantsel rõhul (õhu isobaariline soojusmahtuvus) temperatuurivahemikus miinus 50 kuni 1200°C kuiva õhu puhul. Mis on õhu erisoojusmahtuvus? Erisoojusvõimsuse väärtus määrab soojushulga, mis tuleb anda ühele kilogrammile konstantsel rõhul olevale õhule, et selle temperatuur tõuseks 1 kraadi võrra. Näiteks 20 °C juures on 1 kg selle gaasi soojendamiseks 1 °C võrra isobaarses protsessis vaja 1005 J soojust.
Õhu erisoojusmahtuvus suureneb selle temperatuuri tõustes.Õhu massi soojusmahtuvuse sõltuvus temperatuurist ei ole aga lineaarne. Vahemikus -50 kuni 120°C selle väärtus praktiliselt ei muutu – nendes tingimustes on õhu keskmine soojusmahtuvus 1010 J/(kg deg). Tabeli järgi on näha, et temperatuur hakkab oluliselt mõjutama alates väärtusest 130°C. Kuid õhutemperatuur mõjutab selle erisoojusmahtu palju nõrgemini kui viskoossus. Nii et 0 kuni 1200°C kuumutamisel suureneb õhu soojusmahtuvus vaid 1,2 korda – 1005 kuni 1210 J/(kg deg).
Tuleb märkida, et niiske õhu soojusmahtuvus on suurem kui kuiva õhu oma. Kui võrrelda õhku, siis on ilmne, et vee väärtus on suurem ja veesisaldus õhus toob kaasa erisoojuse tõusu.
| t, °С | C p , J/(kg kraadi) | t, °С | C p , J/(kg kraadi) | t, °С | C p , J/(kg kraadi) | t, °С | C p , J/(kg kraadi) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| -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 |
Soojusjuhtivus, soojusdifuusioon, õhu Prandtl arv
Tabelis on toodud sellised atmosfääriõhu füüsikalised omadused nagu soojusjuhtivus, termiline difusioon ja selle Prandtli arv sõltuvalt temperatuurist. Kuiva õhu termofüüsikalised omadused on antud vahemikus -50 kuni 1200°C. Tabeli järgi on näha, et õhu näidatud omadused sõltuvad oluliselt temperatuurist ja selle gaasi vaadeldavate omaduste temperatuurisõltuvus on erinev.
Suitsugaaside temperatuur katlaseadme taga oleneb põletatava kütuse liigist, toitevee temperatuurist t n v, kütuse hinnangulisest maksumusest С t , selle vähenenud niiskus
kus 
Tehnilise ja majandusliku optimeerimise põhjal, vastavalt sabaküttepinna kütuse ja metalli kasutamise efektiivsuse seisukorrale ja muudele tingimustele, saadi väärtuse valimiseks järgmised soovitused 
toodud tabelis 2.4.
Tabelist. 2.4, odavatel kütustel valitakse suitsugaaside optimaalse temperatuuri väiksemad väärtused ja kallite kütuste puhul suuremad.
Madalrõhukateldele (R ne .≤ 3,0 MPa) sabaküttepindadega ei tohi heitgaaside temperatuur olla madalam kui tabelis toodud väärtused. 2.5 ja selle optimaalne väärtus valitakse tehniliste ja majanduslike arvutuste põhjal.
Tabel 2.4 – Katelde suitsugaaside optimaalne temperatuur
võimsusega üle 50 t/h (14 kg/s) põletamisel
madala väävlisisaldusega kütused
|
Toitevee temperatuur t n in, 0 С |
Vähendatud kütuseniiskus |
||
|
|
|
|
|
Tabel 2.5 – Madalrõhukatelde suitsugaaside temperatuur
tootlikkus alla 50 t/h (14 kg/s)
|
|
|
|
Niiskuse reguleerimisega söed ja maagaas | |
|
söed koos | |
|
Kõrge väävlisisaldusega kütteõli | |
|
Turvas ja puidujäätmed |
, 0 С
KE ja DE tüüpi katelde puhul sõltub suitsugaasi temperatuur tugevalt t n c-st. Toitevee temperatuuril t n =100°C, 
ja t n in = 80 ÷ 90 0 С see väheneb väärtustele 
.
