Tungkol sa thermal energy sa mga simpleng termino! Mga modernong suliranin ng agham at edukasyon Paano umiinit ang hangin sa atmospera
Pangunahing pisikal na katangian hangin: density ng hangin, dynamic at kinematic viscosity nito, tiyak na kapasidad ng init, thermal conductivity, thermal diffusivity, Prandtl number at entropy. Ang mga katangian ng hangin ay ibinibigay sa mga talahanayan depende sa temperatura sa normal na presyon ng atmospera.
Densidad ng hangin laban sa temperatura
Ang isang detalyadong talahanayan ng mga halaga ng dry air density sa iba't ibang mga temperatura at normal na presyon ng atmospera ay ipinakita. Ano ang density ng hangin? Ang densidad ng hangin ay maaaring matukoy nang analytical sa pamamagitan ng paghahati ng masa nito sa dami nito. sa ilalim ng mga ibinigay na kondisyon (presyon, temperatura at halumigmig). Posible ring kalkulahin ang density nito gamit ang ideal na equation ng gas ng state formula. Para dito kailangan mong malaman ganap na presyon at temperatura ng hangin, pati na rin ang gas constant at molar volume nito. Ang equation na ito ay nagpapahintulot sa iyo na kalkulahin ang density ng hangin sa isang tuyong estado.
Sa pagsasanay, upang malaman kung ano ang density ng hangin sa iba't ibang temperatura, ito ay maginhawa upang gamitin ang mga yari na talahanayan. Halimbawa, ang ibinigay na talahanayan ng mga halaga ng density ng hangin sa atmospera depende sa temperatura nito. Ang density ng hangin sa talahanayan ay ipinahayag sa mga kilo bawat metro kubiko at ibinibigay sa hanay ng temperatura mula minus 50 hanggang 1200 degrees Celsius sa normal na presyon ng atmospera (101325 Pa).
t, °С | ρ, kg / m 3 | t, °С | ρ, kg / m 3 | t, °С | ρ, kg / m 3 | t, °С | ρ, kg / m 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 |
Sa 25°C, ang hangin ay may density na 1.185 kg/m 3 . Kapag pinainit, ang density ng hangin ay bumababa - ang hangin ay lumalawak (ang tiyak na dami nito ay tumataas). Sa pagtaas ng temperatura, halimbawa, hanggang sa 1200°C, nakakamit ang napakababang density ng hangin, katumbas ng 0.239 kg/m 3, na 5 beses na mas mababa kaysa sa halaga nito sa temperatura ng silid. Sa pangkalahatan, ang pagbaba sa pag-init ay nagbibigay-daan sa isang proseso tulad ng natural na kombeksyon na maganap at ginagamit, halimbawa, sa aeronautics.
Kung ihahambing natin ang density ng hangin na may paggalang sa, kung gayon ang hangin ay mas magaan sa pamamagitan ng tatlong mga order ng magnitude - sa temperatura na 4 ° C, ang density ng tubig ay 1000 kg / m 3, at ang density ng hangin ay 1.27 kg / m 3. Kinakailangan din na tandaan ang halaga ng density ng hangin sa ilalim ng normal na mga kondisyon. Ang mga normal na kondisyon para sa mga gas ay ang mga nasa ilalim kung saan ang kanilang temperatura ay 0 ° C, at ang presyon ay katumbas ng normal na presyon ng atmospera. Kaya, ayon sa talahanayan, Ang density ng hangin sa ilalim ng normal na mga kondisyon (sa NU) ay 1.293 kg / m 3.
Dynamic at kinematic viscosity ng hangin sa iba't ibang temperatura
Kapag nagsasagawa ng mga kalkulasyon ng thermal, kinakailangang malaman ang halaga ng lagkit ng hangin (viscosity coefficient) sa iba't ibang temperatura. Ang halagang ito ay kinakailangan upang kalkulahin ang mga numero ng Reynolds, Grashof, Rayleigh, ang mga halaga na tumutukoy sa daloy ng rehimen ng gas na ito. Ipinapakita ng talahanayan ang mga halaga ng mga coefficient ng dynamic μ at kinematic ν lagkit ng hangin sa hanay ng temperatura mula -50 hanggang 1200°C sa presyon ng atmospera.
