เกี่ยวกับพลังงานความร้อนในภาษาง่ายๆ! ปัญหาสมัยใหม่ของวิทยาศาสตร์และการศึกษา อากาศในบรรยากาศถูกทำให้ร้อนได้อย่างไร
หลัก คุณสมบัติทางกายภาพอากาศ: ความหนาแน่นของอากาศ ความหนืดไดนามิกและจลนศาสตร์ ความจุความร้อนจำเพาะ การนำความร้อน การแพร่กระจายความร้อน หมายเลขปรานด์เทิล และเอนโทรปี คุณสมบัติของอากาศแสดงไว้ในตารางโดยขึ้นอยู่กับอุณหภูมิที่ความดันบรรยากาศปกติ
ความหนาแน่นของอากาศขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ
นำเสนอตารางโดยละเอียดของค่าความหนาแน่นของอากาศแห้งที่อุณหภูมิต่างๆ และความดันบรรยากาศปกติ ความหนาแน่นของอากาศคืออะไร? ความหนาแน่นของอากาศสามารถกำหนดเชิงวิเคราะห์ได้โดยการหารมวลด้วยปริมาตรที่อากาศครอบครองภายใต้สภาวะที่กำหนด (ความดัน อุณหภูมิ และความชื้น) คุณยังสามารถคำนวณความหนาแน่นได้โดยใช้สูตรสมการสถานะก๊าซในอุดมคติ ในการทำเช่นนี้คุณจำเป็นต้องรู้ ความดันสัมบูรณ์และอุณหภูมิของอากาศ ตลอดจนค่าคงที่ของก๊าซและปริมาตรโมล สมการนี้ช่วยให้คุณคำนวณความหนาแน่นของอากาศแห้งได้
ในทางปฏิบัติ เพื่อค้นหาความหนาแน่นของอากาศที่อุณหภูมิต่างๆสะดวกในการใช้โต๊ะสำเร็จรูป ตัวอย่างเช่น ตารางด้านล่างแสดงความหนาแน่นของอากาศในบรรยากาศโดยขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ ความหนาแน่นของอากาศในตารางแสดงเป็นกิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร และกำหนดไว้ในช่วงอุณหภูมิตั้งแต่ลบ 50 ถึง 1200 องศาเซลเซียส ที่ความดันบรรยากาศปกติ (1,01325 Pa)
เสื้อ, °С | ρ, กก./ลบ.ม. 3 | เสื้อ, °С | ρ, กก./ลบ.ม. 3 | เสื้อ, °С | ρ, กก./ลบ.ม. 3 | เสื้อ, °С | ρ, กก./ลบ.ม. 3 |
---|---|---|---|---|---|---|---|
-50 | 1,584 | 20 | 1,205 | 150 | 0,835 | 600 | 0,404 |
-45 | 1,549 | 30 | 1,165 | 160 | 0,815 | 650 | 0,383 |
-40 | 1,515 | 40 | 1,128 | 170 | 0,797 | 700 | 0,362 |
-35 | 1,484 | 50 | 1,093 | 180 | 0,779 | 750 | 0,346 |
-30 | 1,453 | 60 | 1,06 | 190 | 0,763 | 800 | 0,329 |
-25 | 1,424 | 70 | 1,029 | 200 | 0,746 | 850 | 0,315 |
-20 | 1,395 | 80 | 1 | 250 | 0,674 | 900 | 0,301 |
-15 | 1,369 | 90 | 0,972 | 300 | 0,615 | 950 | 0,289 |
-10 | 1,342 | 100 | 0,946 | 350 | 0,566 | 1000 | 0,277 |
-5 | 1,318 | 110 | 0,922 | 400 | 0,524 | 1050 | 0,267 |
0 | 1,293 | 120 | 0,898 | 450 | 0,49 | 1100 | 0,257 |
10 | 1,247 | 130 | 0,876 | 500 | 0,456 | 1150 | 0,248 |
15 | 1,226 | 140 | 0,854 | 550 | 0,43 | 1200 | 0,239 |
ที่อุณหภูมิ 25°C อากาศมีความหนาแน่น 1.185 กิโลกรัม/ลูกบาศก์เมตรเมื่อถูกความร้อน ความหนาแน่นของอากาศจะลดลง - อากาศจะขยายตัว (ปริมาตรจำเพาะเพิ่มขึ้น) เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น เช่น 1200°C ความหนาแน่นของอากาศจะต่ำมากเท่ากับ 0.239 กิโลกรัม/ลูกบาศก์เมตร ซึ่งน้อยกว่าค่าที่อุณหภูมิห้องถึง 5 เท่า โดยทั่วไป การลดในระหว่างการให้ความร้อนจะทำให้กระบวนการ เช่น การพาความร้อนตามธรรมชาติ เกิดขึ้น และถูกนำมาใช้ เช่น ในวิชาการบิน
หากเราเปรียบเทียบความหนาแน่นของอากาศเทียบกับ อากาศจะมีขนาดเบากว่าสามเท่า ที่อุณหภูมิ 4°C ความหนาแน่นของน้ำคือ 1,000 กิโลกรัม/ลูกบาศก์เมตร และความหนาแน่นของอากาศคือ 1.27 กิโลกรัม/ลูกบาศก์เมตร นอกจากนี้ยังจำเป็นต้องสังเกตค่าความหนาแน่นของอากาศภายใต้สภาวะปกติ สภาวะปกติของก๊าซคือสภาวะที่อุณหภูมิ 0°C และความดันเท่ากับความดันบรรยากาศปกติ ดังนั้นตามตารางนี้ ความหนาแน่นของอากาศภายใต้สภาวะปกติ (ที่ NL) คือ 1.293 กก./ลบ.ม.