Väävlisisaldusega kütuste, eriti kõrge väävlisisaldusega kütteõli põletamisel tekib õhusoojendi madaltemperatuuri korrosiooni oht metallseina minimaalsel temperatuuril t st allpool suitsugaaside kastepunkti t p. T p väärtus sõltub veeauru t k kondenseerumistemperatuurist nende osarõhul suitsugaasides P H 2 O, vähendatud väävli S n ja tuha An n sisaldusest töökütuses.
,
(2.3)
kus 
- kütuse alumine kütteväärtus, mJ/kg või mJ/m 3 .
Veeauru osarõhk on
(2.4)
kus: Р=0,1 MPa – suitsugaaside rõhk katla väljalaskeava juures, MPa;
r H 2 O on veeauru mahuosa heitgaasides.
Korrosiooni täielikuks välistamiseks spetsiaalsete kaitsemeetmete puudumisel peaks t st olema 5–10 ° C kõrgem
tp ,
see aga toob kaasa märkimisväärse tõusu 
selle majandusliku tähtsuse üle. Seetõttu suurendage samal ajal 
ja õhutemperatuur õhusoojendi sisselaskeava juures 
.
Seina minimaalne temperatuur, olenevalt eelvalitud väärtustest 
ja 
määratakse valemitega: regeneratiivsete õhusoojendite (RAH) jaoks
(2.5)
torukujuliste õhusoojendite (TVP) jaoks
(2.6)
Tahkete väävelkütuste põletamisel peab õhutemperatuur õhusoojendi sisselaskeava juures olema 
võtta mitte alla k, mis määratakse sõltuvalt P H 2 O-st.
Kõrge väävlisisaldusega kütteõlide kasutamisel on tõhus vahend madalatemperatuurilise korrosiooni vastu võitlemiseks kütteõli põletamine väikese õhuhulgaga ( 
= 1,02 ÷ 1,03). See põlemismeetod välistab praktiliselt täielikult madalatemperatuurilise korrosiooni ja on tunnistatud kõige lootustandvamaks, kuid see nõuab põletite hoolikat reguleerimist ja katlaüksuse paremat tööd.
Kui paigaldate vahetatavate TVP kuubikute või vahetatava külma (RVP) tihendi õhusoojendi külmas faasis, on lubatud järgmised sissetuleva õhu temperatuuri väärtused: 
regeneratiivõhusoojendites 60 - 70°С ja torukujulistes õhusoojendites 80 - 90°С.
Õhu eelsoojendamiseks väärtusteni 
, enne õhusoojendisse sisenemist paigaldatakse tavaliselt auruküttekehad, mida kuumutatakse valitud turbiini auruga. Kasutatakse ka muid õhukuumutusmeetodeid õhusoojendi sisselaskeava juures ja meetmeid madala temperatuuriga korrosiooni vastu võitlemiseks, nimelt: kuuma õhu tagasiringlus ventilaatori imemisse, vahesoojuskandjaga õhusoojendite paigaldamine, gaasiaurustid jne. H 2 SO 4 aurude neutraliseerimiseks nii katlaseadme gaasikanalites kui ka kütuses kasutatakse erinevat tüüpi lisandeid.
Õhukütte temperatuur sõltub kütuse tüübist ja ahju omadustest. Kui kuivatamise või kütuse põlemise tingimuste tõttu ei ole kõrge õhuküte vajalik, on soovitav paigaldada üheastmeline õhusoojendi. Sel juhul määratakse elektrikatelde optimaalne õhutemperatuur sõltuvalt toitevee ja suitsugaaside temperatuurist ligikaudu valemiga
Õhusoojendi kaheastmelise paigutuse korral määratakse vastavalt valemile (2.7) esimese astme taga olev õhutemperatuur ja õhusoojendi teises etapis soojendatakse õhk sellelt temperatuurilt kuuma õhuni. Tabeli järgi võetud temperatuur. 2.6.
Tavaliselt kasutatakse kaheastmelist õhusoojendi paigutust veesäästuastmetega "lõikes" väärtusel t hw > 300°C. Sellisel juhul ei tohiks gaaside temperatuur õhusoojendi "kuuma" astme ees ületada 500 ° C.
