Havanın fiziksel özellikleri: yoğunluk, viskozite, özgül ısı kapasitesi. Farklı sıcaklıklarda havanın dinamik ve kinematik viskozitesi
1. Besleme havası ısıtması için ısı tüketimi
Q t \u003d L ∙ ρ hava. ∙ hava ile. ∙(t int. - t out.),
nerede:
ρ hava. hava yoğunluğudur. Deniz seviyesinde 15°C'de kuru havanın yoğunluğu 1.225 kg/m³'tür;
hava ile – havanın özgül ısı kapasitesi 1 kJ/(kg∙K)=0.24 kcal/(kg∙°С);
t int. – ısıtıcı çıkışındaki hava sıcaklığı, °С;
dışarı. - dış hava sıcaklığı, °С (Bina Klimatolojisine göre 0,92 güvenlik ile en soğuk beş günlük dönemin hava sıcaklığı).
2. Isıtıcı için soğutucu akış hızı
G \u003d (3.6 ∙ Q t) / ( ∙ cinsinden s (t pr -t arr)),
nerede:
3.6 - W'yi kJ/h'ye dönüştürme faktörü (kg/h cinsinden akış hızı elde etmek için);
G - ısıtıcıyı ısıtmak için su tüketimi, kg / s;
Q t - ısıtıcının termal gücü, W;
c c - suyun özgül ısı kapasitesi, 4.187 kJ / (kg ∙ K) \u003d 1 kcal / (kg ∙ ° С);
t pr. - soğutucu sıcaklığı (düz çizgi), ° С;
dışarı. – ısı taşıyıcı sıcaklığı (dönüş hattı), °C.
3. Isıtıcıyı ısıtmak için boru çapı seçimi
Isıtıcı için su tüketimi , kg/saat4. Hava ısıtma işleminin I-d diyagramı
Isıtıcıdaki havayı ısıtma işlemi d=const'ta (sabit bir nem içeriğinde) ilerler.
1Uluslararası Enerji Ajansı, araba karbon emisyonlarını azaltmanın önceliğinin yakıt verimliliğini artırmak olduğunu tahmin ediyor. Yenilenemeyen enerji kaynaklarının rasyonel kullanımına duyulan ihtiyaç göz önüne alındığında, araçların yakıt verimliliğini artırarak CO2 emisyonlarını azaltma görevi, dünya toplumu için önceliklerden biridir. Bu amaçla, uluslararası standartlar sürekli olarak sıkılaştırılmakta ve düşük ve hatta yüksek ortam sıcaklıklarında motorun çalıştırılması ve çalıştırılması performansını sınırlandırmaktadır. Makale, ortam havasının sıcaklığına, basıncına, nemine bağlı olarak içten yanmalı motorların yakıt verimliliği konusunu ele almaktadır. Yakıt tasarrufu sağlamak ve ısıtma elemanının optimum gücünü belirlemek için içten yanmalı motorun emme manifoldunda sabit bir sıcaklığın korunmasına ilişkin bir çalışmanın sonuçları sunulmaktadır.
ısıtma elemanı gücü
ortam sıcaklığı
hava ısıtma
yakıt ekonomisi
emme manifoldunda optimum hava sıcaklığı
1. Araba motorları. sanal makine Arkhangelsky [ve diğerleri]; cevap ed. HANIM. Hova. M.: Mashinostroenie, 1977. 591 s.
2. Karnaukhov V.N., Karnaukhova I.V. İçten yanmalı motorda doldurma faktörünün belirlenmesi // Taşıma ve ulaşım-teknolojik sistemler, Uluslararası Bilimsel ve Teknik Konferans materyalleri, Tyumen, 16 Nisan 2014. Tümen: Tümen Devlet Üniversitesi Yayınevi, 2014.
3. Lenin I.M. Otomobil ve traktör motorları teorisi. M.: Yüksekokul, 1976. 364 s.
4. Yutt V.E. Arabaların elektrik donanımı. M: Yayınevi Yardım Hattı-Telekom, 2009. 440 s.
5. Yutt V.E., Ruzavin G.E. İçten yanmalı motorlar için elektronik kontrol sistemleri ve teşhis yöntemleri. M.: Yayınevi Hot Line-Telekom, 2007. 104 s.
