Gaisa fizikālās īpašības: blīvums, viskozitāte, īpatnējā siltumietilpība. Gaisa dinamiskā un kinemātiskā viskozitāte dažādās temperatūrās
1. Siltuma patēriņš pieplūdes gaisa apkurei
Q t \u003d L ∙ ρ gaiss. ∙ ar gaisu. ∙ (t int. - t out.),
kur:
ρ gaiss. ir gaisa blīvums. Sausā gaisa blīvums 15°C jūras līmenī ir 1,225 kg/m³;
ar gaisu – gaisa īpatnējā siltumietilpība vienāda ar 1 kJ/(kg∙K)=0,24 kcal/(kg∙°С);
t int. – gaisa temperatūra pie sildītāja izejas, °С;
t ārā. - āra gaisa temperatūra, °С (vēsākā piecu dienu perioda gaisa temperatūra ar drošību 0,92 pēc Ēku klimatoloģijas).
2. Sildītāja dzesēšanas šķidruma plūsmas ātrums
G \u003d (3,6 ∙ Q t) / (s in ∙ (t pr -t arr)),
kur:
3,6 - pārrēķina koeficients W uz kJ/h (lai iegūtu plūsmas ātrumu kg/h);
G - ūdens patēriņš sildītāja sildīšanai, kg / h;
Q t - sildītāja siltuma jauda, W;
c c - ūdens īpatnējā siltumietilpība, kas vienāda ar 4,187 kJ / (kg ∙ K) \u003d 1 kcal / (kg ∙ ° С);
t pr. - dzesēšanas šķidruma temperatūra (taisna līnija), ° С;
t ārā. – siltumnesēja temperatūra (atgaitas līnija), °C.
3. Caurules diametra izvēle sildītāja sildīšanai
Ūdens patēriņš sildītājam , kg/h4. Gaisa sildīšanas procesa I-d diagramma
Gaisa sildīšanas process sildītājā notiek pie d=const (pie nemainīga mitruma satura).
1Starptautiskā Enerģētikas aģentūra lēš, ka automobiļu oglekļa emisiju samazināšanas prioritāte ir degvielas efektivitātes uzlabošana. Uzdevums samazināt CO2 emisijas, palielinot transportlīdzekļu degvielas efektivitāti, ir viena no pasaules sabiedrības prioritātēm, ņemot vērā neatjaunojamo enerģijas avotu racionālas izmantošanas nepieciešamību. Šajā nolūkā starptautiskie standarti tiek pastāvīgi stingrāki, ierobežojot dzinēja iedarbināšanas un darbības veiktspēju zemā un pat augstā apkārtējā temperatūrā. Rakstā apskatīts jautājums par iekšdedzes dzinēju degvielas efektivitāti atkarībā no apkārtējā gaisa temperatūras, spiediena, mitruma. Tiek prezentēti pētījuma rezultāti par nemainīgas temperatūras uzturēšanu iekšdedzes dzinēja ieplūdes kolektorā, lai taupītu degvielu un noteiktu sildelementa optimālo jaudu.
sildelementa jauda
apkārtējās vides temperatūra
gaisa apkure
degvielas ekonomija
optimāla gaisa temperatūra ieplūdes kolektorā
1. Automašīnu dzinēji. V.M. Arhangeļskis [un citi]; resp. ed. JAUNKUNDZE. Hovah. M.: Mashinostroenie, 1977. 591 lpp.
2. Karnauhovs V.N., Karnaukhova I.V. Uzpildes koeficienta noteikšana iekšdedzes dzinējā // Transporta un transporta-tehnoloģiskās sistēmas, Starptautiskās zinātniski tehniskās konferences materiāli, Tjumeņa, 2014. gada 16. aprīlis. Tjumeņa: Tjumeņas Valsts universitātes izdevniecība, 2014.
3. Ļeņins I.M. Automobiļu un traktoru dzinēju teorija. M.: Augstskola, 1976. 364 lpp.
4. Yutt V.E. Automašīnu elektroiekārtas. M: Izdevniecība Hot Line-Telecom, 2009. 440 lpp.
5. Yutt V.E., Ruzavin G.E. Iekšdedzes dzinēju elektroniskās vadības sistēmas un to diagnostikas metodes. M.: Izdevniecība Hot Line-Telecom, 2007. 104 lpp.
