— жабдықтау желдету жүйелерінде, ауа баптау жүйелерінде, ауаны жылытуда, сондай-ақ кептіру қондырғыларында ауаны жылыту үшін қолданылатын құрылғылар.

Салқындатқыштың түріне сәйкес жылытқыштар отты, суды, буды және электрлік болуы мүмкін .

Қазіргі кезде кең тарағандары су және бу жылытқыштары, олар тегіс құбырлы және қанатты болып бөлінеді; соңғылары өз кезегінде пластинкалы және спиральді болып бөлінеді.

Біржолды және көпжолды жылытқыштар бар. Біржолдыларда салқындатқыш құбырлар арқылы бір бағытта қозғалады, ал көпжолдарда коллектор қақпақтарында қалқалардың болуына байланысты қозғалыс бағытын бірнеше рет өзгертеді (XII.1-сурет).

Жылытқыштар екі үлгіде келеді: орташа (C) және үлкен (B).

Ауаны жылытуға арналған жылу шығыны мына формулалармен анықталады:

Қайда Q"— ауаны жылытуға арналған жылу шығыны, кДж/сағ (ккал/сағ); Q- бірдей, В; 0,278 — кДж/сағ Вт-қа түрлендіру коэффициенті; Г— қыздырылған ауаның массалық мөлшері, кг/сағ, Lp тең [мұнда Л— қыздырылған ауаның көлемдік мөлшері, м 3/сағ; p - ауаның тығыздығы (температурада t K),кг/м 3 ]; бірге— ауаның меншікті жылу сыйымдылығы 1 кДж/(кг-К) тең; tk - ауа қыздырғыштан кейінгі ауа температурасы, °С; т н— қыздырғыш алдындағы ауа температурасы, °C.

Бірінші қыздыру сатысының ауа қыздырғыштары үшін tn температурасы сыртқы ауа температурасына тең.

Шекті рұқсат етілген концентрациясы 100 мг/м3 асатын артық ылғалмен, жылумен және газдармен күресуге арналған жалпы желдетуді жобалау кезінде сыртқы ауа температурасы есептелген желдету температурасына (А категориясының климаттық параметрлері) тең деп қабылданады. Рұқсат етілген максималды концентрациясы 100 мг/м3-ден төмен газдармен күресуге арналған жалпы желдетуді жобалау кезінде, сондай-ақ жергілікті сору, технологиялық сорғыштар немесе пневматикалық көлік жүйелері арқылы шығарылатын ауаның орнын толтыру үшін жеткізу желдетуін жобалау кезінде сыртқы ауа температурасы жылытуды жобалау үшін есептелген сыртқы температура tn тең болуы (В категориясының климаттық параметрлері).

Артық жылуы жоқ бөлмеде берілетін ауаны берілген бөлме үшін ішкі ауа температурасына тең температурамен қамтамасыз ету керек tB. Артық жылу болса, қоректендіру ауасы төмендетілген температурада (5-8°С) беріледі. Суық тиюдің пайда болу мүмкіндігіне байланысты айтарлықтай жылу пайда болған жағдайда да бөлмеге температурасы 10 ° C-тан төмен ауаны беру ұсынылмайды. Ерекшелік - арнайы анемостаттарды пайдалану.

Ауа жылытқыштарының қажетті қыздыру бетінің ауданы Fк м2 формуламен анықталады:

Қайда Q— ауаны жылытуға арналған жылу шығыны, Вт (ккал/сағ); TO— қыздырғыштың жылу беру коэффициенті, Вт/(м 2 -К) [ккал/(сағ-м 2 -°С)]; т орташа Т.— салқындатқыштың орташа температурасы, 0 С; т ав. - қыздырғыш арқылы өтетін қыздырылған ауаның орташа температурасы, °C, тең (t n + t k)/2.

Егер салқындатқыш бу болса, онда салқындатқыштың орташа температурасы tav.T. сәйкес бу қысымындағы қанығу температурасына тең.

Су температурасы үшін тав.Т. ыстық және кері су температурасының орташа арифметикалық мәні ретінде анықталады:

1,1-1,2 қауіпсіздік коэффициенті ауа өткізгіштерінде ауаны салқындату үшін жылу шығынын ескереді.

Ауа жылытқыштарының жылу беру коэффициенті К салқындатқыштың түріне, ауа жылытқышы арқылы ауа қозғалысының массалық жылдамдығына vp, ауа жылытқыштарының геометриялық өлшемдері мен конструкциялық ерекшеліктеріне, жылытқыш құбырлар арқылы судың қозғалу жылдамдығына байланысты.

