1. Что такое воздух? Что такое нормальный воздух?
Ответ: атмосферу вокруг Земли мы привычно называем воздухом.
Воздух при заданном давлении 0.1MPa, температуре 20°C и относительной влажности 36 % называется нормальным воздухом. Нормальный воздух отличается от стандартного температурой и содержанием влаги. При наличии в воздухе водяного пара после его отделения объём воздуха уменьшается.
2. Каково определение стандартного состояния воздуха?
Ответ: стандартным состоянием воздуха называется состояние при давлении всасывания 0.1MPa и температуре 15.6°C (в отечественной отрасли — 0°C).
В стандартном состоянии плотность воздуха составляет 1.185kg/m3 (производительность компрессоров, осушителей, фильтров и другого оборудования постобработки указывается по расходу в стандартном состоянии воздуха, единица измерения — Nm3/min).
3. Что такое насыщенный и ненасыщенный воздух?
Ответ: при определённой температуре и давлении содержание водяного пара во влажном воздухе (то есть плотность водяного пара) имеет предел; когда количество водяного пара при данной температуре достигает максимально возможного, такой влажный воздух называется насыщенным. Влажный воздух, не содержащий максимально возможного количества водяного пара, называется ненасыщенным.
4. При каких условиях ненасыщенный воздух становится насыщенным? Что такое «конденсация»?
В момент перехода ненасыщенного воздуха в насыщенный во влажном воздухе конденсируются капли воды — это и есть «конденсация». Конденсация встречается повсеместно. Например, летом при высокой влажности капли легко образуются на поверхности водопроводных труб, а зимним утром — на оконных стёклах. Это результат конденсации влажного воздуха, охлаждённого при постоянном давлении до точки росы.
5. Что такое атмосферное, абсолютное и избыточное давление? Какие единицы давления применяются?
Ответ: давление, создаваемое толстым слоем атмосферы вокруг Земли на её поверхность или на находящиеся на ней объекты, называется «атмосферным давлением», обозначается Ρb; давление, непосредственно действующее на поверхность сосуда или объекта, называется «абсолютным», оно отсчитывается от абсолютного вакуума и обозначается Pa; давление, измеряемое манометрами, вакуумметрами, U-образными трубками и другими приборами, называется «избыточным», отсчитывается от атмосферного и обозначается Ρg. Соотношение между ними
Pa=Pb+Pg
Давление — это сила на единицу площади; единица давления — Н/кв. м, обозначается Pa и называется паскалем. В технике обычно применяют MPa (МПа)
1MPa=10 в шестой степени Pa
1 стандартная атмосфера = 0.1013MPa
1kPa=1000Pa=0.01kgf/кв. м
1MPa=10 в шестой степени Pa=10.2kgf/кв. м
В старой системе единиц давление обычно выражают в kgf/cm2 (килограмм-сила на квадратный сантиметр).
6. Что такое температура? Какие единицы температуры применяются?
О: температура — это статистическая средняя теплового движения молекул вещества.
Абсолютная температура: температура, отсчитываемая от предельно низкой температуры, при которой молекулы газа прекращают движение, обозначается T. Единица — «кельвин», обозначение K.
Температура по Цельсию: температура, отсчитываемая от точки плавления льда, единица — «градус Цельсия», обозначение ℃. Кроме того, в Великобритании и США часто используют «температуру по Фаренгейту» с обозначением F.
Соотношение пересчёта между тремя единицами температуры:
T (K) = t (°C) + 273.16
t(F)=32+1.8t(℃)
7. Что такое парциальное давление водяного пара во влажном воздухе?
Ответ: влажный воздух — смесь водяного пара и сухого воздуха. В определённом объёме влажного воздуха масса водяного пара обычно значительно меньше массы сухого воздуха, но он занимает тот же объём и имеет ту же температуру. Давление влажного воздуха равно сумме парциальных давлений составляющих газов (то есть сухого воздуха и водяного пара). Давление водяного пара во влажном воздухе называется парциальным давлением водяного пара и обозначается Pso. Его значение отражает количество водяного пара: чем больше содержание пара, тем выше парциальное давление. Парциальное давление водяного пара в насыщенном воздухе называется насыщенным парциальным давлением и обозначается Pab.
8. Что такое влажность воздуха? Как она выражается?
Ответ: физическая величина, выражающая сухость и влажность воздуха, называется влажностью. Обычно применяют абсолютную и относительную влажность.
Масса водяного пара, содержащегося во влажном воздухе объёмом 1 m3 при стандартных условиях, называется «абсолютной влажностью»; единица — g/m3. Абсолютная влажность показывает лишь количество пара в единице объёма, но не способность воздуха поглощать влагу, то есть не степень его влажности. Абсолютная влажность — это плотность водяного пара во влажном воздухе.
