Физические свойства дымовых газов [6]
Таблица. Б.2
t, C | | | | | Pr |
100 | 0,950 | 1068 | 0,0313 | 21,54 | 0,690 |
200 | 0,748 | 1097 | 0,0401 | 32,80 | 0,670 |
300 | 0,617 | 1122 | 0,0484 | 45,81 | 0,650 |
400 | 0,525 | 1151 | 0,0570 | 60,38 | 0,640 |
500 | 0,457 | 1185 | 0,0656 | 76,30 | 0,630 |
600 | 0,505 | 1214 | 0,0742 | 93,61 | 0,620 |
700 | 1239 | 0,0827 | 112,1 | 0,610 | |
800 | 0,330 | 1264 | 0,0915 | 131,8 | 0,600 |
900 | 0,301 | 1290 | 0,0100 | 152,5 | 0,590 |
1000 | 0,275 | 1306 | 0,0109 | 174,3 | 0,580 |
1100 | 0,257 | 1323 | 0,01175 | 197,1 | 0,570 |
1200 | 0,240 | 1340 | 0,01262 | 221,0 | 0,560 |
Задание № 5. Теплообмен излучением
Стенка трубопровода диаметром d = …[мм] нагрета до температуры t1=…[°С] и имеет коэффициент теплового излучения . Трубопровод помещен в канал сечениемb х h [мм], поверхность которого имеет температуру

Условия задачи приведены в таблице 5.
Значения
коэффициента теплового излучения
материалов приведены
в таблице В.1 приложения В.
Варианты заданий
Таблица. 5
№ задачи | d,[мм ] | t1, [°С] | t2, [°С] | c2,[Вт/(м2·K4)]. | b х h, [мм] | Материал трубы |
1 | 400 | 527 | 127 | 5,22 | 600х800 | сталь окисленная |
2 | 350 | 560 | 120 | 480х580 | алюминий шероховатый | |
3 | 300 | 520 | 150 | 3,75 | 360х500 | бетон |
4 | 420 | 423 | 130 | 5,25 | 400х600 | железо литое |
5 | 380 | 637 | 200 | 3,65 | 550х500 | латунь окисленная |
6 | 360 | 325 | 125 | 4,50 | 500х700 | медь окисленная |
7 | 410 | 420 | 120 | 5,35 | 650х850 | сталь полированная |
8 | 400 | 350 | 150 | 5,00 | 450х650 | алюминий окисленный |
9 | 450 | 587 | 110 | 5,30 | 680х580 | латунь полированная |
10 | 460 | 547 | 105 | 5,35 | 480х600 | медь полированная |
11 | 350 | 523 | 103 | 5,20 | 620х820 | сталь шероховатая |
12 | 370 | 557 | 125 | 5,10 | 650х850 | чугун обточенный |
13 | 360 | 560 | 130 | 4,95 | 630х830 | алюминий полированный |
Продолжение таблицы. 5
14 | 250 | 520 | 120 | 4,80 | 450х550 | латунь прокатная |
15 | 200 | 530 | 130 | 4,90 | 460х470 | сталь полированная |
16 | 280 | 540 | 140 | 5,00 | 480х500 | чугун шероховатый |
17 | 320 | 550 | 150 | 5,10 | 500х500 | алюминий окисленный |
18 | 380 | 637 | 200 | 3,65 | 550х500 | латунь полированная |
19 | 360 | 325 | 125 | 4,50 | 500х700 | медь полированная |
20 | 410 | 420 | 120 | 5,35 | 650х850 | сталь шероховатая |
21 | 400 | 350 | 150 | 5,00 | 450х650 | чугун обточенный |
22 | 450 | 587 | 110 | 5,30 | 680х580 | алюминий полированный |
23 | 460 | 547 | 105 | 5,35 | 480х600 | латунь прокатная |
24 | 350 | 523 | 103 | 5,20 | 620х820 | сталь окисленная |
25 | 370 | 557 | 125 | 5,10 | 650х850 | алюминий шероховатый |
26 | 450 | 587 | 110 | 5,30 | 450х650 | бетон |
27 | 460 | 547 | 105 | 5,35 | 680х580 | железо литое |
28 | 350 | 523 | 103 | 5,20 | 480х600 | латунь окисленная |
29 | 370 | 557 | 125 | 5,10 | 620х820 | медь окисленная |
30 | 280 | 540 | 140 | 5,00 | 480х500 | сталь полированная |
studfiles.net
1
Расчет потерь давления по газовому тракту
Исходные данные:
, .
Расчет.
1. Температура газа по участкам:
2. Плотность газа:
,
3. Объемный расход дымовых газов по участкам:
;
;
;
;
.
4. Площади сечений участков и эквивалентные диаметры:
5. Скорости дымовых газов по участкам:
;
;
;
;
;
;
.
6. Кинематическая вязкость дымовых газов в зависимости от температур (по приложению):
, ,,,.
7. Числа Рейнольдса для каждого участка:
;
;
;
;
;
;
.
8. Потери давления на трение для каждого участка рассчитываются по формуле
;
;
;
;
;
;
;
;
;
;
;
;
;
.
9. Местные потери по
газовому тракту: .
Значения выбираются
для каждого местного сопротивления по
приложению.