Ang lagkit ng hangin ay tumataas nang malaki sa pagtaas ng temperatura. Halimbawa, ang kinematic viscosity ng hangin ay katumbas ng 15.06 10 -6 m 2 / s sa temperatura na 20 ° C, at sa pagtaas ng temperatura sa 1200 ° C, ang lagkit ng hangin ay nagiging katumbas ng 233.7 10 -6. m 2 / s, iyon ay, tumataas ito ng 15.5 beses! Ang dynamic na lagkit ng hangin sa temperatura na 20°C ay 18.1·10 -6 Pa·s.
Kapag ang hangin ay pinainit, ang mga halaga ng parehong kinematic at dynamic na lagkit. Ang dalawang dami na ito ay magkakaugnay sa pamamagitan ng halaga ng air density, ang halaga nito ay bumababa kapag ang gas na ito ay pinainit. Ang pagtaas sa kinematic at dynamic na lagkit ng hangin (pati na rin ang iba pang mga gas) sa panahon ng pag-init ay nauugnay sa isang mas matinding panginginig ng boses ng mga molekula ng hangin sa paligid ng kanilang equilibrium na estado (ayon sa MKT).
t, °С | μ 10 6 , Pa s | ν 10 6, m 2 / s | t, °С | μ 10 6 , Pa s | ν 10 6, m 2 / s | t, °С | μ 10 6 , Pa s | ν 10 6, m 2 / s |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
-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 |
Tandaan: Mag-ingat! Ang lagkit ng hangin ay ibinibigay sa kapangyarihan ng 10 6 .
Tiyak na kapasidad ng init ng hangin sa mga temperatura mula -50 hanggang 1200°C
Ang isang talahanayan ng tiyak na kapasidad ng init ng hangin sa iba't ibang temperatura ay ipinakita. Ang kapasidad ng init sa talahanayan ay ibinibigay sa pare-pareho ang presyon (isobaric heat capacity ng hangin) sa hanay ng temperatura mula minus 50 hanggang 1200°C para sa tuyong hangin. Ano ang tiyak na kapasidad ng init ng hangin? Tinutukoy ng halaga ng tiyak na kapasidad ng init ang dami ng init na dapat ibigay sa isang kilo ng hangin sa pare-parehong presyon upang mapataas ang temperatura nito ng 1 degree. Halimbawa, sa 20°C, upang mapainit ang 1 kg ng gas na ito ng 1°C sa isang prosesong isobaric, kinakailangan ang 1005 J ng init.
Ang tiyak na kapasidad ng init ng hangin ay tumataas habang tumataas ang temperatura nito. Gayunpaman, ang pag-asa ng mass heat capacity ng hangin sa temperatura ay hindi linear. Sa saklaw mula -50 hanggang 120°C, halos hindi nagbabago ang halaga nito - sa ilalim ng mga kondisyong ito, ang average na kapasidad ng init ng hangin ay 1010 J/(kg deg). Ayon sa talahanayan, makikita na ang temperatura ay nagsisimulang magkaroon ng makabuluhang epekto mula sa halagang 130°C. Gayunpaman, ang temperatura ng hangin ay nakakaapekto sa tiyak na kapasidad ng init nito na mas mahina kaysa sa lagkit nito. Kaya, kapag pinainit mula 0 hanggang 1200°C, ang kapasidad ng init ng hangin ay tumataas lamang ng 1.2 beses - mula 1005 hanggang 1210 J/(kg deg).
