1. Czym jest powietrze? Czym jest normalne powietrze?
Odpowiedź: Atmosfera wokół Ziemi, zwykliśmy nazywać ją powietrzem.
Powietrze o określonym ciśnieniu 0,1 MPa, temperaturze 20°C i wilgotności względnej 36% to powietrze normalne. Powietrze normalne różni się od powietrza normalnego temperaturą i zawiera wilgoć. Gdy w powietrzu znajduje się para wodna, po jej oddzieleniu objętość powietrza zmniejszy się.
2. Jaka jest standardowa definicja powietrza?
Odpowiedź: Definicja stanu standardowego: stan powietrza, w którym ciśnienie zasysania powietrza wynosi 0,1 MPa, a temperatura wynosi 15,6°C (definicja krajowa w przemyśle to 0°C) nazywany jest stanem standardowym powietrza.
W stanie standardowym gęstość powietrza wynosi 1,185 kg/m3 (wydajność wydechu sprężarki powietrza, suszarki, filtra i innego sprzętu do przetwarzania końcowego jest oznaczona natężeniem przepływu powietrza w stanie standardowym, a jednostka jest zapisana jako Nm3/min).
3. Co to jest powietrze nasycone i powietrze nienasycone?
Odpowiedź: W określonej temperaturze i ciśnieniu zawartość pary wodnej w wilgotnym powietrzu (czyli gęstość pary wodnej) ma pewną granicę; gdy ilość pary wodnej zawartej w danej temperaturze osiągnie maksymalną możliwą zawartość, wówczas wilgotność powietrza nazywa się powietrzem nasyconym. Wilgotne powietrze bez maksymalnej możliwej zawartości pary wodnej nazywa się powietrzem nienasyconym.
4. W jakich warunkach powietrze nienasycone staje się powietrzem nasyconym? Czym jest „kondensacja”?
W momencie, gdy powietrze nienasycone staje się powietrzem nasyconym, w wilgotnym powietrzu skrapla się ciekła woda, co nazywa się „kondensacją”. Kondensacja jest powszechnym zjawiskiem. Na przykład, latem wilgotność powietrza jest bardzo wysoka i łatwo tworzą się krople wody na powierzchni rury wodociągowej. Zimowym rankiem krople wody pojawiają się na szybach okiennych mieszkańców. Są to wilgotne powietrze schłodzone pod stałym ciśnieniem, aby osiągnąć punkt rosy. Jest to wynik kondensacji spowodowanej temperaturą.
5. Czym jest ciśnienie atmosferyczne, ciśnienie absolutne i ciśnienie manometryczne? Jakie są popularne jednostki ciśnienia?
Odpowiedź: Ciśnienie wywierane przez bardzo grubą warstwę atmosfery otaczającej powierzchnię Ziemi na powierzchnię Ziemi lub obiekty powierzchniowe nazywa się „ciśnieniem atmosferycznym” i symbolem Ρb; ciśnienie działające bezpośrednio na powierzchnię pojemnika lub obiektu nazywa się „ciśnieniem absolutnym”. Wartość ciśnienia zaczyna się od próżni absolutnej i symbolem jest Pa; ciśnienie mierzone za pomocą manometrów, wakuometrów, rurek w kształcie litery U i innych przyrządów nazywa się „ciśnieniem manometrycznym”, a „ciśnienie manometryczne” zaczyna się od ciśnienia atmosferycznego i symbolem jest Ρg. Związek między tymi trzema wartościami jest następujący:
Pa=Pb+Pg
Ciśnienie odnosi się do siły na jednostkę powierzchni, a jednostką ciśnienia jest N/kwadrat, oznaczany jako Pa, zwany Pascalem. MPa (MPa) jest powszechnie używane w inżynierii
1MPa=10 szóstej potęgi Pa
1 standardowe ciśnienie atmosferyczne = 0,1013 MPa
1kPa=1000Pa=0,01kgf/kwadrat
1 MPa = 10 szóstej potęgi Pa = 10,2 kgf/kwadrat
W starym układzie jednostek ciśnienie wyrażano zwykle w kgf/cm2 (kilogram-siła/centymetr kwadratowy).
6. Czym jest temperatura? Jakie są powszechnie używane jednostki temperatury?
A: Temperatura to średnia statystyczna ruchu cieplnego cząsteczek substancji.
Temperatura bezwzględna: Temperatura liczona od najniższej temperatury granicznej, w której cząsteczki gazu przestają się poruszać, oznaczana jako T. Jednostką jest „kelwin”, a symbolem jednostki jest K.
Temperatura Celsjusza: Temperatura mierzona od temperatury topnienia lodu. Jednostką jest „Celsjusz”, a symbolem ℃. Ponadto w krajach brytyjskich i amerykańskich często stosuje się „temperaturę Fahrenheita”, a symbolem jednostki jest F.