Tanıtım
Elektronik ve mikroişlemci teknolojisinin gelişimi, otomobillere yaygın olarak girmesine yol açmıştır. Özellikle motorun, şanzımanın, yürüyen aksamın ve ek ekipmanın otomatik kontrolü için elektronik sistemlerin oluşturulmasına. Motorun elektronik kontrol sistemlerinin (ECS) kullanılması, motor gücünde eşzamanlı bir artışla yakıt tüketimini ve egzoz gazlarının toksisitesini azaltmaya, hızlanma ve soğuk çalıştırma güvenilirliğini artırmaya izin verir. Modern ESU'lar, yakıt enjeksiyon kontrolünün işlevlerini ve ateşleme sisteminin çalışmasını birleştirir. Program kontrolünü uygulamak için kontrol ünitesi, enjeksiyon süresinin (tedarik edilen yakıt miktarı) yüke ve motor hızına bağımlılığını kaydeder. Bağımlılık, benzer bir modelin motorunun kapsamlı testleri temelinde geliştirilen bir tablo şeklinde verilmiştir. Ateşleme açısını belirlemek için benzer tablolar kullanılır. Bu motor yönetim sistemi tüm dünyada kullanılmaktadır, çünkü hazır tablolardan veri seçimi, bilgisayar kullanarak hesaplama yapmaktan daha hızlı bir işlemdir. Tablolardan elde edilen değerler, gaz kelebeği konum sensörlerinden gelen sinyaller, hava sıcaklığı, hava basıncı ve yoğunluğuna bağlı olarak araçların araç bilgisayarları tarafından düzeltilir. Modern otomobillerde kullanılan bu sistemin temel farkı, gaz kelebeği ile onu kontrol eden gaz pedalı arasında sert bir mekanik bağlantının olmamasıdır. Geleneksel sistemlerle karşılaştırıldığında, ESU çeşitli araçlarda yakıt tüketimini %20'ye kadar azaltabilir.
Düşük yakıt tüketimi, içten yanmalı motorun iki ana çalışma modunun farklı organizasyonu ile elde edilir: düşük yük modu ve yüksek yük modu. Bu durumda, ilk moddaki motor, heterojen bir karışım, çok fazla hava ve geç yakıt enjeksiyonu ile çalışır, çünkü şarjın bir sonucu olarak hava, yakıt ve kalan egzoz gazlarının bir karışımından tabakalaşır. hangi yağsız bir karışım üzerinde çalışır. Yüksek yük modunda, motor homojen bir karışım üzerinde çalışmaya başlar ve bu da egzoz gazlarındaki zararlı madde emisyonlarının azalmasına neden olur. ESA dizel motorlarının başlangıçtaki emisyon toksisitesi, çeşitli kızdırma bujileri ile azaltılabilir. ESU, emme havası sıcaklığı, basıncı, yakıt tüketimi ve krank mili konumu hakkında bilgi alır. Kontrol ünitesi sensörlerden gelen bilgileri işler ve karakteristik haritaları kullanarak yakıt besleme ilerleme açısının değerini verir. Sıcaklık değiştiğinde gelen havanın yoğunluğundaki değişikliği hesaba katmak için akış sensörü bir termistör ile donatılmıştır. Ancak, yukarıdaki sensörlere rağmen, emme manifoldundaki sıcaklık ve hava basıncındaki dalgalanmaların bir sonucu olarak, hava yoğunluğunda ani bir değişiklik ve bunun sonucunda yanma odasına oksijen beslemesinde bir azalma veya artış olur.
Amaç, hedefler ve araştırma yöntemi
Kia Sid, MZR2.3- içten yanmalı motor KAMAZ-740, YaMZ-236 ve D4FB (1.6 CRDi) emme manifoldunda sabit bir sıcaklığı korumak için Tyumen Devlet Petrol ve Gaz Üniversitesi'nde çalışmalar yapıldı. L3T - Mazda CX7. Aynı zamanda, sıcaklık sensörleri tarafından hava kütlesinin sıcaklık dalgalanmaları dikkate alındı. Emme manifoldunda normal (optimum) hava sıcaklığının sağlanması, olası tüm çalışma koşullarında gerçekleştirilmelidir: soğuk bir motorun çalıştırılması, düşük ve yüksek yüklerde çalıştırılması, düşük ortam sıcaklıklarında çalıştırıldığında.
Modern yüksek hızlı motorlarda, ısı transferinin toplam değeri önemsizdir ve yakıtın yanması sırasında açığa çıkan toplam ısı miktarının yaklaşık %1'i kadardır. Emme manifoldundaki hava ısıtma sıcaklığındaki 67 ˚С'ye bir artış, motorlarda ısı transferinin yoğunluğunda bir azalmaya, yani ΔТ'de bir azalmaya ve doldurma faktöründe bir artışa yol açar. ηv (Şekil 1)
burada ΔT, emme manifoldundaki hava sıcaklığı farkıdır (˚K), Tp, emme manifoldundaki hava ısıtma sıcaklığıdır, Tv, emme manifoldundaki hava sıcaklığıdır.