Массалық жылдамдық деп қыздырғыштың ашық көлденең қимасының 1 м2 арқылы 1 с ішінде өтетін ауаның массасын, кг-ды айтамыз. Массаның жылдамдығы vp, кг/(см2), формула бойынша анықталады

Ауа жылытқыштарының моделі, маркасы және саны ашық көлденең қимасының ауданы fL және қыздыру беті FK негізінде таңдалады. Жылытқыштарды таңдағаннан кейін ауа қозғалысының массалық жылдамдығы берілген модельдің fD қыздырғышының нақты ашық көлденең қимасының ауданы негізінде анықталады:

мұндағы A, A 1, n, n 1 және Т— қыздырғыштың конструкциясына байланысты коэффициенттер мен дәрежелер

Қыздырғыш құбырлардағы судың қозғалу жылдамдығы ω, м/с, мына формуламен анықталады:

мұндағы Q" - ауаны жылытуға арналған жылу шығыны, кДж/сағ (ккал/сағ); pv - 1000 кг/м3-ке тең судың тығыздығы, sv - 4,19 кДж/(кг-) тең судың меншікті жылу сыйымдылығы. K);fTP — салқындату сұйықтығының өтуіне арналған ашық көлденең қиманың ауданы, м2, тг - жеткізу желісіндегі ыстық судың температурасы, °C;t 0 - қайтару суының температурасы, 0С.

Жылытқыштардың жылу беруіне құбыр схемасы әсер етеді. Құбырды параллельді қосу схемасы кезінде салқындатқыштың бір бөлігі ғана бөлек қыздырғыш арқылы өтеді, ал дәйекті схемада салқындатқыштың барлық ағыны әрбір қыздырғыш арқылы өтеді.

Жылытқыштардың ауа өтуіне кедергісі p, Па, келесі формуламен өрнектеледі:

мұндағы B және z - қыздырғыштың конструкциясына байланысты коэффициент және көрсеткіш.

Кезекті қыздырғыштардың кедергісі:

мұндағы m – тізбектей орналасқан қыздырғыштардың саны. Есептеу формуланы пайдалана отырып, ауа жылытқыштарының жылу өнімділігін (жылу беруді) тексерумен аяқталады

мұндағы QK - қыздырғыштардың жылу беруі, Вт (ккал/сағ); QK - бірдей, кДж/сағ, 3,6 - Вт-ны кДж/сағ-қа түрлендіру коэффициенті FK - қыздырғыштардың қыздыру бетінің ауданы, м2, осы типтегі жылытқыштарды есептеу нәтижесінде қабылданған; K - ауа жылытқыштарының жылу беру коэффициенті, Вт/(м2-К) [ккал/(сағ-м2-°С)]; tav.v - қыздырғыш арқылы өтетін қыздырылған ауаның орташа температурасы, °С; тау. T - салқындатқыштың орташа температурасы, °C.

Ауа жылытқыштарын таңдаған кезде есептелген жылыту бетінің ауданы үшін маржа 15 - 20%, ауаның өтуіне төзімділік үшін - 10% және су қозғалысына төзімділік үшін - 20% шегінде қабылданады.

1

Халықаралық энергетика агенттігінің мәліметі бойынша, автокөліктерден көмірқышқыл газының бөлінуін азайтудың басымдығы олардың отын тиімділігін арттыру болып табылады. Көлік құралдарының отын тиімділігін арттыру арқылы СО2 шығарындыларын азайту міндеті жаңартылмайтын энергия көздерін ұтымды пайдалану қажеттілігін ескере отырып, әлемдік қоғамдастықтың басым бағыттарының бірі болып табылады. Осы мақсатта қоршаған ортаның төмен және тіпті жоғары температурасы жағдайында қозғалтқышты іске қосу және пайдалану өнімділігін шектейтін халықаралық стандарттар үнемі күшейтіліп отырады. Мақалада қоршаған ауаның температурасына, қысымына және ылғалдылығына байланысты іштен жанатын қозғалтқыштардың отын тиімділігі туралы мәселе қарастырылады. Жанармай үнемдеу және қыздыру элементінің оңтайлы қуатын анықтау үшін іштен жану қозғалтқышының сору коллекторында тұрақты температураны сақтау бойынша зерттеу нәтижелері ұсынылған.