Ievads
Elektronikas un mikroprocesoru tehnoloģiju attīstība ir novedusi pie tās plašas ieviešanas automašīnās. Jo īpaši uz elektronisko sistēmu izveidi dzinēja, transmisijas, ritošās daļas un papildu aprīkojuma automātiskai vadībai. Dzinēja elektronisko vadības sistēmu (ECS) izmantošana ļauj samazināt degvielas patēriņu un izplūdes gāzu toksicitāti, vienlaikus palielinot dzinēja jaudu, palielināt paātrinājumu un aukstās palaišanas uzticamību. Mūsdienu ESU apvieno degvielas iesmidzināšanas kontroles un aizdedzes sistēmas darbības funkcijas. Programmas vadības ieviešanai vadības bloks fiksē iesmidzināšanas ilguma (pievadītās degvielas daudzuma) atkarību no slodzes un dzinēja apgriezienu skaita. Atkarība ir norādīta tabulas veidā, kas izstrādāta, pamatojoties uz visaptverošiem līdzīga modeļa dzinēja testiem. Lai noteiktu aizdedzes leņķi, tiek izmantotas līdzīgas tabulas. Šī dzinēja vadības sistēma tiek izmantota visā pasaulē, jo datu atlase no gatavām tabulām ir ātrāks process nekā aprēķinu veikšana ar datora palīdzību. No tabulām iegūtās vērtības koriģē transportlīdzekļu borta datori atkarībā no droseles stāvokļa sensoru signāliem, gaisa temperatūras, gaisa spiediena un blīvuma. Šīs mūsdienu automašīnās izmantotās sistēmas galvenā atšķirība ir stingra mehāniskā savienojuma trūkums starp droseļvārstu un akseleratora pedāli, kas to kontrolē. Salīdzinot ar tradicionālajām sistēmām, ESU var samazināt degvielas patēriņu dažādiem transportlīdzekļiem līdz pat 20%.
Zems degvielas patēriņš tiek panākts, atšķirīgi organizējot divus galvenos iekšdedzes dzinēja darbības režīmus: zemas slodzes režīmu un lielas slodzes režīmu. Šajā gadījumā dzinējs pirmajā režīmā darbojas ar neviendabīgu maisījumu, lielu gaisa pārpalikumu un vēlu degvielas iesmidzināšanu, kā rezultātā lādiņš tiek stratificēts no gaisa, degvielas un atlikušo izplūdes gāzu maisījuma. kuru tas darbojas uz liesa maisījuma. Augstas slodzes režīmā dzinējs sāk strādāt ar viendabīgu maisījumu, kas samazina kaitīgo vielu emisijas izplūdes gāzēs. ESA dīzeļdzinēju izmešu toksicitāti iedarbināšanas laikā var samazināt ar dažādām kvēlsvecēm. ESU saņem informāciju par ieplūdes gaisa temperatūru, spiedienu, degvielas patēriņu un kloķvārpstas stāvokli. Vadības bloks apstrādā informāciju no sensoriem un, izmantojot raksturīgās kartes, uzrāda degvielas padeves padeves leņķa vērtību. Lai ņemtu vērā ienākošā gaisa blīvuma izmaiņas, mainoties tā temperatūrai, plūsmas sensors ir aprīkots ar termistoru. Bet temperatūras un gaisa spiediena svārstību rezultātā ieplūdes kolektorā, neskatoties uz iepriekš minētajiem sensoriem, notiek momentānas gaisa blīvuma izmaiņas un rezultātā samazinās vai palielinās skābekļa padeve sadegšanas kamerai.
Mērķis, uzdevumi un pētījuma metode
Tjumeņas Valsts naftas un gāzes universitātē tika veikti pētījumi, lai saglabātu nemainīgu temperatūru Kia Sid iekšdedzes dzinēja KAMAZ-740, YaMZ-236 un D4FB (1,6 CRDi) ieplūdes kolektorā, MZR2.3- L3T - Mazda CX7. Tajā pašā laikā temperatūras sensori ņēma vērā gaisa masas temperatūras svārstības. Normālas (optimālas) gaisa temperatūras nodrošināšana ieplūdes kolektorā ir jāveic visos iespējamos darba apstākļos: iedarbinot aukstu dzinēju, strādājot ar zemu un lielu slodzi, strādājot zemā apkārtējās vides temperatūrā.
Mūsdienu ātrgaitas dzinējos kopējā siltuma pārneses vērtība izrādās nenozīmīga un sastāda aptuveni 1% no kopējā degvielas sadegšanas laikā izdalītā siltuma daudzuma. Gaisa sildīšanas temperatūras paaugstināšanās ieplūdes kolektorā līdz 67 ˚С samazina siltuma pārneses intensitāti dzinējos, tas ir, samazinās ΔТ un palielinās uzpildes koeficients. ηv (1. att.)
kur ΔT ir gaisa temperatūras starpība ieplūdes kolektorā (˚K), Tp ir gaisa sildīšanas temperatūra ieplūdes kolektorā, Tv ir gaisa temperatūra ieplūdes kolektorā.