1. Местное сопротивление
в точке B.
Здесь имеется поворот на 90° с изменением
сечения. По таблице приложения находим
по применяя интерполирование
.
;
Аналогично определяются потери в точке С:
.
В точке D
происходит слияние двух потоков .
из графика
из графика
По формулам:
;
;
;
;
Аналогично определяются потери в точке F:
из графика ;
примем значение
при
повороте;
Тогда:
;
;
;
.
10. Геометрические потери
.
;
;
.
12. Выделяем в газовом тракте основные направления и определяем полные потери давления по каждому направлению:
Пример 2. Определение высоты дымовой трубы
Высоту дымовой трубы определяем по наибольшим потерям. Наибольшие потери имеются по направлению EDFK и равны .
1. Определяем площадь поперечного сечения трубы и её диаметр в устье:
,
–
cкорость
дымовых газов в устье трубы, принимается
.
.
2. Определяем площадь поперечного сечения трубы и её диаметр в основании:
;
.
3. Определяем средний диаметр дымовой трубы:
4. Определяем скорость дымовых газов в основании трубы:
.
5. Потери давления с учетом установленного рекуперативного теплообменника составят .
По формуле определяем ориентировочную высоту
дымовой трубы.
В нашем случае
ориентировочная высота дымовой трубы
составит
.
Принимаем потери температуры по высоте
дымовой трубы.
Тогда температура в устье дымовой трубы
составит.
Средняя температура дымовых газов в
трубе составит.
6. Определяем среднюю температуру воздуха по высоте дымовой трубы:
.
–
температура воздуха у основания трубы,
зависящая от климатических условий.
Принять
.
7.
–
коэффициент запаса,
;
–
минимальное барометрическое давление
для данной местности, кН/м2;
–
средняя температура газов в трубе, °С;
–
средняя температура воздуха по высоте
дымовой трубы, °С;
–
коэффициент линейного расширения
воздуха,
;
–
коэффициент трения в трубе, для кирпичных
труб
.
Варианты схем газоходов для индивидуальной работы
Варианты индивидуальных заданий
Таблица 1
Номер варианта | Номер схемы | Q1, м3/с | Q2, м3/с | Q3, м3/с | tг,°С | tг,°С | tг,°С | |||
1 | 3 | 1,0 | 0,5 | 0,3 | 600 | 500 | 400 | 1,1 | 110 | |
2 | 5 | 1,2 | 0,8 | 1,0 | 650 | 500 | 350 | 1,2 | 120 | |
3 | 1 | 2,0 | 1,2 | – | 700 | 600 | 1,2 | 130 | ||
4 | 2 | 1,2 | 1,0 | – | 750 | 500 | 1,15 | 140 | ||
5 | 4 | 3 | 1,5 | – | 800 | 700 | 1,1 | 150 | ||
6 | 3 | 2 | 1,5 | 0,6 | 600 | 500 | 400 | 1,15 | 110 | |
7 | 2 | 2,0 | 1,2 | – | 650 | 500 | 1,2 | 120 | ||
8 | 1 | 1,8 | 1,5 | – | 700 | 600 | 1,1 | 130 | ||
9 | 4 | 2,2 | 1,2 | – | 750 | 500 | 1,1 | 140 | ||
10 | 5 | 2,5 | 1,8 | 1,0 | 800 | 700 | 600 | 1,2 | 150 | |
11 | 1 | 4,0 | 1,5 | – | 600 | 500 | 1,1 | 110 | ||
12 | 2 | 3,5 | 1,0 | – | 650 | 600 | 1,2 | 120 | ||
13 | 3 | 2,5 | 1,2 | !.0 | 700 | 600 | 500 | 1,1 | 130 | |
14 | 4 | 2,8 | 1,0 | – | 750 | 500 | 1,2 | 140 | ||
15 | 5 | 3,3 | 1,2 | 1,5 | 800 | 700 | 600 | 1,2 | 150 | |
16 | 1 | 2,5 | 1,8 | – | 600 | 500 | 1,1 | 110 | ||
17 | 2 | 2,2 | 1,0 | – | 650 | 400 | 1,2 | 120 | ||
18 | 3 | 4,4 | 1,5 | 1,2 | 700 | 600 | 500 | 1,1 | 130 | |
19 | 4 | 3,5 | 1,5 | – | 750 | 600 | 1,2 | 140 | ||
20 | 5 | 2 | 1,0 | 0,8 | 800 | 700 | 600 | 1,1 | 150 | |
21 | 1 | 3,2 | 1,6 | – | 600 | 500 | 1,1 | 110 | ||
22 | 2 | 5 | 2 | – | 650 | 400 | 1,2 | 120 | ||
23 | 3 | 1,8 | 1 | 0,5 | 700 | 600 | 500 | 1,1 | 130 | |
24 | 4 | 2 | 1,2 | 1,5 | 750 | 500 | 1,2 | 140 | ||
25 | 5 | 3 | 1 | 1,2 | 800 | 700 | 600 | 1,2 | 150 |
Приложение 1
Коэффициенты местных сопротивлений
1. Поворот потока на 90 градусов с изменением сечения канала
2. Внезапное расширение потока
3. Внезапное сужение потока
4. Постепенное расширение потока (диффузор)