қыздыру элементінің қуаты

қоршаған ортаның температурасы

ауаны жылыту

отын үнемдеу

сору коллекторындағы оңтайлы ауа температурасы

1. Автомобиль қозғалтқыштары. В.М. Архангельский [және басқалар]; респ. ред. ХАНЫМ. Хова. М.: Машина жасау, 1977. 591 б.

2. Карнаухов В.Н., Карнаухова И.В. Іштен жанатын қозғалтқыштардағы толтыру коэффициентін анықтау // Көлік және көліктік-технологиялық жүйелер, Халықаралық ғылыми-техникалық конференция материалдары, Тюмень, 16 сәуір 2014 ж. Түмен: Түмен мемлекеттік мұнай және газ университетінің баспасы, 2014 ж.

3. Ленин И.М. Автомобиль және трактор қозғалтқыштарының теориясы. М.: Жоғары мектеп, 1976. 364 б.

4. Ютт В.Е. Автомобильдердің электр жабдықтары. М: «Жедел желі-Телеком» баспасы, 2009. 440 б.

5. Ютт В.Е., Рузавин Г.Е. Іштен жанатын қозғалтқыштарды басқарудың электрондық жүйелері және оларды диагностикалау әдістері. М.: «Жедел желі-Телеком» баспасы, 2007. 104 б.

Кіріспе

Электроника мен микропроцессорлық технологияның дамуы оның автомобильдерге кеңінен енгізілуіне әкелді. Атап айтқанда, қозғалтқышты, трансмиссияны, шассиді және қосымша жабдықты автоматты басқарудың электрондық жүйелерін құруға. Электрондық қозғалтқышты басқару жүйелерін (ESC) пайдалану отын шығынын және пайдаланылған газдың уыттылығын азайтуға мүмкіндік береді, сонымен бірге қозғалтқыш қуатын арттырады, дроссель реакциясын және суық іске қосу сенімділігін арттырады. Заманауи ECS отын бүркуін және тұтану жүйесінің жұмысын басқару функцияларын біріктіреді. Бағдарламаны басқаруды жүзеге асыру үшін басқару блогы айдау ұзақтығының (берілген отын мөлшері) жүктеме мен қозғалтқыштың айналу жылдамдығына тәуелділігін тіркейді. Тәуелділік ұқсас үлгідегі қозғалтқыштың кешенді сынақтары негізінде әзірленген кесте түрінде көрсетілген. Ұқсас кестелер тұтану бұрышын анықтау үшін қолданылады. Бұл қозғалтқышты басқару жүйесі бүкіл әлемде қолданылады, себебі дайын кестелерден деректерді таңдау компьютерді пайдаланып есептеулерді орындауға қарағанда жылдамырақ процесс. Кестелерден алынған мәндер дроссель позициясының сенсорларының сигналдарына, ауа температурасына, ауа қысымына және тығыздығына байланысты автомобильдің борттық компьютерлерімен реттеледі. Қазіргі заманғы автомобильдерде қолданылатын бұл жүйенің негізгі айырмашылығы дроссель клапаны мен оны басқаратын газ педальының арасында қатаң механикалық байланыстың болмауы. Дәстүрлі жүйелермен салыстырғанда, ESU әртүрлі көліктерде отын шығынын 20%-ға дейін азайта алады.

Жанармайдың аз шығыны іштен жанатын қозғалтқыштың екі негізгі жұмыс режимін әртүрлі ұйымдастыру арқылы қол жеткізіледі: төмен жүктеме режимі және жоғары жүктеме режимі. Бұл жағдайда бірінші режимдегі қозғалтқыш біркелкі емес қоспамен, ауаның көп мөлшерімен және кеш жанармай бүркумен жұмыс істейді, соның салдарынан ауа, отын және қалған пайдаланылған газдар қоспасынан зарядтың стратификациясына қол жеткізіледі. оның ішінде ол майсыз қоспада жұмыс істейді. Жоғары жүктеме режимінде қозғалтқыш біртекті қоспада жұмыс істей бастайды, бұл пайдаланылған газдардағы зиянды заттардың шығарындыларының төмендеуіне әкеледі. Іске қосу кезінде дизельдік қозғалтқыштарда ESC пайдалану кезінде шығарындылардың уыттылығын әртүрлі қыздыру шамдары арқылы азайтуға болады. ECU соратын ауа температурасы, қысым, отын шығыны және иінді біліктің жағдайы туралы ақпаратты алады. Басқару блогы датчиктерден алынған ақпаратты өңдейді және сипаттамалық карталарды пайдалана отырып, отын берудің алдын ала бұрышының мәнін шығарады. Кіретін ауаның температурасы өзгерген кезде оның тығыздығының өзгеруін ескеру үшін ағын датчигі термистормен жабдықталған. Бірақ сору коллекторындағы температура мен ауа қысымының ауытқуы нәтижесінде, жоғарыда көрсетілген сенсорларға қарамастан, ауа тығыздығының лезде өзгеруі орын алады және нәтижесінде жану камерасына оттегі ағынының төмендеуі немесе жоғарылауы орын алады.