Rīsi. 1. Gaisa sildīšanas temperatūras ietekmes uz piepildījuma koeficientu grafiks (uz dzinēja KAMAZ-740 piemēra)
Tomēr gaisa sildīšana virs 67 ˚С neizraisa ηv palielināšanos, jo samazinās gaisa blīvums. Iegūtie eksperimentālie dati parādīja, ka atmosfēriskos dīzeļdzinējos gaisam tā darbības laikā ir temperatūras diapazons ΔТ=23÷36˚С. Pārbaudēs ir apstiprināts, ka iekšdedzes dzinējiem, kas darbojas ar šķidro degvielu, uzpildes koeficienta ηv vērtības atšķirība, kas aprēķināta no apstākļiem, ka svaigais lādiņš ir gaiss vai gaisa un degvielas maisījums, ir nenozīmīga un ir mazāka par 0,5%. tāpēc visu veidu dzinējiem ηv nosaka ar gaisu.
Temperatūras, spiediena un gaisa mitruma izmaiņas ietekmē jebkura dzinēja jaudu un svārstās diapazonā Ne=10÷15% (Ne ir efektīvā dzinēja jauda).
Aerodinamiskās gaisa pretestības palielināšanās ieplūdes kolektorā ir izskaidrojama ar šādiem parametriem:
Palielināts gaisa blīvums.
Gaisa viskozitātes izmaiņas.
Sadegšanas kamerā ieplūstošā gaisa raksturs.
Daudzi pētījumi ir parādījuši, ka augsta gaisa temperatūra ieplūdes kolektorā nedaudz palielina degvielas patēriņu. Tajā pašā laikā zemā temperatūra palielina tā patēriņu līdz pat 15-20%, tāpēc pētījumi tika veikti pie āra gaisa temperatūras -40 ˚С un tā sasilšana līdz +70 ˚С ieplūdes kolektorā. Optimālais degvielas patēriņš ir gaisa temperatūra ieplūdes kolektorā 15÷67 ˚С.
Pētījumu rezultāti un analīze
Pārbaužu laikā tika noteikta sildelementa jauda, lai nodrošinātu noteiktas temperatūras uzturēšanu iekšdedzes dzinēja ieplūdes kolektorā. Pirmajā posmā tiek noteikts siltuma daudzums, kas nepieciešams 1 kg gaisa uzsildīšanai nemainīgā temperatūrā un gaisa spiedienā, šim nolūkam ņemsim: 1. Apkārtējā gaisa temperatūru t1=-40˚C. 2. Temperatūra ieplūdes kolektorā t2=+70˚С.
Nepieciešamo siltuma daudzumu nosaka pēc vienādojuma:
(2)
kur СР ir gaisa masas siltumietilpība pastāvīgā spiedienā, kas noteikta saskaņā ar tabulu un gaisam temperatūrā no 0 līdz 200 ˚С.
Siltuma daudzumu lielākai gaisa masai nosaka pēc formulas:
kur n ir gaisa tilpums kg, kas nepieciešams sildīšanai, kad dzinējs darbojas.
Iekšdedzes dzinējam strādājot ar apgriezieniem, kas lielāki par 5000 apgr./min, vieglo automobiļu gaisa patēriņš sasniedz 55-60 kg/h, bet kravas automobiļiem - 100 kg/h. Pēc tam:
Sildītāja jaudu nosaka pēc formulas:
kur Q ir gaisa sildīšanai patērētais siltuma daudzums J, N ir sildelementa jauda W, τ ir laiks sekundēs.
Ir nepieciešams noteikt sildelementa jaudu sekundē, tāpēc formula būs šāda:
N=1,7 kW - sildelementa jauda vieglajām automašīnām un pie gaisa plūsmas ātruma virs 100 kg/h kravas automašīnām - N=3,1 kW.
(5)
kur Ttr ir temperatūra ieplūdes cauruļvadā, Ptr ir spiediens Pa ieplūdes cauruļvadā, Т0 - , ρ0 ir gaisa blīvums, Rv ir gaisa universālā gāzes konstante.
Aizvietojot formulu (5) formulā (2), mēs iegūstam:
(6)
(7)
Sildītāja jaudu sekundē nosaka pēc formulas (4), ņemot vērā formulu (5):
(8)
1 kg smaga gaisa uzsildīšanai ar vidējo gaisa patēriņu virs V=55kg/h un kravas automobiļiem vairāk par V=100kg/h nepieciešamā siltuma daudzuma aprēķina rezultāti ir parādīti 1. tabulā.
