1. Was ist Luft? Was ist Normalluft?
Antwort: Die Atmosphäre um die Erde bezeichnen wir üblicherweise als Luft.
Die Luft bei einem festgelegten Druck von 0,1MPa, einer Temperatur von 20°C und einer relativen Feuchte von 36% ist Normalluft. Normalluft unterscheidet sich von Standardluft in der Temperatur und enthält Feuchtigkeit. Befindet sich Wasserdampf in der Luft, so verringert sich das Luftvolumen, sobald dieser Wasserdampf abgeschieden wird.
2. Wie ist der Standardzustand der Luft definiert?
Antwort: Die Definition des Standardzustands lautet: Der Luftzustand bei einem Ansaugdruck von 0,1MPa und einer Temperatur von 15,6°C (in der heimischen Industrie 0°C) wird als Standardzustand der Luft bezeichnet.
Im Standardzustand beträgt die Luftdichte 1,185kg/m3 (die Leistung von Kompressor, Trockner, Filter und anderer Nachbehandlungsgeräte wird mit dem Durchfluss im Luftstandardzustand angegeben, die Einheit wird als Nm3/min geschrieben).
3. Was ist gesättigte und ungesättigte Luft?
Antwort: Bei einer bestimmten Temperatur und einem bestimmten Druck ist der Wasserdampfgehalt in feuchter Luft (also die Dichte des Wasserdampfs) begrenzt; erreicht die in einer bestimmten Temperatur enthaltene Wasserdampfmenge den maximal möglichen Gehalt, so bezeichnet man die Luft als gesättigte Luft. Feuchte Luft ohne den maximal möglichen Wasserdampfgehalt heißt ungesättigte Luft.
4. Unter welchen Bedingungen wird ungesättigte Luft zu gesättigter Luft? Was ist „Kondensation“?
In dem Moment, in dem ungesättigte Luft zu gesättigter Luft wird, kondensieren in der feuchten Luft flüssige Wassertröpfchen; dies nennt man „Kondensation“. Kondensation kommt häufig vor. So ist die Luftfeuchte im Sommer sehr hoch, und an der Oberfläche von Wasserleitungen bilden sich leicht Wassertröpfchen. An Wintermorgen erscheinen Wassertröpfchen an den Fensterscheiben von Wohnungen. Dies sind Ergebnisse der Kondensation, weil die feuchte Luft bei konstantem Druck bis zum Taupunkt abgekühlt wird.
5. Was sind Atmosphärendruck, Absolutdruck und Überdruck? Welche gängigen Druckeinheiten gibt es?
Antwort: Der Druck, den die die Erdoberfläche umgebende, sehr mächtige Atmosphärenschicht auf die Erdoberfläche oder auf Gegenstände an der Oberfläche ausübt, heißt „Atmosphärendruck“, Symbol Ρb; der unmittelbar auf die Oberfläche eines Behälters oder Gegenstands wirkende Druck heißt „Absolutdruck“. Der Druckwert beginnt beim absoluten Vakuum, Symbol Pa; der mit Manometern, Vakuummetern, U-Rohren und anderen Instrumenten gemessene Druck heißt „Überdruck“, und der „Überdruck“ beginnt beim Atmosphärendruck, Symbol Ρg. Der Zusammenhang zwischen den drei Größen ist
Pa = Pb + Pg
Druck bezeichnet die Kraft pro Flächeneinheit; die Druckeinheit ist N/Quadrat, angegeben als Pa, genannt Pascal. In der Technik wird häufig MPa (MPa) verwendet
1MPa=10 sechste Potenz Pa
1 Standardatmosphärendruck = 0,1013MPa
1kPa=1000Pa=0,01kgf/Quadrat
1MPa=10 sechste Potenz Pa=10,2kgf/Quadrat
Im alten Einheitensystem wird der Druck üblicherweise in kgf/cm2 (Kilogrammkraft/Quadratzentimeter) angegeben.
6. Was ist die Temperatur? Welche Temperatureinheiten sind gebräuchlich?
Antwort: Die Temperatur ist der statistische Mittelwert der Wärmebewegung der Moleküle eines Stoffes.
Absolute Temperatur: Die Temperatur, die von der untersten Grenztemperatur ausgeht, bei der die Gasmoleküle ihre Bewegung einstellen, bezeichnet als T. Die Einheit ist „Kelvin“, das Einheitenzeichen ist K.
Celsius-Temperatur: Die Temperatur, die vom Schmelzpunkt des Eises ausgeht, die Einheit ist „Celsius“, das Einheitenzeichen ist ℃. Daneben wird in britischen und amerikanischen Ländern häufig die „Fahrenheit-Temperatur“ verwendet, das Einheitenzeichen ist F.
