Изложенный в разделе 1 учебного пособия метод расчета, основанный на результатах работы [17], позволяет с высокой точностью вычислять основные теплофизические характеристики (ТФХ) в области высоких температур и давлений наиболее часто встречающихся в приборостроении индивидуальных газов – азота, диоксида углерода, водяного пара и кислорода. Имеются работы, использующие другие методы расчета ТФХ как индивидуальных газов, так и газовых смесей. Например, предложено несколько методов определения фактора сжимаемости газов. Наибольшее распространение получил метод AGA, разработанный американской газовой ассоциацией. Рекомендуемый современный вариант формулы для определения фактора сжимаемости содержится в проекте стандарта ISO/TC 193 SCI № 62. В нашей стране ВНИИЦ СМВ разработал свой метод для определения фактора сжимаемости. Любой из этих двух методов, а также метод GERG-91 или NX19 по ГОСТ 8.563-97 могут быть введены в программу базы данных вычислительных устройств расходомеров переменного перепада давления.
|
|
Приведенные в разделах 2 и 3 методики, построенные на основании уравнений для газовых смесей, также позволяют с высокой точностью вычислять ТФХ газовых смесей, образованных из названных индивидуальных газов, продуктов сгорания некоторых топлив во влажном воздухе и отдельно влажного воздуха. Высокая точность расчета особенно необходима при определении метрологических характеристик тех средств измерений, которые или измеряют параметры газовых сред, например, скорость и расход, или используют теплофизические свойства газов для реализации процесса измерения.
При решении некоторых задач теплообмена точность определения ТФХ газов и газовых смесей изложенным методом может оказаться излишне высокой. В этом случае допускается использовать справочные данные о ТФХ газов, приведенные, в частности, в [19], применяя, при необходимости, интерполяцию или экстраполяцию табличных значений по температуре и давлению.
Наибольшую трудность вызывают расчеты ТФХ влажного воздуха при атмосферном давлении и невысоких температурах. Это вызвано тем, что в литературе часто отсутствуют справочные данные о ТФХ водяного пара и сухого воздуха при давлениях ниже атмосферного и невысоких температурах. Некоторые свойства влажного воздуха при его различных состояниях рассмотрены в [27], которые можно также использовать при расчетах ТФХ.
Приведенные методики могут быть применены и для других индивидуальных газов и, соответственно, других газовых смесей на их основе при выполнении условий, указанных в соответствующих разделах пособия.
Приложение А
|
|
Таблицы вспомогательных справочных данных
Таблица А.1 - Физические константы некоторых газов [17]
Обозначение физической константы | Наименование газа | ||||
Азот | Диоксид углерода | Водяной пар | Кислород | Сухой воздух | |
, , | 28,0134 296,800 | 44,011 188,915 | 18,015 461,51 | 32,000 259,828 | 28,96 287,1 |
Таблица А.2 - Соотношения между некоторыми единицами физических
величин
Наименование величины | Соотношения между единицами |
Давление | 1 = 1 = 1 0,102 1 ≈ 10 1 =105 =105 = 750,25 1 =1 ≈ 9,8∙104 ≈ 735,56 1 =760 =1,01325∙105 =1,033 |
Динамическая вязкость | 1 = 0,1 = 0,1 |
Кинематическая вязкость | 1 = 10-4 |
Энергия | 1 = 1 = 1 = 1 |
Универсальная газовая постоянная | 8,314 |
Газовая постоянная |
Таблица А.3 - Давление насыщенного водяного пара в
при различных температурах [23, с. 444 - 446]
0,6108 | 8,1983 | 51,328 | 1002,7 | ||||
0,7054 | 9,0998 | 55,572 | 1255,2 | ||||
0,8129 | 10,085 | 60,107 | 1555,1 | ||||
0,9346 | 11,161 | 64,947 | 1907,9 | ||||
1,0721 | 12,335 | 70,108 | 2320,1 | ||||
1,2271 | 13,612 | 75,607 | 2797,9 | ||||
1,4015 | 15,001 | 81,460 | 3347,0 | ||||
1,5974 | 16,510 | 87,485 | 4694,0 | ||||
1,8170 | 18,146 | 94,301 | 4694,0 | ||||
2,3368 | 19,919 | 101,32 | 5505,1 | ||||
2,6424 | 21,837 | 120,79 | 6419,1 | ||||
2,9824 | 23,910 | 143,26 | 7444,8 | ||||
3,3600 | 26,148 | 169,05 | 8591,7 | ||||
3,7785 | 28,561 | 198,54 | 9869,7 | ||||
4,2417 | 31,161 | 232,09 | |||||
4,7536 | 33,957 | 270,12 | |||||
5,3182 | 36,963 | 361,36 | |||||
5,9401 | 40,190 | 475,97 | |||||
6,6240 | 43,650 | 618,04 | |||||
7,3749 | 47,359 | 792,02 |
Таблица А.4 - Теплофизические свойства сухого воздуха
при = 760 [26, с. 402 - 403]
1,293 | 0.0244 | 132,8 | 0,707 | ||||
1,247 | 0,0251 | 141,6 | 0,705 | ||||
1,205 | 0,0259 | 150,6 | 0,703 | ||||
1,165 | 0,0267 | 160,0 | 0,701 | ||||
1,128 | 0,0276 | 169,6 | 0,699 | ||||
1,093 | 0,0283 | 179,5 | 0,698 | ||||
1,060 | 0,0290 | 189,7 | 0,696 | ||||
1,029 | 0,0296 | 200,2 | 0,694 | ||||
1,000 | 0,0305 | 210,9 | 0,692 | ||||
0,972 | 0,0313 | 221,0 | 0,690 | ||||
0,946 | 0,0321 | 231,3 | 0,688 | ||||
0,898 | 0,0334 | 254,5 | 0,686 | ||||
0,854 | 0,0349 | 278,0 | 0,684 | ||||
0,815 | 0,0364 | 300,9 | 0,682 | ||||
0,779 | 0,0378 | 324,9 | 0,681 | ||||
0,746 | 0,0393 | 348,5 | 0,680 | ||||
0,674 | 0,0427 | 406,1 | 0,677 |
Таблица А.5 - Теплофизические свойства водяного пара
при = 0,1 и различных температурах [24, с. 171 - 194]
0.0251 | |||
0,0289 | |||
0,0333 | |||
0,0382 | |||
0,0437 | |||
0,0490 | |||
0,0548 | |||
0,0608 | |||
0,0670 | |||
0,0734 |
Приложение Б
Примеры расчетов теплофизических характеристик