1. tabula
Tabula siltuma daudzuma noteikšanai gaisa sildīšanai ieplūdes kolektorā atkarībā no ārējā gaisa temperatūras
|
V>55kg/stundā |
V>100kg/stundā |
|||
|
Q, kJ/s |
Q, kJ/s |
|||
Pamatojoties uz 1. tabulas datiem, tika izveidots grafiks (2. att.) par siltuma daudzumu Q sekundē, kas iztērēts gaisa uzsildīšanai līdz optimālajai temperatūrai. Grafikā redzams, ka jo augstāka gaisa temperatūra, jo mazāk siltuma nepieciešams, lai uzturētu optimālo temperatūru ieplūdes kolektorā neatkarīgi no gaisa tilpuma.
Rīsi. 2. Siltuma daudzums Q sekundē, kas iztērēts gaisa uzsildīšanai līdz optimālajai temperatūrai
2. tabula
Sildīšanas laika aprēķins dažādiem gaisa daudzumiem
|
Q1, kJ/s |
Q2, kJ/s |
|||
Laiks tiek noteikts pēc formulas τsec=Q/N pie āra temperatūras >-40˚С, Q1 pie gaisa plūsmas ātruma V>55 kg/h un Q2- V>100 kg/h
Tālāk saskaņā ar 2. tabulu ir attēlots laika grafiks, kurā ICE kolektorā gaiss uzsildīts līdz +70 ˚С pie dažādas sildītāja jaudas. Grafikā redzams, ka neatkarīgi no sildīšanas laika, palielinot sildītāja jaudu, sildīšanas laiks dažādiem gaisa apjomiem tiek izlīdzināts.
Rīsi. 3. Gaisa sildīšanas laiks līdz +70 ˚С.
Secinājums
Balstoties uz aprēķiniem un eksperimentiem, ir noskaidrots, ka visekonomiskākā ir mainīgas jaudas sildītāju izmantošana noteiktas temperatūras uzturēšanai ieplūdes kolektorā, lai iegūtu degvielas ietaupījumu līdz 25-30%.
Recenzenti:
Reznik L.G., tehnisko zinātņu doktors, katedras "Autotransporta darbība" profesors FGBO UVPO "Tyumen State Oil and Gas University", Tjumeņa.
Merdanov Sh.M., tehnisko zinātņu doktors, profesors, katedras "Transports un tehnoloģiskās sistēmas" vadītājs FGBO UVPO "Tyumen State Oil and Gas University", Tjumeņa.
Zaharovs N.S., tehnisko zinātņu doktors, profesors, pašreizējais Krievijas Transporta akadēmijas loceklis, katedras "Automašīnu un tehnoloģisko mašīnu apkalpošana" vadītājs FGBO UVPO "Tjumeņas Valsts naftas un gāzes universitāte", Tjumeņa.
Bibliogrāfiskā saite
Karnauhovs V.N. SILDELEMENTA JAUDAS OPTIMIZĀCIJA, LAI UZTURĒTU OPTIMĀLĀS GAISA TEMPERATŪRAS LEDU IEŅEMES KULTĀRĀ // Mūsdienu zinātnes un izglītības problēmas. - 2014. - Nr.3.;URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=13575 (piekļuves datums: 01.02.2020.). Jūsu uzmanībai piedāvājam izdevniecības "Dabas vēstures akadēmija" izdotos žurnālus
Tiek aplūkotas galvenās gaisa fizikālās īpašības: gaisa blīvums, tā dinamiskā un kinemātiskā viskozitāte, īpatnējā siltumietilpība, siltumvadītspēja, termiskā difūzija, Prandtla skaitlis un entropija. Gaisa īpašības ir norādītas tabulās atkarībā no temperatūras pie normāla atmosfēras spiediena.
Gaisa blīvums pret temperatūru
Tiek parādīta detalizēta sausa gaisa blīvuma vērtību tabula dažādās temperatūrās un normālā atmosfēras spiedienā. Kāds ir gaisa blīvums? Gaisa blīvumu var analītiski noteikt, dalot tā masu ar tilpumu, ko tas aizņem. noteiktos apstākļos (spiediens, temperatūra un mitrums). Ir iespējams arī aprēķināt tā blīvumu, izmantojot ideālās gāzes stāvokļa formulas vienādojumu. Lai to izdarītu, jums jāzina gaisa absolūtais spiediens un temperatūra, kā arī tā gāzes konstante un molārais tilpums. Šis vienādojums ļauj aprēķināt gaisa blīvumu sausā stāvoklī.
