Atunci când se efectuează calcule termice ale conductelor de gaz, este necesar să se cunoască valoarea capacităților termice specifice ale gazelor. Capacitatea termică specifică a unui gaz este cantitatea de căldură care trebuie raportată unei unități de masă (sau volum) a unui gaz, astfel încât temperatura acestuia în acest proces să se modifice cu 1 ° C.
Capacitatea termică a unui gaz depinde de natura procesului. De exemplu, dacă există un gaz într-un rezervor de gaz, care este încălzit cu 1 ° C, dar în cazuri diferite volumul de gaz se modifică diferit. Lucrarea la gaz va fi diferită. În acest sens, capacitatea termică a gazului nu va fi aceeași. Va depinde de natura procesului în curs.
Cele mai răspândite în calculele termodinamice sunt capacitățile termice a două procese cele mai simple: la presiune constantă CU R și la volum constant CU v .
În orice proces special de schimbare a stării unui gaz, cantitatea de căldură necesară pentru a încălzi 1 kg de gaz cu 1 ° C la o anumită presiune depinde de temperatura absolută a gazului. Cantitatea de căldură se dovedește a fi diferită la diferite temperaturi ale gazului. La o anumită temperatură a gazului, cantitatea de căldură necesară pentru a încălzi 1 kg de gaz cu 1 ° C depinde de presiune.
Pentru gazoductele urbane, capacitatea termică a gazelor variază în limite înguste, astfel încât valoarea capacității termice poate fi luată constantă.
Valori termice specifice masei CU R unele gaze (în kJ / (kg ∙ K):
Bhutan ……… .1.592 2.021
Aer ... ... ... 1.003 1.010
Metan ……… .2.165 2.448
Propan ... ... ... 1.549 2.016
Masa 7.2 prezintă valorile capacității termice masice la presiune constantă pentru metan în funcție de presiune și temperatură. Pentru gazele ideale, următoarea relație este adevărată (legea lui Mayer):
Unde cu R - căldură specifică la presiune constantă în J / (kg ∙ K); с υ - căldură specifică la volum constant în J / (kg ∙ K); R - constantă de gaz în J / (kg ∙ K).
Astfel, dacă se cunoaște căldura specifică la presiune constantă, atunci se poate determina căldura specifică la volum constant.
Capacitățile termice specifice masei la presiune constantă și volum constant al gazelor ideale sunt o funcție de o singură temperatură, adică depind doar de temperatură.
Tabelul 7.2
Capacitate termică în vracCU R (în kJ/(kg∙K) metan la presiune constantă
Tabelul prezintă valorile conductivității termice a gazelor în funcție de temperatură și presiune.
Valorile conductivității termice sunt indicate pentru temperaturi cuprinse între 20 K (-253 ° C) și 1500 K (1227 ° C) și presiuni de la 1 la 1000 atmosfere.
In masa dată fiind conductivitatea termică a următoarelor gaze:,, freon-14 CF4, etilenă C2H4. Dimensiunea conductibilității termice W / (m · grade).
Trebuie remarcat faptul că conductivitatea termică a gazelor crește odată cu creșterea temperaturii și presiunii... De exemplu, conductivitatea termică a gazului de amoniac la temperatura camerei iar presiunea atmosferică normală este de 0,024 W/ (m · grade), iar atunci când este încălzită cu 300 de grade, conductibilitatea termică crește până la o valoare de 0,067 W/ (m · grade). Dacă presiunea acestui gaz este crescută la 300 de atmosfere, atunci valoarea conductibilității termice va deveni și mai mare și va avea o valoare de 0,108 W / (m · deg).
Notă: Fii atent! Conductivitatea termică din tabel este indicată cu un factor de 10 3. Nu uitați să împărțiți la 1000!
Conductibilitatea termică a gazelor anorganice în funcție de temperatură
Tabelul oferă valorile conductivității termice a gazelor anorganice în funcție de temperatura la presiunea atmosferică normală. Valorile conductivității termice a gazelor sunt indicate la temperaturi de la 80 la 1500 K (-193 ... 1227 ° C).
Tabelul arată conductivitatea termică a următoarelor gaze: protoxid de azot N 2 O, hexafluorura de sulf SF 6, oxid de azot NO, hidrogen sulfurat H 2 S, amoniac NH 3, dioxid de sulf SO 2, vapori de apă H 2 O, dioxid de carbon CO 2, vapori de apă grei D 2 O, aer.
