Federación Rusa Protocolo de la norma estatal de la URSS.

GSSSD 8-79 Aire líquido y gaseoso. Densidad, entalpía, entropía y capacidad calorífica isobárica a temperaturas de 70 a 1500 K y presiones de 0,1 a 100 MPa.

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SERVICIO ESTATAL DE DATOS DE REFERENCIA ESTÁNDAR

Tablas de datos de referencia estándar

EL AIRE ES LÍQUIDO Y GASEOSO. DENSIDAD, ENTALPÍA, ENTROPÍA Y CAPACIDAD TÉRMICA ISOBÁRICA A TEMPERATURAS 70-1500 K Y PRESIONES 0,1-100 MPa

Tablas de datos de referencia estándar
Aire líquido y gaseoso Densidad, entalpía, entropía y capacidad calorífica isobárica a temperaturas de 70 a 1500 K y presiones de 0,1 a 100 MPa

DESARROLLADO por el Instituto de Investigación Científica del Servicio Metrológico de toda la Unión, Instituto de Ingenieros de Odessa Armada, Instituto de Energía de la Orden de Lenin de Moscú

RECOMENDADO PARA APROBACIÓN por el Comité Nacional Soviético para la Recopilación y Evaluación de Datos Numéricos en el Campo de la Ciencia y la Tecnología del Presidium de la Academia de Ciencias de la URSS; Centro de investigación científica de toda la Unión Servicio Civil datos de referencia estándar

APROBADO comisión de expertos GSSSD que consta de:

Doctor. tecnología. Ciencias N.E. Gnezdilova, Doctora en Ingeniería. Ciencias I.F. Golubeva, Doctora en Química. Ciencias L.V. Gurvich, Doctor en Ingeniería. Ciencias B.A. Rabinovich, Doctor en Ingeniería. Ciencias A. M. Sirota

PREPARADO PARA APROBACIÓN por el Centro de Investigación Científica del Servicio Estatal de Datos de Referencia Estándar de toda la Unión

El uso de datos de referencia estándar es obligatorio en todos los sectores de la economía nacional.

Estas tablas contienen los valores prácticos más importantes de densidad, entalpía, entropía y capacidad calorífica isobárica del aire líquido y gaseoso.

El cálculo de tablas se basa en los siguientes principios:

1. Una ecuación de estado que muestre con alta precisión datos experimentales confiables sobre la dependencia de , , puede proporcionar un cálculo confiable de las propiedades calóricas y acústicas utilizando relaciones termodinámicas conocidas.

2. Coeficientes promediados gran número Las ecuaciones de estado, equivalentes en términos de precisión de descripción de la información inicial, nos permiten obtener una ecuación que refleja toda la superficie termodinámica (para un conjunto seleccionado de datos experimentales entre ecuaciones del tipo aceptado). Tal promediado permite estimar el posible error aleatorio en los valores calculados de cantidades térmicas, calóricas y acústicas, sin tener en cuenta la influencia del error sistemático de los datos experimentales y el error causado por la elección del forma de la ecuación de estado.

La ecuación de estado promediada del aire líquido y gaseoso tiene la forma

Dónde ; ; .

La ecuación se compila en base a los valores de densidad experimentales más confiables obtenidos en las obras y que cubren el rango de temperatura de 65-873 K y presiones de 0,01-228 MPa. Los datos experimentales se describen mediante una ecuación con un error cuadrático medio del 0,11%. Los coeficientes de la ecuación de estado promediada se obtuvieron como resultado del procesamiento de un sistema de 53 ecuaciones que son equivalentes en precisión a la descripción de datos experimentales. En los cálculos se tomaron los siguientes valores de la constante del gas y parámetros críticos: 287,1 J/(kg K); 132,5 K; 0,00316 m/kg.

Coeficientes de la ecuación del estado promedio del aire:

La entalpía, la entropía y la capacidad calorífica isobárica se determinaron mediante las fórmulas

Donde , , son la entalpía, la entropía y la capacidad calorífica isocórica en el estado de gas ideal. Los valores de y se determinan a partir de las relaciones.

Donde y son entalpía y entropía a temperatura; - calor de sublimación a 0 K; - constante (0 en este trabajo).

El valor del calor de sublimación del aire se calculó basándose en los datos sobre el calor de sublimación de sus componentes y es igual a 253,4 kJ/kg (en los cálculos se asumió que el aire no contiene CO y se compone de 78,11% N, 20,96% O y 0,93% Ar en volumen). Los valores de entalpía y entropía a una temperatura de 100 K, que es un punto de referencia auxiliar al integrar la ecuación para , son respectivamente 3,48115 kJ/kg y 20,0824 kJ/(kg K).

La capacidad calorífica isobárica en el estado de gas ideal se toma prestada del trabajo y se aproxima mediante un polinomio

El error cuadrático medio de la aproximación de los datos iniciales en el rango de temperatura de 50-2000 K es del 0,009%, el máximo es de aproximadamente el 0,02%.

Los errores aleatorios de los valores calculados se calculan con una probabilidad de confianza de 0,997 mediante la fórmula

¿Dónde está el valor promedio de la función termodinámica? - el valor de la misma función obtenido por la enésima ecuación de un sistema que contiene ecuaciones.

Las tablas 1 a 4 muestran los valores de las funciones termodinámicas del aire y las tablas 5 a 8 muestran los errores aleatorios correspondientes. Los valores de error en las Tablas 5-8 se presentan para parte de las isobaras, y los valores para las isobaras intermedias se pueden obtener con una precisión aceptable mediante interpolación lineal. Los errores aleatorios en los valores calculados reflejan la dispersión de estos últimos en relación con la ecuación de estado promedio; para la densidad, son significativamente menores que el error cuadrático medio en la descripción de la matriz original de datos experimentales, que sirve como estimación integral e incluye grandes desviaciones para algunos datos caracterizados por dispersión.

tabla 1

Densidad del aire

Continuación

	Kg/m, a , MPa,

Tabla 2

entalpía del aire

Continuación

	KJ/kg, a , MPa,

Tabla 3

Entropía del aire

Continuación

	KJ/(kg, K), a , MPa,

Tabla 4

Capacidad calorífica isobárica del aire.