Praksē, lai noskaidrotu, kāds ir gaisa blīvums dažādās temperatūrās, ir ērti izmantot gatavas tabulas. Piemēram, dotā atmosfēras gaisa blīvuma vērtību tabula atkarībā no tā temperatūras. Gaisa blīvums tabulā ir izteikts kilogramos uz kubikmetru un ir norādīts temperatūras diapazonā no mīnus 50 līdz 1200 grādiem pēc Celsija normālā atmosfēras spiedienā (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 |
Pie 25°C gaisa blīvums ir 1,185 kg/m 3 . Sildot, gaisa blīvums samazinās - gaiss izplešas (tā īpatnējais tilpums palielinās). Paaugstinoties temperatūrai, piemēram, līdz 1200°C, tiek sasniegts ļoti zems gaisa blīvums, kas vienāds ar 0,239 kg/m 3, kas ir 5 reizes mazāks par tā vērtību istabas temperatūrā. Kopumā apkures samazināšana ļauj notikt tādam procesam kā dabiska konvekcija, un to izmanto, piemēram, aeronautikā.
Ja salīdzinām gaisa blīvumu attiecībā pret, tad gaiss ir par trim lieluma kārtām vieglāks - 4 ° C temperatūrā ūdens blīvums ir 1000 kg / m 3, bet gaisa blīvums ir 1,27 kg / m 3. Ir arī jāņem vērā gaisa blīvuma vērtība normālos apstākļos. Normāli apstākļi gāzēm ir tie, kuros to temperatūra ir 0 ° C un spiediens ir vienāds ar normālu atmosfēras spiedienu. Tādējādi saskaņā ar tabulu gaisa blīvums normālos apstākļos (pie NU) ir 1,293 kg / m 3.
Gaisa dinamiskā un kinemātiskā viskozitāte dažādās temperatūrās
Veicot termiskos aprēķinus, ir jāzina gaisa viskozitātes (viskozitātes koeficienta) vērtība dažādās temperatūrās. Šī vērtība ir nepieciešama, lai aprēķinātu Reinoldsa, Grashofa, Reilija skaitļus, kuru vērtības nosaka šīs gāzes plūsmas režīmu. Tabulā parādītas dinamisko koeficientu vērtības μ un kinemātiskā ν gaisa viskozitāte temperatūras diapazonā no -50 līdz 1200°C pie atmosfēras spiediena.
Gaisa viskozitāte ievērojami palielinās, palielinoties temperatūrai. Piemēram, gaisa kinemātiskā viskozitāte ir vienāda ar 15,06 10 -6 m 2 / s 20 ° C temperatūrā, un, temperatūrai paaugstinoties līdz 1200 ° C, gaisa viskozitāte kļūst vienāda ar 233,7 10 -6 m 2 / s, tas ir, tas palielinās 15,5 reizes! Gaisa dinamiskā viskozitāte 20°C temperatūrā ir 18,1·10 -6 Pa·s.
Sildot gaisu, palielinās gan kinemātiskās, gan dinamiskās viskozitātes vērtības. Šie divi lielumi ir savstarpēji saistīti ar gaisa blīvuma vērtību, kuras vērtība samazinās, kad šī gāze tiek uzkarsēta. Gaisa (kā arī citu gāzu) kinemātiskās un dinamiskās viskozitātes palielināšanās karsēšanas laikā ir saistīta ar intensīvāku gaisa molekulu vibrāciju ap to līdzsvara stāvokli (saskaņā ar MKT).
| 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 |
Piezīme: esiet uzmanīgi! Gaisa viskozitāte ir dota ar jaudu 10 6 .
Gaisa īpatnējā siltumietilpība temperatūrā no -50 līdz 1200°С
Tiek parādīta gaisa īpatnējās siltumietilpības tabula dažādās temperatūrās. Siltuma jauda tabulā norādīta pie nemainīga spiediena (gaisa izobāriskā siltumietilpība) temperatūras diapazonā no mīnus 50 līdz 1200°C sausam gaisam. Kāda ir gaisa īpatnējā siltumietilpība? Īpatnējās siltumietilpības vērtība nosaka siltuma daudzumu, kas jāpavada vienam kilogramam gaisa nemainīgā spiedienā, lai tā temperatūra paaugstinātos par 1 grādu. Piemēram, 20°C temperatūrā, lai izobāriskā procesā uzsildītu 1 kg šīs gāzes par 1°C, ir nepieciešams 1005 J siltuma.