Pirinç. 1. Hava ısıtma sıcaklığının doldurma faktörü üzerindeki etkisinin grafiği (KAMAZ-740 motor örneğinde)
Ancak 67 ˚С üzerindeki havanın ısıtılması, hava yoğunluğunun azalması nedeniyle ηv'de bir artışa yol açmaz. Elde edilen deneysel veriler, çalışması sırasında doğal emişli dizel motorlardaki havanın ΔТ=23÷36˚С sıcaklık aralığına sahip olduğunu göstermiştir. Testler, sıvı yakıtla çalışan içten yanmalı motorlar için, taze yükün hava veya hava-yakıt karışımı olduğu koşullarda hesaplanan doldurma faktörü ηv değerindeki farkın önemsiz olduğunu ve % 0,5'ten az olduğunu doğrulamıştır, bu nedenle, tüm motor türleri için ηv hava ile belirlenir.
Sıcaklık, basınç ve hava nemindeki değişiklikler herhangi bir motorun gücünü etkiler ve Ne=10÷15% aralığında dalgalanır (Ne, etkin motor gücüdür).
Emme manifoldundaki aerodinamik hava direncindeki artış, aşağıdaki parametrelerle açıklanır:
Artan hava yoğunluğu.
Hava viskozitesinde değişiklik.
Yanma odasına giren havanın doğası.
Çok sayıda çalışma, emme manifoldundaki yüksek hava sıcaklığının yakıt tüketimini biraz artırdığını göstermiştir. Aynı zamanda, düşük sıcaklık tüketimini %15-20'ye kadar artırır, bu nedenle çalışmalar -40 ˚С dış sıcaklıkta ve emme manifoldunda +70 ˚С'ye ısıtılmasıyla gerçekleştirildi. Optimum yakıt tüketimi, 15÷67 ˚С emme manifoldundaki hava sıcaklığıdır.
Araştırma sonuçları ve analiz
Testler sırasında, içten yanmalı motorun emme manifoldunda belirli bir sıcaklığın korunmasını sağlamak için ısıtma elemanının gücü belirlendi. İlk aşamada 1 kg kütleli havayı sabit sıcaklıkta ve hava basıncında ısıtmak için gereken ısı miktarı belirlenir, bunun için alacağımız: 1. Ortam hava sıcaklığı t1=-40˚C. 2. Emme manifoldundaki sıcaklık t2=+70˚С.
Gerekli ısı miktarı denklemle bulunur:
(2)
burada СР, tabloya göre ve 0 ila 200 ˚С arasındaki bir sıcaklıkta hava için belirlenen sabit basınçta havanın kütle ısı kapasitesidir.
Daha büyük bir hava kütlesi için ısı miktarı aşağıdaki formülle belirlenir:
burada n, motor çalışırken ısıtma için gerekli olan kg cinsinden hava hacmidir.
İçten yanmalı motor 5000 rpm'den daha yüksek bir hızda çalıştığında, binek otomobillerin hava tüketimi 55-60 kg/saate ve kamyonlarda - 100 kg/saate ulaşır. Sonra:
Isıtıcı gücü aşağıdaki formülle belirlenir:
burada Q, J'deki havayı ısıtmak için harcanan ısı miktarıdır, N, W'deki ısıtma elemanının gücüdür, τ, saniye cinsinden zamandır.
Isıtma elemanının saniyede gücünü belirlemek gerekir, bu nedenle formül şu şekilde olacaktır:
N=1.7 kW - binek araçlar için ısıtma elemanının gücü ve kamyonlar için 100 kg / s'den fazla hava akış hızında - N=3.1 kW.
(5)
burada Ttr giriş boru hattındaki sıcaklık, Ptr giriş boru hattındaki Pa cinsinden basınç, Т0 - , ρ0 hava yoğunluğu, Rv havanın evrensel gaz sabitidir.