Trebuie remarcat faptul că conductivitatea termică a gazelor anorganice crește odată cu creșterea temperaturii gazului.
Notă: Conductivitatea termică a gazelor din tabel este indicată cu un factor de 10 3. Nu uitați să împărțiți la 1000!
Conductibilitatea termică a gazelor organice în funcție de temperatură
Tabelul prezintă valorile conductivității termice a gazelor organice și a vaporilor unor lichide, în funcție de temperatura la presiunea atmosferică normală. Valorile conductivității termice a gazelor sunt date în tabel în intervalul de temperatură de la 120 la 800 K.
Conductivitatea termică a următoarelor gaze și lichide organice este dată: acetonă CH 3 COCH 3, octan C 8 H 18, pentan C 5 H 12, butan C 4 H 10, hexan C 6 H 14, propilen C 3 H 6, heptan C 7 H 16, alcool amilic C 5 H 11 OH, xilen C 8 H 10, alcool izopropilic C 2 H 7 OH, metan CH 4, alcool metilic CH 3 OH, tetraclorura de carbon CCl 4, ciclohexan C 6 H 12, etan C 2 H 6, tetrafluorura de carbon CF 4, Freon-11 CFCl 3, clorură de etil C 2 H 5 Cl, freon-12 CF 2 Cl 2, etilenă C 2 H 4, freon-13 CF 3 Cl, formiat de etil HCOOC 2 H 5, freon-21 CHFCl 2, dietil eter (C 2 H 5) 2 O.
După cum puteți vedea din tabel, valoarea conductivității termice a gazelor organice crește și ea odată cu creșterea temperaturii gazului.
Atenție! Conductivitatea termică din tabel este indicată cu un factor de 10 3. Nu uitați să împărțiți la 1000! De exemplu, conductivitatea termică a vaporilor de acetonă la o temperatură de 400 K (127 ° C) este de 0,0204 W / (m · grade).
Tabelul arată densitatea metanului la diferite temperaturi, inclusiv densitatea acestui gaz în condiții normale (la 0 ° C). Sunt date și proprietățile sale termofizice și caracteristicile altor gaze din seria metanului.
Următoarele Proprietățile termofizice ale gazelor metan: coeficient de conductivitate termică λ , η , numărul Prandtl Relatii cu publicul, vâscozitate cinematică ν , căldură specifică masei C p, raportul capacităților termice (indice adiabatic) k, difuzivitate termică Aşi densitatea gazelor din seria metanului ρ ... Proprietățile gazelor sunt date la presiunea atmosferică normală, în funcție de temperatură - în intervalul de la 0 la 600 ° C.
Gazele metan includ hidrocarburi cu prin formula brută C n H 2n + 2 cum ar fi: metan CH4, etan C2H6, butan C4H10, pentan C5H12, hexan C6H14, heptan C7H16, octan C8H18. Ele sunt denumite și seria omoloagă a metanului.
Densitatea gazelor metan odata cu cresterea temperaturii acestora scade din cauza dilatarii termice a gazului. Acest caracter al dependenței densității de temperatură este caracteristic și. De asemenea, trebuie remarcat faptul că densitatea gazelor din seria metanului crește odată cu creșterea numărului de atomi de carbon și hidrogen din molecula de gaz (numărul n în formula C n H 2n + 2).
Cel mai ușor gaz considerat în tabel este metanul - densitatea metanului în condiții normale este de 0,7168 kg/m3... Când este încălzit, metanul se dilată și devine mai puțin dens. Deci, de exemplu, la o temperatură de 0 ° C și 600 ° C, densitatea metanului diferă de aproximativ 3 ori.
Conductibilitatea termică a gazelor din seria metanului scade cu creșterea numărului n în formula C n H 2n + 2. În condiții normale, variază în intervalul de la 0,0098 la 0,0307 W / (m · grade). Conform datelor din tabel, rezultă că gazul precum metanul are cea mai mare conductivitate termică- coeficientul său de conductivitate termică, de exemplu la 0 ° C, este egal cu 0,0307 W / (m · deg).
Cea mai scăzută conductivitate termică (0,0098 W / (m · grade) la 0 ° C) este caracteristică gazului octanic. Trebuie remarcat faptul că atunci când gazele din seria metanului sunt încălzite, conductivitatea lor termică crește.
Capacitatea termică de masă specifică a gazelor incluse în seria omoloagă a metanului crește la încălzire. Proprietățile lor, cum ar fi vâscozitatea și difuzibilitatea termică, le cresc, de asemenea, valorile.