Gaisa īpatnējā siltumietilpība palielinās, paaugstinoties tā temperatūrai. Tomēr gaisa masas siltumietilpības atkarība no temperatūras nav lineāra. Diapazonā no -50 līdz 120°C tā vērtība praktiski nemainās - šajos apstākļos gaisa vidējā siltumietilpība ir 1010 J/(kg deg). Pēc tabulas var redzēt, ka temperatūra sāk būtiski ietekmēt no vērtības 130°C. Tomēr gaisa temperatūra ietekmē tā īpatnējo siltuma jaudu daudz vājāk nekā viskozitāte. Tātad, sildot no 0 līdz 1200°C, gaisa siltumietilpība palielinās tikai 1,2 reizes - no 1005 līdz 1210 J/(kg deg).
Jāņem vērā, ka mitra gaisa siltumietilpība ir lielāka nekā sausa gaisa siltumietilpība. Ja salīdzina gaisu, ir acīmredzams, ka ūdenim ir lielāka vērtība un ūdens saturs gaisā izraisa īpatnējā siltuma palielināšanos.
| t, °С | C p , J/(kg deg) | t, °С | C p , J/(kg deg) | t, °С | C p , J/(kg deg) | t, °С | C p , J/(kg deg) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| -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 |
Siltumvadītspēja, siltuma difūzija, gaisa Prandtl skaits
Tabulā parādītas tādas atmosfēras gaisa fizikālās īpašības kā siltumvadītspēja, siltuma difūzija un tā Prandtl skaitlis atkarībā no temperatūras. Gaisa termofizikālās īpašības ir norādītas diapazonā no -50 līdz 1200°C sausam gaisam. Saskaņā ar tabulu var redzēt, ka norādītās gaisa īpašības ir būtiski atkarīgas no temperatūras un šīs gāzes aplūkoto īpašību atkarība no temperatūras ir atšķirīga.
Dūmgāzu temperatūra aiz katla bloka ir atkarīga no sadedzinātā kurināmā veida, padeves ūdens temperatūras t n v, kurināmā paredzamajām izmaksām С t , tā samazinātais mitrums
kur 
Pamatojoties uz tehnisko un ekonomisko optimizāciju, atbilstoši astes sildvirsmas degvielas un metāla izmantošanas efektivitātes nosacījumiem, kā arī citiem nosacījumiem, tika iegūti sekojoši ieteikumi vērtības izvēlei. 
dots 2.4. tabulā.
No tabulas. 2.4, lētajai degvielai tiek izvēlētas mazākas optimālās dūmgāzu temperatūras vērtības, bet dārgajai degvielai - lielākas.
Zema spiediena katliem (R ne .≤ 3,0 MPa) ar astes apsildes virsmām, izplūdes gāzu temperatūra nedrīkst būt zemāka par tabulā norādītajām vērtībām. 2.5, un tā optimālā vērtība tiek izvēlēta, pamatojoties uz tehniski ekonomiskiem aprēķiniem.
2.4. tabula. Optimālā dūmgāzu temperatūra katliem
ar jaudu virs 50 t/h (14 kg/s) degot
degviela ar zemu sēra saturu
|
Padeves ūdens temperatūra t n in, 0 С |
Samazināts degvielas mitrums |
||
|
|
|
|
|
2.5. tabula - Dūmgāzu temperatūra zemspiediena katliem
jauda mazāka par 50 t/h (14 kg/s)
|
|
|
|
Ogles ar regulētu mitrumu un dabasgāze | |
|
ogles ar | |
|
Mazuts ar augstu sēra saturu | |
|
Kūdra un koksnes atkritumi |
, 0 C
KE un DE tipa katliem dūmgāzu temperatūra ir ļoti atkarīga no t n c. Pie padeves ūdens temperatūras t n in =100°C, 
, un pie t n in = 80 ÷ 90 0 С tas samazinās līdz vērtībām 
.
Dedzinot sēru saturošu kurināmo, īpaši mazutu ar augstu sēra saturu, pastāv gaisa sildītāja zemas temperatūras korozijas risks pie minimālās metāla sienas temperatūras t st zem dūmgāzu rasas punkta t p. T p vērtība ir atkarīga no ūdens tvaiku kondensācijas temperatūras t k pie to parciālā spiediena dūmgāzēs P H 2 O, samazinātā sēra S n un pelnu An n satura darba degvielā.
,
(2.3)
kur 
- degvielas zemākā siltumspēja, mJ/kg vai mJ/m 3 .
Ūdens tvaiku daļējais spiediens ir
(2.4)
kur: Р=0,1 MPa – dūmgāzu spiediens katla izejā, MPa;
r H 2 O ir ūdens tvaiku tilpuma daļa izplūdes gāzēs.