ความหนืดไดนามิกและจลนศาสตร์ของอากาศที่อุณหภูมิต่างกัน
เมื่อทำการคำนวณทางความร้อนจำเป็นต้องทราบค่าความหนืดของอากาศ (ค่าสัมประสิทธิ์ความหนืด) ที่อุณหภูมิต่างกัน ค่านี้จำเป็นสำหรับการคำนวณตัวเลข Reynolds, Grashof และ Rayleigh ซึ่งเป็นค่าที่กำหนดรูปแบบการไหลของก๊าซนี้ ตารางแสดงค่าสัมประสิทธิ์ไดนามิก μ และจลนศาสตร์ ν ความหนืดของอากาศในช่วงอุณหภูมิตั้งแต่ -50 ถึง 1200°C ที่ความดันบรรยากาศ
ค่าสัมประสิทธิ์ความหนืดของอากาศจะเพิ่มขึ้นอย่างมากเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นตัวอย่างเช่น ความหนืดจลนศาสตร์ของอากาศเท่ากับ 15.06 · 10 -6 m 2 /s ที่อุณหภูมิ 20°C และเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นเป็น 1200°C ความหนืดของอากาศจะเท่ากับ 233.7 10 -6 m 2 /s คือเพิ่มขึ้น 15.5 เท่า! ความหนืดไดนามิกของอากาศที่อุณหภูมิ 20°C คือ 18.1·10 -6 Pa·s
เมื่ออากาศร้อนค่าของทั้งจลนศาสตร์และ ความหนืดแบบไดนามิก- ปริมาณทั้งสองนี้มีความสัมพันธ์กันผ่านความหนาแน่นของอากาศ ซึ่งค่าจะลดลงเมื่อก๊าซนี้ถูกให้ความร้อน การเพิ่มขึ้นของความหนืดจลนศาสตร์และไดนามิกของอากาศ (รวมถึงก๊าซอื่น ๆ ) เมื่อถูกความร้อนนั้นสัมพันธ์กับการสั่นสะเทือนที่รุนแรงยิ่งขึ้นของโมเลกุลอากาศรอบ ๆ สถานะสมดุล (ตาม MKT)
เสื้อ, °С | μ·10 6 , ปาสคาล | ν·10 6, ม.2 /วินาที | เสื้อ, °С | μ·10 6 , ปาสคาล | ν·10 6, ม.2 /วินาที | เสื้อ, °С | μ·10 6 , ปาสคาล | ν·10 6, ม.2 /วินาที |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
-50 | 14,6 | 9,23 | 70 | 20,6 | 20,02 | 350 | 31,4 | 55,46 |
-45 | 14,9 | 9,64 | 80 | 21,1 | 21,09 | 400 | 33 | 63,09 |
-40 | 15,2 | 10,04 | 90 | 21,5 | 22,1 | 450 | 34,6 | 69,28 |
-35 | 15,5 | 10,42 | 100 | 21,9 | 23,13 | 500 | 36,2 | 79,38 |
-30 | 15,7 | 10,8 | 110 | 22,4 | 24,3 | 550 | 37,7 | 88,14 |
-25 | 16 | 11,21 | 120 | 22,8 | 25,45 | 600 | 39,1 | 96,89 |
-20 | 16,2 | 11,61 | 130 | 23,3 | 26,63 | 650 | 40,5 | 106,15 |
-15 | 16,5 | 12,02 | 140 | 23,7 | 27,8 | 700 | 41,8 | 115,4 |
-10 | 16,7 | 12,43 | 150 | 24,1 | 28,95 | 750 | 43,1 | 125,1 |
-5 | 17 | 12,86 | 160 | 24,5 | 30,09 | 800 | 44,3 | 134,8 |
0 | 17,2 | 13,28 | 170 | 24,9 | 31,29 | 850 | 45,5 | 145 |
10 | 17,6 | 14,16 | 180 | 25,3 | 32,49 | 900 | 46,7 | 155,1 |
15 | 17,9 | 14,61 | 190 | 25,7 | 33,67 | 950 | 47,9 | 166,1 |
20 | 18,1 | 15,06 | 200 | 26 | 34,85 | 1000 | 49 | 177,1 |
30 | 18,6 | 16 | 225 | 26,7 | 37,73 | 1050 | 50,1 | 188,2 |
40 | 19,1 | 16,96 | 250 | 27,4 | 40,61 | 1100 | 51,2 | 199,3 |
50 | 19,6 | 17,95 | 300 | 29,7 | 48,33 | 1150 | 52,4 | 216,5 |
60 | 20,1 | 18,97 | 325 | 30,6 | 51,9 | 1200 | 53,5 | 233,7 |
หมายเหตุ: ระวัง! ความหนืดของอากาศถูกกำหนดให้เป็นพลังของ 10 6 .