________________

*El texto del documento corresponde al original. - Nota del fabricante de la base de datos.

Continuación

	KJ/(kg, K), a , MPa,

Tabla 5. Errores aleatorios cuadráticos medios de los valores de densidad calculados

, %, a , MPa

Tabla 6. Errores aleatorios cuadráticos medios de los valores de entalpía calculados

KJ/kg, a , MPa

Debido al uso de la forma virial de la ecuación de estado, las tablas no pretenden describir con precisión las propiedades termodinámicas en las proximidades del punto crítico (126-139 K, 190-440 kg/m).

Información sobre estudios experimentales de las propiedades termodinámicas del aire, métodos para compilar la ecuación de estado y tablas de cálculo, coherencia de los valores calculados con los datos experimentales, así como tablas más detalladas que contienen información adicional sobre la capacidad calorífica isocórica, la velocidad del sonido, En el trabajo se dan el calor de evaporación, el efecto de estrangulación, algunos derivados y las propiedades de las curvas de ebullición y condensación.

BIBLIOGRAFÍA

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2. Michels A., Wassenaar T., Van Seventer W. Isotermas del aire entre 0 °C y 75 °C y a presiones de hasta 2200 atm. -Aplica. Ciencia. Res., 1953, vol. 4, núm. 1, p.52-56.

3. Isotermas de compresibilidad del aire a temperaturas entre -25 °C y -155 °C y a densidades de hasta 560 Amagats (presiones de hasta 1000 atmósferas) / Michels A.. Wassenaar T., Levelt J.M., De Graaff W. - Appl . Ciencia. Res., 1954, vol. A 4, N 5-6, p.381-392.

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6. Blanke W. Messung der thermischen von Luft im Zweiphasengebiet und Seiner Umgebung. Disertación zur Erlangung des Grades eines Doctor-Ingenieurs/. Bohum., 1973.

7. Medición de la densidad del aire a temperaturas de 78-190 K hasta una presión de 600 bar / Wasserman A.A., Golovsky E.A., Mitsevich E.P., Tsymarny V.A., M., 1975. (Depositado en VINITI 28.07 .76 N 2953-76).

8. Landolt N., R. Zahlenwerte und Funktionen aus Physik, Chemie, Astronomic, Geophysik und Technik. Berlín., Springer Verlag, 1961, Bd.2.

9. Tablas de propiedades térmicas de los gases. Wachington, gobernador. impresión, apagado., 1955, XI. (Departamento de Comercio de Estados Unidos. NBS. Girc. 564).

10. Propiedades termodinámicas aire/Sychev V.V., Wasserman A.A., Kozlov A.D. y otros, M., Standards Publishing House, 1978.

TEMPERATURA. Se mide tanto en Kelvin (K) como en grados Celsius (°C). El tamaño Celsius y el tamaño Kelvin son los mismos para las diferencias de temperatura. Relación entre temperaturas:

t = T - 273,15K,

Dónde t— temperatura, °С, t— temperatura, k.

PRESIÓN. Presión de aire húmedo pag y sus componentes se miden en Pa (Pascal) y unidades múltiples (kPa, GPa, MPa).
Presión barométrica aire húmedo pb igual a la suma de las presiones parciales del aire seco alfiler y vapor de agua p p :

p segundo = p c + p p

DENSIDAD. Densidad del aire húmedo. ρ , kg/m3, es la relación entre la masa de la mezcla de aire y vapor y el volumen de esta mezcla:

ρ = M/V = M en /V + M p /V

La densidad del aire húmedo se puede determinar mediante la fórmula.

ρ = 3,488 p b /T - 1,32 p p /T

GRAVEDAD ESPECÍFICA. Gravedad específica del aire húmedo. γ - es la relación entre el peso del aire húmedo y el volumen que ocupa, N/m 3. La densidad y la gravedad específica están relacionadas por la relación

ρ = γ/g,

Dónde gramo— aceleración caida libre, igual a 9,81 m/s 2.

HUMEDAD DEL AIRE. Contenido de vapor de agua en el aire. caracterizado por dos cantidades: humedad absoluta y relativa.
Absoluto humedad del aire. la cantidad de vapor de agua, kg o g, contenida en 1 m 3 de aire.
Relativo humedad del aire φ , Expresado en %. la relación entre la presión parcial del vapor de agua contenida en el aire y la presión parcial del vapor de agua en el aire cuando está completamente saturado con vapor de agua p.p. :

φ = (p p /p pb) 100%

La presión parcial del vapor de agua en aire húmedo saturado se puede determinar a partir de la expresión

lg p p.n. = 2,125 + (156 + 8,12t h.n.)/(236 + t h.n.),

Dónde t v.n.— temperatura del aire saturado húmedo, °C.