5. Слияние потоков
Приложение 2
Физические свойства дымовых газов
Таблица 2
t°,C | ρ, кг/м3 |
|
|
0 | 1,295 | 15,80 | 12,20 |
100 | 0,950 | 20,40 | 21,54 |
200 | 0,746 | 24,50 | 32,80 |
300 | 0,617 | 28,20 | 45,81 |
400 | 0,525 | 31,70 | 60,38 |
500 | 0,457 | 34,80 | 76,3 |
600 | 0,405 | 37,90 | 93,61 |
700 | 0,363 | 40,70 | 112,10 |
800 | 0,330 | 43,40 | 131,80 |
900 | 0,301 | 45,9 | 152,50 |
1000 | 0,275 | 48,4 | 174,30 |
1100 | 0,257 | 50,7 | 197,10 |
1200 | 0,240 | 53,0 | 221,0 |
studfiles.net
Газ | Истинная мольная теплоёмкость при p=const μср в кДж/(кмоль·град) | Средняя мольная теплоёмкость при p=const μсрт в кДж/(кмоль·град) | Истинная мольная теплоёмкость при p=const μср в ккал/(кмоль·град) | Средняя мольная теплоёмкость при p=const μсрт в ккал/(кмоль·град) |
В пределах от 0 до 1000º С | ||||
О2 | μср=29,5802+0,0069706t | μсрт=29,2080+0,0040717t | μср=7,0651+0,016649t | μсрт=6,9762+0,0009725t |
N2 | μср=28,5372+0,0053905t | μсрт=28,7340+0,0023488t | μср=6,8160+0,0012875t | μсрт=6,8630+0,0005610t |
CO | μср=28,7895+0,0058862t | μсрт=28,8563+0,0026808t | μср=6,8643+0,0014059t | μсрт=6,8922+0,0006403t |
Воздух | μср=28,7558+0,0057208t | μсрт=28,8270+0,0027080t | μср=6,8682+0,0013664t | μсрт=6,8852+0,0006468t |
H2O | μср=32,8367+0,0116611t | μсрт=33,1494+0,0052749t | μср=7,8429+0,0027852t | μсрт=7,9176+0,0012590t |
SO2 | μср=42,8728+0,0132043t | μсрт=40,4386+0,0099562t | μср=10,2400+0,0031538t | μсрт=9,6586+0,0023780t |
В пределах от 0 до 1500º С | ||||
H2 | μср=28,3446+0,0031518t | μсрт=28,7210+0,0012008t | μср=6,7700+0,0007528t | μсрт=6,8599+0,0002868t |
CO2 | μср=41,3597+0,0144985t | μсрт=38,3955+0,0105838t | μср=9,8786+0,0034629t | μсрт=9,1706+0,0025279t |
В пределах от 1000 до 2700º С | ||||
О2 | μср=33,8603+0,021951t | μсрт=31,5731+0,0017572t | μср=8,0874+0,0005243t | μсрт=7,5411+0,0004197t |
N2 | μср=32,7466+0,0016517t | μсрт=29,7815+0,0016835t | μср=7,8214+0,0003945t | μсрт=7,1132+0,0004021t |
CO | μср=33,6991+0,0013406t | μсрт=30,4242+0,0015679t | μср=8,0489+0,0003202t | μсрт=7,2667+0,0003721t |
Воздух | μср=32,9564+0,0017806t | μсрт=30,1533+0,0016973t | μср=7,8715+0,0004253t | μсрт=7,2020+0,0004054t |
H2O | μср=40,2393+0,0059854t | μсрт=34,5118+0,0045979t | μср=9,6110+0,0014296t | μсрт=8,2430+0,0010982t |
В пределах от 1500 до 3000º С | ||||
H2 | μср=31,0079+0,0020243t | μсрт=28,6344+0,0014821t | μср=7,4061+0,0004835t | μсрт=6,8392+0,0003540t |
CO2 | μср=56,8768+0,0021738t | μсрт=48,4534+0,0030032t | μср=13,5848+0,0005192t | μсрт=11,5729+0,0007173t |
Газ | Массовая теплоёмкость в кДж/(кг·град) | Объёмная теплоёмкость в кДж/(м3·град) | Массовая теплоёмкость в ккал/(кг·град) | Объёмная теплоёмкость в ккал/(м3·град) |
В пределах от 0 до 1000º С | ||||
О2 | срт=0,9127+0,00012724t сvm=0,6527+0,00012724t | с’рт=1,3046+0,00018183t с’vm=0,9337+0,00018183t | срт=0,2180+0,00003039t сvm=0,1559+0,00003039t | с’рт=0,3116+0,0004343t с’vm=0,2230+0,0004343t |
N2 | срт=1,0258+0,00008382t сvm=0,7289+0,00008382t | с’рт=1,2833+0,00010492t с’vm=0,9123+0,00010492t | срт=0,2450+0,00002002t сvm=0,1741+0,00002002t | с’рт=0,3065+0,00002506t с’vm=0,2179+0,00002506t |
CO | срт=1,0304+0,00009575t сvm=0,7335+0,00009575t | с’рт=1,2883+0,00011966t с’vm=0,9173+0,00011966t | срт=0,2461+0,00002287t сvm=0,1752+0,00002287t | с’рт=0,3077+0,00002858t с’vm=0,2191+0,00002858t |
Воздух | срт=0,9952+0,00009349t сvm=0,7084+0,00009349t | с’рт=1,2870+0,00012091t с’vm=0,9161+0,00012091t | срт=0,2377+0,00002233t сvm=0,1692+0,00002233t | с’рт=0,3074+0,00002888t с’vm=0,2188+0,00002888t |
