1. ¿Qué es el aire? ¿Qué es el aire normal?
Respuesta: la atmósfera que rodea la Tierra es lo que solemos llamar aire.
El aire en las condiciones especificadas de 0.1MPa de presión, 20°C de temperatura y 36% de humedad relativa es aire normal. El aire normal se diferencia del aire estándar en la temperatura y en que contiene humedad. Cuando hay vapor de agua en el aire, una vez separado ese vapor, el volumen de aire se reduce.
2. ¿Cuál es la definición del estado estándar del aire?
Respuesta: la definición del estado estándar es la siguiente: el estado del aire cuando la presión de aspiración es de 0.1MPa y la temperatura es de 15.6°C (la definición del sector nacional es 0°C) se denomina estado estándar del aire.
En el estado estándar, la densidad del aire es de 1.185kg/m3 (la capacidad de escape del compresor y de los equipos de postratamiento como secadores y filtros se indica mediante el caudal en estado estándar del aire, y la unidad se escribe Nm3/min).
3. ¿Qué es el aire saturado y el aire no saturado?
Respuesta: a una determinada temperatura y presión, el contenido de vapor de agua del aire húmedo (es decir, la densidad del vapor de agua) tiene un límite determinado; cuando la cantidad de vapor de agua contenida a una temperatura concreta alcanza el contenido máximo posible, el aire húmedo en ese momento se denomina aire saturado. El aire húmedo que no contiene el máximo posible de vapor de agua se denomina aire no saturado.
4. ¿En qué condiciones el aire no saturado se convierte en aire saturado? ¿Qué es la "condensación"?
En el momento en que el aire no saturado se convierte en aire saturado, se condensan gotas de agua líquida en el aire húmedo, lo que se denomina "condensación". La condensación es frecuente. Por ejemplo, la humedad del aire en verano es muy alta y es fácil que se formen gotas de agua en la superficie de las tuberías. En las mañanas de invierno aparecen gotas de agua en los cristales de las viviendas. Son el resultado de la condensación producida cuando el aire húmedo se enfría a presión constante hasta alcanzar el punto de rocío.
5. ¿Qué son la presión atmosférica, la presión absoluta y la presión manométrica? ¿Cuáles son las unidades de presión habituales?
Respuesta: la presión que ejerce sobre la superficie terrestre o sobre los objetos de la superficie una capa muy gruesa de atmósfera que rodea la Tierra se denomina "presión atmosférica", y su símbolo es Ρb; la presión que actúa directamente sobre la superficie de un recipiente u objeto se denomina "presión absoluta". Su valor parte del vacío absoluto y su símbolo es Pa; la presión medida con manómetros, vacuómetros, tubos en U y otros instrumentos se denomina "presión manométrica", que parte de la presión atmosférica y cuyo símbolo es Ρg. La relación entre las tres es
Pa=Pb+Pg
La presión se refiere a la fuerza por unidad de superficie; la unidad de presión es N/cuadrado, se representa como Pa y se denomina pascal. En ingeniería se utiliza comúnmente el MPa (MPa)
1MPa=10 a la sexta potencia Pa
1 atmósfera estándar = 0.1013MPa
1kPa=1000Pa=0.01kgf/cuadrado
1MPa=10 a la sexta potencia Pa=10.2kgf/cuadrado
En el antiguo sistema de unidades, la presión suele expresarse en kgf/cm2 (kilogramo fuerza/centímetro cuadrado).
6. ¿Qué es la temperatura? ¿Cuáles son las unidades de temperatura habituales?
R: la temperatura es la media estadística del movimiento térmico de las moléculas de una sustancia.
Temperatura absoluta: temperatura que parte de la temperatura límite más baja, cuando las moléculas de gas dejan de moverse, y se representa como T. La unidad es "kelvin" y su símbolo es K.