PUNTO DE ROCÍO. La temperatura a la que la presión parcial del vapor de agua p p contenido en el aire húmedo es igual a la presión parcial del vapor de agua saturado p p.n. a la misma temperatura. A la temperatura del rocío, la humedad del aire comienza a condensarse.

d = M p / M en

d = 622p p / (p b - p p) = 6,22φp pb (p b - φp pb /100)

CALOR ESPECIFICO. La capacidad calorífica específica del aire húmedo c, kJ/(kg * °C) es la cantidad de calor necesaria para calentar 1 kg de una mezcla de aire seco y vapor de agua en 10 y referido a 1 kg de aire seco:

c = c c + c p d /1000,

Dónde c en— capacidad calorífica específica media del aire seco, tomada en el rango de temperatura de 0 a 1000 °C, igual a 1,005 kJ/(kg * °C); c p es la capacidad calorífica específica promedio del vapor de agua, igual a 1,8 kJ/(kg * °C). Para cálculos prácticos al diseñar sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado, se permite utilizar la capacidad calorífica específica del aire húmedo c = 1,0056 kJ/(kg * °C) (a una temperatura de 0°C y una presión barométrica de 1013,3 GPa)

ENTALPÍA ESPECÍFICA. La entalpía específica del aire húmedo es la entalpía. I, kJ, referido a 1 kg de masa de aire seco:

yo = 1,005t + (2500 + 1,8068t)d/1000,
o I = ct + 2,5d

COEFICIENTE DE EXPANSIÓN VOLUMÉTRICA. Coeficiente de temperatura de expansión volumétrica.

α = 0,00367 ºC -1
o α = 1/273 °C -1.

PARÁMETROS DE LA MEZCLA .
Temperatura de la mezcla de aire

tcm = (M 1 t 1 + M 2 t 2) / (M 1 + M 2)

re cm = (M 1 re 1 + M 2 re 2) / (M 1 + M 2)

Entalpía específica de la mezcla de aire.

Yo cm = (M 1 Yo 1 + M 2 Yo 2) / (M 1 + M 2)

Dónde M1, M2- masa de aire mezclado

CLASES DE FILTROS

Solicitud	clase de limpieza					Grado de purificación
	Estándares	DIN 24185 DIN 24184	EN 779	EUROVENT 4/5	ES 1882
Filtro para limpieza profunda con bajos requisitos de pureza del aire.	limpieza dura	UE1	G1	UE1	—	A%
Un filtro utilizado para altas concentraciones de polvo con limpieza profunda, aire acondicionado y ventilación por extracción con bajos requisitos de pureza del aire interior.						65
		UE2	G2	UE2	—	80
		UE3	G3	UE3	—	90
		UE4	G4	UE4	—
Separación de polvo fino en equipos de ventilación utilizados en estancias con altos requisitos de calidad del aire. Filtro para una filtración muy fina. La segunda etapa de purificación (purificación adicional) en habitaciones con requisitos medios de pureza del aire.	limpieza fina	UE5	UE5	UE5	—	MI%
						60
		UE6	UE6	UE6	—	80
		UE7	UE7	UE7	—	90
		UE8	UE8	UE8	—	95
		UE9	UE9	UE9	—
Limpieza de polvo ultrafino. Se utiliza en habitaciones con mayores requisitos de pureza del aire ("sala limpia"). Purificación final del aire en salas con equipos de precisión, quirófanos, salas de cuidados intensivos y en la industria farmacéutica.	Limpieza extrafina	—	—	—	UE5	CON%
						97
		—	—	—	UE6	99
		—	—	—	UE7	99,99
		—	—	—	UE8	99,999

CÁLCULO DE POTENCIA CALORÍFICA

Calefacción, °C
metros cúbicos / hora	5	10	15	20	25	30	35	40	45	50
100	0.2	0.3	0.5	0.7	0.8	1.0	1.2	1.4	1.5	1.7
200	0.3	0.7	1.0	1.4	1.7	2.0	2.4	2.7	3.0	3.4
300	0.5	1.0	1.5	2.0	2.5	3.0	3.6	4.1	4.6	5.1
400	0.7	1.4	2.0	2.7	3.4	4.1	4.7	5.4	6.1	6.8
500	0.8	1.7	2.5	3.4	4.2	5.1	5.9	6.8	7.6	8.5
600	1.0	2.0	3.0	4.1	5.1	6.1	7.1	8.1	9.1	10.1
700	1.2	2.4	3.6	4.7	5.9	7.1	8.3	9.5	10.7	11.8
800	1.4	2.7	4.1	5.4	6.8	8.1	9.5	10.8	12.2	13.5
900	1.5	3.0	4.6	6.1	7.6	9.1	10.7	12.2	13.7	15.2
1000	1.7	3.4	5.1	6.8	8.5	10.1	11.8	13.5	15.2	16.9
1100	1.9	3.7	5.6	7.4	9.3	11.2	13.0	14.9	16.7	18.6
1200	2.0	4.1	6.1	8.1	10.1	12.2	14.2	16.2	18.3	20.3
1300	2.2	4.4	6.6	8.8	11.0	13.2	15.4	17.6	19.8	22.0
1400	2.4	4.7	7.1	9.5	11.8	14.2	16.6	18.9	21.3	23.7
1500	2.5	5.1	7.6	10.1	12.7	15.2	17.8	20.3	22.8	25.4
1600	2.7	5.4	8.1	10.8	13.5	16.2	18.9	21.6	24.3	27.1
1700	2.9	5.7	8.6	11.5	14.4	17.2	20.1	23.0	25.9	28.7
1800	3.0	6.1	9.1	12.2	15.2	18.3	21.3	24.3	27.4	30.4
1900	3.2	6.4	9.6	12.8	16.1	19.3	22.5	25.7	28.9	32.1
2000	3.4	6.8	10.1	13.5	16.9	20.3	23.7	27.1	30.4	33.8

NORMAS Y REGULACIONES

SNiP 2.01.01-82 – Climatología y geofísica de la construcción

Información sobre condiciones climáticas territorios específicos.

SNiP 2.04.05-91* - Calefacción, ventilación y aire acondicionado

Estos códigos de construcción deben observarse al diseñar calefacción, ventilación y aire acondicionado en las instalaciones de edificios y estructuras (en lo sucesivo, edificios). Al diseñar, también se deben cumplir los requisitos de calefacción, ventilación y aire acondicionado de SNiP para los edificios y locales correspondientes, así como las normas departamentales y otros documentos reglamentarios aprobados y acordados por el Comité Estatal de Construcción de Rusia.

