2. Сухой воздух

Атмосферный воздух представляет собой смесь не взаимодействующих между собой газов, водяного пара и различных загрязнителей (дым, пыль, промышленные, транспортные и другие газовые выбросы).

Смесь газов, содержащихся в атмосферном воздухе, без водяного пара и загрязнителей называется сухим воздухом.

Состав сухого воздуха относительно стабилен (табл. 1), однако в зависимости от времени года, географического положения, высоты местности и погоды возможны небольшие изменения количества некоторых компонентов.

Таблица 1

Состав сухой части атмосферного воздуха 1

Наименование компонента	Химическое обозначение	Содержание по объему, %
Азот	N2	78,084
Кислород	О2	20,9476
Аргон	Аr	0,934
Углекислый газ	СО2	0,0314
Неон	Ne	0,001818
Гелий	Не	0,000524
Метан	СН4	0,00015
Водород	Н2	0,00005
Двуокись серы	SO2	от 0 до 0,0001
Озон	О3	110-6
Криптон	Кr	110-4
Ксенон	Хе	810-6
Радон	Rn	610-18

Задачей расчета газовых смесей, в т.ч. и сухого воздуха, является определение газовой постоянной, молекулярной массы, плотности и удельного объема, удельных теплоемкостей и других величин на основе заданного состава смеси.

Для сухого воздуха указанные величины определяют на основе уравнений и соотношений для идеального газа.

Мольная масса газов, составляющих сухой воздух, по шкале углерода-12 равна 28,9645 кг/кмоль.

Газовая постоянная для сухого воздуха R_с может быть определена по формуле

, (2.1)

где R - универсальная газовая постоянная , Дж/кмольК;

_с - мольная масса сухого воздуха, кг/кмоль.

Плотность сухого воздуха _с в кг/м³ и его удельный объем можно определить из уравнения Клапейрона

, (2.2)

где Р_с - давление сухого воздуха, кПа;

Т_с - температура сухого воздуха, К.

Удельные массовые теплоемкости сухого воздуха с_р.с и с_v.c зависят от температуры. Значения средней удельной теплоемкости при постоянном давлении сухого воздуха 101,325 кПа для определенного интервала температур приведены ниже в табл. 2.

Из табл. 2 видно, что в интервале температур от -40 до +60 °С удельную теплоемкость сухого воздуха при постоянном давлении можно считать постоянной:

с_р.с = 1,006 кДж/(кгК).

Массовая удельная теплоемкость при постоянном объеме может быть определена по формуле Майера

c_v.c = с_р.с - R_c = 1,006 - 0,2871 = 0,7189 кДж/(кгК).

Удельную энтальпию сухого воздуха кДж/кг при различных температурах можно определить по формуле (1.10):

i_c = с_р.сt = 1,006t (2.3)