Formül (5)'i formül (2)'ye değiştirerek şunu elde ederiz:
(6)
(7)
Saniyedeki ısıtıcı gücü formül (4) ile formül (5) dikkate alınarak belirlenir:
(8)
Ortalama hava tüketimi V=55kg/h'den fazla olan otomobiller ve V=100kg/h'den büyük kamyonlar için 1 kg ağırlığındaki havayı ısıtmak için gereken ısı miktarının hesaplanmasının sonuçları Tablo 1'de sunulmuştur.
tablo 1
Dış hava sıcaklığına bağlı olarak emme manifoldundaki havayı ısıtmak için ısı miktarını belirleme tablosu
|
V>55kg/saat |
V>100kg/saat |
|||
|
Q, kJ/sn |
Q, kJ/sn |
|||
Tablo 1'deki verilere dayanarak, havayı optimum sıcaklığa ısıtmak için saniyede harcanan ısı miktarı Q için bir grafik (Şekil 2) oluşturulmuştur. Grafik, hava sıcaklığı ne kadar yüksek olursa, hava hacminden bağımsız olarak emme manifoldunda optimum sıcaklığı korumak için o kadar az ısıya ihtiyaç duyulduğunu gösterir.
Pirinç. 2. Havayı optimum sıcaklığa ısıtmak için saniyede harcanan ısı miktarı Q
Tablo 2
Farklı hava hacimleri için ısıtma süresinin hesaplanması
|
Q1, kJ/sn |
Q2, kJ/sn |
|||
Süre, τsec=Q/N dış sıcaklıkta >-40˚С, Q1 hava akış hızında V>55 kg/h ve Q2- V>100 kg/h formülüyle belirlenir.
Ayrıca, Tablo 2'ye göre, farklı ısıtıcı gücünde ICE manifoldunda havanın +70 ˚С'ye ısıtılması için bir zaman grafiği çizilir. Grafik, ısıtma süresinden bağımsız olarak, ısıtıcı gücü artırıldığında, farklı hava hacimleri için ısıtma süresinin eşitlendiğini göstermektedir.
Pirinç. 3. +70 ˚С'ye kadar hava ısıtma süresi.
Çözüm
Hesaplamalara ve deneylere dayanarak, %25-30'a varan yakıt tasarrufu elde etmek için emme manifoldunda belirli bir sıcaklığı korumak için değişken güçlü ısıtıcıların kullanılmasının en ekonomik olduğu tespit edilmiştir.
yorumcular:
Reznik L.G., Teknik Bilimler Doktoru, "Karayolu Taşımacılığının İşletilmesi" Bölümü Profesörü FGBO UVPO "Tyumen Devlet Petrol ve Gaz Üniversitesi", Tyumen.
Merdanov Sh.M., Teknik Bilimler Doktoru, Profesör, "Ulaştırma ve Teknolojik Sistemler" Bölüm Başkanı FGBO UVPO "Tyumen Devlet Petrol ve Gaz Üniversitesi", Tyumen.
Zakharov N.S., Teknik Bilimler Doktoru, profesör, Rusya Ulaştırma Akademisi'nin şu anki üyesi, "Otomobil ve teknolojik makinelerin servisi" bölüm başkanı FGBO UVPO "Tyumen Devlet Petrol ve Gaz Üniversitesi", Tyumen.
bibliyografik bağlantı
Karnaukhov V.N. BUZ EMME MANIFOLDUNDA OPTİMAL HAVA SICAKLIĞINI SAĞLAMAK İÇİN ISITICI ELEMANIN GÜCÜNÜN OPTİMİZASYONU // Modern Bilim ve Eğitim Sorunları. - 2014. - No. 3.;URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=13575 (erişim tarihi: 01.02.2020). "Doğa Tarihi Akademisi" yayınevinin yayınladığı dergileri dikkatinize sunuyoruz.
Havanın temel fiziksel özellikleri göz önünde bulundurulur: hava yoğunluğu, dinamik ve kinematik viskozitesi, özgül ısı kapasitesi, termal iletkenlik, termal yayılım, Prandtl sayısı ve entropi. Havanın özellikleri, normal atmosfer basıncındaki sıcaklığa bağlı olarak tablolarda verilmiştir.
Hava yoğunluğuna karşı sıcaklık
Çeşitli sıcaklıklarda ve normal atmosfer basıncında kuru hava yoğunluğu değerlerinin ayrıntılı bir tablosu sunulmaktadır. Havanın yoğunluğu nedir? Havanın yoğunluğu, kütlesinin kapladığı hacme bölünmesiyle analitik olarak belirlenebilir. belirli koşullar altında (basınç, sıcaklık ve nem). Durum formülünün ideal gaz denklemini kullanarak yoğunluğunu hesaplamak da mümkündür. Bunu yapmak için, havanın mutlak basıncını ve sıcaklığını, ayrıca gaz sabitini ve molar hacmini bilmeniz gerekir. Bu denklem, kuru halde havanın yoğunluğunu hesaplamanıza izin verir.