Мақсаты, міндеттері және зерттеу әдісі

Тюмень мемлекеттік мұнай және газ университетінде Kia Sid, MZR2.3- КамАЗ-740, ЯМЗ-236 және D4FB (1,6 CRDi) іштен жану қозғалтқыштарының сору коллекторында тұрақты температураны сақтау бойынша зерттеулер жүргізілді. L3T - Mazda CX7. Бұл жағдайда ауа массасындағы температураның ауытқуы температура сенсорларымен ескерілді. Қабылдау коллекторындағы қалыпты (оңтайлы) ауа температурасын қамтамасыз ету барлық мүмкін болатын жұмыс жағдайларында жүзеге асырылуы керек: суық қозғалтқышты іске қосу, төмен және жоғары жүктемелерде, қоршаған ортаның төмен температурасында жұмыс істегенде.

Қазіргі жоғары жылдамдықты қозғалтқыштарда жылу берудің жалпы мөлшері шамалы болып шығады және отынның жануы кезінде бөлінетін жылудың жалпы көлемінің шамамен 1% құрайды. Қабылдау коллекторындағы ауаны қыздыру температурасының 67 ˚C дейін жоғарылауы қозғалтқыштардағы жылу алмасу қарқындылығының төмендеуіне, яғни ΔT төмендеуіне және толтыру коэффициентінің жоғарылауына әкеледі. ηv (Cурет 1)

Мұндағы ΔT – сорғыш коллектордағы ауа температурасының айырмашылығы (˚K), Tp – сорғыш коллектордағы ауаның қызу температурасы, Tv – сорғыш коллектордағы ауа температурасы.

Күріш. 1. Ауаны қыздыру температурасының толтыру коэффициентіне әсер ету графигі (КАМАЗ-740 қозғалтқышының мысалын пайдалану)

Бірақ ауаны 67 ˚С-тан жоғары қыздыру ауа тығыздығының төмендеуіне байланысты ηv жоғарылауына әкелмейді. Алынған тәжірибелік мәліметтер атмосфералық дизельді қозғалтқыштардағы ауаның жұмыс кезіндегі температура диапазоны ΔТ=23÷36˚С болатынын көрсетті. Сынақтар сұйық отынмен жұмыс істейтін іштен жанатын қозғалтқыштар үшін таза заряд ауа немесе ауа-отын қоспасы болған жағдайдан есептелген толтыру коэффициентінің ηv айырмашылығы шамалы және 0,5%-дан аз болатынын растады, сондықтан қозғалтқыштардың барлық түрлері ηv ауамен анықталады.

Температураның, қысымның және ауа ылғалдылығының өзгеруі кез келген қозғалтқыштың қуатына әсер етеді және Ne=10÷15% (Ne - қозғалтқыштың тиімді қуаты) диапазонында ауытқиды.

Ауа сору коллекторындағы аэродинамикалық ауа кедергісінің жоғарылауы келесі параметрлермен түсіндіріледі:

Ауа тығыздығының жоғарылауы.

Ауаның тұтқырлығының өзгеруі.

Жану камерасына ауа ағынының сипаты.

Көптеген зерттеулер сору коллекторындағы жоғары ауа температурасы отын шығынын аздап арттыратынын дәлелдеді. Бұл ретте төмен температура оның тұтынуын 15-20%-ға дейін арттырады, сондықтан зерттеулер сыртқы ауа температурасы -40 ˚С және оны қабылдау коллекторында +70 ˚С дейін қыздыру кезінде жүргізілді. Жанармай шығыны үшін оңтайлы температура қабылдау коллекторындағы ауа температурасы 15÷67 ˚С болып табылады.

Зерттеу нәтижелері және талдау

Сынақтар кезінде ішкі жану қозғалтқышының сору коллекторында белгілі бір температураның сақталуын қамтамасыз ету үшін қыздыру элементінің қуаты анықталды. Бірінші кезеңде салмағы 1 кг ауаны тұрақты температурада және ауа қысымында жылытуға қажетті жылу мөлшері анықталады, ол үшін мыналарды қабылдаймыз: 1. Қоршаған ортаның температурасы t1 = -40˚C. 2. Қабылдау коллекторындағы температура t2=+70˚С.