SNiP 2.01.02-85* - Normas de seguridad contra incendios

Estas normas deben observarse al desarrollar proyectos de edificios y estructuras.

Estas normas establecen la clasificación técnica contra incendios de edificios y estructuras, sus elementos, estructuras de construcción, materiales, así como requisitos generales de seguridad contra incendios para el diseño y soluciones de planificación de locales, edificios y estructuras para diversos fines.

Estos estándares se complementan y aclaran con los requisitos de seguridad contra incendios establecidos en SNiP parte 2 y otros. documentos reglamentarios, aprobado o acordado por Gosstroy.

SNiP II-3-79* - Ingeniería de calefacción para la construcción

Estos estándares de ingeniería de calefacción de edificios deben observarse al diseñar estructuras de cerramiento (paredes externas e internas, tabiques, revestimientos, techos de áticos y entre pisos, pisos, relleno de aberturas: ventanas, linternas, puertas, portones) de edificios y estructuras nuevos y reconstruidos para diversos fines. (empresas residenciales, públicas, productivas y auxiliares industriales, agrícolas y de almacén, con temperatura o temperatura normalizada y humedad relativa del aire interno).

SNiP II-12-77 - Protección acústica

Estas normas y reglas deben observarse al diseñar protección acústica para garantizar niveles aceptables de presión sonora y niveles de sonido en los lugares de trabajo en edificios industriales y auxiliares y en los sitios de empresas industriales, en edificios residenciales y públicos, así como en áreas residenciales de ciudades y ciudades y otros asentamientos.

SNiP 2.08.01-89* - Edificios residenciales

Estas normas y reglas se aplican al diseño de edificios residenciales (edificios de apartamentos, incluidos edificios de apartamentos para personas mayores y familias con personas discapacitadas que utilizan sillas de ruedas, en lo sucesivo denominadas familias con personas discapacitadas, así como dormitorios) con una altura de hasta 25 pisos inclusive.

Estas reglas y regulaciones no se aplican al diseño de inventarios y edificios móviles.

SNiP 2.08.02-89* - Edificios y estructuras públicas

Estas normas y reglamentos se aplican al diseño de edificios y estructuras públicos (hasta 16 pisos inclusive), así como a locales públicos integrados en edificios residenciales. Al diseñar locales públicos integrados en edificios residenciales, también debe guiarse por SNiP 2.08.01-89* (Edificios residenciales).

SNiP 2.09.04-87* - Edificios administrativos y domésticos

Estas normas se aplican al diseño de edificios administrativos y residenciales de hasta 16 pisos inclusive y locales comerciales. Estas normas no se aplican al diseño de edificios administrativos y locales públicos.

Al diseñar edificios que se están reconstruyendo en relación con la ampliación, reconstrucción o reequipamiento técnico de empresas, se permiten desviaciones de estos estándares en términos de parámetros geométricos.

SNiP 2.09.02-85* - Edificios industriales

Estas normas se aplican al diseño de edificios y locales industriales. Estas normas no se aplican al diseño de edificios y locales para producción y almacenamiento. explosivos y medios de voladura, edificios subterráneos y móviles (inventario).

SNiP 111-28-75 - Reglas para la producción y aceptación del trabajo.

Las pruebas de puesta en marcha de los sistemas instalados de ventilación y aire acondicionado se llevan a cabo de acuerdo con los requisitos de SNiP 111-28-75 "Reglas para la producción y aceptación del trabajo" después de las pruebas mecánicas de ventilación y equipos eléctricos relacionados. El objetivo de las pruebas de puesta en servicio y ajuste de los sistemas de ventilación y aire acondicionado es establecer el cumplimiento de sus parámetros operativos con los indicadores de diseño y estándar.

Antes de que comiencen las pruebas, las unidades de ventilación y aire acondicionado deben funcionar de forma continua y adecuada durante 7 horas.

Durante las pruebas de arranque se debe realizar lo siguiente:

• Verificar el cumplimiento de los parámetros de los equipos instalados y los elementos de los dispositivos de ventilación adoptados en el proyecto, así como el cumplimiento de la calidad de su fabricación e instalación con los requisitos de TU y SNiP.
• Detección de fugas en conductos de aire y otros elementos del sistema.
• Comprobación del cumplimiento de los datos de diseño de los caudales volumétricos de aire que pasan a través de los dispositivos de entrada y distribución de aire de instalaciones generales de ventilación y climatización.
• Comprobación del cumplimiento de los datos del pasaporte de los equipos de ventilación en cuanto a rendimiento y presión.
• Comprobación del calentamiento uniforme de calentadores. (Si no hay refrigerante durante la estación cálida, no se comprueba el calentamiento uniforme de los calentadores)