Dapat tandaan na ang kapasidad ng init ng basa-basa na hangin ay mas mataas kaysa sa tuyong hangin. Kung ihahambing natin ang hangin, malinaw na ang tubig ay may mas mataas na halaga at ang nilalaman ng tubig sa hangin ay humahantong sa pagtaas ng tiyak na init.
t, °С | C p , J/(kg deg) | t, °С | C p , J/(kg deg) | t, °С | C p , J/(kg deg) | t, °С | C p , J/(kg deg) |
---|---|---|---|---|---|---|---|
-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 |
Thermal conductivity, thermal diffusivity, Prandtl na bilang ng hangin
Ipinapakita ng talahanayan ang mga pisikal na katangian ng hangin sa atmospera bilang thermal conductivity, thermal diffusivity at ang Prandtl number nito depende sa temperatura. Ang mga thermophysical na katangian ng hangin ay ibinibigay sa hanay mula -50 hanggang 1200°C para sa tuyong hangin. Ayon sa talahanayan, makikita na ang mga ipinahiwatig na katangian ng hangin ay nakasalalay nang malaki sa temperatura at ang pag-asa sa temperatura ng mga itinuturing na katangian ng gas na ito ay naiiba.
Kapag nagdidisenyo ng isang sistema ng pagpainit ng hangin, ginagamit ang mga yari na air heater.
Para sa tamang pagpili ng mga kinakailangang kagamitan, sapat na malaman: ang kinakailangang kapangyarihan ng pampainit ng hangin, na kasunod na mai-mount sa sistema ng pag-init ng supply ng bentilasyon, ang temperatura ng hangin sa labasan nito mula sa pag-install ng air heater at ang daloy ng coolant. rate.
Upang gawing simple ang mga kalkulasyon na ginawa, isang online na calculator para sa pagkalkula ng pangunahing data para sa tamang pagpili ng isang pampainit ay ipinakita sa iyong pansin.
- Thermal power ng heater kW. Sa mga field ng calculator, ipasok ang paunang data sa dami ng hangin na dumadaan sa heater, data sa temperatura ng hangin na pumapasok sa inlet, at ang kinakailangang temperatura ng daloy ng hangin sa labasan ng heater.
- temperatura ng labasan ng hangin. Sa naaangkop na mga patlang, dapat mong ipasok ang paunang data sa dami ng pinainit na hangin, ang temperatura ng daloy ng hangin sa pumapasok sa pag-install at ang init na output ng pampainit na nakuha sa unang pagkalkula.
- Pagkonsumo ng coolant. Upang gawin ito, ipasok ang paunang data sa mga patlang ng online na calculator: ang thermal power ng pag-install na nakuha sa unang pagkalkula, ang temperatura ng coolant na ibinibigay sa pumapasok sa heater, at ang halaga ng temperatura sa outlet ng aparato.
Pagkalkula ng kapangyarihan ng pampainit
Pag-init ng kapaligiran (temperatura ng hangin).
Ang atmospera ay tumatanggap ng mas maraming init mula sa pinagbabatayan na ibabaw ng lupa kaysa direkta mula sa araw. Ang init ay inililipat sa atmospera sa pamamagitan ng molekular thermal conductivity,kombeksyon, ang paglabas ng tiyak na init ng singaw sa paghalay singaw ng tubig sa kapaligiran. Samakatuwid, ang temperatura sa troposphere ay karaniwang bumababa sa taas. Ngunit kung ang ibabaw ay nagbibigay ng mas maraming init sa hangin kaysa sa natatanggap nito sa parehong oras, ito ay lumalamig, at ang hangin sa itaas nito ay lumalamig din mula dito. Sa kasong ito, ang temperatura ng hangin ay tumataas nang may altitude. Ang ganitong posisyon ay tinatawag pagbabaligtad ng temperatura . Maaari itong maobserbahan sa tag-araw sa gabi, sa taglamig - sa itaas ng nalalatagan ng niyebe. Ang pagbabaligtad ng temperatura ay karaniwan sa mga polar na rehiyon. Ang dahilan para sa pagbabaligtad, bilang karagdagan sa paglamig sa ibabaw, ay maaaring pag-aalis mainit na hangin malamig na hangin na dumadaloy sa ilalim nito o malamig na hangin na dumadaloy sa ilalim ng intermountain basin.