Қажетті жылу мөлшерін мына теңдеу арқылы табамыз:

(2)

Мұндағы CP – кестеден және 0-ден 200 ˚С температурадағы ауа үшін анықталған тұрақты қысымдағы ауаның массалық жылу сыйымдылығы.

Ауаның үлкен массасы үшін жылу мөлшері мына формуламен анықталады:

мұндағы n – қозғалтқыш жұмысы кезінде қыздыруға қажетті ауа көлемі кг.

Іштен жанатын қозғалтқыш 5000 айн/мин жоғары жылдамдықпен жұмыс істегенде, жеңіл автомобильдердің ауа шығыны 55-60 кг/сағ, ал жүк көліктерінкі 100 кг/сағ жетеді. Содан кейін:

Қыздырғыштың қуаты мына формуламен анықталады:

мұндағы Q – ауаны қыздыруға кеткен жылу мөлшері J, N – қыздыру элементінің қуаты Вт, τ – секундпен берілген уақыт.

Жылыту элементінің секундына қуатын анықтау қажет, сондықтан формула келесі пішінді алады:

N=1,7 кВт - жеңіл автомобильдер үшін қыздыру элементінің қуаты және жүк көліктері үшін ауа шығыны 100 кг/сағ жоғары - N=3,1 кВт.

(5)

мұндағы Ttr – кіріс құбырындағы температура, Ptr – кіріс құбырындағы Па қысымы, T0 - , ρ0 – ауа тығыздығы, Rв – ауаның әмбебап газ тұрақтысы.

(5) формуланы (2) формулаға ауыстырсақ, мынаны аламыз:

(6)

(7)

Жылытқыштың секундына қуаты (5) формуланы ескере отырып (4) формула бойынша анықталады:

(8)

Салмағы 1 кг ауаны жылытуға қажетті жылу мөлшерінің орташа ауа шығыны жеңіл автомобильдер үшін V = 55 кг/сағ жоғары және жүк көліктері үшін - V = 100 кг/сағ жоғары есептеулердің нәтижелері 1 кестеде келтірілген. .

1-кесте

Сыртқы ауа температурасына байланысты сору коллекторындағы ауаны жылытуға арналған жылу мөлшерін анықтау кестесі

	V>55 кг/сағ		V>100 кг/сағ
		Q, кДж/сек		Q, кДж/сек

1-кестедегі мәліметтер негізінде ауаны оңтайлы температураға дейін жылытуға жұмсалған секундына Q жылу мөлшерінің графигі (2-сурет) тұрғызылды. График ауа температурасы неғұрлым жоғары болса, ауа көлеміне қарамастан сору коллекторындағы оңтайлы температураны сақтау үшін соғұрлым аз жылу қажет екенін көрсетеді.

Күріш. 2. Ауаны оңтайлы температураға дейін қыздыруға жұмсалатын секундына Q жылу мөлшері

кесте 2

Ауаның әртүрлі көлемдегі қыздыру уақытын есептеу

	Q1, кДж/сек		Q2, кДж/сек

Уақыт τсек=Q/N формуласымен анықталады сыртқы ауа температурасы >-40˚С кезінде, Q1 ауа ағынында V>55 кг/сағ және Q2- V>100 кг/сағ.

Әрі қарай, 2-кестеге сәйкес әр түрлі қыздырғыш қуатында іштен жанатын қозғалтқыш коллекторындағы ауаны +70 ˚С дейін қыздыру уақытының графигі сызылады. График қыздыру уақытына қарамастан, қыздырғыштың қуаты артқанда, ауаның әртүрлі көлемдегі қыздыру уақыты теңестірілетінін көрсетеді.

Күріш. 3. Ауаны +70 ˚С температураға дейін қыздыру уақыты.

Қорытынды

Есептеулер мен тәжірибелердің негізінде отынды 25-30%-ға дейін үнемдеуге қол жеткізу үшін қабылдау коллекторында берілген температураны ұстап тұру үшін ауыспалы қуатты қыздырғыштарды пайдалану ең үнемді екені анықталды.

Рецензенттер:

Резник Л.Г., т.ғ.д., «Тюмень мемлекеттік мұнай және газ университеті» жоғары кәсіптік білім беру мекемесінің Федералдық мемлекеттік оқу мекемесінің «Автомобиль көлігін пайдалану» кафедрасының профессоры, Тюмень қ.