Relacja konwersji pomiędzy trzema jednostkami temperatury jest następująca:
T (K) = t (°C) + 273,16
t(F)=32+1,8t(℃)
7. Jakie jest ciśnienie parcjalne pary wodnej w wilgotnym powietrzu?
Odpowiedź: Wilgotne powietrze jest mieszaniną pary wodnej i suchego powietrza. W pewnej objętości wilgotnego powietrza ilość pary wodnej (masowo) jest zazwyczaj znacznie mniejsza niż suchego powietrza, ale zajmuje taką samą objętość jak suche powietrze. Mają również tę samą temperaturę. Ciśnienie wilgotnego powietrza jest sumą ciśnień parcjalnych gazów składowych (tj. suchego powietrza i pary wodnej). Ciśnienie pary wodnej w wilgotnym powietrzu nazywa się ciśnieniem parcjalnym pary wodnej, oznaczanym jako Pso. Jego wartość odzwierciedla ilość pary wodnej w wilgotnym powietrzu, im wyższa zawartość pary wodnej, tym wyższe ciśnienie parcjalne pary wodnej. Ciśnienie parcjalne pary wodnej w nasyconym powietrzu nazywa się ciśnieniem parcjalnym pary wodnej, oznaczanym jako Pab.
8. Jaka jest wilgotność powietrza? Jaka jest wilgotność?
Odpowiedź: Wielkość fizyczna wyrażająca suchość i wilgotność powietrza nazywa się wilgotnością. Powszechnie używanymi wyrażeniami określającymi wilgotność są: wilgotność bezwzględna i wilgotność względna.
W warunkach standardowych masa pary wodnej zawartej w wilgotnym powietrzu w objętości 1 m³ nazywana jest „wilgotnością bezwzględną” wilgotnego powietrza, a jednostką jest g/m³. Wilgotność bezwzględna wskazuje jedynie, ile pary wodnej znajduje się w jednostce objętości wilgotnego powietrza, ale nie określa zdolności wilgotnego powietrza do absorpcji pary wodnej, czyli stopnia wilgotności wilgotnego powietrza. Wilgotność bezwzględna to gęstość pary wodnej w wilgotnym powietrzu.
Stosunek rzeczywistej ilości pary wodnej zawartej w wilgotnym powietrzu do maksymalnej możliwej ilości pary wodnej w tej samej temperaturze nazywa się „wilgotnością względną”, która jest często wyrażana za pomocą φ. Wilgotność względna φ wynosi od 0 do 100%. Im mniejsza wartość φ, tym bardziej suche powietrze i większa zdolność absorpcji wody; im większa wartość φ, tym bardziej wilgotne powietrze i mniejsza zdolność absorpcji wody. Zdolność absorpcji wilgoci przez wilgotne powietrze jest również związana z jego temperaturą. Wraz ze wzrostem temperatury wilgotnego powietrza odpowiednio wzrasta ciśnienie nasycenia. Jeśli zawartość pary wodnej pozostaje niezmieniona w tym czasie, wilgotność względna φ wilgotnego powietrza zmniejszy się, to znaczy zdolność absorpcji wilgoci przez wilgotne powietrze wzrośnie. Dlatego podczas instalowania sprężarki powietrza należy zwrócić uwagę na utrzymanie wentylacji, obniżenie temperatury, brak drenażu i gromadzenie się wody w pomieszczeniu w celu zmniejszenia wilgotności w powietrzu.
9. Czym jest wilgotność? Jak obliczyć wilgotność?
Odpowiedź: W wilgotnym powietrzu masa pary wodnej zawarta w 1 kg suchego powietrza nazywana jest „zawartością wilgoci” wilgotnego powietrza, co jest powszechnie stosowane. Aby pokazać, że zawartość wilgoci ω jest niemal proporcjonalna do ciśnienia parcjalnego pary wodnej Pso i odwrotnie proporcjonalna do całkowitego ciśnienia powietrza p. ω dokładnie odzwierciedla ilość pary wodnej zawartej w powietrzu. Jeśli ciśnienie atmosferyczne jest na ogół stałe, to gdy temperatura wilgotnego powietrza jest stała, Pso również jest stałe. W tym momencie wilgotność względna wzrasta, zawartość wilgoci wzrasta, a zdolność absorpcji wilgoci maleje.
10. Od czego zależy gęstość pary wodnej w nasyconym powietrzu?
Odpowiedź: Zawartość pary wodnej (gęstość pary wodnej) w powietrzu jest ograniczona. W zakresie ciśnienia aerodynamicznego (2 MPa) można założyć, że gęstość pary wodnej w powietrzu nasyconym zależy jedynie od temperatury i nie ma nic wspólnego z ciśnieniem powietrza. Im wyższa temperatura, tym większa gęstość nasyconej pary wodnej. Na przykład, w temperaturze 40°C, 1 metr sześcienny powietrza ma taką samą gęstość nasyconej pary wodnej, niezależnie od ciśnienia 0,1 MPa czy 1,0 MPa.