Sa isang kalmadong troposphere, ang temperatura ay bumababa sa taas ng isang average na 0.6 ° para sa bawat 100 m. Kapag ang tuyong hangin ay tumaas, ang tagapagpahiwatig na ito ay tumataas at maaaring umabot sa 1 ° bawat 100 m, at kapag ang basa-basa na hangin ay tumaas, ito ay bumababa. Ito ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng katotohanan na ang tumataas na hangin ay lumalawak at ang enerhiya (init) ay ginugugol dito, at kapag ang basa-basa na hangin ay tumaas, ang singaw ng tubig ay namumuo, na sinamahan ng paglabas ng init.
Pagbaba ng temperatura ng tumataas na hangin - ang pangunahing dahilan ng pagbuo ng mga ulap . Ang pababang hangin, na bumabagsak sa ilalim ng mahusay na presyon, ay na-compress, at ang temperatura nito ay tumataas.
Temperatura hangin pana-panahong nagbabago sa araw at sa buong taon.
AT araw-araw nitong kurso mayroong isang maximum (sa hapon) at isang minimum (bago sumikat ang araw). Mula sa ekwador hanggang sa mga pole, bumababa ang pang-araw-araw na amplitude ng mga pagbabago sa temperatura. Ngunit sa parehong oras, sila ay palaging mas malaki sa ibabaw ng lupa kaysa sa ibabaw ng karagatan.
AT taunang kurso temperatura hangin sa ekwador - dalawang maxima (pagkatapos ng equinox) at dalawang minima (pagkatapos ng solstices). Sa tropikal, mapagtimpi at polar latitude - isang maximum at isang minimum. Ang mga amplitude ng taunang pagbabagu-bago sa temperatura ng hangin ay tumataas sa pagtaas ng latitude. Sa ekwador, mas mababa ang mga ito kaysa araw-araw: 1-2°C sa ibabaw ng karagatan at hanggang 5°C - sa ibabaw ng lupa. Sa mga tropikal na latitude - sa ibabaw ng karagatan - 5 ° C, sa ibabaw ng lupa - hanggang sa 15 ° C. AT mapagtimpi latitude mula 10-15°C sa ibabaw ng karagatan hanggang 60°C o higit pa sa ibabaw ng lupa. Sa polar latitude, nananaig ang negatibong temperatura, ang taunang pagbabagu-bago nito ay umabot sa 30-40°C.
Ang tamang pang-araw-araw at taunang kurso ng temperatura ng hangin, dahil sa mga pagbabago sa taas ng Araw sa itaas ng abot-tanaw at haba ng araw, ay kumplikado ng mga hindi pana-panahong pagbabago na dulot ng paggalaw ng mga masa ng hangin na may iba't ibang temperatura. Ang pangkalahatang pattern ng pamamahagi ng temperatura sa ilalim na layer troposphere-ang pagbaba nito sa direksyon mula sa ekwador hanggang sa mga pole.
Kung average na taunang temperatura ng hangin nakasalalay lamang sa latitude, ang distribusyon nito sa hilaga at timog na hemisphere ay magiging pareho. Sa katotohanan, gayunpaman, ang pamamahagi nito ay lubos na naaapektuhan ng mga pagkakaiba sa likas na katangian ng pinagbabatayan na ibabaw at ang paglipat ng init mula sa mababang latitude patungo sa matataas na latitude.
Bilang resulta ng paglipat ng init, ang temperatura ng hangin sa ekwador ay mas mababa, at sa mga pole ito ay mas mataas kaysa sa kung wala ang prosesong ito. Southern Hemisphere mas malamig kaysa sa Hilaga, pangunahin dahil sa lupaing natatakpan ng yelo at niyebe malapit sa South Pole. Katamtamang temperatura hangin sa ibabang dalawang metrong layer para sa buong Earth +14°C, na tumutugma sa average taunang temperatura hangin sa 40°N
PAG-ASA NG TEMPERATURA NG HANGIN SA HEOGRAPHICAL LATITUDE
Ang distribusyon ng temperatura ng hangin malapit sa ibabaw ng lupa ay ipinapakita sa pamamagitan ng isotherms - mga linyang nag-uugnay sa mga lugar na may parehong temperatura. Ang mga isotherm ay hindi nag-tutugma sa mga parallel. Sila ay yumuko, lumilipat mula sa mainland patungo sa karagatan at kabaliktaran.