Мерданов Ш.М., т.ғ.д., профессор, Тюмень мемлекеттік мұнай және газ университеті, Тюмень қ., Жоғары оқу орындарының федералдық мемлекеттік оқу мекемесінің көлік және технологиялық жүйелер кафедрасының меңгерушісі.

Захаров Н.С., техника ғылымдарының докторы, профессор, Ресей көлік академиясының қазіргі мүшесі, «Тюмень мемлекеттік мұнай және газ университеті» Федералдық жоғары оқу орындарының мемлекеттік оқу мекемесінің «Автомобильдер және технологиялық машиналар қызметі» кафедрасының меңгерушісі, Түмен.

Библиографиялық сілтеме

Карнаухов В.Н. МҰЗ КІРУ МАНИФОЛДЫНДАҒЫ ОҢТАМАЛДЫ АУА ТЕМПЕРАТУРАСЫН САҚТАУ ҮШІН ЖЫЛЫТУ ЭЛЕМЕНТТЕРІНІҢ ҚУАТЫН ОҢТАМАНДЫРУ // Ғылым мен білімнің қазіргі мәселелері. – 2014. – № 3.;
URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=13575 (кіру күні: 01.02.2020). Назарларыңызға «Жаратылыстану ғылымдары академиясы» баспасынан шыққан журналдарды ұсынамыз.

Ауаның негізгі физикалық қасиеттері қарастырылады: ауа тығыздығы, оның динамикалық және кинематикалық тұтқырлығы, меншікті жылу сыйымдылығы, жылу өткізгіштік, жылу диффузиялық қасиеті, Прандтль саны және энтропия. Ауаның қасиеттері қалыпты атмосфералық қысымдағы температураға байланысты кестелерде келтірілген.

Ауаның тығыздығы температураға байланысты

Әртүрлі температуралардағы және қалыпты атмосфералық қысымдағы құрғақ ауа тығыздығының мәндерінің егжей-тегжейлі кестесі ұсынылған. Ауаның тығыздығы қандай? Ауаның тығыздығын оның массасын алып жатқан көлемге бөлу арқылы аналитикалық жолмен анықтауға болады.берілген жағдайларда (қысым, температура және ылғалдылық). Сондай-ақ оның тығыздығын идеал газ күй теңдеуінің формуласы арқылы есептеуге болады. Ол үшін ауаның абсолютті қысымы мен температурасын, сонымен қатар оның газ тұрақтысы мен молярлық көлемін білу керек. Бұл теңдеу ауаның құрғақ тығыздығын есептеуге мүмкіндік береді.

Іс жүзінде, әртүрлі температурадағы ауаның тығыздығы қандай болатынын анықтау, дайын кестелерді пайдалану ыңғайлы. Мысалы, төмендегі кестеде атмосфералық ауаның температурасына байланысты тығыздығы көрсетілген. Кестедегі ауаның тығыздығы текше метрге килограмммен көрсетіледі және қалыпты атмосфералық қысымда (101325 Па) минус 50-ден 1200 градус Цельсийге дейінгі температура диапазонында берілген.

Температураға байланысты ауаның тығыздығы - кесте

т, °С	ρ, кг/м 3	т, °С	ρ, кг/м 3	т, °С	ρ, кг/м 3	т, °С	ρ, кг/м 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

25°С температурада ауаның тығыздығы 1,185 кг/м3 болады.Қыздырылған кезде ауаның тығыздығы төмендейді - ауа кеңейеді (оның меншікті көлемі артады). Температураның жоғарылауымен, мысалы, 1200 ° C-қа дейін, ауаның өте төмен тығыздығына қол жеткізіледі, 0,239 кг/м 3 тең, бұл бөлме температурасындағы мәнінен 5 есе аз. Жалпы алғанда, қыздыру кезінде азайту табиғи конвекция сияқты процестің жүруіне мүмкіндік береді және мысалы, аэронавтикада қолданылады.

Егер ауаның тығыздығын -ге қатысты салыстыратын болсақ, онда ауа үш рет жеңілірек болады – 4°С температурада судың тығыздығы 1000 кг/м3, ал ауаның тығыздығы 1,27 кг/м3. Қалыпты жағдайда ауа тығыздығының мәнін де атап өту қажет. Газдар үшін қалыпты жағдайлар олардың температурасы 0°С және қысымы қалыпты атмосфералық қысымға тең болатын жағдайлар. Осылайша, кестеге сәйкес, қалыпты жағдайда ауаның тығыздығы (NL кезінде) 1,293 кг/м 3 құрайды.