ความจุความร้อนจำเพาะของอากาศที่อุณหภูมิตั้งแต่ -50 ถึง 1200°C
ตารางแสดงความจุความร้อนจำเพาะของอากาศที่อุณหภูมิต่างๆ ความจุความร้อนในตารางถูกกำหนดไว้ที่ความดันคงที่ (ความจุความร้อนไอโซบาริกของอากาศ) ในช่วงอุณหภูมิตั้งแต่ลบ 50 ถึง 1200°C สำหรับอากาศในสภาวะแห้ง ความจุความร้อนจำเพาะของอากาศเป็นเท่าใด? ความจุความร้อนจำเพาะกำหนดปริมาณความร้อนที่ต้องจ่ายให้กับอากาศหนึ่งกิโลกรัมที่ความดันคงที่เพื่อเพิ่มอุณหภูมิขึ้น 1 องศา ตัวอย่างเช่น ที่อุณหภูมิ 20°C เพื่อให้ก๊าซ 1 กิโลกรัมร้อนขึ้น 1°C ในกระบวนการไอโซบาริก ต้องใช้ความร้อน 1,005 จูล
ความจุความร้อนจำเพาะของอากาศจะเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นอย่างไรก็ตาม การพึ่งพาความจุความร้อนมวลของอากาศกับอุณหภูมิไม่เป็นเส้นตรง ในช่วงตั้งแต่ -50 ถึง 120°C ค่าของมันจะไม่เปลี่ยนแปลงในทางปฏิบัติ - ภายใต้สภาวะเหล่านี้ ความจุความร้อนเฉลี่ยของอากาศคือ 1,010 J/(กก.องศา) จากตารางจะเห็นได้ว่าอุณหภูมิเริ่มมีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญจากค่า 130°C อย่างไรก็ตาม อุณหภูมิของอากาศส่งผลต่อความจุความร้อนจำเพาะของมันน้อยกว่าความหนืดของมันมาก ดังนั้น เมื่อถูกความร้อนตั้งแต่ 0 ถึง 1200°C ความจุความร้อนของอากาศจะเพิ่มขึ้นเพียง 1.2 เท่า จาก 1005 เป็น 1210 J/(kg deg)
ควรสังเกตว่าความจุความร้อนของอากาศชื้นสูงกว่าอากาศแห้ง หากเราเปรียบเทียบอากาศ จะเห็นได้ชัดว่าน้ำมีค่าสูงกว่าและปริมาณน้ำในอากาศทำให้ความจุความร้อนจำเพาะเพิ่มขึ้น
เสื้อ, °С | C p , J/(กก. องศา) | เสื้อ, °С | C p , J/(กก. องศา) | เสื้อ, °С | C p , J/(กก. องศา) | เสื้อ, °С | C p , J/(กก. องศา) |
---|---|---|---|---|---|---|---|
-50 | 1013 | 20 | 1005 | 150 | 1015 | 600 | 1114 |
-45 | 1013 | 30 | 1005 | 160 | 1017 | 650 | 1125 |
-40 | 1013 | 40 | 1005 | 170 | 1020 | 700 | 1135 |
-35 | 1013 | 50 | 1005 | 180 | 1022 | 750 | 1146 |
-30 | 1013 | 60 | 1005 | 190 | 1024 | 800 | 1156 |
-25 | 1011 | 70 | 1009 | 200 | 1026 | 850 | 1164 |
-20 | 1009 | 80 | 1009 | 250 | 1037 | 900 | 1172 |
-15 | 1009 | 90 | 1009 | 300 | 1047 | 950 | 1179 |
-10 | 1009 | 100 | 1009 | 350 | 1058 | 1000 | 1185 |
-5 | 1007 | 110 | 1009 | 400 | 1068 | 1050 | 1191 |
0 | 1005 | 120 | 1009 | 450 | 1081 | 1100 | 1197 |
10 | 1005 | 130 | 1011 | 500 | 1093 | 1150 | 1204 |
15 | 1005 | 140 | 1013 | 550 | 1104 | 1200 | 1210 |
การนำความร้อน การแพร่กระจายความร้อน จำนวนปราณฑลของอากาศ
ตารางนี้นำเสนอคุณสมบัติทางกายภาพของอากาศในบรรยากาศ เช่น การนำความร้อน การแพร่กระจายความร้อน และเลขปราณฑล ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ คุณสมบัติทางเทอร์โมฟิสิกส์ของอากาศจะอยู่ในช่วงตั้งแต่ -50 ถึง 1200°C สำหรับอากาศแห้ง จากตารางจะเห็นได้ว่าคุณสมบัติของอากาศที่ระบุนั้นขึ้นอยู่กับอุณหภูมิอย่างมีนัยสำคัญและการขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของคุณสมบัติที่พิจารณาของก๊าซนี้จะแตกต่างกัน
เมื่อออกแบบระบบทำความร้อนด้วยอากาศจะใช้หน่วยทำความร้อนสำเร็จรูป