H2O | срт=1,8404+0,00029278t сvm=1,3783+0,00029278t | с’рт=1,4800+0,00023551t с’vm=1,1091+0,00023551t | срт=0,4395+0,00006993t сvm=0,3292+0,00006993t | с’рт=0,3535+0,00005625t с’vm=0,2649+0,00005625t |
SO2 | срт=0,6314+0,00015541t сvm=0,5016+0,00015541t | с’рт=1,8472+0,00004547t с’vm=1,4763+0,00004547t | срт=0,1508+0,00003712t сvm=0,1198+0,00003712t | с’рт=0,4412+0,00001086t с’vm=0,3526+0,00001086t |
В пределах от 0 до 1500º С | ||||
H2 | срт=14,2494+0,00059574t сvm=10,1241+0,00059574t | с’рт=1,2803+0,00005355t с’vm=0,9094+0,00005355t | срт=3,4034+0,00014229t сvm=2,4181+0,00014229t | с’рт=0,3058+0,00001279t с’vm=0,2172+0,00001279t |
CO2 | срт=0,8275+0,00024053t сvm=0,6837+0,00024053t | с’рт=1,7250+0,00004756t с’vm=1,3540+0,00004756t | срт=0,2084+0,00005745t сvm=0,1633+0,00005745t | с’рт=0,4120+0,00001136t с’vm=0,3234+0,00001136t |
Наименование величины | Единица измерения | Сокращённое обозначение единиц измерения | ||
Основные единицы | ||||
Длина | Метр | м | ||
Масса | Килограмм | кг | ||
Время | Секунда | сек | ||
Сила электрического тока | Ампер | А | ||
Термодинамическая температура | Градус Кельвина | К | ||
Сила света | Свеча | св | ||
Дополнительные единицы | ||||
Плоский угол | Радиан | рад | ||
Телесный угол | Стерадиан | стер | ||
Производные единицы | ||||
Площадь | Квадратный метр | м2 | ||
Объём | Кубический метр | м3 | ||
Плотность (объёмная масса) | Килограмм на кубический метр | кг/м3 | ||
Скорость | Метр в секунду | м/сек | ||
Угловая скорость | Радиан в секунду | рад/сек | ||
Ускорение | Метр на секунду в квадрате | м/сек2 | ||
Сила | Ньютон | Н | ||
Давление (механическое напряжение) | Ньютон на квадратный метр | Н/м2 | ||
Работа, энергия, количество теплоты | Джоуль | Дж | ||
Мощность | Ватт | Вт | ||
Удельная работа | Джоуль на килограмм | Дж/кг | ||
Удельная энергия | Джоуль на килограмм | Дж/кг | ||
Удельная теплота | Джоуль на килограмм | Дж/кг | ||
Энтальпия системы | Джоуль | Дж | ||
Удельная энтальпия | Джоуль на килограмм | Дж/кг | ||
Энтропия системы | Джоуль на градус | Дж/град | ||
Удельная энтропия | Джоуль на килограмм-градус | Дж/(кг·град) | ||
Теплоёмкость системы | Джоуль на градус | Дж/град | ||
Удельная теплоёмкость | Джоуль на килограмм-градус | Дж/(кг·град) |
studfiles.net
Средняя суммарная теплоемкость продуктов сгорания одного кг (м3) топлива.
(Vc)ср=(Q –I”T)/ (
–
)
[кДж/ кгК], [кДж/
м3К]
Q – полезное
тепловыделение в топке[кДж/ кг], [кДж/
м3]
I”T – энтальпия
продуктов сгорания топлива при
температуре и αт
(коэффициент избытка воздуха) на выходе
из топки.
–
адиабатическая температура горения.
Адиабатическая
температура горения (0С)
Определяется по
полезному выделению в топке Q при αт.
Полезное тепловыделение в топке Q
складывается
из располагаемого тепла, за вычетом
топочных потерь тепла вносимого в топку
подаваемым дутьем и воздухом, а так же
тепла рециркулирующих газов.
Поверочный расчёт топки включает:
1) Определение теоретической температуры сгорания
2) Определение действительной температуры газов на выходе из топки.
3) Определение количества тепла, переданное излучением экраном топки.
Конструктивные характеристики топки.
Границами активного объёма топки являются осевые плоскости экранных труб; в местах ,незащищенных экранами-стены топочной камеры. В выходном сечении топочной камеры ее объем ограничивается плоскостью, проходящей через оси первого ряда фестона или котельного пучка. Нижней границей объема топки служит под (при наличии холодной воронки –горизонтальная плоскость ,отделяющая ее нижнюю половину.)