presyon ng atmospera
Ang hangin ay may masa at bigat, at samakatuwid ay nagbibigay ng presyon sa ibabaw sa pakikipag-ugnay dito. Ang presyon na ginawa ng hangin sa ibabaw ng lupa at lahat ng mga bagay dito ay tinatawag presyon ng atmospera . Ito ay katumbas ng bigat ng nakapatong na haligi ng hangin at depende sa temperatura ng hangin: mas mataas ang temperatura, mas mababa ang presyon.
Ang presyon ng atmospera sa pinagbabatayan na ibabaw ay nasa average na 1.033 g bawat 1 cm 2 (higit sa 10 tonelada bawat m 2 ). Ang presyon ay sinusukat sa millimeters ng mercury, millibars (1 mb = 0.75 mm Hg) at hectopascals (1 hPa = 1 mb). Sa altitude, bumababa ang presyon: Sa mas mababang layer ng troposphere, hanggang sa taas na 1 km, bumababa ito ng 1 mm Hg. Art. para sa bawat 10 m. Kung mas mataas, mas mabagal ang pagbaba ng presyon. normal na presyon sa antas ng karagatan - 760 mm. Rt. Art.
Ang pangkalahatang pamamahagi ng presyon sa ibabaw ng Earth ay may zonal na katangian:
Season |
Sa ibabaw ng mainland |
Sa ibabaw ng karagatan |
|
Sa equatorial latitude |
|||
Sa mga tropikal na latitude |
|||
Mababa |
mataas |
||
Sa katamtamang latitude |
mataas |
Mababa |
|
Mababa |
|||
Sa polar latitude |
|||
Kaya, parehong sa taglamig at tag-araw, at sa ibabaw ng mga kontinente at sa ibabaw ng karagatan, mga zone ng mataas at mababang presyon. Ang pamamahagi ng presyon ay malinaw na nakikita sa mga mapa ng isobar ng Enero at Hulyo. mga isobar - mga linya na nag-uugnay sa mga lugar ng pantay na presyon. Kung mas malapit sila sa isa't isa, mas mabilis ang pagbabago ng presyon sa distansya. Ang halaga ng pagbabago sa presyon sa bawat yunit ng distansya (100 km) ay tinatawag gradient ng presyon .
Ang pagbabago sa presyon ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng paggalaw ng hangin. Ito ay tumataas kung saan may mas maraming hangin, at bumababa kung saan ang hangin ay umaalis. pangunahing dahilan paggalaw ng hangin - ang pag-init at paglamig nito mula sa pinagbabatayan na ibabaw. Habang umiinit ang hangin mula sa ibabaw, lumalawak ito at nagmamadaling pataas. Naabot ang isang taas kung saan ang density nito ay mas malaki kaysa sa density ng nakapaligid na hangin, kumakalat ito sa mga gilid. Samakatuwid, ang presyon sa mainit na ibabaw ay bumababa (equatorial latitude, mainland tropical latitude sa tag-araw). Ngunit sa parehong oras, ito ay tumataas sa mga kalapit na lugar, bagaman ang temperatura doon ay hindi nagbabago (tropikal na latitude sa taglamig).
Sa itaas ng malamig na ibabaw, ang hangin ay lumalamig at lumalamig, kumapit sa ibabaw (polar latitude, ang continental na bahagi ng mapagtimpi na latitude sa taglamig). Sa tuktok, bumababa ang density nito, at ang hangin ay nanggagaling dito mula sa gilid. Ang halaga nito sa itaas ng malamig na ibabaw ay tumataas, ang presyon dito ay tumataas. Kasabay nito, kung saan umalis ang hangin, bumababa ang presyon nang hindi binabago ang temperatura. Ang pag-init at paglamig ng hangin mula sa ibabaw ay sinamahan ng muling pamamahagi nito at pagbabago ng presyon.
