- •В в е д е н и е
- •1 Методика расчета теплофизических характеристик индивидуальных газов
- •1.1 Термодинамические параметры состояния газа
- •1.2 Погрешность определения теплофизических характеристик индивидуальных газов и область пользования результатами расчета
- •1.3 Интерполяция табличных значений теплофизических характеристик
- •2 Методика расчета теплофизических характеристик газовых смесей
- •2.1 Основные свойства газовых смесей
- •2.2 Расчет физических параметров газовой смеси
- •2.7 Расчет удельных теплоемкостей газовой смеси
- •3.2. Методика расчета теплофизических характеристик продуктов сгорания топлив во влажном воздухе при 1
- •3.3 Методика расчета теплофизических характеристик влажного воздуха
- •3.4 Область пользования результатами расчета теплофизических характеристик газовых смесей, продуктов сгорания и влажного воздуха по данным [17]
- •Заключение
- •При различных температурах [23, с. 444 - 446]
- •1 Пример расчета теплофизических характеристик газовой смеси при выполнении курсового проекта по теме
- •Перепада давления”
- •1.3 Вычисляются объемные доли компонентов газовой смеси по формуле:
- •2 Пример расчета теплофизических характеристик газовой смеси при выполнении курсового проекта по теме
- •Термоэлектрическими датчиками”
- •3 Пример расчета теплофизических характеристик газовой смеси при выполнении курсового проекта по теме
- •Манометрическим методом”
- •Оглавление
1 Методика расчета теплофизических характеристик индивидуальных газов
1.1 Термодинамические параметры состояния газа
Индивидуальные газы, находящиеся в термодинамическом равновесии, характеризуются определенными физическими величинами – равновесными параметрами состояния.
В термодинамике существует подразделение равновесных параметров на термические (давление, температура, объем, термические коэффициенты) и калорические параметры (внутренняя энергия, энтальпия, энтропия, удельная теплоемкость и т.д.).
Для выражения значений термодинамических величин различают: удельные величины, отнесенные к 1 вещества; объемные величины, отнесенные к 1вещества; молярные величины, отнесенные к 1вещества.
Из многочисленных термодинамических величин для решения большинства задач при тепловых расчетах достаточно ограничится следующими термодинамическими и калорическими параметрами:
–термодинамическая температура в ;
–абсолютное давление в ;
- удельный объем в ;
- плотность в ;
- фактор сжимаемости ;
- удельная изохорная теплоемкость в ;
- удельная изобарная теплоемкость в ;
- динамический коэффициент вязкости в ;
- кинематический коэффициент вязкости в ;
- коэффициент теплопроводности в ;
- коэффициент температуропроводности в ;
- число Прандтля;
- показатель адиабаты;
- скорость звука в газе в .
Термические параметры – температура и давление обычно принимаются в качестве задаваемых при проведении расчетов, а остальные параметры – в качестве определяемых теплофизических характеристик конкретного газа.
Для описания - свойств реальных газов предложено много модификаций уравнения состояния идеального газа. Наиболее важным из известных уравнений, имеющим строгое теоретическое обоснование связи с межмолекулярными силами, является вириальное уравнение состояния. Это уравнение выражает отклонения от уравнения состояния идеального газа в виде степенного ряда по плотности[16].
, (1)
где - второй, третий, четвертый и пятый приведенные
вириальные коэффициенты соответственно;
- объем, занимаемый газом, в ;
- масса газа в .
- газовая постоянная в .
Вириальные коэффициенты зависят от температуры и природы рассматриваемого газа, причем каждый вириальный коэффициент можно вполне интерпретировать на основании молекулярных свойств. Так второй вириальный коэффициент учитывает отклонения от уравнения состояния идеального газа, обусловленные взаимодействием двух молекул, третий – взаимодействием трех молекул и т. д.
В справочнике [17] приведены таблицы теплофизических свойств (термические и калорические параметры) наиболее важных одно-, двух- и многоатомных газов, рассчитанных по соответствующим уравнениям с использованием уравнения состояния (1).
Формулы взаимосвязи некоторых теплофизических характеристик:
;
;
;
;
1.2 Погрешность определения теплофизических характеристик индивидуальных газов и область пользования результатами расчета
Для оценки погрешности определения значений основных теплофизических характеристик используется средняя квадратическая погрешность аппроксимации приведенными уравнениями экспериментальных данных [16, 18, 19], обозначенная знаком .
Численные значения погрешностей для наиболее часто употребляемых в теплофизических расчетах газов указаны в таблице 1 по данным [17].
Таблица 1 - Погрешность определения теплофизических характеристик
некоторых индивидуальных газов и область пользования
результатами расчета
-
Погрешность
и параметр
состояния
Наименование индивидуального газа
Азот
Диоксид
углерода
Водяной пар
Кислород
0,092
0,180
0,078
0,244
1,074
1,650
1,525
3,747
3,318
1,850
6,102
1,597
0,3 - 0,8
0,3 - 0,8
0,3 - 0,8
0,3 - 0,8
0,3 - 0,8
0,3 - 0,8
0,3 - 0,8
0,3 - 0,8
0,3 - 1,0
0,3 - 1,0
0,3 - 1,0
0,3 - 1,0
0,2 - 1,0
0,2 - 1,0
0,2 - 1,0
0,2 - 1,0
500 ÷ 2500
600 ÷ 2500
800 ÷ 2000
500 ÷ 2500
300
300
120
300
Область пользования результатами расчета определяется диапазоном температур и давлений, в котором погрешность определения теплофизических характеристик не превышает значений, указанных в таблице 1.
Температурный диапазон ограничен нижним и верхнимзначениями температур для каждого индивидуального газа.
Нижнее значение диапазона давлений равно нормальному давлению, т. е. = 101325, а верхнее ограничено давлением, при котором достигается предельное значение плотности данного газа.
Значения и температурного диапазона и также приведены в таблице 1 для каждого приведенного индивидуального газа.