Lai pilnībā novērstu koroziju, ja nav īpašu aizsardzības pasākumu, t st jābūt par 5 - 10 ° C augstākam
tp ,
tomēr tas izraisīs ievērojamu pieaugumu 
pār tās ekonomisko nozīmi. Tāpēc tajā pašā laikā palielināt 
un gaisa temperatūra pie gaisa sildītāja ieplūdes 
.
Minimālā sienas temperatūra atkarībā no iepriekš izvēlētajām vērtībām 
un 
nosaka pēc formulām: reģeneratīvajiem gaisa sildītājiem (RAH)
(2.5)
cauruļveida gaisa sildītājiem (TVP)
(2.6)
Dedzinot cieto sēru saturošu kurināmo, gaisa temperatūrai pie gaisa sildītāja ieplūdes ir jābūt 
ņem ne zemāku par k, nosaka atkarībā no P H 2 O.
Izmantojot mazutu ar augstu sēra saturu, efektīvs līdzeklis zemas temperatūras korozijas apkarošanai ir mazuta sadedzināšana ar nelielu gaisa pārpalikumu ( 
= 1,02 ÷ 1,03). Šī sadedzināšanas metode praktiski pilnībā novērš zemas temperatūras koroziju un ir atzīta par perspektīvāko, tomēr tai nepieciešama rūpīga degļu regulēšana un katla agregāta darbības uzlabošana.
Uzstādot nomaināmus TVP kubus vai maināmo aukstuma (RVP) iepakojumu gaisa sildītāja aukstuma stadijās, ir pieļaujamas šādas ienākošā gaisa temperatūras vērtības: 
reģeneratīvajos gaisa sildītājos 60 - 70°С, un cauruļveida gaisa sildītājos 80 - 90°С.
Veikt gaisa priekšsildīšanu līdz vērtībām 
, pirms ieiešanas gaisa sildītājā parasti tiek uzstādīti tvaika sildītāji, kurus silda ar izvēlētu tvaiku no turbīnas. Tiek izmantotas arī citas gaisa sildīšanas metodes pie gaisa sildītāja ieplūdes un zemas temperatūras korozijas apkarošanas pasākumi, proti: karstā gaisa recirkulācija uz ventilatora iesūkšanu, gaisa sildītāju uzstādīšana ar starpposma siltumnesēju, gāzes iztvaicētāji utt. H 2 SO 4 tvaiku neitralizācijai tiek izmantotas dažāda veida piedevas gan katla agregāta gāzes kanālos, gan kurināmā.
Gaisa sildīšanas temperatūra ir atkarīga no kurināmā veida un krāsns īpašībām. Ja žāvēšanas vai degvielas sadegšanas apstākļu dēļ nav nepieciešama augsta gaisa uzsildīšana, vēlams uzstādīt vienpakāpes gaisa sildītāju. Šajā gadījumā jaudas katlu optimālo gaisa temperatūru atkarībā no padeves ūdens un dūmgāzu temperatūras aptuveni nosaka pēc formulas.
Izmantojot gaisa sildītāja divpakāpju izkārtojumu, saskaņā ar formulu (2.7) nosaka gaisa temperatūru aiz pirmās pakāpes, bet otrajā gaisa sildītāja posmā gaiss tiek uzsildīts no šīs temperatūras līdz karstajam gaisam. temperatūra pieņemta saskaņā ar tabulu. 2.6.
Parasti tiek izmantots divpakāpju gaisa sildītāja izkārtojums "izgriezumā" ar ūdens ekonomaizera posmiem pie vērtības t hw > 300°C. Šajā gadījumā gāzu temperatūra gaisa sildītāja "karstās" stadijas priekšā nedrīkst pārsniegt 500°C.