TABLA DE CANTIDADES FÍSICAS

Constantes fundamentales
Constante de Avogadro (número)	N / A	6.0221367(36)*10 23 moles -1
constante universal de gas	R	8,314510(70)J/(mol*K)
constante de Boltzmann	k=R/NA	1,380658(12)*10 -23 J/K
Temperatura cero absoluta	0K	-273.150C
Velocidad del sonido en el aire en condiciones normales.		331,4 m/s
aceleración de la gravedad	gramo	9,80665 m/s2
Longitud (m)
micrón	μ(μm)	1 µm = 10 -6 m = 10 -3 cm
angstrom	-	1 - = 0,1 nm = 10 -10 m
patio	yarda	0,9144 m = 91,44 cm
pie	pie	0,3048 m = 30,48 cm
pulgada	en	0,0254 m = 2,54 cm
Área, m2)
yarda cuadrada	yarda 2	0,8361 m2
pie cuadrado	pies 2	0,0929 m2
pulgada cuadrada	en 2	6,4516cm2
Volumen, m3)
Yarda cúbica	yarda 3	0,7645m3
pie cubico	pies 3	28,3168dm3
pulgada cúbica	en 3	16.3871cm3
galón (inglés)	chica (Reino Unido)	4.5461dm3
galón (EE.UU.)	gal (Estados Unidos)	3,7854dm3
pinta (inglés)	punto (Reino Unido)	0,5683dm3
pinta seca (EE.UU.)	pt seco (EE. UU.)	0,5506dm3
pinta líquida (EE. UU.)	liq pt (Estados Unidos)	0,4732dm3
onza líquida (inglés)	onzas líquidas (Reino Unido)	29,5737cm3
onza líquida (EE.UU.)	onzas líquidas (EE. UU.)	29,5737cm3
bushel (Estados Unidos)	bu (Estados Unidos)	35,2393dm3
barril seco (EE.UU.)	barril (Estados Unidos)	115.628dm3
Peso (kg)
libra	libra	0,4536 kilogramos
babosa	babosa	14,5939 kilogramos
abuela	gramo	64,7989 mg
onza comercial	onz	28,3495 gramos
Densidad (kg/m3)
libra por pie cúbico	libras/pie 3	16,0185 kg/m3
libra por pulgada cúbica	libras/pulg 3	27680 kg/m3
slug por pie cúbico	slug/pie 3	515,4 kg/m3
Temperatura termodinámica (K)
grado Rankine	°R	5/9K
Temperatura (K)
grados Fahrenheit	°F	5/9K; t°C = 5/9*(t°F - 32)
Fuerza, peso (N o kg*m/s 2)
Newton	norte	1kg*m/s2
libra	pdl	0,1383H
libras	libras	4.4482H
kilogramo-fuerza	kgf	9.807H
Gravedad específica (N/m3)
lbf por pulgada cúbica	lbf/pie 3	157,087 N/m3
Presión (Pa o kg/(m*s 2) o N/m 2)
pascal	Pensilvania	1 N/m2
hectopascal	GPa	10 2 años
kilopascal	kPa	10 3 Pa
bar	bar	10 5 N/m 2
la atmósfera es física	Cajero automático	1,013*105N/m2
milímetro de mercurio	mm Hg	1,333*102N/m2
kilogramo-fuerza por centímetro cúbico	kgf/cm3	9,807*104N/m2
libra por pie cuadrado	pdl/pie 2	1,4882 N/m2
libras por pie cuadrado	lbf/pie 2	47,8803 N/m2
lbf por pulgada cuadrada	lbf/pulg 2	6894,76 N/m2
pie de agua	ftH2O	2989,07 N/m2
pulgada de agua	en H2O	249,089 N/m2
pulgada de mercurio	en Hg	3386,39 N/m2
Trabajo, energía, calor (J o kg*m 2 /s 2 o N*m)
joule	j	1 kg*m 2 /s 2 = 1 N*m
caloría	California	4,187J
kilocaloría	calorías	4187J
kilovatio-hora	kWh	3,6*106J
Unidad Térmica Británica	BTU	1055,06J
libra-pie	pies*pdl	0,0421J
pies-lbf	pies*lbf	1,3558J
atmósfera de litro	l*cajero automático	101.328J
Potencia, W)
libra pie por segundo	pies*pdl/s	0,0421W
pies-libras por segundo	pies*lbf/s	1,3558 vatios
caballos de fuerza (inglés)	caballos de fuerza	745,7 vatios
unidad térmica británica por hora	BTU/h	0,2931W
kilogramo-fuerza metro por segundo	kgf*m/s	9,807 vatios
Flujo másico (kg/s)
libra de masa por segundo	lbm/s	0,4536 kg/s
Coeficiente de conductividad térmica (W/(m*K))
Unidad térmica británica por segundo pie-grado Fahrenheit	Btu/(s*pies*gradosF)	6230,64 W/(m*K)
Coeficiente de transferencia de calor (W/(m 2 *K))
Unidad térmica británica por segundo - pies cuadrados grados Fahrenheit	Btu/(s*pies 2 *gradosF)	20441,7 W/(m2*K)
Coeficiente de difusividad térmica, viscosidad cinemática (m 2 /s)
alimenta	Calle	10-4m2/s
centistokes	cSt (cSt)	10-6 m2/s = 1 mm2/s
pies cuadrados por segundo	pies 2 /s	0,0929 m2/s
Viscosidad dinámica (Pa*s)
equilibrio	P(P)	0,1 Pa*s
centipoise cP	(sp)	10 6 Pa*s
libra segundo por pie cuadrado	pdt*s/pies 2	1.488 Pa*s
libra fuerza segundo por pie cuadrado	lbf*s/pie 2	47,88 Pa*s
Capacidad calorífica específica (J/(kg*K))
calorias por gramo grados centigrados	calorías/(g*°C)	4,1868*10 3 J/(kg*K)
Unidad térmica británica por libra grado Fahrenheit	Btu/(lb*grados F)	4187 J/(kg*K)
Entropía específica (J/(kg*K))
Unidad térmica británica por libra grado Rankine	Btu/(lb*grados)	4187 J/(kg*K)
Densidad de flujo de calor (W/m2)
kilocaloría por metro cuadrado - hora	Kcal/(m 2 *h)	1.163W/m2
Unidad térmica británica por pie cuadrado - hora	Btu/(pies 2 *h)	3.157W/m2
Permeabilidad a la humedad de las estructuras de construcción.
kilogramo por hora por metro milímetro de columna de agua	kg/(h*m*mm H2O)	28,3255 mg(s*m*Pa)
Permeabilidad volumétrica de estructuras de construcción.
metro cúbico por hora por metro-milímetro de columna de agua	m 3 /(h*m*mm H 2 O)	28,3255*10 -6 m 2 /(s*Pa)
El poder de la luz
candela	cd	unidad básica SI
Iluminación (lx)
lujo	DE ACUERDO	1 cd*sr/m 2 (sr - estereorradián)
ph	ph (ph)	10 4 litros
Brillo (cd/m2)
estilete	st (st)	10 4 cd/m 2
liendre	nt (nt)	1cd/m2