pratikte, Farklı sıcaklıklarda havanın yoğunluğunu bulmak için, hazır tablolar kullanmak uygundur. Örneğin, sıcaklığına bağlı olarak verilen atmosferik hava yoğunluğu değerleri tablosu. Tablodaki hava yoğunluğu, metreküp başına kilogram olarak ifade edilir ve normal atmosfer basıncında (101325 Pa) eksi 50 ila 1200 santigrat derece aralığında verilir.
| 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'de havanın yoğunluğu 1.185 kg/m3'tür. Isıtıldığında havanın yoğunluğu azalır - hava genişler (özgül hacmi artar). Sıcaklıkta örneğin 1200°C'ye kadar bir artışla, oda sıcaklığındaki değerinden 5 kat daha az olan 0,239 kg/m3'e eşit çok düşük bir hava yoğunluğu elde edilir. Genel olarak, ısınmadaki azalma, doğal konveksiyon gibi bir işlemin gerçekleşmesine izin verir ve örneğin havacılıkta kullanılır.
Havanın yoğunluğunu buna göre karşılaştırırsak, hava üç büyüklük sırası daha hafiftir - 4 ° C sıcaklıkta, suyun yoğunluğu 1000 kg / m3 ve havanın yoğunluğu 1,27 kg / m 3. Normal koşullar altında hava yoğunluğunun değerini de not etmek gerekir. Gazlar için normal koşullar, sıcaklıklarının 0 ° C olduğu ve basıncın normal atmosfer basıncına eşit olduğu koşullardır. Böylece tabloya göre, normal koşullar altında (NU'da) hava yoğunluğu 1.293 kg / m3'tür.
Farklı sıcaklıklarda havanın dinamik ve kinematik viskozitesi
Termal hesaplamalar yapılırken farklı sıcaklıklarda hava viskozitesinin (viskozite katsayısı) değerinin bilinmesi gerekir. Bu değer, değerleri bu gazın akış rejimini belirleyen Reynolds, Grashof, Rayleigh sayılarını hesaplamak için gereklidir. Tablo, dinamik katsayıların değerlerini göstermektedir. μ ve kinematik ν atmosfer basıncında -50 ila 1200°C sıcaklık aralığında hava viskozitesi.
Artan sıcaklıkla havanın viskozitesi önemli ölçüde artar.Örneğin, havanın kinematik viskozitesi 20 °C sıcaklıkta 15.06 10 -6 m 2 / s'dir ve sıcaklığın 1200 ° C'ye yükselmesiyle havanın viskozitesi 233.7 10 -6 m 2'ye eşit olur. / s, yani 15.5 kat artıyor! 20°C sıcaklıkta havanın dinamik viskozitesi 18.1·10 -6 Pa·s'dir.
Hava ısıtıldığında hem kinematik hem de dinamik viskozite değerleri artar. Bu iki miktar, bu gaz ısıtıldığında değeri azalan hava yoğunluğu değeri aracılığıyla birbirine bağlıdır. Isıtma sırasında havanın (ve diğer gazların) kinematik ve dinamik viskozitesindeki bir artış, hava moleküllerinin denge durumları etrafında (MKT'ye göre) daha yoğun bir titreşimi ile ilişkilidir.
| t, °С | μ 10 6 , Pa s | v 10 6, m 2 / s | t, °С | μ 10 6 , Pa s | v 10 6, m 2 / s | t, °С | μ 10 6 , Pa s | v 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 |
Not: Dikkatli olun! Havanın viskozitesi 106'nın kuvvetine verilir.
-50 ila 1200°С arasındaki sıcaklıklarda havanın özgül ısı kapasitesi
Çeşitli sıcaklıklarda havanın özgül ısı kapasitesinin bir tablosu sunulmaktadır. Tablodaki ısı kapasitesi, kuru hava için eksi 50 ila 1200°C sıcaklık aralığında sabit basınçta (havanın izobarik ısı kapasitesi) verilmiştir. Havanın özgül ısı kapasitesi nedir? Özgül ısı kapasitesi değeri, sıcaklığını 1 derece artırmak için sabit basınçta bir kilogram havaya verilmesi gereken ısı miktarını belirler. Örneğin, 20°C'de, bu gazın 1 kg'ını izobarik bir işlemde 1°C ısıtmak için 1005 J ısı gereklidir.