ในการเลือกอุปกรณ์ที่จำเป็นอย่างถูกต้องก็เพียงพอที่จะทราบ: กำลังไฟที่ต้องการของเครื่องทำความร้อนซึ่งต่อมาจะถูกติดตั้งในระบบทำความร้อนระบายอากาศของแหล่งจ่ายอุณหภูมิของอากาศที่ทางออกจากชุดทำความร้อนและอัตราการไหลของสารหล่อเย็น
เพื่อให้การคำนวณง่ายขึ้น เราขอนำเสนอเครื่องคิดเลขออนไลน์สำหรับการคำนวณข้อมูลพื้นฐานสำหรับการเลือกเครื่องทำความร้อนที่ถูกต้อง
- พลังงานความร้อนของเครื่องทำความร้อนกิโลวัตต์ ในช่องเครื่องคิดเลข คุณควรป้อนข้อมูลเริ่มต้นเกี่ยวกับปริมาตรอากาศที่ผ่านเครื่องทำความร้อน ข้อมูลเกี่ยวกับอุณหภูมิของอากาศที่เข้าสู่ช่องอากาศเข้า และอุณหภูมิที่ต้องการของการไหลของอากาศที่ทางออกของเครื่องทำความร้อน
- อุณหภูมิอากาศออก- ในช่องที่เหมาะสมคุณควรป้อนข้อมูลเริ่มต้นเกี่ยวกับปริมาตรของอากาศร้อน อุณหภูมิของการไหลของอากาศที่ทางเข้าการติดตั้ง และพลังงานความร้อนของเครื่องทำความร้อนที่ได้รับระหว่างการคำนวณครั้งแรก
- การไหลของน้ำหล่อเย็น- ในการดำเนินการนี้คุณควรป้อนข้อมูลเริ่มต้นลงในฟิลด์ของเครื่องคิดเลขออนไลน์: พลังงานความร้อนของการติดตั้งที่ได้รับระหว่างการคำนวณครั้งแรก อุณหภูมิของสารหล่อเย็นที่จ่ายให้กับทางเข้าของเครื่องทำความร้อนและค่าอุณหภูมิที่ทางออก ของอุปกรณ์
การคำนวณกำลังเครื่องทำความร้อน
ความร้อนของบรรยากาศ (อุณหภูมิอากาศ)
บรรยากาศได้รับความร้อนจากพื้นผิวโลกด้านล่างมากกว่าจากดวงอาทิตย์โดยตรง ความร้อนถูกถ่ายเทสู่บรรยากาศผ่านทาง การนำความร้อนระดับโมเลกุล,การพาความร้อน, ปล่อยความร้อนจำเพาะของการกลายเป็นไอที่ การควบแน่นไอน้ำในบรรยากาศ ดังนั้นอุณหภูมิในชั้นโทรโพสเฟียร์จึงมักจะลดลงตามความสูง แต่หากพื้นผิวให้ความร้อนแก่อากาศมากกว่าที่ได้รับในเวลาเดียวกัน พื้นผิวก็จะเย็นลง และอากาศที่อยู่ด้านบนก็จะเย็นลงเช่นกัน ในกรณีนี้อุณหภูมิของอากาศจะเพิ่มขึ้นตามความสูง ภาวะนี้เรียกว่า การผกผันของอุณหภูมิ - สามารถสังเกตได้ในช่วงฤดูร้อนในเวลากลางคืนในฤดูหนาว - เหนือพื้นผิวหิมะ การผกผันของอุณหภูมิเป็นเรื่องปกติในบริเวณขั้วโลก สาเหตุของการผกผัน นอกเหนือจากการระบายความร้อนที่พื้นผิว อาจเกิดจากการเคลื่อนตัว อากาศอุ่นลมเย็นไหลผ่านหรือลมเย็นไหลลงสู่แอ่งระหว่างภูเขา
ในชั้นโทรโพสเฟียร์ที่สงบ อุณหภูมิจะลดลงตามความสูงโดยเฉลี่ย 0.6° ต่อ 100 ม. เมื่ออากาศแห้งลอยขึ้น ตัวเลขนี้จะเพิ่มขึ้นและอาจสูงถึง 1° ต่อ 100 ม. และเมื่ออากาศชื้นเพิ่มขึ้น ก็จะลดลง สิ่งนี้อธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าอากาศที่เพิ่มขึ้นจะขยายตัวและพลังงาน (ความร้อน) ถูกใช้ไปกับสิ่งนี้ และเมื่ออากาศชื้นเพิ่มขึ้น การควบแน่นของไอน้ำจะเกิดขึ้นพร้อมกับการปล่อยความร้อน
อุณหภูมิอากาศที่เพิ่มขึ้นลดลง - สาเหตุหลักของการก่อตัวของเมฆ - อากาศที่ลงมาซึ่งอยู่ภายใต้ความกดดันสูงจะถูกอัด และอุณหภูมิก็จะสูงขึ้น
อุณหภูมิ อากาศ เปลี่ยนแปลงเป็นระยะ ตลอดทั้งวันและตลอดทั้งปี
ใน หลักสูตรรายวัน มีค่าสูงสุดหนึ่งค่า (หลังเที่ยง) และค่าต่ำสุดหนึ่งค่า (ก่อนพระอาทิตย์ขึ้น) จากเส้นศูนย์สูตรไปจนถึงขั้ว ความผันผวนของอุณหภูมิในแต่ละวันจะลดลง แต่ในขณะเดียวกัน พวกมันก็จะใหญ่กว่าพื้นดินมากกว่ามหาสมุทรเสมอ