Der Umrechnungszusammenhang zwischen den drei Temperatureinheiten ist
T (K) = t (°C) + 273,16
t(°F) = 32 + 1,8 t(°C)
7. Was ist der Partialdruck des Wasserdampfs in feuchter Luft?
Antwort: Feuchte Luft ist ein Gemisch aus Wasserdampf und trockener Luft. In einem bestimmten Volumen feuchter Luft ist die Menge des Wasserdampfs (nach Masse) meist deutlich geringer als die der trockenen Luft, er nimmt jedoch dasselbe Volumen ein wie die trockene Luft und hat auch dieselbe Temperatur. Der Druck feuchter Luft ist die Summe der Partialdrücke der Bestandteile (d. h. trockene Luft und Wasserdampf). Der Druck des Wasserdampfs in feuchter Luft wird Partialdruck des Wasserdampfs genannt, bezeichnet als Pso. Sein Wert spiegelt die Wasserdampfmenge in der feuchten Luft wider; je höher der Wasserdampfgehalt, desto höher der Wasserdampf-Partialdruck. Der Partialdruck des Wasserdampfs in gesättigter Luft wird gesättigter Partialdruck des Wasserdampfs genannt, bezeichnet als Pab.
8. Was ist die Luftfeuchte? Wie viel Feuchte?
Antwort: Die physikalische Größe, die den Trocken- und Feuchtegrad der Luft ausdrückt, heißt Feuchte. Gebräuchliche Feuchteangaben sind: absolute Feuchte und relative Feuchte.
Unter Standardbedingungen ist die in feuchter Luft in einem Volumen von 1 m3 enthaltene Wasserdampfmasse die „absolute Feuchte“ der feuchten Luft, die Einheit ist g/m3. Die absolute Feuchte gibt nur an, wie viel Wasserdampf in einem Einheitsvolumen feuchter Luft enthalten ist, nicht aber das Vermögen der feuchten Luft, Wasserdampf aufzunehmen, also den Feuchtegrad der feuchten Luft. Die absolute Feuchte ist die Dichte des Wasserdampfs in feuchter Luft.
Das Verhältnis der tatsächlich in feuchter Luft enthaltenen Wasserdampfmenge zur maximal möglichen Wasserdampfmenge bei gleicher Temperatur heißt „relative Feuchte“ und wird häufig mit φ angegeben. Die relative Feuchte φ liegt zwischen 0 und 100%. Je kleiner der φ-Wert, desto trockener die Luft und desto stärker ihr Wasseraufnahmevermögen; je größer der φ-Wert, desto feuchter die Luft und desto geringer ihr Wasseraufnahmevermögen. Das Feuchteaufnahmevermögen feuchter Luft hängt auch von ihrer Temperatur ab. Mit steigender Temperatur der feuchten Luft erhöht sich der Sättigungsdruck entsprechend. Bleibt der Wasserdampfgehalt dabei unverändert, so sinkt die relative Feuchte φ der feuchten Luft, das heißt, das Feuchteaufnahmevermögen der feuchten Luft steigt. Daher sollte bei der Installation des Kompressorraums auf ausreichende Belüftung, Temperaturabsenkung, keine Entwässerung und keine Wasseransammlung im Raum geachtet werden, um die Feuchtigkeit in der Luft zu verringern.
9. Was ist der Feuchtegehalt? Wie wird der Feuchtegehalt berechnet?
Antwort: In feuchter Luft ist die in 1kg trockener Luft enthaltene Wasserdampfmasse der „Feuchtegehalt“ der feuchten Luft, der üblicherweise verwendet wird. Der Feuchtegehalt ω ist nahezu proportional zum Wasserdampf-Partialdruck Pso und umgekehrt proportional zum Gesamtluftdruck p. ω spiegelt genau die in der Luft enthaltene Wasserdampfmenge wider. Ist der Atmosphärendruck im Allgemeinen konstant, so ist bei konstanter Temperatur der feuchten Luft auch Pso konstant. In diesem Fall steigt die relative Feuchte, der Feuchtegehalt nimmt zu und das Feuchteaufnahmevermögen ab.
10. Wovon hängt die Dichte des Wasserdampfs in gesättigter Luft ab?
Antwort: Der Wasserdampfgehalt (die Wasserdampfdichte) in der Luft ist begrenzt. Im Bereich des aerodynamischen Drucks (2MPa) kann man davon ausgehen, dass die Dichte des Wasserdampfs in gesättigter Luft nur von der Temperatur abhängt und nichts mit dem Luftdruck zu tun hat. Je höher die Temperatur, desto größer die Dichte des gesättigten Wasserdampfs. Bei 40°C hat 1 Kubikmeter Luft beispielsweise unabhängig davon, ob der Druck 0,1MPa oder 1,0MPa beträgt, die gleiche gesättigte Wasserdampfdichte.