Grupo de empresas INROST

Trabajo de laboratorio No. 1

Definición de isobara de masa

capacidad calorífica del aire

La capacidad calorífica es el calor que se debe agregar a una cantidad unitaria de una sustancia para calentarla en 1 K. Una cantidad unitaria de una sustancia se puede medir en kilogramos, metros cúbicos en condiciones físicas normales y kilomoles. Un kilomol de gas es la masa de un gas en kilogramos, numéricamente igual a su peso molecular. Así, existen tres tipos de capacidades caloríficas: masa c, J/(kg⋅K); s′ volumétrico, J/(m3⋅K) y molar, J/(kmol⋅K). Dado que un kilomol de gas tiene una masa μ veces mayor que un kilogramo, no se introduce una designación separada para la capacidad calorífica molar. Relaciones entre capacidades caloríficas:

donde = 22,4 m3/kmol es el volumen de un kilomol de un gas ideal en condiciones físicas normales; – densidad del gas en condiciones físicas normales, kg/m3.

La verdadera capacidad calorífica de un gas es la derivada del calor con respecto a la temperatura:

El calor suministrado al gas depende del proceso termodinámico. Puede determinarse mediante la primera ley de la termodinámica para procesos isocóricos e isobáricos:

Aquí está el calor suministrado a 1 kg de gas en proceso isobárico; – cambio en la energía interna del gas; – trabajo de los gases contra fuerzas externas.

Esencialmente, la fórmula (4) formula la primera ley de la termodinámica, de la que se desprende la ecuación de Mayer:

Si ponemos = 1 K, entonces, es decir significado fisico La constante de los gases es el trabajo realizado por 1 kg de gas en un proceso isobárico cuando su temperatura cambia en 1 K.

La ecuación de Mayer para 1 kilomol de gas tiene la forma

donde = 8314 J/(kmol⋅K) es la constante universal de los gases.

Además de la ecuación de Mayer, las capacidades caloríficas de masa isobárica e isocórica de los gases están relacionadas entre sí a través del exponente adiabático k (Tabla 1):

Tabla 1.1

Valores de exponentes adiabáticos para gases ideales

Atomicidad de los gases
Gases monoatómicos
gases diatómicos
Gases triatómicos y poliatómicos

OBJETIVO DEL TRABAJO

Consolidación de conocimientos teóricos sobre las leyes básicas de la termodinámica. Desarrollo práctico del método para determinar la capacidad calorífica del aire a partir del balance energético.

Determinación experimental de la capacidad calorífica de la masa específica del aire y comparación del resultado obtenido con el valor de referencia.

1.1. Descripción de la configuración del laboratorio.

La instalación (Fig. 1.1) consta de un tubo de latón 1 con diámetro interior d =
= 0,022 m, en cuyo extremo hay un calentador eléctrico con aislamiento térmico 10. Un flujo de aire se mueve dentro de la tubería, que se suministra 3. El flujo de aire se puede regular cambiando la velocidad del ventilador. El tubo 1 contiene un tubo de presión total 4 y un exceso de presión estática 5, que están conectados a los manómetros 6 y 7. Además, en el tubo 1 está instalado un termopar 8, que puede moverse a lo largo de la sección transversal simultáneamente con el tubo de presión total. La magnitud de la fem del termopar se determina mediante el potenciómetro 9. El calentamiento del aire que se mueve a través de la tubería se regula mediante un autotransformador de laboratorio 12 cambiando la potencia del calentador, que está determinada por las lecturas del amperímetro 14 y el voltímetro 13. La temperatura del aire a la salida del calentador se determina mediante el termómetro 15.

1.2. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

Flujo de calor del calentador, W:

donde I – actual, A; U – voltaje, V; = 0,96; =
= 0,94 – coeficiente de pérdida de calor.

Fig.1.1. Diagrama de configuración experimental:

1 – tubería; 2 – confuso; 3 – ventilador; 4 – tubo para medir la presión dinámica;

5 – tubería; 6, 7 – manómetros de presión diferencial; 8 – termopar; 9 – potenciómetro; 10 – aislamiento;

11 – calentador eléctrico; 12 – autotransformador de laboratorio; 13 – voltímetro;

14 – amperímetro; 15 – termómetro

Flujo de calor absorbido por el aire, W:

donde m – flujo másico de aire, kg/s; – experimental, capacidad calorífica isobárica de masa del aire, J/(kg K); – temperatura del aire a la salida de la sección de calefacción y a la entrada de la misma, °C.

Flujo másico de aire, kg/s:

. (1.10)

Aquí está la velocidad promedio del aire en la tubería, m/s; d – diámetro interno de la tubería, m; – densidad del aire a temperatura, que se obtiene mediante la fórmula kg/m3:

, (1.11)

donde = 1,293 kg/m3 – densidad del aire en condiciones físicas normales; B – presión, mm. rt. calle; – exceso de presión estática de aire en la tubería, mm. agua Arte.

Las velocidades del aire están determinadas por la presión dinámica en cuatro secciones iguales, m/s:

¿Dónde está la presión dinámica, mm? agua Arte. (kgf/m2); g = 9,81 m/s2 – aceleración de caída libre.

Velocidad media del aire en la sección transversal del tubo, m/s:

La capacidad calorífica de la masa isobárica promedio del aire se determina a partir de la fórmula (1.9), en la que se sustituye el flujo de calor de la ecuación (1.8). El valor exacto de la capacidad calorífica del aire a la temperatura media del aire se encuentra en la tabla de capacidades caloríficas medias o en la fórmula empírica, J/(kg⋅K):

. (1.14)

Error relativo del experimento, %:

. (1.15)

1.3. Realización del experimento y procesamiento.

resultados de la medición

El experimento se lleva a cabo en la siguiente secuencia.