ใน ความก้าวหน้าประจำปีอุณหภูมิอากาศที่เส้นศูนย์สูตร - สองค่าสูงสุด (หลังวิษุวัต) และค่าต่ำสุดสองค่า (หลังอายัน) ในละติจูดเขตร้อน เขตอบอุ่น และขั้วโลก จะมีค่าสูงสุดหนึ่งค่าและค่าต่ำสุดหนึ่งค่า แอมพลิจูดของความผันผวนของอุณหภูมิอากาศประจำปีจะเพิ่มขึ้นตามละติจูดที่เพิ่มขึ้น ที่เส้นศูนย์สูตร อุณหภูมิจะน้อยกว่ารายวัน: 1-2°C เหนือมหาสมุทร และสูงถึง 5°C เหนือพื้นดิน ในละติจูดเขตร้อน - เหนือมหาสมุทร - 5°C, เหนือพื้นดิน - สูงถึง 15°C ใน ละติจูดพอสมควรจาก 10-15°C เหนือมหาสมุทร จนถึง 60°C หรือมากกว่าบนบก ในละติจูดขั้วโลก อุณหภูมิติดลบจะครอบงำ โดยความผันผวนต่อปีอยู่ที่ 30-40°C
การแปรผันของอุณหภูมิอากาศรายวันและรายปีที่ถูกต้อง ซึ่งกำหนดโดยการเปลี่ยนแปลงความสูงของดวงอาทิตย์เหนือขอบฟ้าและความยาวของวัน มีความซับซ้อนเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงแบบไม่เป็นระยะซึ่งเกิดจากการเคลื่อนที่ของมวลอากาศที่มีอุณหภูมิต่างกัน รูปแบบทั่วไปของการกระจายอุณหภูมิใน ชั้นล่างสุดโทรโพสเฟียร์-ทิศทางลดลงจากเส้นศูนย์สูตรถึงขั้ว
ถ้า อุณหภูมิอากาศเฉลี่ยต่อปีขึ้นอยู่กับละติจูดเท่านั้น การกระจายตัวในซีกโลกเหนือและซีกโลกใต้จะเท่ากัน ในความเป็นจริง การกระจายตัวของมันได้รับอิทธิพลอย่างมากจากความแตกต่างในลักษณะของพื้นผิวด้านล่างและการถ่ายเทความร้อนจากละติจูดต่ำไปยังละติจูดสูง
เนื่องจากการถ่ายเทความร้อน อุณหภูมิของอากาศที่เส้นศูนย์สูตรจึงต่ำกว่าและที่ขั้วจะสูงกว่าที่ไม่มีกระบวนการนี้ ซีกโลกใต้เย็นกว่าภาคเหนือสาเหตุหลักมาจากพื้นที่มีน้ำแข็งและหิมะปกคลุมใกล้ขั้วโลกใต้ อุณหภูมิเฉลี่ยอากาศในชั้นต่ำกว่า 2 เมตรทั่วทั้งโลกคือ +14°C ซึ่งสอดคล้องกับค่าเฉลี่ย อุณหภูมิประจำปีอากาศที่ 40° N
การขึ้นอยู่กับอุณหภูมิอากาศต่อละติจูดทางภูมิศาสตร์
การกระจายตัวของอุณหภูมิอากาศใกล้พื้นผิวโลกแสดงโดยใช้ไอโซเทอร์ม - เส้นเชื่อมสถานที่ที่มีอุณหภูมิเท่ากันไอโซเทอร์มไม่ตรงกับความคล้ายคลึงกัน พวกมันโค้งงอเคลื่อนจากทวีปสู่มหาสมุทรและในทางกลับกัน
ความกดอากาศ
อากาศมีมวลและน้ำหนัก จึงมีแรงกดดันต่อพื้นผิวที่สัมผัสกัน แรงดันที่กระทำโดยอากาศบน พื้นผิวโลกและวัตถุทั้งหมดบนนั้นเรียกว่า ความดันบรรยากาศ - ซึ่งมีค่าเท่ากับน้ำหนักของเสาอากาศที่วางอยู่และขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของอากาศ ยิ่งอุณหภูมิยิ่งสูง ความดันก็จะยิ่งต่ำลง
ความดันบรรยากาศบนพื้นผิวด้านล่างเฉลี่ย 1.033 กรัมต่อ 1 ซม 2 (มากกว่า 10 ตันต่อ m 2 ). ความดันวัดเป็นมิลลิเมตรของปรอท มิลลิบาร์ (1 mb = 0.75 มม. ปรอท) และเฮกโตปาสคาล (1 hPa = 1 mb) ความดันลดลงตามระดับความสูง: ในชั้นล่างของโทรโพสเฟียร์ถึงระดับความสูง 1 กม. จะลดลง 1 มม. ปรอท ศิลปะ. ทุกๆ 10 เมตร ยิ่งสูง ความดันจะลดลงช้าลง ความดันปกติที่ระดับมหาสมุทร – 760 มม. RT. ศิลปะ.
การกระจายแรงกดโดยทั่วไปบนพื้นผิวโลกเป็นแบบโซน:
เวลาของปี |
เหนือแผ่นดินใหญ่ |
เหนือมหาสมุทร |
|
ที่ละติจูดเส้นศูนย์สูตร |
|||
ที่ละติจูดเขตร้อน |
|||
ต่ำ |
สูง |
||
ที่ละติจูดปานกลาง |
สูง |
ต่ำ |
|
ต่ำ |
|||
ที่ละติจูดขั้วโลก |
|||
ดังนั้นทั้งในฤดูหนาวและฤดูร้อน และทั่วทั้งทวีปและเหนือมหาสมุทร บริเวณที่มีความกดอากาศสูงและต่ำสลับกัน การกระจายแรงดันสามารถมองเห็นได้ชัดเจนบนแผนที่ไอโซบาร์ของเดือนมกราคมและกรกฎาคม ไอโซบาร์ - เส้นเชื่อมสถานที่ที่มีความกดดันเท่ากันยิ่งอยู่ใกล้กัน ความกดดันก็จะเปลี่ยนไปตามระยะทางเร็วขึ้นเท่านั้น เรียกว่าจำนวนการเปลี่ยนแปลงความดันต่อหน่วยระยะทาง (100 กม.) การไล่ระดับความดัน .