Отношение фактического количества водяного пара во влажном воздухе к максимально возможному при той же температуре называется «относительной влажностью» и обычно обозначается φ. Относительная влажность φ находится в пределах от 0 до 100 %. Чем меньше φ, тем суше воздух и тем сильнее его влагопоглощение; чем больше φ, тем воздух влажнее и тем слабее влагопоглощение. Влагопоглощение влажного воздуха зависит и от температуры: с её ростом давление насыщения увеличивается. Если количество водяного пара при этом не меняется, относительная влажность φ снижается, то есть способность воздуха поглощать влагу растёт. Поэтому при обустройстве компрессорной следует обеспечивать вентиляцию, снижать температуру и не допускать застоя воды и её скопления в помещении, чтобы уменьшить влагосодержание воздуха.
9. Что такое влагосодержание? Как его рассчитать?
Ответ: масса водяного пара, содержащегося в 1kg сухого воздуха, называется «влагосодержанием» влажного воздуха. Влагосодержание ω почти пропорционально парциальному давлению водяного пара Pso и обратно пропорционально общему давлению воздуха p. ω точно отражает количество водяного пара в воздухе. Если атмосферное давление постоянно, то при неизменной температуре влажного воздуха Pso также постоянно. Тогда с ростом относительной влажности влагосодержание увеличивается, а влагопоглощение снижается.
10. От чего зависит плотность водяного пара в насыщенном воздухе?
Ответ: содержание водяного пара (его плотность) в воздухе ограничено. В диапазоне пневматических давлений (2MPa) можно считать, что плотность водяного пара в насыщенном воздухе зависит только от температуры и не связана с давлением воздуха. Чем выше температура, тем больше плотность насыщенного пара. Например, при 40°C в 1 кубическом метре воздуха плотность насыщенного пара одинакова независимо от того, 0.1MPa давление или 1.0MPa.
11. Что такое влажный воздух?
Ответ: воздух, содержащий определённое количество водяного пара, называется влажным, а воздух без пара — сухим. Воздух вокруг нас влажный. На определённой высоте состав и пропорции сухого воздуха практически постоянны и не имеют особого значения для теплотехнических свойств влажного воздуха в целом. Хотя содержание водяного пара во влажном воздухе невелико, его изменение сильно влияет на физические свойства. Количество пара определяет степень сухости или влажности воздуха. Рабочая среда компрессора — влажный воздух.
12. Что такое теплота?
Ответ: теплота — форма энергии. Обычно применяют единицы: KJ/(kg·℃), cal/(kg·℃), kcal/(kg·℃) и др. 1kcal=4.186kJ, 1kJ=0.24kcal.
Согласно законам термодинамики, теплота может самопроизвольно передаваться от нагретого тела к холодному путём конвекции, теплопроводности, излучения и другими способами. Без затрат внешней энергии обратный процесс невозможен.
13. Что такое явная теплота? Что такое скрытая теплота?
Ответ: в процессе нагрева или охлаждения теплота, которую объект поглощает или выделяет при повышении или понижении температуры без изменения агрегатного состояния, называется явной теплотой. Её можно ощутить и обычно измерить термометром. Например, теплота, поглощаемая при нагреве воды с 20°C до 80°C, называется явной.
Когда объект поглощает или выделяет теплоту, его агрегатное состояние меняется (например, газ превращается в жидкость…), а температура не меняется. Такая теплота называется скрытой. Её нельзя измерить термометром и почувствовать, но можно рассчитать экспериментально.
После выделения теплоты насыщенным воздухом часть водяного пара переходит в жидкую воду, при этом температура насыщенного воздуха не снижается; эта выделенная теплота и есть скрытая.
14. Что такое энтальпия воздуха?
Ответ: энтальпия воздуха — это суммарная теплота, содержащаяся в воздухе, обычно отнесённая к единице массы сухого воздуха. Обозначается символом ι.
15. Что такое точка росы? От чего она зависит?
Ответ: точка росы — температура, при которой ненасыщенный воздух, охлаждаясь при постоянном парциальном давлении водяного пара (то есть при постоянном абсолютном влагосодержании), достигает насыщения. При снижении температуры до точки росы во влажном воздухе выпадают капли конденсата. Точка росы влажного воздуха зависит не только от температуры, но и от количества влаги в нём: при высоком влагосодержании точка росы высокая, при низком — низкая. При определённой температуре влажного воздуха чем выше точка росы, тем больше парциальное давление водяного пара и тем больше его содержание. Точка росы имеет важное практическое значение в компрессорной технике. Например, при слишком низкой температуре на выходе компрессора масловоздушная смесь конденсируется из-за низкой температуры в масловоздушном баке, масло обводняется и смазывающий эффект падает. Поэтому температура на выходе компрессора должна проектироваться так, чтобы быть не ниже точки росы при соответствующем парциальном давлении.