Sa equatorial latitude ang presyon ay palaging nabawasan. Ito ay dahil sa ang katunayan na ang hangin na pinainit mula sa ibabaw ay tumataas at umaalis patungo sa mga tropikal na latitude, na lumilikha ng mas mataas na presyon doon.
Sa itaas ng malamig na ibabaw sa Arctic at Antarctica presyon nakataas. Ito ay nilikha ng hangin na nagmumula sa mapagtimpi na latitude hanggang sa lugar ng condensed cold air. Ang pag-agos ng hangin sa mga polar latitude ay ang dahilan ng pagbaba ng presyon sa mga temperate latitude.
Bilang resulta, ang mga sinturon ng mababang (equatorial at temperate) at mataas na presyon (tropikal at polar) ay nabuo. Depende sa panahon, medyo lumilipat sila patungo sa hemisphere ng tag-init ("pagsunod sa Araw").
Ang mga polar na rehiyon na may mataas na presyon ay lumalawak sa taglamig at lumiliit sa tag-araw, ngunit umiiral sa buong taon. Ang mga sinturon ng mababang presyon ay nananatili sa buong taon malapit sa ekwador at sa mga mapagtimpi na latitude ng Southern Hemisphere.
Sa taglamig, sa mapagtimpi na latitude ng Northern Hemisphere, ang presyon sa mga kontinente ay tumataas nang malakas at ang mababang presyon ng sinturon ay "nasira". Ang mga saradong lugar na may mababang presyon ay nananatili lamang sa ibabaw ng mga karagatan - Icelandic at Aleutian lows. Sa mga kontinente, sa kabaligtaran, taglamig mataas :Asyano (Siberian) at North American. Sa tag-araw, sa mapagtimpi na mga latitude ng Northern Hemisphere, ang mababang presyon ng sinturon ay naibalik.
Ang isang malaking lugar ng mababang presyon na may sentro sa mga tropikal na latitude ay bumubuo sa Asya sa tag-araw - Asian Low. Sa mga tropikal na latitude, ang mga kontinente ay palaging mas mainit kaysa sa mga karagatan, at ang presyon sa kanila ay mas mababa. Samakatuwid, sa ibabaw ng mga karagatan ay mayroong subtropikal na mataas :North Atlantic (Azores), North Pacific, South Atlantic, South Pacific at Timog Indian.
Kaya, dahil sa magkakaibang pag-init at paglamig ng mga ibabaw ng kontinental at tubig (ang ibabaw ng kontinental ay mas mabilis uminit at lumalamig), ang pagkakaroon ng mainit at malamig na agos at iba pang mga sanhi sa Earth, maliban sa mga sinturon presyon ng atmospera maaaring mangyari ang mga saradong lugar na mababa at mataas ang presyon.
1. Pagkonsumo ng init para sa supply ng air heating
Q t \u003d L ∙ ρ hangin. ∙ na may hangin. ∙(t int. - t out.),
saan:
ρ hangin. ay ang density ng hangin. Ang density ng tuyong hangin sa 15°C sa antas ng dagat ay 1.225 kg/m³;
may hangin – tiyak na kapasidad ng init ng hangin na katumbas ng 1 kJ/(kg∙K)=0.24 kcal/(kg∙°C);
t int. – temperatura ng hangin sa labasan ng pampainit, ° С;
t lumabas. - panlabas na temperatura ng hangin, ° С (temperatura ng hangin ng pinakamalamig na limang araw na panahon na may seguridad na 0.92 ayon sa Building Climatology).
2. Rate ng daloy ng coolant para sa heater
G \u003d (3.6 ∙ Q t) / (s in ∙ (t pr -t arr)),
saan:
3.6 - conversion factor W hanggang kJ/h (upang makuha ang daloy ng rate sa kg/h);
G - pagkonsumo ng tubig para sa pagpainit ng pampainit, kg / h;
Q t - thermal power ng heater, W;
c c - tiyak na kapasidad ng init ng tubig, katumbas ng 4.187 kJ / (kg ∙ K) \u003d 1 kcal / (kg ∙ ° С);
t pr. - temperatura ng coolant (tuwid na linya), ° С;
t lumabas. – temperatura ng carrier ng init (linya ng pagbabalik), °C.