11. Czym jest wilgotne powietrze?
Odpowiedź: Powietrze zawierające pewną ilość pary wodnej nazywa się powietrzem wilgotnym, a powietrze bez pary wodnej – powietrzem suchym. Powietrze wokół nas to powietrze wilgotne. Na pewnej wysokości skład i proporcje suchego powietrza są zasadniczo stałe i nie mają szczególnego znaczenia dla wydajności cieplnej całego wilgotnego powietrza. Chociaż zawartość pary wodnej w wilgotnym powietrzu nie jest duża, jej zmiana ma duży wpływ na właściwości fizyczne wilgotnego powietrza. Ilość pary wodnej decyduje o stopniu suchości i wilgotności powietrza. Celem pracy sprężarki powietrza jest wilgotne powietrze.
12. Czym jest ciepło?
Odpowiedź: Ciepło jest formą energii. Powszechnie używane jednostki: kJ/(kg℃), cal/(kg℃), kcal/(kg℃) itd. 1 kcal = 4,186 kJ, 1 kJ = 0,24 kcal.
Zgodnie z prawami termodynamiki, ciepło może być spontanicznie przenoszone z punktu o wysokiej temperaturze do punktu o niskiej temperaturze poprzez konwekcję, przewodzenie, promieniowanie i inne formy. Bez zewnętrznego poboru energii, ciepło nigdy nie może zostać odwrócone.
13. Czym jest ciepło jawne? Czym jest ciepło utajone?
Odpowiedź: W procesie ogrzewania lub chłodzenia ciepło absorbowane lub uwalniane przez obiekt, gdy jego temperatura wzrasta lub spada bez zmiany pierwotnego stanu skupienia, nazywa się ciepłem jawnym. Może ono powodować u ludzi wyraźne zmiany temperatury, które zazwyczaj można zmierzyć termometrem. Na przykład ciepło absorbowane podczas podnoszenia temperatury wody z 20°C do 80°C nazywa się ciepłem jawnym.
Kiedy obiekt pochłania lub uwalnia ciepło, jego stan skupienia zmienia się (np. gaz staje się cieczą…), ale temperatura się nie zmienia. To pochłonięte lub uwolnione ciepło nazywa się ciepłem utajonym. Ciepła utajonego nie da się zmierzyć termometrem ani odczuć, ale można je obliczyć doświadczalnie.
Po oddaniu ciepła przez nasycone powietrze część pary wodnej przekształci się w wodę w stanie ciekłym, a temperatura nasyconego powietrza nie spada w tym momencie. Ta część uwolnionego ciepła jest ciepłem utajonym.
14. Jaka jest entalpia powietrza?
Odpowiedź: Entalpia powietrza odnosi się do całkowitego ciepła zawartego w powietrzu, zazwyczaj obliczanego na podstawie masy jednostkowej suchego powietrza. Entalpia jest oznaczana symbolem ι.
15. Czym jest punkt rosy? Z czym jest związany?
Odpowiedź: Punkt rosy to temperatura, w której nienasycone powietrze obniża swoją temperaturę, utrzymując jednocześnie stałe ciśnienie parcjalne pary wodnej (tj. utrzymując stałą bezwzględną zawartość wody), aż osiągnie stan nasycenia. Gdy temperatura spadnie do punktu rosy, w wilgotnym powietrzu wytrącą się skroplone krople wody. Punkt rosy wilgotnego powietrza jest związany nie tylko z temperaturą, ale również z ilością wilgoci w wilgotnym powietrzu. Punkt rosy jest wysoki przy wysokiej zawartości wody, a punkt rosy jest niski przy niskiej zawartości wody. Przy określonej temperaturze wilgotnego powietrza, im wyższa temperatura punktu rosy, tym wyższe ciśnienie parcjalne pary wodnej w wilgotnym powietrzu i tym większa zawartość pary wodnej w wilgotnym powietrzu. Temperatura punktu rosy ma ważne zastosowanie w inżynierii sprężarek. Na przykład, gdy temperatura na wylocie sprężarki powietrza jest zbyt niska, mieszanina oleju i gazu będzie się skraplać z powodu niskiej temperatury w zbiorniku oleju i gazu, co spowoduje, że olej smarowy będzie zawierał wodę i wpłynie na skuteczność smarowania. Dlatego temperaturę na wylocie sprężarki powietrza należy tak zaprojektować, aby nie była niższa od temperatury punktu rosy przy odpowiednim ciśnieniu parcjalnym.
Czas publikacji: 17 lipca 2023 r.