Әртүрлі температурадағы ауаның динамикалық және кинематикалық тұтқырлығы

Жылулық есептеулерді орындаған кезде әртүрлі температуралардағы ауа тұтқырлығының (тұтқырлық коэффициенті) мәнін білу қажет. Бұл мән Reynolds, Grashof және Rayleigh сандарын есептеу үшін қажет, олардың мәндері осы газдың ағынының режимін анықтайды. Кесте динамикалық коэффициенттердің мәндерін көрсетеді μ және кинематикалық ν атмосфералық қысымда -50-ден 1200°С-қа дейінгі температура диапазонындағы ауа тұтқырлығы.

Ауаның тұтқырлық коэффициенті температураның жоғарылауымен айтарлықтай артады.Мысалы, ауаның кинематикалық тұтқырлығы 20°С температурада 15,06 10 -6 м 2/с тең, ал температура 1200°С жоғарылағанда ауаның тұтқырлығы 233,7 10 -6 м-ге тең болады. 2 /с, яғни 15,5 есе артады! 20°С температурадағы ауаның динамикалық тұтқырлығы 18,1·10 -6 Па·с.

Ауа қыздырылған кезде кинематикалық және динамикалық тұтқырлықтың мәндері артады. Бұл екі шама бір-бірімен ауа тығыздығы арқылы байланысты, бұл газды қыздырғанда оның мәні төмендейді. Қыздыру кезінде ауаның (басқа газдар сияқты) кинематикалық және динамикалық тұтқырлығының жоғарылауы ауа молекулаларының тепе-теңдік күйінің айналасындағы неғұрлым қарқынды тербеліспен байланысты (МКТ бойынша).

Әртүрлі температурадағы ауаның динамикалық және кинематикалық тұтқырлығы – кесте

т, °С	μ·10 6 , Па·с	ν·10 6, м 2 /с	т, °С	μ·10 6 , Па·с	ν·10 6, м 2 /с	т, °С	μ·10 6 , Па·с	ν·10 6, м 2 /с
-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

Ескерту: Абайлаңыз! Ауаның тұтқырлығы 10 6 қуатына беріледі.

-50-ден 1200°С-қа дейінгі температурадағы ауаның меншікті жылу сыйымдылығы

Әртүрлі температурадағы ауаның меншікті жылу сыйымдылығының кестесі берілген. Кестедегі жылу сыйымдылығы тұрақты қысымда (ауаның изобарлық жылу сыйымдылығы) құрғақ күйдегі ауа үшін минус 50-ден 1200°С-қа дейінгі температура диапазонында берілген. Ауаның меншікті жылу сыйымдылығы қандай? Меншікті жылу сыйымдылығы бір килограмм ауаның температурасын 1 градусқа арттыру үшін тұрақты қысымда берілетін жылу мөлшерін анықтайды. Мысалы, 20°С температурада осы газдың 1 кг-ын изобарлық процесте 1°С-қа қыздыру үшін 1005 Дж жылу қажет.

Ауаның меншікті жылу сыйымдылығы температура жоғарылаған сайын артады.Бірақ ауаның массалық жылу сыйымдылығының температураға тәуелділігі сызықты емес. -50-ден 120°С-қа дейінгі аралықта оның мәні іс жүзінде өзгермейді – бұл жағдайларда ауаның орташа жылу сыйымдылығы 1010 Дж/(кг град) құрайды. Кестеге сәйкес, температура 130 ° C мәнінен бастап айтарлықтай әсер ете бастағанын көруге болады. Дегенмен, ауа температурасы оның меншікті жылу сыйымдылығына тұтқырлығынан әлдеқайда аз әсер етеді. Осылайша, 0-ден 1200°С-қа дейін қыздырғанда ауаның жылу сыйымдылығы тек 1,2 есе - 1005-тен 1210 Дж/(кг град) дейін артады.

Айта кету керек, ылғалды ауаның жылу сыйымдылығы құрғақ ауаға қарағанда жоғары. Егер ауаны салыстыратын болсақ, судың жоғары мәні бар және ауадағы су мөлшері меншікті жылу сыйымдылығының артуына әкелетіні анық.