2.6. tabula - Gaisa sildīšanas temperatūra katlu blokiem
jauda virs 75 t/h (21,2 kg/s)
|
Kurtuves raksturojums |
Degvielas marka |
"Gaisa temperatūra. °С |
|
1 Krāsnis ar cieto izdedžu noņemšanu ar slēgtu putekļu sagatavošanas ķēdi |
Akmens un liesās ogles Brūnogļu griezēji. | |
|
2 Krāsnis ar šķidro izdedžu noņemšanu, t.sk. ar horizontāliem cikloniem un vertikālām priekškrāsnīm, žāvējot degvielu ar gaisu un piegādājot putekļus ar karstu gaisu vai žāvēšanas līdzekli |
Ash, PA brūnogles Akmeņogles un Doņeckas izdilis | |
|
3 Žāvējot degvielu ar gāzēm slēgtā putekļu sagatavošanas ķēdē, ar cieto izdedžu atdalīšanu tas pats ar šķidro izdedžu izņemšanu |
brūnās ogles |
300–350 x x 350–400 x x |
|
4 Žāvējot degvielu ar gāzēm atklātā putekļu sagatavošanas ķēdē ar cieto izdedžu atdalīšanu Ar šķidro izdedžu noņemšanu |
Visiem |
350–400 x x |
|
5. Kameras krāsnis |
Mazuts un dabasgāze |
250–300 x x x |
x Ar augsta mitruma kūdru/W p > 50%/ ņem 400°C;
хх Augstāka vērtība pie augsta degvielas mitruma;
xxx T gw vērtību pārbauda pēc formulas .
Tie iziet cauri caurspīdīgajai atmosfērai, to nesasildot, sasniedz zemes virsmu, sasilda to, un pēc tam no tās uzsilst gaiss.
Virsmas sildīšanas pakāpe un līdz ar to arī gaiss galvenokārt ir atkarīga no apgabala platuma.
Bet katrā konkrētā punktā to (t o) noteiks arī vairāki faktori, starp kuriem galvenie ir:
A: augstums virs jūras līmeņa;
B: pamata virsma;
B: attālums no okeānu un jūru krastiem.
A - Tā kā gaiss tiek uzkarsēts no zemes virsmas, jo zemāki ir apgabala absolūtie augstumi, jo augstāka ir gaisa temperatūra (vienā platuma grādos). Ar ūdens tvaikiem nepiesātināta gaisa apstākļos tiek novērots modelis: uz katriem 100 augstuma metriem temperatūra (t o) samazinās par 0,6 o C.
B - Virsmas kvalitatīvās īpašības.
B 1 - dažādas krāsas un struktūras virsmas dažādos veidos absorbē un atstaro saules starus. Maksimālā atstarošanās spēja ir raksturīga sniegam un ledus, minimālā - tumšas krāsas augsnēm un akmeņiem.
Zemes apgaismojums ar saules stariem saulgriežu un ekvinokcijas dienās.
B 2 - dažādām virsmām ir atšķirīga siltuma jauda un siltuma pārnese. Tātad Pasaules okeāna ūdens masa, kas aizņem 2/3 no Zemes virsmas, lielās siltumietilpības dēļ uzsilst ļoti lēni un atdziest ļoti lēni. Zeme ātri uzsilst un ātri atdziest, t.i., lai uzsildītu līdz vienādam t apmēram 1 m 2 zemes un 1 m 2 ūdens virsmas, ir nepieciešams tērēt citu enerģijas daudzumu.
B - no krastiem līdz kontinentu iekšpusei ūdens tvaiku daudzums gaisā samazinās. Jo caurspīdīgāka atmosfēra, jo mazāk saules gaismas tajā tiek izkliedētas, un visi saules stari sasniedz Zemes virsmu. Ja gaisā ir liels ūdens tvaiku daudzums, ūdens pilieni atstaro, izkliedē, absorbē saules starus, un ne visi tie sasniedz planētas virsmu, savukārt sildot to samazinās.
Augstākā gaisa temperatūra reģistrēta tropisko tuksnešu apgabalos. Sahāras centrālajos reģionos gandrīz 4 mēnešus t aptuveni gaisa temperatūra ēnā ir lielāka par 40 ° C. Tajā pašā laikā pie ekvatora, kur saules staru krišanas leņķis ir vislielākais, temperatūra nepārsniedz +26 ° C.
No otras puses, Zeme kā sakarsēts ķermenis izstaro enerģiju kosmosā galvenokārt garo viļņu infrasarkanajā spektrā. Ja zemes virsma ir ietīta mākoņu "segā", tad ne visi infrasarkanie stari atstāj planētu, jo mākoņi tos aizkavē, atstarojoties atpakaļ uz zemes virsmu.
Pie skaidrām debesīm, kad atmosfērā ir maz ūdens tvaiku, planētas izstarotie infrasarkanie stari brīvi nonāk kosmosā, savukārt zemes virsma atdziest, kas atdziest un līdz ar to pazemina gaisa temperatūru.
Literatūra
- Zubaščenko E.M. Reģionālā fiziskā ģeogrāfija. Zemes klimats: mācību līdzeklis. 1. daļa. / E.M. Zubaščenko, V.I. Šmikovs, A.Ya. Ņemikins, N.V. Poļakovs. - Voroņeža: VGPU, 2007. - 183 lpp.