Havanın özgül ısı kapasitesi, sıcaklığı arttıkça artar. Bununla birlikte, havanın kütle ısı kapasitesinin sıcaklığa bağımlılığı doğrusal değildir. -50 ila 120°C aralığında değeri pratikte değişmez - bu koşullar altında havanın ortalama ısı kapasitesi 1010 J/(kg derece)'dir. Tabloya göre, sıcaklığın 130°C değerinden önemli bir etkiye sahip olmaya başladığı görülebilir. Bununla birlikte, hava sıcaklığı, özgül ısı kapasitesini viskozitesinden çok daha zayıf etkiler. Böylece, 0'dan 1200°C'ye ısıtıldığında, havanın ısı kapasitesi sadece 1,2 kat artar - 1005'ten 1210 J/(kg derece)'ye.
Nemli havanın ısı kapasitesinin kuru havanınkinden daha yüksek olduğuna dikkat edilmelidir. Havayı karşılaştırırsak, suyun daha yüksek bir değere sahip olduğu ve havadaki su içeriğinin özgül ısıda bir artışa yol açtığı açıktır.
| t, °С | C p , J/(kg derece) | t, °С | C p , J/(kg derece) | t, °С | C p , J/(kg derece) | t, °С | C p , J/(kg derece) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| -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 |
Termal iletkenlik, termal yayılım, Prandtl hava sayısı
Tablo, atmosferik havanın termal iletkenlik, termal yayılım ve sıcaklığa bağlı olarak Prandtl sayısı gibi fiziksel özelliklerini göstermektedir. Havanın termofiziksel özellikleri, kuru hava için -50 ila 1200°C aralığında verilmektedir. Tabloya göre, havanın belirtilen özelliklerinin sıcaklığa önemli ölçüde bağlı olduğu ve bu gazın dikkate alınan özelliklerinin sıcaklığa bağımlılığının farklı olduğu görülebilir.
Kazan ünitesinin arkasındaki baca gazı sıcaklığı, yakılan yakıtın türüne, besleme suyu sıcaklığına t n v, yakıtın tahmini maliyetine bağlıdır С t , azaltılmış nemi
nerede 
Teknik ve ekonomik optimizasyon temelinde, kuyruk ısıtma yüzeyinin yakıt ve metal kullanım verimliliğinin koşuluna ve diğer koşullara göre, değer seçimi için aşağıdaki öneriler elde edildi. 
Tablo 2.4'te verilmiştir.
Tablodan. 2.4, ucuz yakıtlar için optimum baca gazı sıcaklığının daha küçük değerleri ve pahalı yakıtlar için daha büyük değerler seçilir.
Alçak basınçlı kazanlar için (R ne .≤ 3.0 MPa) kuyruk ısıtma yüzeyleri ile, baca gazlarının sıcaklığı Tabloda belirtilen değerlerden düşük olmamalıdır. 2.5 ve optimal değeri teknik ve ekonomik hesaplamalar temelinde seçilir.
Tablo 2.4 - Kazanlar için optimum baca gazı sıcaklığı
yandığında 50 t/sa (14 kg/s) üzerinde kapasite ile
düşük kükürtlü yakıtlar
|
Besleme suyu sıcaklığı t n inç, 0 C |
Azaltılmış yakıt nemi |
||
|
|
|
|
|
Tablo 2.5 - Alçak basınçlı kazanlar için baca gazı sıcaklığı
50 t/saatten az kapasite (14 kg/s)
|
|
|
|
Nem ayarlı kömürler ve doğal gaz | |
|
ile kömürler | |
|
Yüksek kükürtlü akaryakıt | |
|
Turba ve odun atıkları |
, 0 С
KE ve DE tipi kazanlar için baca gazı sıcaklığı büyük ölçüde t n c'ye bağlıdır. Besleme suyunun sıcaklığında t n =100°C'de, 
, ve t n'de = 80 ÷ 90 0 С değerlerine düşer 
.
Kükürtlü yakıtları, özellikle yüksek kükürtlü akaryakıtları yakarken, metal duvarın minimum sıcaklığında baca gazlarının t p çiğ noktasının t p altında düşük sıcaklıkta hava ısıtıcısının korozyonu tehlikesi vardır. t p değeri, baca gazlarındaki P H 2 O kısmi basınçlarında su buharının yoğuşma sıcaklığına t k, çalışma yakıtındaki azaltılmış kükürt Sn ve kül An içeriğine bağlıdır.
,
(2.3)
nerede 
- yakıtın net kalorifik değeri, mJ/kg veya mJ/m3 .