Расчёт топки
Величина | Обозн. | Формула | Разм. | Расчёт | Результат |
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
Полная поверхность стен топки | Fст | Табл. 1.2 | м² | ||
Объём топки | Vт | Табл. 1.2 | м³ | ||
Эффективная толщина излучающего слоя топки. | S | 3,6 | м | ||
Относительный уровень расположения горелок | χ | Принимается по рекомендациям [8] | – | ||
Лучевоспри нимающая поверхность нагрева | Hл | Табл. 1. 2 | м² | ||
Параметр | М | М0(1–
0,4 · χ | – | ||
Коэффициент | М0 | П.6.18 [1] | |||
Параметр забалластирова нности топочных газов | rv | VHГ(1+r)/ VHO.N2+VHRO2 | м³ /м³ | ||
Коэффициент тепловой эффективности | ψ | χ *ζ | – | ||
Угловой коэффициент экрана | χ | Ном. 1,прил. | |||
Коэффициент | ζ | Табл. 5.1 | – | ||
Теплонапряжение топочного объёма | q | ||||
Тепло, вносимое в топку воздухом | Q | αТ ·
I | |||
Полезное тепловыделение в топке | Q | ||||
Адиабатическая температура горения | По
I-Q
таблице при
αТ и I=
Q | °С | |||
Температура газов на выходе из топки | Принята предварительно | °С | |||
Энтальпия газов на выходе из топки | По
I-Q
таблице
при | ||||
Объёмная доля водяных паров | Табл.3.4. | ||||
Суммарная объёмная доля трехатомных газов | Табл.3.4. | ||||
Давление в топочной камере | p | Принимаем | МПа | ||
Коэффициент поглощения топочной среды | К | К | |||
Коэффициент | m | П.6.12[1] | |||
Коэффициент поглощения газовой средой | К | К0* | |||
Коэффициент | К0 | Ном.2 | |||
Произведение | P
* | МПа*м | |||
Коэффициент поглощения частицами сажи | Кс | 1,2/(1+α2 | |||
Соотношение углерода и водорода | 0,12 ∑ m/nCrmHrn | – | |||
Критерий Бугера | Bu | K*p*s | |||
Эффективное значение критерия Бугера | ~ Bu | 1,6ln*﴾(1,4Bu2+ Bu+2) (1,4 Bu2 –Bu+2) ﴿ | |||
Средняя суммарная теплоемкость продуктов сгорания | (Vc )ср | (Q | |||
Температура газов на выходе из топки | * | °С | |||
Энтальпия газа на выходе из топки | По I-υ таблице или диаграмме | ||||
Количество тепла воспринятого в топке | QЛ |
studfiles.net
3 Теплоемкость газов
Теплоемкостью газа называют количество теплоты, необходимое для повышения его температуры на 1 К. Теплота, затраченная на повышение температуры единицы количества газа на 1 К называется удельной теплоемкостью. Принято удельную теплоемкость называть просто теплоемкостью.
В зависимости от выбранной количественной единицы различают теплоемкости: мольную Сm-кДж/(кмоль·К), массовую С – кДж/(кгК), и объемную С’ – кДж/(м3К).
Так как в 1 м3 газа могут содержаться, в зависимости от параметров его состояния, разные количества газа, принято относить 1 м3 газа к нормальным условиям (Р0= 101325 Па, Т0=273,15 К).
Между теплоемкостями существует следующее соотношение
С=; С’=;
С=
;
С’=ρ0·С
, (3.1)
где ρ0 – плотность газа при нормальных условиях.
Теплоемкость газа зависит от его температуры. По этому признаку отличают истинную и среднюю теплоемкость.
Если q – удельное количество теплоты, сообщаемой единице количества вещества (или отнимаемый от него) при изменении температуры от t1 до t2 , то величина
=q/(t2–
t1)=q/(
Т2–
Т1), (3.2)
Представляет собой среднюю теплоемкость в пределах от t2 до t1.
Предел этого отношения, когда разность температур стремиться к нулю, называют истинной теплоемкостью. Аналитически последняя определяется как
(3.3)
Теплоемкость зависит от вида процесса сообщаемая газу теплоты.
Для
теплотехнических расчетов особое
значение имеют теплоемкости газов при
постоянном давлении
и при постоянном объеме.
Между
массовыми теплоемкостями и
существуют
соотношения
(3.4)
где к– показатель адиабаты.
Постоянная теплоемкость политропного процесса с показателем n находитcя из выражения
. (3.5)
Для приближения расчетов при невысоких температурах теплоемкость можно считать постоянной.
Таблица
3.1 Приближенные значения мольных
теплоемкостей при -const,
р-сonst
Газы | Теплоемкость, кДж/(кмоль∙К) | Теплоемкость, КДж/(кмоль∙К) | Показатель адиабаты, К |
Одноатомные | 20,93 | 12,56 | 1,67 |
Двухатомные | 29,31 | 20,93 | 1,4 |
Трех- и многоатомные | 37,68 | 29,31 | 1,2 |
При
точных расчетах учитывают криволинейную
зависимость теплоемкости от температуры
и пользуются табличными значениями
средних теплоемкостей в интервале от
0°С до t
°С (Приложение1).
Их
отмечают сверху черточкой и указанием
границ температур. Например : и т.д.
Менее точные расчеты, применяемые в технике получаются при использовании линейной зависимости теплоемкости от температуры (Приложение 2).