การเปลี่ยนแปลงของความดันอธิบายได้จากการเคลื่อนที่ของอากาศ โดยจะเพิ่มบริเวณที่มีอากาศมากขึ้น และลดบริเวณที่อากาศออกไป เหตุผลหลักการเคลื่อนที่ของอากาศ - การทำความร้อนและความเย็นจากพื้นผิวด้านล่าง- เมื่อได้รับความร้อนจากพื้นผิว อากาศจะขยายตัวและพุ่งขึ้นด้านบน เมื่อถึงระดับความสูงที่มีความหนาแน่นมากกว่าความหนาแน่นของอากาศโดยรอบแล้วจึงแผ่ออกไปด้านข้าง ดังนั้นแรงกดดันบนพื้นผิวที่อบอุ่นจึงลดลง (ละติจูดเส้นศูนย์สูตร ละติจูดเขตร้อนบนแผ่นดินใหญ่ในฤดูร้อน) แต่ในขณะเดียวกันก็เพิ่มขึ้นในพื้นที่ใกล้เคียงแม้ว่าอุณหภูมิที่นั่นจะไม่เปลี่ยนแปลง (ละติจูดเขตร้อนในฤดูหนาว)
เหนือพื้นผิวที่เย็น อากาศจะเย็นลงและหนาแน่นขึ้น โดยกดทับพื้นผิว (ละติจูดขั้วโลก ละติจูดเขตอบอุ่นของแผ่นดินใหญ่ในฤดูหนาว) ที่ด้านบน ความหนาแน่นลดลง และอากาศมาจากภายนอกมาที่นี่ ปริมาณของมันเหนือพื้นผิวเย็นจะเพิ่มขึ้น แรงกดดันต่อมันจะเพิ่มขึ้น ในขณะเดียวกันเมื่ออากาศออกไป ความดันจะลดลงโดยไม่เปลี่ยนอุณหภูมิ การทำความร้อนและความเย็นของอากาศจากพื้นผิวจะมาพร้อมกับการกระจายตัวและการเปลี่ยนแปลงแรงดัน
ที่ละติจูดเส้นศูนย์สูตรกดดันอยู่เสมอ ลดลง- สิ่งนี้อธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าอากาศร้อนจากพื้นผิวลอยขึ้นและเคลื่อนตัวไปทางละติจูดเขตร้อน ทำให้เกิดแรงกดดันเพิ่มขึ้นที่นั่น
เหนือพื้นผิวที่เย็น ในอาร์กติกและแอนตาร์กติกาความดัน เพิ่มขึ้น- มันถูกสร้างขึ้นโดยอากาศที่มาจากละติจูดพอสมควรเพื่อแทนที่อากาศเย็นที่ควบแน่น การไหลของอากาศไปยังละติจูดขั้วโลกเป็นสาเหตุที่ทำให้ความกดดันในละติจูดเขตอบอุ่นลดลง
เป็นผลให้เกิดแนวความกดอากาศต่ำ (เส้นศูนย์สูตรและเขตอบอุ่น) และแรงดันสูง (เขตร้อนและขั้วโลก) พวกมันจะเคลื่อนไปทางซีกโลกฤดูร้อน (“ตามดวงอาทิตย์”) บ้างขึ้นอยู่กับฤดูกาล
บริเวณขั้วโลก แรงดันสูงขยายตัวในฤดูหนาว หดตัวในฤดูร้อน แต่มีอยู่ตลอดทั้งปี เข็มขัด ความดันโลหิตต่ำดำรงอยู่ตลอดทั้งปีใกล้เส้นศูนย์สูตรและในละติจูดเขตอบอุ่นของซีกโลกใต้
ในฤดูหนาว ในละติจูดเขตอบอุ่นของซีกโลกเหนือ ความกดอากาศเหนือทวีปต่างๆ เพิ่มขึ้นอย่างมาก และแนวความกดอากาศต่ำ “แตกหัก” บริเวณความกดอากาศต่ำแบบปิดยังคงมีอยู่เฉพาะเหนือมหาสมุทรเท่านั้น - ไอซ์แลนด์ และ อลูเชียนตกต่ำ. ในทางตรงกันข้าม น้ำแข็งในฤดูหนาวก่อตัวขึ้นทั่วทวีป เสียงสูง :เอเชีย (ไซบีเรีย) และ อเมริกาเหนือ. ในฤดูร้อน บริเวณละติจูดเขตอบอุ่นของซีกโลกเหนือ แถบความกดอากาศต่ำจะกลับคืนมาอีกครั้ง
บริเวณความกดอากาศต่ำขนาดใหญ่ที่มีศูนย์กลางอยู่ในละติจูดเขตร้อนก่อตัวทั่วเอเชียในฤดูร้อน - เอเชียต่ำ. ในละติจูดเขตร้อน ทวีปต่างๆ จะอุ่นกว่ามหาสมุทรเล็กน้อยเสมอ และความกดอากาศเหนือทวีปจะต่ำกว่า นั่นเป็นเหตุผลว่าทำไมจึงมีเหนือมหาสมุทร ความสูงกึ่งเขตร้อน :แอตแลนติกเหนือ (อะซอเรส), แปซิฟิกเหนือ, แอตแลนติกใต้, แปซิฟิกใต้และ อินเดียใต้.
ดังนั้น เนื่องจากความร้อนและความเย็นที่แตกต่างกันของพื้นผิวทวีปและพื้นผิวน้ำ (พื้นผิวทวีปร้อนขึ้นเร็วขึ้นและเย็นลงเร็วขึ้น) การมีอยู่ของกระแสน้ำอุ่นและน้ำเย็นและเหตุผลอื่น ๆ บนโลกยกเว้นเข็มขัด ความดันบรรยากาศอาจเกิดบริเวณปิดที่มีความกดอากาศต่ำและสูงได้
1. การใช้ความร้อนเพื่อให้ความร้อนแก่อากาศที่จ่าย
Q t =L∙ρ อากาศ ∙จากอากาศ ∙(เสื้อ ภายใน - เสื้อ ภายนอก)
ที่ไหน:
ρอากาศ – ความหนาแน่นของอากาศ ความหนาแน่นของอากาศแห้งที่อุณหภูมิ 15°C ที่ระดับน้ำทะเลคือ 1.225 กิโลกรัม/ลบ.ม.