Su buharının kısmi basıncı,
(2.4)
burada: Р=0,1 MPa – kazan çıkışındaki baca gazı basıncı, MPa;
r H 2 O, egzoz gazlarındaki su buharının hacim oranıdır.
Özel koruyucu önlemlerin yokluğunda korozyonu tamamen ortadan kaldırmak için t st 5 - 10 ° C daha yüksek olmalıdır
tp ,
ancak, bu önemli bir artışa yol açacaktır. 
ekonomik önemini aşmaktadır. Bu nedenle, aynı zamanda artış 
ve hava ısıtıcısına girişteki hava sıcaklığı 
.
Önceden seçilmiş değerlere bağlı olarak minimum duvar sıcaklığı 
ve 
formüllerle belirlenir: rejeneratif hava ısıtıcıları (RAH) için
(2.5)
borulu hava ısıtıcıları için (TVP)
(2.6)
Katı kükürtlü yakıtları yakarken, hava ısıtıcısına girişteki hava sıcaklığı olmalıdır. 
P H 2 O'ya bağlı olarak belirlenen k'den daha düşük değildir.
Yüksek kükürtlü akaryakıtlar kullanıldığında, düşük sıcaklıktaki korozyonla mücadelenin etkili bir yolu, akaryakıtın az miktarda havayla yakılmasıdır ( 
= 1.02 ÷ 1.03). Bu yanma yöntemi, düşük sıcaklık korozyonunu pratik olarak tamamen ortadan kaldırır ve en umut verici olarak kabul edilir, ancak brülörlerin dikkatli bir şekilde ayarlanmasını ve kazan ünitesinin daha iyi çalışmasını gerektirir.
Hava ısıtıcısının soğuk aşamalarına değiştirilebilir TVP küpleri veya değiştirilebilir soğuk (RVP) salmastra takarken, gelen hava sıcaklığının aşağıdaki değerlerine izin verilir: 
60 - 70°С rejeneratif hava ısıtıcılarında ve 80 - 90°С borulu hava ısıtıcılarında.
Değerlere kadar havanın ön ısıtmasını yapmak için 
, hava ısıtıcısına girmeden önce, genellikle türbinden seçilen buharla ısıtılan buhar ısıtıcıları kurulur. Hava ısıtıcısının girişinde diğer hava ısıtma yöntemleri ve düşük sıcaklık korozyonu ile mücadele önlemleri de kullanılır, yani: sıcak havanın fan emişine devridaimi, ara ısı taşıyıcılı hava ısıtıcılarının montajı, gaz evaporatörleri, vb. Hem kazan ünitesinin gaz kanallarında hem de yakıtta bulunan H 2 SO 4 buharlarını nötralize etmek için çeşitli katkı maddeleri kullanılmaktadır.
Hava ısıtma sıcaklığı, yakıtın tipine ve fırının özelliklerine bağlıdır. Kurutma veya yakıt yakma koşulları nedeniyle yüksek hava ısıtması gerekmiyorsa, tek kademeli bir hava ısıtıcısı takılması tavsiye edilir. Bu durumda, besleme suyu ve baca gazlarının sıcaklığına bağlı olarak, güç kazanlarının optimum hava sıcaklığı yaklaşık olarak formülle belirlenir.
Hava ısıtıcısının formül (2.7)'ye göre iki kademeli yerleşimi ile birinci kademenin arkasındaki hava sıcaklığı belirlenir ve hava ısıtıcısının ikinci kademesinde hava bu sıcaklıktan sıcak havaya ısıtılır. Tabloya göre kabul edilen sıcaklık. 2.6.
Tipik olarak, su ekonomizörü aşamaları ile bir "kesim" halindeki hava ısıtıcısının iki aşamalı bir yerleşimi, t hw > 300°C değerinde kullanılır. Bu durumda hava ısıtıcısının "sıcak" aşamasının önündeki gazların sıcaklığı 500°C'yi geçmemelidir.