Средняя теплоемкость в этом случае определяется в интервале температур от t1 до t2 по уравнению
(3.6)
где a и b– величины, зависящие от физических свойств газа и постоянные для данного газа.
При пользовании таблицами значения истинных теплоемкостей, а также средних теплоемкостей в пределах от 0°С до t°С берутся непосредственно из таблиц, причем в необходимых случаях проводится интерполирование.
Количество теплоты, которое необходимо затратить для нагревания или охлаждения рабочих тел определяются из соотношений
а) для 1 кг
(3.7)
для m кг
(3.8)
б) для 1 нормального кубического метра газа
; (3.9)
для объема Vo в м3
(3.10)
В зависимости от условий, при которых протекают нагревание (охлаждение) газа (V- const , p- const ) в формулах 3.6…З.10 ставятся соответствующие значения теплоемкости.
Теплоемкость смеси идеальных газов
массовая ; (3.11)
объемная (3.12)
Задачи
Задача 3.1. Вычислить количество теплоты необходимой на нагревание при постоянном давлении р=100 кПа ,60 м3 воздуха от 10° до 500°С. Задачу решить в трех вариантах:
а) считая зависимость теплоемкости от температуры криволинейной;
б) пользуясь формулой линейной зависимости средней теплоемкости воздуха от температуры;
в) полагая, что теплоемкость не зависит от температуры.
Решение. Количество теплоты, необходимое на нагревание воздуха, исходя из криволинейной зависимости теплоемкости от температуры определяем по следующей формуле, полученной на основании уравнений (3.7)и(3.8)
.
Если использовать при решении задачи объемные теплоемкости, то нужно найти объем воздуха при нормальных условиях (Р0=101325 Па и Т0=273,15 К). Можно определить массу воздуха и применить массовые теплоемкости.
Определяем массу воздуха по уравнению
Из приложения 1 выбираем средние изобарные массовые теплоемкости от 0 до 10 и от 0 до 500°С.
В случае линейной зависимости теплоемкости от температуры формула для определения количества теплоты будет выглядеть
а при постоянной теплоемкости
Во второй случае использовали уравнения (3.6), (3.8) и приложение 2, а в третьем- (3.1), (3.8) и таблицу 3.1.
Задача 3.2. В котел-утилизатор поступают дымовые газы с температурой 1200°С следующего объемного состава: СО2=12%; О2=6%,N=74%; пары воды H2O=8% при давлении 200 кПа. Определить количество подаваемой теплоты нагреваемой воде, если температура газов при выходе из котла 200°С, к.п.д котла – 70% и расход дымовых газов 10 м 3/ч
Решение. Определяем количество теплоты, отведенной от дымовых газов по уравнению
где Vo – объём газовой смеси при нормальных условиях;
–
объемные доли отдельных компонентов
дымовых газов.
Из уравнения состояния для m кг идеального газа необходим объем дымовых газов при нормальных условиях
Среднюю теплоемкость газов, входящих в состав дымовых газов берем из приложения 1
Задача 3.3. Вычислить количество теплоты, удаляемое из птичника с отсасываемым воздухом, если температура внутри помещения 16,а наружного – 0°С. Объемная подача вентилятора 20 тыс. стандартных м3/ч.
Задача 3.4. В конденсатор холодильной установки с водяным охлаждением поступает газообразный аммиак давлением р =1,05 MПa и температурной 122°С, охлаждается до t=27°C. Объемный расход аммиака V t=0,04 м3/с. Вода в конденсаторе нагревается на 60С. Определить количество отведенной теплоты и массовый расход воды на охлаждение конденсатора. Зависимость теплоемкости от температуры не учитывать.
Задача 3.5. В баллоне объемом 60л находится кислород при давлении 5 МПа и температуре 20°С. Какое количество тепла подведено, к кислороду, если его температура повысилась до 150°С. Какое давление установится при этом в сосуде? Зависимость теплоемкости от температуры. принять криволинейной.
Задача 3.6. В воздухоподогревателе котельного агрегата дутьевой воздух нагревается дымовыми газами, от 20 до 200°С. При этом температура, дымовых газов понижается от 350 до 160°С. Объемный состав дымовых газов: СО2=12%; О2=6%,N=74%, H2O=8%. Определить соотношение расходов воздуха и дымовых газов. Зависимость теплоемкости газов и воздух от температуры считать прямолинейной.
Задача
3.7. Определить среднюю мольную, объемную
и весовую теплоемкости в процессах
постоянного давления и постоянного
объема в интервале температур от 0 до
1300°C для смеси газов, имеющий следующий
объемный состав: 8% ;
2%
и 85%
;
5%
.
studfiles.net
таблицы при различных температуре и давлении
Приведены таблицы значений удельной теплоемкости воды H2O и водяного пара в зависимости от температуры и давления. В первой таблице дана удельная теплоемкость воды в жидком состоянии при нормальном атмосферном давлении и температуре от 0,1 до 100°С.
Во второй таблице значения теплоемкости указаны в интервале температуры от 0 до 800°С и давлении от 0,1 до 100 бар. Вода в этих условиях может находится в жидком или газообразном состоянии, поскольку с понижением давления и (или) с ростом температуры она переходит в пар.