ด้วยอากาศ – ความจุความร้อนจำเพาะของอากาศเท่ากับ 1 kJ/(kg·K)=0.24 kcal/(kg·°C)
ทีอินท์ – อุณหภูมิอากาศที่ทางออกของเครื่องทำความร้อน °C;
ขั้นสูง – อุณหภูมิอากาศภายนอก °C (อุณหภูมิอากาศในช่วงห้าวันที่หนาวที่สุดโดยมีความน่าจะเป็น 0.92 ตามภูมิอากาศการก่อสร้าง)
2. การไหลของน้ำหล่อเย็นต่อเครื่องทำความร้อน
G= (3.6∙Q t)/(s ใน ∙(t pr -t arr))
ที่ไหน:
3.6 - ปัจจัยการแปลง W เป็น kJ/h (เพื่อให้ได้อัตราการไหลเป็น kg/h)
G - ปริมาณการใช้น้ำเพื่อให้ความร้อนแก่เครื่องทำความร้อน, กก./ชม.;
Q t – พลังงานความร้อนของเครื่องทำความร้อน, W;
с в – ความจุความร้อนจำเพาะของน้ำเท่ากับ 4.187 kJ/(kg∙K)=1 kcal/(kg∙°С);
t ave – อุณหภูมิน้ำหล่อเย็น (เส้นตรง), °C;
ขั้นสูง – อุณหภูมิน้ำหล่อเย็น (ท่อส่งคืน), °C
3. การเลือกเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อเพื่อจ่ายความร้อนให้กับเครื่องทำความร้อน
ปริมาณการใช้น้ำสำหรับเครื่องทำความร้อน , กก./ชม4. แผนภาพ I-d ของกระบวนการทำความร้อนด้วยอากาศ
กระบวนการทำความร้อนอากาศในเครื่องทำความร้อนเกิดขึ้นที่ d=const (โดยมีความชื้นคงที่)
การเปลี่ยนการหมุนเวียนก๊าซไอเสีย . การหมุนเวียนก๊าซถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายเพื่อขยายช่วงการควบคุมอุณหภูมิของไอน้ำร้อนยวดยิ่ง และช่วยรักษาอุณหภูมิไอน้ำร้อนยวดยิ่งแม้ที่ปริมาณหม้อไอน้ำต่ำ เมื่อเร็ว ๆ นี้ การหมุนเวียนก๊าซไอเสียได้กลายเป็นวิธีการลดการก่อตัวของ NOx อย่างแพร่หลาย การหมุนเวียนของก๊าซไอเสียเข้าสู่กระแสอากาศที่ด้านหน้าหัวเผาก็ถูกนำมาใช้เช่นกัน ซึ่งมีประสิทธิภาพมากกว่าในแง่ของการยับยั้งการก่อตัวของ NO x
การนำก๊าซหมุนเวียนที่ค่อนข้างเย็นเข้าไปในส่วนล่างของเตาเผาจะทำให้การดูดซับความร้อนของพื้นผิวการแผ่รังสีความร้อนลดลงและส่งผลให้อุณหภูมิของก๊าซเพิ่มขึ้นที่ทางออกจากเตาเผาและในปล่องการพาความร้อนรวมถึง อุณหภูมิของก๊าซไอเสีย การเพิ่มขึ้นของการไหลรวมของก๊าซไอเสียในส่วนของเส้นทางก๊าซก่อนที่ก๊าซจะถูกนำไปใช้เพื่อหมุนเวียนจะช่วยเพิ่มค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนและการรับรู้ความร้อนของพื้นผิวที่ให้ความร้อนแบบพาความร้อน
ข้าว. 2.29. การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิไอน้ำ (เส้นโค้ง 1) อุณหภูมิอากาศร้อน (เส้นโค้ง 2) และการสูญเสียด้วยก๊าซไอเสีย (เส้นโค้ง 3) ขึ้นอยู่กับส่วนแบ่งของการหมุนเวียนก๊าซไอเสีย g
ในรูป ตารางที่ 2.29 แสดงคุณสมบัติของหน่วยหม้อไอน้ำ TP-230-2 เมื่อเปลี่ยนสัดส่วนการหมุนเวียนของก๊าซไปที่ส่วนล่างของเตาเผา นี่คือส่วนแบ่งการรีไซเคิล
โดยที่ V rts คือปริมาตรของก๊าซที่ใช้ในการหมุนเวียน วีอาร์ - ปริมาตรของก๊าซ ณ จุดเลือกเพื่อหมุนเวียนโดยไม่คำนึงถึง V rc ดังที่เห็นได้ว่าส่วนแบ่งการหมุนเวียนที่เพิ่มขึ้นทุกๆ 10% ส่งผลให้อุณหภูมิของก๊าซไอเสียเพิ่มขึ้น 3-4°C, Vr - 0.2% อุณหภูมิไอน้ำ - 15° C และลักษณะของการพึ่งพานั้นเกือบจะเป็นเส้นตรง ความสัมพันธ์เหล่านี้ไม่ได้มีลักษณะเฉพาะสำหรับหม้อไอน้ำทั้งหมด ค่าของมันขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของก๊าซที่หมุนเวียน (สถานที่ซึ่งก๊าซถูกนำไปใช้) และวิธีการแนะนำ การปล่อยก๊าซหมุนเวียนเข้าไปในส่วนบนของเตาเผาไม่ส่งผลกระทบต่อการทำงานของเตาเผา แต่ทำให้อุณหภูมิของก๊าซในบริเวณฮีทเตอร์ลดลงอย่างมีนัยสำคัญและส่งผลให้อุณหภูมิลดลงอย่างมีนัยสำคัญ ในอุณหภูมิของไอน้ำร้อนยวดยิ่งแม้ว่าปริมาณของผลิตภัณฑ์การเผาไหม้จะเพิ่มขึ้นก็ตาม การปล่อยก๊าซเข้าไปในส่วนบนของเตาเผาสามารถใช้เพื่อป้องกันฮีตเตอร์ฮีตเตอร์จากการสัมผัสกับสิ่งที่ยอมรับไม่ได้ อุณหภูมิสูงก๊าซและลดตะกรันของฮีตเตอร์ซุปเปอร์ฮีตเตอร์