Tablo 2.6 - Kazan üniteleri için hava ısıtma sıcaklığı
75 t/saatin üzerinde kapasite (21,2 kg/sn)
|
Ateş kutusunun özellikleri |
Yakıt sınıfı |
"Hava sıcaklığı. °С |
|
1 Katı cüruf gidermeli fırınlar kapalı bir toz hazırlama devresi ile |
Taş ve yağsız kömürler Kahverengi kömür kesiciler. | |
|
2 Sıvı cüruf gidermeli fırınlar, dahil. yakıtı hava ile kuruturken ve tozu sıcak hava veya bir kurutma maddesi ile beslerken yatay siklonlar ve dikey ön fırınlar ile |
ASh, PA kahverengi kömürler Sert kömürler ve Donetsk sıska | |
|
3 Katı cüruf giderme ile kapalı bir toz hazırlama devresinde gazlı yakıtı kuruturken sıvı cüruf giderme ile aynı |
kahverengi kömürler |
300 - 350 x x 350 - 400 x x |
|
4 Katı cüruf gidermeli açık bir toz hazırlama devresinde gazlı yakıtı kuruturken Sıvı cüruf giderme ile |
Hepsi için |
350 - 400 x x |
|
5. Oda fırınları |
Akaryakıt ve doğal gaz |
250 – 300 x x x |
x Yüksek nemli turba ile/W p > %50/400°C alın;
хх Yüksek yakıt neminde daha yüksek değer;
xxx t gw'nin değeri formülle kontrol edilir.
Şeffaf atmosferi ısıtmadan geçerler, yeryüzüne ulaşırlar, ısıtırlar ve ardından hava ondan ısınır.
Yüzey ısıtmasının derecesi ve dolayısıyla hava, öncelikle bölgenin enlemine bağlıdır.
Ancak her belirli noktada, (t o), aralarında ana faktörlerin olduğu bir dizi faktör tarafından da belirlenecektir:
A: deniz seviyesinden yükseklik;
B: alttaki yüzey;
B: okyanusların ve denizlerin kıyılarından uzaklık.
A - Hava, dünya yüzeyinden ısıtıldığından, alanın mutlak yükseklikleri ne kadar düşükse, hava sıcaklığı o kadar yüksek (aynı enlemde). Su buharı ile doymamış hava koşullarında, bir düzenlilik gözlenir: her 100 metre yükseklikte sıcaklık (t o) 0,6 o C azalır.
B - Yüzeyin kalitatif özellikleri.
B 1 - Farklı renk ve yapıdaki yüzeyler güneş ışınlarını farklı şekillerde emer ve yansıtır. Maksimum yansıtma, kar ve buz için tipiktir, koyu renkli topraklar ve kayalar için minimumdur.
Gündönümü ve ekinoks günlerinde Dünya'nın güneş ışınlarıyla aydınlanması.
B 2 - farklı yüzeyler farklı ısı kapasitesine ve ısı transferine sahiptir. Böylece Dünya yüzeyinin 2/3'ünü kaplayan Dünya Okyanusu'nun su kütlesi, yüksek ısı kapasitesi nedeniyle çok yavaş ısınır ve çok yavaş soğur. Arazi hızla ısınır ve çabuk soğur, yani aynı t yaklaşık 1 m2 araziyi ve 1 m2 su yüzeyini ısıtmak için farklı miktarda enerji harcamak gerekir.
B - kıyılardan kıtaların içlerine doğru havadaki su buharı miktarı azalır. Atmosfer ne kadar şeffaf olursa, içine o kadar az güneş ışığı saçılır ve tüm güneş ışınları Dünya yüzeyine ulaşır. Havada çok miktarda su buharı varlığında, su damlacıkları yansır, saçılır, güneş ışınlarını emer ve hepsi gezegenin yüzeyine ulaşmaz, ısınırken azalır.
En yüksek hava sıcaklıkları tropik çöl bölgelerinde kaydedilir. Sahra'nın orta bölgelerinde, yaklaşık 4 ay boyunca, gölgedeki hava yaklaşık 40 ° C'den fazladır. Aynı zamanda, güneş ışınlarının gelme açısının en büyük olduğu ekvatorda, sıcaklık +26 ° C'yi geçmez.
Öte yandan, Dünya, ısıtılmış bir cisim olarak, enerjiyi esas olarak uzun dalga kızılötesi spektrumunda uzaya yayar. Dünyanın yüzeyi bulutlardan oluşan bir "battaniye" ile sarılırsa, o zaman tüm kızılötesi ışınlar gezegeni terk etmez, çünkü bulutlar onları geciktirir ve yeryüzüne geri yansır.
Açık bir gökyüzünde, atmosferde az miktarda su buharı bulunduğunda, gezegenin yaydığı kızılötesi ışınlar serbestçe uzaya çıkarken, dünya yüzeyi soğur, bu da soğur ve böylece hava sıcaklığını düşürür.
Edebiyat
- Zubashchenko E.M. Bölgesel fiziki coğrafya. Dünyanın İklimleri: öğretim yardımı. 1. Bölüm / E.M. Zubashchenko, V.I. Shmykov, A.Ya. Nemykin, N.V. Polyakov. - Voronej: VGPU, 2007. - 183 s.