Жидкая вода обладает значительной величиной массовой удельной теплоемкости, по сравнению с другими жидкостями. При атмосферном давлении и температуре до 100°С она находится в виде жидкости и ее теплоемкость изменяется в диапазоне от 4174 до 4220 Дж/(кг·град).
При температуре 20 градусов Цельсия и нормальном атмосферном давлении удельная теплоемкость воды равна 4183 Дж/(кг·град). При температуре 100°С эта величина достигает значения 4220 Дж/(кг·град).
Изменение давления и температуры воды существенно влияет на ее удельную теплоемкость. Зависимость теплоемкости воды от температуры при атмосферном давлении не линейна. При нагревании воды до 30°С теплоемкость уменьшается, затем в интервале температуры 30…40°С значение этой величины остается практически постоянным (следует отметить, что в этом диапазоне температуры вода обладает наименьшей теплоемкостью). При температуре выше 40°С ее удельная теплоемкость увеличивается и достигает своего максимума при температуре кипения.
t, °С | 0,1 | 10 | 15 | 20 | 25 | 30 | 35 | 40 | 45 | 50 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Cp, Дж/(кг·град) | 4217 | 4191 | 4187 | 4183 | 4179 | 4174 | 4174 | 4174 | 4177 | 4181 |
t, °С | 55 | 60 | 65 | 70 | 75 | 80 | 85 | 90 | 95 | 100 |
Cp, Дж/(кг·град) | 4182 | 4182 | 4185 | 4187 | 4191 | 4195 | 4202 | 4208 | 4214 | 4220 |
Если продолжить нагрев воды до перехода ее в пар, то тогда, при дальнейшем нагреве пара при атмосферном давлении, величина теплоемкости будет снижаться до некоторого предела, а затем снова начнет увеличиваться. Эта точка перегиба кривой теплоемкости определяется значениями соответствующих температуры и давления.
Как видно по данным в таблице, с повышением давления удельная теплоемкость воды уменьшается, но увеличивается также и температура кипения воды, например, при давлении в 100 бар (атмосфер) она находится в жидком состоянии даже при температуре 300°С. Удельная теплоемкость воды при этом составляет величину 5700 Дж/(кг·град). При продолжении нагрева воды, например до 320°С, она переходит в пар, который имеет большую теплоемкость.
Однако, при низких давлениях, вода начинает кипеть и переходит в пар при температурах гораздо ниже 100°С. Например, по данным таблицы, при давлении 0,1 бар и температуре 50°С, вода уже находится в виде водяного пара и его теплоемкость при этих условиях составляет величину, равную 1929 Дж/(кг·град).
↓ t, °С | P, бар → | 0,1 | 1 | 10 | 20 | 40 | 60 | 80 | 100 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
0 | 4218 | 4217 | 4212 | 4207 | 4196 | 4186 | 4176 | 4165 |
50 | 1929 | 4181 | 4179 | 4176 | 4172 | 4167 | 4163 | 4158 |
100 | 1910 | 2038 | 4214 | 4211 | 4207 | 4202 | 4198 | 4194 |
120 | 1913 | 2007 | 4243 | 4240 | 4235 | 4230 | 4226 | 4221 |
140 | 1918 | 1984 | 4283 | 4280 | 4275 | 4269 | 4263 | 4258 |
160 | 1926 | 1977 | 4337 | 4334 | 4327 | 4320 | 4313 | 4307 |
180 | 1933 | 1974 | 2613 | 4403 | 4395 | 4386 | 4378 | 4370 |
200 | 1944 | 1975 | 2433 | 4494 | 4483 | 4472 | 4461 | 4450 |
220 | 1954 | 1979 | 2316 | 2939 | 4601 | 4586 | 4571 | 4557 |
240 | 1964 | 1985 | 2242 | 2674 | 4763 | 4741 | 4720 | 4700 |
260 | 1976 | 1993 | 2194 | 2505 | 3582 | 4964 | 4932 | 4902 |
280 | 1987 | 2001 | 2163 | 2395 | 3116 | 4514 | 5250 | 5200 |
300 | 1999 | 2010 | 2141 | 2321 | 2834 | 3679 | 5310 | 5700 |
320 | 2011 | 2021 | 2126 | 2268 | 2649 | 3217 | 4118 | 5790 |
340 | 2024 | 2032 | 2122 | 2239 | 2536 | 2943 | 3526 | 4412 |
350 | 2030 | 2038 | 2125 | 2235 | 2504 | 2861 | 3350 | 4043 |
360 | 2037 | 2044 | 2127 | 2231 | 2478 | 2793 | 3216 | 3769 |
365 | 2040 | 2048 | 2128 | 2227 | 2462 | 2759 | 3134 | 3655 |