3. Ang pagpili ng diameter ng pipe para sa pagpainit ng pampainit
Pagkonsumo ng tubig para sa pampainit , kg/h4. I-d diagram ng proseso ng pag-init ng hangin
Ang proseso ng pag-init ng hangin sa heater ay nagpapatuloy sa d=const (sa patuloy na moisture content).
Pagbabago sa recirculation ng flue gas . Ang recirculation ng gas ay malawakang ginagamit upang palawakin ang hanay ng superheated steam temperature control at nagbibigay-daan sa pagpapanatili ng superheated steam temperature kahit na sa mababang load ng boiler unit. Kamakailan, ang flue gas recirculation ay nagiging popular din bilang isang paraan upang mabawasan ang NO x formation. Ginagamit din ito upang i-recirculate ang mga flue gas sa daloy ng hangin bago ang mga burner, na mas epektibo sa mga tuntunin ng pagsugpo sa pagbuo ng NO x .
Ang pagpapakilala ng medyo malamig na recirculated na mga gas sa ibabang bahagi ng furnace ay humahantong sa pagbawas sa pagsipsip ng init ng radiant heating surface at sa pagtaas ng temperatura ng gas sa furnace outlet at sa convective gas ducts, kabilang ang flue gas. temperatura. Ang isang pagtaas sa kabuuang daloy ng mga flue gas sa seksyon ng landas ng gas bago ang pagpili ng mga gas para sa recirculation ay nag-aambag sa isang pagtaas sa mga koepisyent ng paglipat ng init at pagsipsip ng init ng mga convective heating surface.
kanin. 2.29. Mga pagbabago sa temperatura ng singaw (curve 1), temperatura ng mainit na hangin (curve 2) at pagkawala ng flue gas (curve 3) depende sa bahagi ng flue gas recirculation r.
Sa fig. Ipinapakita ng 2.29 ang mga katangian ng TP-230-2 boiler unit na may pagbabago sa proporsyon ng recirculation ng gas sa mas mababang bahagi ng pugon. Narito ang bahagi ng pag-recycle
kung saan ang V rc ay ang dami ng mga gas na inalis para sa recirculation; V r - ang dami ng mga gas sa punto ng pagpili para sa recirculation nang hindi isinasaalang-alang ang V rc. Tulad ng makikita, ang pagtaas sa bahagi ng recirculation sa bawat 10% ay humahantong sa pagtaas ng temperatura ng flue gas ng 3-4°C, Vr - sa pamamagitan ng 0.2%, temperatura ng singaw - sa pamamagitan ng 15 ° C, at ang likas na katangian ng pagtitiwala ay halos linear. Ang mga ratio na ito ay hindi malabo para sa lahat ng mga yunit ng boiler. Ang kanilang halaga ay nakasalalay sa temperatura ng mga recirculated gas (ang lugar ng paggamit ng gas) at ang paraan ng pagpapakilala sa kanila. Ang paglabas ng mga recirculated gas sa itaas na bahagi ng pugon ay hindi nakakaapekto sa pagpapatakbo ng pugon, ngunit humahantong sa isang makabuluhang pagbaba sa temperatura ng mga gas sa lugar ng superheater at, bilang isang resulta, sa isang pagbawas. sa temperatura ng sobrang init na singaw, kahit na ang dami ng mga produkto ng pagkasunog ay tumataas. Ang paglabas ng mga gas sa itaas na bahagi ng furnace ay maaaring gamitin upang protektahan ang superheater mula sa epekto. mataas na temperatura gas at bawasan ang superheater slagging.
Siyempre, ang paggamit ng recirculation ng gas ay humahantong sa pagbaba hindi lamang sa kahusayan. gross, ngunit din kahusayan net ng boiler unit, dahil nagdudulot ito ng pagtaas sa konsumo ng kuryente para sa sariling pangangailangan.
kanin. 2.30. Pagtitiwala sa mga pagkawala ng init na may mekanikal na underburning sa temperatura ng mainit na hangin.