Temperatura Celsius: temperatura que parte del punto de fusión del hielo; la unidad es "grado Celsius" y su símbolo es ℃. Además, los países anglosajones suelen usar la "temperatura Fahrenheit", cuyo símbolo es F.
La relación de conversión entre las tres unidades de temperatura es
T (K) = t (°C) + 273.16
t(F)=32+1.8t(℃)
7. ¿Qué es la presión parcial del vapor de agua en el aire húmedo?
Respuesta: el aire húmedo es una mezcla de vapor de agua y aire seco. En un volumen determinado de aire húmedo, la cantidad (en masa) de vapor de agua suele ser mucho menor que la de aire seco, pero ocupa el mismo volumen que el aire seco y tiene también la misma temperatura. La presión del aire húmedo es la suma de las presiones parciales de los gases que lo componen (es decir, el aire seco y el vapor de agua). La presión del vapor de agua en el aire húmedo se denomina presión parcial del vapor de agua y se representa como Pso. Su valor refleja la cantidad de vapor de agua del aire húmedo: cuanto mayor es el contenido de vapor de agua, mayor es la presión parcial. La presión parcial del vapor de agua en el aire saturado se denomina presión parcial de saturación del vapor de agua y se representa como Pab.
8. ¿Qué es la humedad del aire? ¿Cuánta humedad hay?
Respuesta: la magnitud física que expresa la sequedad y la humedad del aire se denomina humedad. Las formas de humedad más utilizadas son: humedad absoluta y humedad relativa.
En condiciones estándar, la masa de vapor de agua contenida en el aire húmedo de un volumen de 1 m3 se denomina "humedad absoluta" de ese aire húmedo, y su unidad es g/m3. La humedad absoluta solo indica cuánto vapor de agua contiene un volumen unitario de aire húmedo, pero no indica la capacidad del aire húmedo para absorber vapor de agua, es decir, su grado de humedad. La humedad absoluta es la densidad del vapor de agua en el aire húmedo.
La relación entre la cantidad real de vapor de agua contenida en el aire húmedo y la cantidad máxima posible a la misma temperatura se denomina "humedad relativa" y suele expresarse con φ. La humedad relativa φ está entre 0 y 100%. Cuanto menor es el valor de φ, más seco está el aire y mayor es su capacidad de absorción de agua; cuanto mayor es el valor de φ, más húmedo está el aire y menor es esa capacidad. La capacidad de absorción de humedad del aire húmedo también depende de su temperatura. A medida que sube la temperatura del aire húmedo, la presión de saturación aumenta en consecuencia. Si el contenido de vapor de agua se mantiene invariable, la humedad relativa φ del aire húmedo disminuye, es decir, aumenta su capacidad de absorción de humedad. Por eso, durante la instalación de la sala del compresor debe prestarse atención a mantener la ventilación, bajar la temperatura y evitar el drenaje y la acumulación de agua en la sala, para reducir la humedad del aire.
9. ¿Qué es el contenido de humedad? ¿Cómo se calcula el contenido de humedad?
Respuesta: en el aire húmedo, la masa de vapor de agua contenida en 1kg de aire seco se denomina "contenido de humedad" del aire húmedo, expresión de uso común. El contenido de humedad ω es casi proporcional a la presión parcial de vapor de agua Pso e inversamente proporcional a la presión total del aire p. ω refleja exactamente la cantidad de vapor de agua contenida en el aire. Si la presión atmosférica es en general constante, cuando la temperatura del aire húmedo es constante, Pso también es constante. En ese caso, al aumentar la humedad relativa aumenta el contenido de humedad y disminuye la capacidad de absorción de humedad.
10. ¿De qué depende la densidad del vapor de agua en el aire saturado?
Respuesta: el contenido de vapor de agua (densidad del vapor de agua) del aire es limitado. En el rango de presión aerodinámica (2MPa) puede considerarse que la densidad del vapor de agua en el aire saturado depende únicamente de la temperatura y no guarda relación con la presión del aire. Cuanto mayor es la temperatura, mayor es la densidad del vapor de agua saturado. Por ejemplo, a 40°C, la densidad de vapor de agua saturado de 1 metro cúbico de aire es la misma tanto si su presión es 0.1MPa como 1.0MPa.