Tabel 2.6 - Katlaseadmete õhukütte temperatuur
võimsus üle 75 t/h (21,2 kg/s)
|
Küttekolde omadused |
Kütuse klass |
"Õhutemperatuur. °С |
|
1 Tahke räbu eemaldamisega ahjud suletud tolmu ettevalmistamise ahelaga |
Kivi ja lahja söed Pruunisöe lõikurid. | |
|
2 Ahjud vedela räbu eemaldamisega, sh. horisontaalsete tsüklonite ja vertikaalsete eelahjudega kütuse õhuga kuivatamisel ja tolmu varustamisel kuuma õhu või kuivatusainega |
Ash, PA pruunsöed Söed ja Donetsk kõhn | |
|
3 Kütuse kuivatamisel gaasidega suletud tolmu ettevalmistamise ahelas tahke räbu eemaldamisega sama ka vedela räbu eemaldamisega |
pruunid söed |
300–350 x x 350–400 x x |
|
4 Kütuse kuivatamisel gaasidega avatud tolmu ettevalmistamise ahelas tahke räbu eemaldamisega Vedela räbu eemaldamisega |
Kõigi jaoks |
350–400 x x |
|
5. Kamberahjud |
Kütteõli ja maagaas |
250–300 x x x |
x Suure niiskusega turbaga/W p > 50%/ võtta 400°C;
хх Kõrgem väärtus kõrge kütuseniiskuse korral;
xxx T gw väärtust kontrollitakse valemiga .
Nad läbivad läbipaistvat atmosfääri ilma seda kuumutamata, jõuavad maapinnani, soojendavad seda ja õhk soojeneb sealt edasi.
Pinna kuumutamise aste ja seega ka õhk sõltub eelkõige piirkonna laiuskraadist.
Kuid igas konkreetses punktis määravad selle (t o) ka mitmed tegurid, mille hulgas on peamised:
A: kõrgus merepinnast;
B: aluspind;
B: kaugus ookeanide ja merede rannikust.
A – Kuna õhku soojendatakse maapinnalt, siis mida madalamad on ala absoluutkõrgused, seda kõrgem on õhutemperatuur (samal laiuskraadil). Veeauruga küllastumata õhu tingimustes täheldatakse mustrit: iga 100 meetri kõrguse kohta langeb temperatuur (t o) 0,6 o C võrra.
B - Pinna kvalitatiivsed omadused.
B 1 - erineva värvi ja struktuuriga pinnad neelavad ja peegeldavad päikesekiiri erineval viisil. Maksimaalne peegelduvus on tüüpiline lumele ja jääle, minimaalne tumedale pinnasele ja kividele.
Maa valgustamine päikesekiirte poolt pööripäevade ja pööripäevade päevadel.
B 2 - erinevatel pindadel on erinev soojusmahtuvus ja soojusülekanne. Niisiis soojeneb Maailma ookeani veemass, mis võtab enda alla 2/3 Maa pinnast, suure soojusmahtuvuse tõttu väga aeglaselt ja jahtub väga aeglaselt. Maa soojeneb kiiresti ja jahtub kiiresti, st et umbes 1 m 2 maa ja 1 m 2 veepinna samasuguseks soojendamiseks on vaja kulutada erinevat energiahulka.
B - rannikutelt mandrite sisemusse väheneb veeauru hulk õhus. Mida läbipaistvam on atmosfäär, seda vähem hajub selles päikesevalgust ja kõik päikesekiired jõuavad Maa pinnale. Kui õhus on palju veeauru, siis veepiisad peegeldavad, hajuvad, neelavad päikesekiiri ning kõik need ei jõua planeedi pinnale, samas kui kuumutamine väheneb.
Kõrgeimad õhutemperatuurid on registreeritud troopiliste kõrbete aladel. Sahara keskpiirkondades on õhutemperatuur varjus peaaegu 4 kuud üle 40 ° C. Samal ajal on ekvaatoril, kus päikesekiirte langemisnurk on suurim, temperatuur ei ületa +26 ° C.
Seevastu Maa kui kuumutatud keha kiirgab energiat kosmosesse peamiselt pikalainelises infrapunaspektris. Kui Maa pind on mähitud pilvede "teki", siis kõik infrapunakiired planeedilt ei lahku, kuna pilved viivitavad neid, peegeldudes tagasi maapinnale.
Selge taevaga, kui atmosfääris on vähe veeauru, lähevad planeedi kiirgavad infrapunakiired vabalt kosmosesse, samal ajal kui maapind jahtub, mis jahtub ja vähendab seeläbi õhutemperatuuri.
Kirjandus
- Zubaštšenko E.M. Piirkondlik füüsiline geograafia. Maa kliima: õppevahend. 1. osa / E.M. Zubaštšenko, V.I. Šmõkov, A.Ya. Nemykin, N.V. Poljakov. - Voronež: VGPU, 2007. - 183 lk.