แน่นอนว่าการใช้การหมุนเวียนก๊าซทำให้ประสิทธิภาพลดลงไม่เพียงเท่านั้น ขั้นต้นแต่ยังมีประสิทธิภาพอีกด้วย สุทธิของหน่วยหม้อไอน้ำเนื่องจากจะทำให้มีการใช้ไฟฟ้าเพิ่มขึ้นตามความต้องการของตนเอง
ข้าว. 2.30. การพึ่งพาการสูญเสียความร้อนอันเนื่องมาจากการเผาไหม้เชิงกลของอุณหภูมิอากาศร้อน
การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอากาศร้อนการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอากาศร้อนเป็นผลมาจากการเปลี่ยนแปลงโหมดการทำงานของเครื่องทำความร้อนอากาศเนื่องจากอิทธิพลของปัจจัยต่างๆ เช่น การเปลี่ยนแปลงของความดันอุณหภูมิ ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อน ก๊าซหรือการไหลของอากาศ การเพิ่มอุณหภูมิของอากาศร้อนจะเพิ่มขึ้นแม้ว่าจะเล็กน้อยก็ตามระดับความร้อนที่ปล่อยออกมาในกล่องไฟ อุณหภูมิของอากาศร้อนมีผลกระทบอย่างเห็นได้ชัดต่อลักษณะของหน่วยหม้อไอน้ำที่ทำงานบนเชื้อเพลิงที่มีอัตราผลตอบแทนผันผวนต่ำ การลดลงของ ^ g.v ในกรณีนี้จะทำให้เงื่อนไขการจุดระเบิดของเชื้อเพลิงแย่ลงโหมดการทำให้แห้งและการบดของเชื้อเพลิงทำให้อุณหภูมิของส่วนผสมอากาศลดลงที่ทางเข้าไปยังหัวเผาซึ่งอาจทำให้สูญเสียเพิ่มขึ้นเนื่องจาก ไปจนถึงการเผาไหม้เชิงกล (ดูรูปที่ 2.30)
. การเปลี่ยนอุณหภูมิอุ่นอากาศการอุ่นอากาศที่ด้านหน้าเครื่องทำความร้อนอากาศจะใช้เพื่อเพิ่มอุณหภูมิของผนังของพื้นผิวทำความร้อนเพื่อลดผลกระทบจากการกัดกร่อนของก๊าซหุงต้มโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อเผาไหม้เชื้อเพลิงที่มีกำมะถันสูง ตาม PTE เมื่อเผาน้ำมันเชื้อเพลิงกำมะถันอุณหภูมิอากาศด้านหน้าเครื่องทำความร้อนแบบท่อจะต้องไม่ต่ำกว่า 110 ° C และด้านหน้าเครื่องทำความร้อนแบบสร้างใหม่ - ไม่ต่ำกว่า 70 ° C
การอุ่นอากาศสามารถทำได้โดยการหมุนเวียนอากาศร้อนไปยังอินพุตของพัดลมโบลเวอร์ อย่างไรก็ตาม ซึ่งจะลดประสิทธิภาพของชุดหม้อไอน้ำเนื่องจากมีการใช้ไฟฟ้าเพิ่มขึ้นในการระเบิดและอุณหภูมิของก๊าซไอเสียเพิ่มขึ้น ดังนั้นจึงแนะนำให้ทำความร้อนอากาศให้สูงกว่า 50°C ในเครื่องทำความร้อนอากาศที่ทำงานโดยใช้ไอน้ำหรือน้ำร้อนที่เลือก
การอุ่นอากาศจะทำให้การดูดซับความร้อนของเครื่องทำความร้อนอากาศลดลง เนื่องจากความดันอุณหภูมิลดลง อุณหภูมิของก๊าซไอเสีย และการสูญเสียความร้อนเพิ่มขึ้น การอุ่นอากาศยังต้องใช้ต้นทุนพลังงานเพิ่มเติมในการจ่ายอากาศไปยังเครื่องทำความร้อนด้วยอากาศ ขึ้นอยู่กับระดับและวิธีการอุ่นอากาศ ทุกๆ 10°C ของการอุ่นอากาศจะมีประสิทธิภาพ การเปลี่ยนแปลงโดยรวมประมาณ 0.15-0.25% และอุณหภูมิของก๊าซไอเสีย - 3-4.5 ° C
เนื่องจากส่วนแบ่งของความร้อนที่ใช้ในการอุ่นอากาศสัมพันธ์กับเอาต์พุตความร้อนของหน่วยหม้อไอน้ำมีขนาดค่อนข้างใหญ่ (2-3.5%) การเลือกรูปแบบการทำความร้อนด้วยอากาศที่เหมาะสมจึงมีความสำคัญอย่างยิ่ง
อากาศเย็น
ข้าว. 2.31.โครงการทำความร้อนอากาศสองขั้นตอนในเครื่องทำความร้อนด้วยน้ำเครือข่ายและไอน้ำที่เลือก:
1 - เครื่องทำความร้อนเครือข่าย 2 - ขั้นตอนแรกของการทำความร้อนด้วยอากาศด้วยน้ำเครือข่ายของระบบทำความร้อน 3 - ขั้นตอนที่สองของการทำความร้อนด้วยอากาศ 4 - ปั๊มสำหรับจ่ายน้ำคืนเครือข่ายให้กับเครื่องทำความร้อน 5 - เครือข่ายน้ำสำหรับทำความร้อนอากาศ (แผนภาพสำหรับ ช่วงฤดูร้อน- 6 - เครือข่ายน้ำสำหรับทำความร้อนอากาศ (โครงการสำหรับช่วงฤดูหนาว)
- สุภาษิตและคำพูดเกี่ยวกับทัศนคติที่เคารพของเด็กต่อผู้ปกครองสำหรับเด็กก่อนวัยเรียนและวัยเรียน, โรงเรียน, สถาบันการศึกษาก่อนวัยเรียน: ชุดสุภาษิตที่ดีที่สุดพร้อมคำอธิบายความหมาย
- นักบินอวกาศชาวรัสเซียของเราหรือเป็นครั้งแรกในประวัติศาสตร์ของมนุษยชาติใครคือนักบินอวกาศชาวรัสเซียคนแรก
- เมื่อไหร่ที่คุณควรหมักกะหล่ำปลีในหนึ่งปี?
- กลุ่มดาวราศีสิงห์: สถานที่และดวงดาวที่สว่างไสว