370 | 2043 | 2050 | 2128 | 2222 | 2446 | 2725 | 3072 | 3546 |
375 | 2046 | 2053 | 2127 | 2218 | 2428 | 2690 | 3018 | 3446 |
380 | 2049 | 2056 | 2127 | 2212 | 2412 | 2657 | 2964 | 3356 |
385 | 2052 | 2059 | 2126 | 2207 | 2396 | 2627 | 2913 | 3274 |
390 | 2056 | 2061 | 2125 | 2202 | 2381 | 2600 | 2867 | 3201 |
395 | 2059 | 2065 | 2125 | 2200 | 2369 | 2575 | 2826 | 3137 |
400 | 2062 | 2068 | 2126 | 2197 | 2358 | 2553 | 2789 | 3078 |
405 | 2066 | 2071 | 2127 | 2195 | 2349 | 2534 | 2756 | 3025 |
410 | 2069 | 2074 | 2128 | 2193 | 2340 | 2517 | 2727 | 2979 |
415 | 2072 | 2077 | 2129 | 2192 | 2334 | 2501 | 2700 | 2936 |
420 | 2076 | 2080 | 2131 | 2192 | 2327 | 2487 | 2675 | 2898 |
425 | 2079 | 2083 | 2132 | 2190 | 2321 | 2474 | 2653 | 2863 |
430 | 2082 | 2086 | 2134 | 2190 | 2316 | 2462 | 2632 | 2830 |
440 | 2089 | 2093 | 2138 | 2190 | 2307 | 2441 | 2596 | 2773 |
450 | 2095 | 2099 | 2141 | 2191 | 2300 | 2424 | 2565 | 2726 |
460 | 2102 | 2106 | 2146 | 2192 | 2294 | 2409 | 2538 | 2684 |
480 | 2116 | 2119 | 2154 | 2196 | 2286 | 2385 | 2496 | 2618 |
500 | 2129 | 2132 | 2164 | 2201 | 2281 | 2368 | 2464 | 2569 |
520 | 2142 | 2146 | 2175 | 2208 | 2280 | 2357 | 2441 | 2531 |
540 | 2156 | 2159 | 2185 | 2216 | 2280 | 2349 | 2423 | 2502 |
560 | 2170 | 2173 | 2197 | 2226 | 2285 | 2349 | 2416 | 2487 |
580 | 2184 | 2187 | 2208 | 2233 | 2285 | 2342 | 2401 | 2465 |
600 | 2198 | 2200 | 2219 | 2240 | 2287 | 2336 | 2389 | 2445 |
620 | 2212 | 2213 | 2230 | 2250 | 2291 | 2334 | 2381 | 2431 |
640 | 2226 | 2227 | 2243 | 2260 | 2298 | 2337 | 2379 | 2423 |
660 | 2240 | 2241 | 2256 | 2272 | 2307 | 2343 | 2381 | 2421 |
680 | 2254 | 2255 | 2270 | 2286 | 2317 | 2352 | 2388 | 2424 |
700 | 2268 | 2270 | 2283 | 2299 | 2330 | 2362 | 2398 | 2429 |
800 | 2339 | 2341 | 2352 | 2364 | 2389 | 2414 | 2440 | 2465 |
Примечание: В таблице синим цветом показаны значения удельной массовой теплоемкости воды в жидком состоянии, а черным – значения теплоемкости водяного пара.
Источники:
- Михеев М. А., Михеева И. М. Основы теплопередачи.
- Варгафтик Н. Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей
thermalinfo.ru
Коэффициент теплопроводности газов (Таблица)
Коэффициент теплопроводности газов связан с их коэффициентом внутреннего трения η и с удельной теплоемкостью при постоянном объеме сν, уравнением k = 0,25 (9γ – 5)γсγ, где γ обозначает отношение cp/cv.
При обычных давлениях теплопроводность газов не зависит от давления, но онд возрастает при высоких и уменьшается при очень низких давлениях, например для воздуха при давлениях около 0,001 мм Hg.
Изменение k·104 с температурой
Газ | Температура, °C | ||||||||||||
-200 | -100 | 0 | 100 | 500 | 1000 | ||||||||
Аргон | — | 1,09 | 1,62 | 2,11 | 3,60 | — | |||||||
Хлор | — | — | 0,72 | — | — | — | |||||||
Гелий | 5,84 | 10,59 | 14,15 | 17,06 | — | — | |||||||
Водород | 5,0 | 11,23 | 16,84 | 21,6 | 38,9 | — | |||||||
Криптон | — | — | 0,88 | 1,10 | — | — | |||||||
Неон | — | — | 4,65 | 5,70 | — | — | |||||||
Азот | — | 1,58 | 2,43 | 3,12 | 5,42 | — | |||||||
Кислород | — | 1,59 | 2,44 | 3,25 | — | — | |||||||
Ксенон | — | — | 0,51 | 0,70 | — | — |
Воздух | — | 1,58 | 2,41 | 3,17 | — | 7,6 |
Аммиак | — | — | 2,18 | 3,38 | — | — |
Углекислота | — | — | 1,45 | 2,23 | — | 7,9 |
Углерода окись | — | 1,51 | 2,32 | 3,04 | — | — |
Этан | — | — | 1,80 | — | — | — |
Этилен | — | — | 1,64 | — | — | — |
Фреон 12 | — | — | 0,85 | 1,35 | — | — |
Сероводород | — | — | 1,2 | — | — | — |
Метан | — | 1,88 | 3,02 | — | — | — |
Азота окись | — | 1,54 | 2,38 | — | — | — |
Азот закись | — | — | 1,51 | — | — | — |
Сернистый газ | — | — | 0,77 | — | — | — |
Пары воды | — | — | 1,58 | 2,35 | 5,7 | — |
infotables.ru