1. Se enciende el soporte del laboratorio y luego de establecer el modo estacionario, se toman las siguientes lecturas:

Presión de aire dinámica en cuatro puntos de secciones de tubería iguales;

Presión de aire estática excesiva en la tubería;

Corriente I, A y tensión U, V;

Temperatura del aire de entrada, °C (termopar 8);

Temperatura de salida, °C (termómetro 15);

Presión barométrica B, mm. rt. Arte.

El experimento se repite para el siguiente modo. Los resultados de la medición se ingresan en la Tabla 1.2. Los cálculos se realizan en la tabla. 1.3.

Tabla 1.2

tabla de medidas

	Nombre de la cantidad
	Temperatura de entrada de aire, °C
	Temperatura del aire de salida, °C
	Presión de aire dinámica, mm. agua Arte.
	Presión de aire estática excesiva, mm. agua Arte.
	Presión barométrica B, mm. rt. Arte.
	Tensión U, V

Tabla 1.3

tabla de cálculo

	Nombre de las cantidades
	Presión dinámica, N/m2
	Temperatura media del flujo de entrada, °C

Transporte de energía (transporte en frío) Humedad del aire. Capacidad calorífica y entalpía del aire.

Humedad del aire. Capacidad calorífica y entalpía del aire.

El aire atmosférico es una mezcla de aire seco y vapor de agua (del 0,2% al 2,6%). Por tanto, el aire casi siempre puede considerarse húmedo.

La mezcla mecánica de aire seco y vapor de agua se llama aire húmedo o una mezcla de aire y vapor. El máximo contenido posible de humedad vaporosa en el aire. m p.n. depende de la temperatura t y presión PAG mezclas. cuando cambia t Y PAG el aire puede pasar de un estado inicialmente insaturado a un estado de saturación con vapor de agua, y luego el exceso de humedad comenzará a precipitarse en el volumen de gas y en las superficies circundantes en forma de niebla, escarcha o nieve.

Los principales parámetros que caracterizan el estado del aire húmedo son: temperatura, presión, volumen específico, contenido de humedad, humedad absoluta y relativa, masa molecular, constante de gas, capacidad calorífica y entalpía.

Según la ley de Dalton para mezclas de gases. presión total del aire húmedo (P) es la suma de las presiones parciales del aire seco P c y del vapor de agua P p: P = P c + P p.

De manera similar, el volumen V y la masa m de aire húmedo estarán determinados por las relaciones:

V = V c + V p, m = m c + m p.

Densidad Y volumen específico de aire húmedo (v) definido:

Peso molecular del aire húmedo:

donde B es la presión barométrica.

Dado que la humedad del aire aumenta continuamente durante el proceso de secado y la cantidad de aire seco en la mezcla de vapor y aire permanece constante, el proceso de secado se juzga por cómo cambia la cantidad de vapor de agua por 1 kg de aire seco y todos los indicadores de la La mezcla de vapor y aire (capacidad calorífica, contenido de humedad, entalpía, etc.) se refiere a 1 kg de aire seco ubicado en aire húmedo.

d = m p / m c, g/kg, o, X = m p / m c.

Humedad absoluta del aire- masa de vapor en 1 m 3 de aire húmedo. Este valor es numéricamente igual a .

Humedad relativa - es la relación entre la humedad absoluta del aire no saturado y la humedad absoluta del aire saturado en determinadas condiciones:

aquí, pero más a menudo la humedad relativa se especifica como porcentaje.

Para la densidad del aire húmedo es válida la siguiente relación:

Calor especifico aire húmedo:

c = c c + c p ×d/1000 = c c + c p ×X, kJ/(kg× °C),

donde c c es la capacidad calorífica específica del aire seco, c c = 1,0;

c p - capacidad calorífica específica del vapor; con n = 1,8.

La capacidad calorífica del aire seco a presión constante y pequeños rangos de temperatura (hasta 100 o C) para cálculos aproximados puede considerarse constante, igual a 1,0048 kJ/(kg × ° C). Para el vapor sobrecalentado, la capacidad calorífica isobárica media a presión atmosférica y bajos grados de sobrecalentamiento también se puede tomar como constante e igual a 1,96 kJ/(kg×K).

Entalpía (i) del aire húmedo- este es uno de sus principales parámetros, que se utiliza ampliamente en el cálculo de instalaciones de secado, principalmente para determinar el calor gastado en la evaporación de la humedad de los materiales que se secan. La entalpía del aire húmedo se refiere a un kilogramo de aire seco en una mezcla de vapor y aire y se determina como la suma de las entalpías del aire seco y el vapor de agua, es decir

i = i c + i p ×Х, kJ/kg.

Al calcular la entalpía de mezclas, el punto de partida para las entalpías de cada componente debe ser el mismo. Para cálculos de aire húmedo, podemos suponer que la entalpía del agua es cero a 0 o C, luego también contamos la entalpía del aire seco a partir de 0 o C, es decir, i in = c in *t = 1,0048t.

El principal propiedades físicas aire: densidad del aire, su viscosidad dinámica y cinemática, capacidad calorífica específica, conductividad térmica, difusividad térmica, número de Prandtl y entropía. Las propiedades del aire se dan en tablas según la temperatura a presión atmosférica normal.

Densidad del aire dependiendo de la temperatura.

Se presenta una tabla detallada de valores de densidad del aire seco a varias temperaturas y presión atmosférica normal. ¿Cuál es la densidad del aire? La densidad del aire se puede determinar analíticamente dividiendo su masa por el volumen que ocupa. en determinadas condiciones (presión, temperatura y humedad). También puedes calcular su densidad utilizando la fórmula de la ecuación de estado del gas ideal. Para ello es necesario conocer la presión absoluta y la temperatura del aire, así como su constante de gas y su volumen molar. Esta ecuación le permite calcular la densidad seca del aire.