11. Was ist feuchte Luft?
Antwort: Luft, die eine bestimmte Menge Wasserdampf enthält, heißt feuchte Luft; Luft ohne Wasserdampf heißt trockene Luft. Die Luft um uns herum ist feuchte Luft. In einer bestimmten Höhe sind Zusammensetzung und Anteile der trockenen Luft im Wesentlichen stabil, und sie haben keine besondere Bedeutung für das thermische Verhalten der gesamten feuchten Luft. Der Wasserdampfgehalt in feuchter Luft ist zwar nicht groß, doch die Veränderung des Gehalts beeinflusst die physikalischen Eigenschaften der feuchten Luft stark. Die Wasserdampfmenge bestimmt den Trocken- und Feuchtegrad der Luft. Das Arbeitsmedium des Kompressors ist feuchte Luft.
12. Was ist Wärme?
Antwort: Wärme ist eine Energieform. Gebräuchliche Einheiten: KJ/(kg·℃), cal/(kg·℃), kcal/(kg·℃) usw. 1kcal=4,186kJ, 1kJ=0,24kcal.
Nach den Gesetzen der Thermodynamik kann Wärme durch Konvektion, Wärmeleitung, Strahlung und andere Formen spontan vom heißen zum kalten Ende übertragen werden. Ohne Aufwand von Fremdenergie ist eine Umkehr der Wärmeübertragung nie möglich.
13. Was ist fühlbare Wärme? Was ist latente Wärme?
Antwort: In einem Erwärmungs- oder Abkühlungsvorgang bezeichnet man die Wärme, die ein Körper beim Steigen oder Sinken seiner Temperatur aufnimmt oder abgibt, ohne dass sich sein ursprünglicher Phasenzustand ändert, als fühlbare Wärme. Sie kann beim Menschen deutliche Kälte- und Wärmeempfindungen hervorrufen und lässt sich in der Regel mit einem Thermometer messen. So heißt die Wärme, die Wasser bei der Erwärmung von 20°C auf 80°C aufnimmt, fühlbare Wärme.
Wenn ein Körper Wärme aufnimmt oder abgibt, ändert sich sein Phasenzustand (z. B. Gas wird flüssig …), die Temperatur bleibt jedoch unverändert. Diese aufgenommene oder abgegebene Wärme heißt latente Wärme. Latente Wärme lässt sich nicht mit einem Thermometer messen und vom Menschen auch nicht fühlen, sie kann jedoch experimentell berechnet werden.
Nachdem gesättigte Luft Wärme abgegeben hat, geht ein Teil des Wasserdampfs in flüssiges Wasser über, und die Temperatur der gesättigten Luft sinkt dabei nicht; dieser Anteil der abgegebenen Wärme ist latente Wärme.
14. Was ist die Enthalpie der Luft?
Antwort: Die Enthalpie der Luft bezeichnet die in der Luft enthaltene Gesamtwärme, üblicherweise bezogen auf die Einheitsmasse trockener Luft. Die Enthalpie wird mit dem Symbol ι bezeichnet.
15. Was ist der Taupunkt? Womit hängt er zusammen?
Antwort: Der Taupunkt ist die Temperatur, bei der ungesättigte Luft bei konstantem Wasserdampf-Partialdruck (das heißt bei konstantem absolutem Wassergehalt) durch Abkühlung die Sättigung erreicht. Wenn die Temperatur auf den Taupunkt sinkt, scheiden sich in der feuchten Luft Kondenswassertröpfchen ab. Der Taupunkt feuchter Luft hängt nicht nur von der Temperatur ab, sondern auch von der Feuchtigkeitsmenge in der feuchten Luft. Bei hohem Wassergehalt ist der Taupunkt hoch, bei niedrigem Wassergehalt niedrig. Bei einer bestimmten Temperatur der feuchten Luft gilt: Je höher die Taupunkttemperatur, desto größer der Wasserdampf-Partialdruck in der feuchten Luft und desto größer der Wasserdampfgehalt der feuchten Luft. Die Taupunkttemperatur hat in der Kompressortechnik eine wichtige Bedeutung. Ist beispielsweise die Austrittstemperatur des Kompressors zu niedrig, so kondensiert das Öl-Luft-Gemisch wegen der niedrigen Temperatur im Öl-Luft-Behälter, wodurch das Schmieröl Wasser aufnimmt und die Schmierwirkung beeinträchtigt wird. Daher muss die Austrittstemperatur des Kompressors so ausgelegt werden, dass sie nicht unter der Taupunkttemperatur beim entsprechenden Partialdruck liegt.