Pagbabago ng temperatura ng mainit na hangin. Ang pagbabago sa temperatura ng mainit na hangin ay resulta ng pagbabago sa operating mode ng air heater dahil sa impluwensya ng mga salik tulad ng mga pagbabago sa pagkakaiba ng temperatura, koepisyent ng paglipat ng init, gas o daloy ng hangin. Ang pagtaas ng temperatura ng mainit na hangin ay tumataas, kahit na bahagyang, ang antas ng paglabas ng init sa pugon. Ang temperatura ng mainit na hangin ay may makabuluhang epekto sa mga katangian ng mga yunit ng boiler na tumatakbo sa gasolina na may mababang pabagu-bago ng output. Ang pagbaba sa tg.v sa kasong ito ay nagpapalala sa mga kondisyon para sa pag-aapoy ng gasolina, ang mode ng pagpapatayo at paggiling ng gasolina, ay humahantong sa pagbaba sa temperatura ng pinaghalong hangin sa pumapasok sa mga burner, na maaaring magdulot ng pagtaas sa pagkalugi na may mekanikal na underburning (tingnan ang Fig. 2.30).
. Pagbabago ng temperatura ng preheating ng hangin. Ang air preheating bago ang air heater ay ginagamit upang mapataas ang temperatura ng dingding ng mga heating surface nito upang mabawasan ang corrosive na epekto ng mga flue gas sa mga ito, lalo na kapag sinusunog ang mga high-sulfur fuel. Ayon sa PTE, kapag nagsusunog ng sulfurous fuel oil, ang temperatura ng hangin sa harap ng tubular air heaters ay hindi dapat mas mababa sa 110 ° C, at sa harap ng mga regenerative - hindi mas mababa sa 70 ° C.
Ang pre-heating ng hangin ay maaaring isagawa sa pamamagitan ng pag-recirculate ng mainit na hangin sa pumapasok ng mga blast fan, gayunpaman, sa kasong ito, ang kahusayan ng boiler unit ay bumababa dahil sa pagtaas ng pagkonsumo ng kuryente para sa pagsabog at pagtaas ng temperatura ng ang mga flue gas. Samakatuwid, ipinapayong painitin ang hangin sa itaas ng 50°C sa mga heater na tumatakbo sa piling singaw o mainit na tubig.
Ang paunang pag-init ng hangin ay nangangailangan ng pagbawas sa pagsipsip ng init ng pampainit ng hangin dahil sa pagbaba sa pagkakaiba ng temperatura, habang ang temperatura ng tambutso ng gas at pagtaas ng pagkawala ng init. Nangangailangan din ang air preheating ng karagdagang gastos sa enerhiya para sa supply ng hangin sa air heater. Depende sa antas at paraan ng air preheating, para sa bawat 10° C ng air preheating, ang kahusayan kabuuang pagbabago sa pamamagitan ng tungkol sa 0.15-0.25%, at ang temperatura ng mga flue gas - sa pamamagitan ng 3-4.5 ° C.
Dahil ang bahagi ng init na kinuha para sa air preheating na may kaugnayan sa init na output ng mga yunit ng boiler ay medyo malaki (2-3.5%), ang pagpili ng pinakamainam na air heating scheme ay napakahalaga.
Malamig na hangin
kanin. 2.31. Scheme ng two-stage air heating sa mga heaters na may network water at selective steam:
1 - mga pampainit ng network; 2 - ang unang yugto ng pag-init ng hangin na may tubig sa network ng sistema ng pag-init; 3 - ang ikalawang yugto ng air heating pzrom; 4 - bomba para sa pagbibigay ng pagbabalik ng tubig sa network sa mga heater; 5 - network ng tubig para sa pagpainit ng hangin (scheme para sa panahon ng tag-init); 6 - network ng tubig para sa pagpainit ng hangin (scheme para sa panahon ng taglamig).