En la práctica, para saber cuál es la densidad del aire a diferentes temperaturas, es conveniente utilizar tablas ya preparadas. Por ejemplo, la siguiente tabla muestra la densidad del aire atmosférico en función de su temperatura. La densidad del aire en la tabla se expresa en kilogramos por metro cúbico y se da en el rango de temperatura de -50 a 1200 grados Celsius a presión atmosférica normal (101325 Pa).

Densidad del aire según la temperatura - tabla

t,°С	ρ, kg/m 3	t,°С	ρ, kg/m 3	t,°С	ρ, kg/m 3	t,°С	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

A 25°C, el aire tiene una densidad de 1,185 kg/m3. Cuando se calienta, la densidad del aire disminuye: el aire se expande (su volumen específico aumenta). A medida que la temperatura aumenta, por ejemplo hasta 1200°C, se alcanza una densidad del aire muy baja, igual a 0,239 kg/m 3, que es 5 veces menor que su valor a temperatura ambiente. En general, la reducción durante el calentamiento permite que tenga lugar un proceso como la convección natural y se utiliza, por ejemplo, en aeronáutica.

Si comparamos la densidad del aire con respecto a , entonces el aire es tres órdenes de magnitud más ligero: a una temperatura de 4°C, la densidad del agua es de 1000 kg/m3 y la densidad del aire es de 1,27 kg/m3. También es necesario tener en cuenta el valor de la densidad del aire en condiciones normales. Las condiciones normales de los gases son aquellas en las que su temperatura es 0°C y la presión es igual a la presión atmosférica normal. Así, según la tabla, La densidad del aire en condiciones normales (en NL) es 1,293 kg/m 3..

Viscosidad dinámica y cinemática del aire a diferentes temperaturas.

Al realizar cálculos térmicos, es necesario conocer el valor de la viscosidad del aire (coeficiente de viscosidad) a diferentes temperaturas. Este valor es necesario para calcular los números de Reynolds, Grashof y Rayleigh, cuyos valores determinan el régimen de flujo de este gas. La tabla muestra los valores de los coeficientes dinámicos. μ y cinemático ν Viscosidad del aire en el rango de temperatura de -50 a 1200°C a presión atmosférica.

El coeficiente de viscosidad del aire aumenta significativamente al aumentar la temperatura. Por ejemplo, la viscosidad cinemática del aire es igual a 15,06 · 10 -6 m 2 /s a una temperatura de 20°C, y con un aumento de temperatura a 1200°C, la viscosidad del aire se vuelve igual a 233,7 · 10 -6 m 2 /s, es decir, ¡aumenta 15,5 veces! La viscosidad dinámica del aire a una temperatura de 20°C es 18,1·10 -6 Pa·s.

Cuando se calienta el aire, aumentan los valores de viscosidad tanto cinemática como dinámica. Estas dos cantidades están relacionadas entre sí a través de la densidad del aire, cuyo valor disminuye cuando se calienta este gas. Un aumento en la viscosidad cinemática y dinámica del aire (así como de otros gases) cuando se calienta se asocia con una vibración más intensa de las moléculas de aire alrededor de su estado de equilibrio (según MKT).

Viscosidad dinámica y cinemática del aire a diferentes temperaturas - tabla

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

Nota: ¡Ten cuidado! La viscosidad del aire se expresa a la potencia de 10 6 .

Capacidad calorífica específica del aire a temperaturas de -50 a 1200°C

Se presenta una tabla de la capacidad calorífica específica del aire a distintas temperaturas. La capacidad calorífica en la tabla se da a presión constante (capacidad calorífica isobárica del aire) en el rango de temperatura de -50 a 1200°C para aire en estado seco. ¿Cuál es la capacidad calorífica específica del aire? La capacidad calorífica específica determina la cantidad de calor que se debe suministrar a un kilogramo de aire a presión constante para aumentar su temperatura en 1 grado. Por ejemplo, a 20°C, para calentar 1 kg de este gas a 1°C en un proceso isobárico, se requieren 1005 J de calor.

La capacidad calorífica específica del aire aumenta al aumentar la temperatura. Sin embargo, la dependencia de la capacidad calorífica masiva del aire de la temperatura no es lineal. En el rango de -50 a 120°C, su valor prácticamente no cambia; en estas condiciones, la capacidad calorífica promedio del aire es de 1010 J/(kg-grado). Según la tabla se puede observar que la temperatura comienza a tener un efecto significativo a partir de un valor de 130°C. Sin embargo, la temperatura del aire afecta su capacidad calorífica específica mucho menos que su viscosidad. Así, cuando se calienta de 0 a 1200°C, la capacidad calorífica del aire aumenta sólo 1,2 veces: de 1005 a 1210 J/(kg-grado).

Cabe señalar que la capacidad calorífica del aire húmedo es mayor que la del aire seco. Si comparamos el aire, es obvio que el agua tiene un valor más alto y el contenido de agua en el aire conduce a un aumento de la capacidad calorífica específica.

Capacidad calorífica específica del aire a diferentes temperaturas - tabla

t,°С	C p , J/(kg grados)	t,°С	C p , J/(kg grados)	t,°С	C p , J/(kg grados)	t,°С	C p , J/(kg grados)
-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

Conductividad térmica, difusividad térmica, número de Prandtl del aire.

La tabla presenta propiedades físicas del aire atmosférico como la conductividad térmica, la difusividad térmica y su número de Prandtl en función de la temperatura. Las propiedades termofísicas del aire se dan en el rango de -50 a 1200°C para aire seco. Según la tabla, se puede ver que las propiedades indicadas del aire dependen significativamente de la temperatura y la dependencia de la temperatura de las propiedades consideradas de este gas es diferente.