11. ¿Qué es el aire húmedo?
Respuesta: el aire que contiene cierta cantidad de vapor de agua se denomina aire húmedo, y el aire sin vapor de agua se denomina aire seco. El aire que nos rodea es aire húmedo. A una altitud determinada, la composición y la proporción del aire seco son básicamente estables y no tienen especial importancia para el comportamiento térmico de todo el aire húmedo. Aunque el contenido de vapor de agua del aire húmedo no es grande, la variación de ese contenido influye mucho en sus propiedades físicas. La cantidad de vapor de agua determina el grado de sequedad y humedad del aire. El objeto de trabajo del compresor de aire es el aire húmedo.
12. ¿Qué es el calor?
Respuesta: el calor es una forma de energía. Unidades habituales: KJ/(kg·℃), cal/(kg·℃), kcal/(kg·℃), etc. 1kcal=4.186kJ, 1kJ=0.24kcal.
Según las leyes de la termodinámica, el calor puede transferirse de forma espontánea del extremo de mayor temperatura al de menor temperatura mediante convección, conducción, radiación y otras formas. Sin consumo de energía externa, el calor nunca puede invertirse.
13. ¿Qué es el calor sensible? ¿Qué es el calor latente?
Respuesta: en el proceso de calentamiento o enfriamiento, el calor que absorbe o libera un objeto cuando su temperatura sube o baja sin cambiar su estado de fase original se denomina calor sensible. Puede producir en las personas cambios evidentes de frío y calor y normalmente puede medirse con un termómetro. Por ejemplo, el calor absorbido al elevar el agua de 20°C a 80°C se denomina calor sensible.
Cuando un objeto absorbe o libera calor, su estado de fase cambia (por ejemplo, el gas se convierte en líquido…), pero la temperatura no varía. Ese calor absorbido o liberado se denomina calor latente. El calor latente no puede medirse con un termómetro ni lo percibe el cuerpo humano, pero puede calcularse experimentalmente.
Después de que el aire saturado libera calor, parte del vapor de agua pasa a fase líquida y la temperatura del aire saturado no desciende en ese momento; esa parte del calor liberado es calor latente.
14. ¿Qué es la entalpía del aire?
Respuesta: la entalpía del aire se refiere al calor total contenido en el aire, generalmente referido a la unidad de masa de aire seco. La entalpía se representa con el símbolo ι.
15. ¿Qué es el punto de rocío? ¿Con qué está relacionado?
Respuesta: el punto de rocío es la temperatura a la que el aire no saturado, manteniendo constante la presión parcial del vapor de agua (es decir, manteniendo constante el contenido absoluto de agua), baja su temperatura hasta alcanzar la saturación. Cuando la temperatura desciende hasta el punto de rocío se precipitan gotas de agua condensada en el aire húmedo. El punto de rocío del aire húmedo no solo depende de la temperatura, sino también de la cantidad de humedad del aire húmedo. Con un contenido de agua alto el punto de rocío es alto, y con un contenido de agua bajo el punto de rocío es bajo. Para una temperatura dada del aire húmedo, cuanto mayor es la temperatura del punto de rocío, mayor es la presión parcial del vapor de agua en el aire húmedo y mayor es el contenido de vapor de agua. La temperatura del punto de rocío tiene un uso importante en la ingeniería de compresores. Por ejemplo, cuando la temperatura de salida del compresor es demasiado baja, la mezcla de aceite y gas se condensa por la baja temperatura en el depósito de aceite y gas, lo que hace que el aceite lubricante contenga agua y afecta a la lubricación. Por eso, la temperatura de salida del compresor debe diseñarse de modo que no sea inferior a la temperatura del punto de rocío bajo la presión parcial correspondiente.