Әртүрлі температурадағы ауаның меншікті жылу сыйымдылығы – кесте

т, °С	C p , Дж/(кг градус)	т, °С	C p , Дж/(кг градус)	т, °С	C p , Дж/(кг градус)	т, °С	C p , Дж/(кг градус)
-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

Жылу өткізгіштік, жылу диффузиясы, ауаның Прандтл саны

Кестеде атмосфералық ауаның жылу өткізгіштік, жылу диффузиялық қасиеті және температураға байланысты оның Прандтл саны сияқты физикалық қасиеттері берілген. Ауаның термофизикалық қасиеттері құрғақ ауа үшін -50-ден 1200°С-қа дейінгі аралықта берілген. Кестеге сәйкес, ауаның көрсетілген қасиеттері температураға айтарлықтай тәуелді және бұл газдың қарастырылатын қасиеттерінің температураға тәуелділігі әртүрлі екенін көруге болады.

Күн қай кезде ыстық болады - ол қай кезде сіздің басыңыздан жоғары немесе қай кезде төмен?

Күн жоғары болған кезде ыстық болады. Бұл жағдайда күн сәулелері тік бұрышта немесе тік бұрышқа жақын түседі.

Жердің айналуының қандай түрлерін білесіңдер?

Жер өз осін және Күнді айналады.

Неліктен жер бетінде күн мен түннің айналымы жүреді?

Күн мен түннің өзгеруі Жердің осьтік айналуының нәтижесі болып табылады.

22 маусым мен 22 желтоқсанда 23,5° с.с. параллельде күн сәулелерінің түсу бұрышы қалай ерекшеленетінін анықтаңыз. w. және Ю. ш.; 66,5° с. параллельдерде. w. және Ю. w.

22 маусымда күн сәулесінің түсу бұрышы солтүстік ендіктің 23,50 параллельінде. 900, С. – 430. Параллельде 66,50 Н. – 470, 66,50 С. – сырғанау бұрышы.

22 желтоқсанда күн сәулелерінің параллельге түсу бұрышы 23,50 Н. 430, С. – 900. Параллельде 66,50 Н. – сырғанау бұрышы, 66,50 С. – 470.

Неліктен ең жылы және ең суық айлар маусым және желтоқсан айлары емес, күн сәулелерінің жер бетіндегі ең үлкен және ең кішкентай түсу бұрыштары болатыны туралы ойланыңыз.

Атмосфералық ауа жер бетімен қызады. Сондықтан маусымда жер беті жылынып, шілдеде температура ең жоғары шегіне жетеді. Қыста да солай болады. Желтоқсанда жер беті салқындайды. Қаңтар айында ауа суытады.

Анықтаңыз:

орташа тәуліктік температура тәулігіне төрт өлшемге негізделген: -8°C, -4°C, +3°C, +1°C.

Орташа тәуліктік температура -20С.

кесте деректерін пайдалана отырып, Мәскеудің орташа жылдық температурасы.

Жылдық орташа температура 50С.

Термометр көрсеткіштері үшін тәуліктік температура амплитудасын 110, в-суретте анықтаңыз.

Суреттегі температура амплитудасы 180С.

Красноярскідегі жылдық амплитудасы Санкт-Петербургке қарағанда қанша градусқа артық екенін анықтаңыз, егер шілдеде Красноярскіде орташа температура +19°С, ал қаңтарда -17°С болса; Санкт-Петербургте сәйкесінше +18°C және -8°C.

Красноярскідегі температура диапазоны 360С.

Санкт-Петербургтегі температура диапазоны 260С.

Красноярскідегі температура диапазоны 100С жоғары.

Сұрақтар мен тапсырмалар

1. Атмосфералық ауа қалай қызады?

Күн сәулелерін өткізу арқылы атмосфера олардан әрең қызады. Жер беті қызып, өзі жылу көзіне айналады. Дәл осыдан атмосфералық ауа қызады.

2. Тропосферадағы температура әрбір 100 м көтерілген сайын неше градусқа төмендейді?

Жоғары көтерілген сайын ауа температурасы әр километр сайын 6 0С төмендейді. Бұл әрбір 100 м үшін 0,60 дегенді білдіреді.

3. Ұшу биіктігі 7 км және жер бетіндегі температура +200С болса, ұшақтан тыс ауа температурасын есептеңіз.

7 км биіктікке көтерілген кезде температура 420-ға төмендейді. Бұл ұшақтың сыртындағы температура -220 болады дегенді білдіреді.

4. Тау етегіндегі температура +250С болса, жазда 2500 м биіктіктегі тауларда мұздық табуға бола ма?

2500 м биіктікте ауа температурасы +100С болады. 2500 м биіктікте мұздық табылмайды.

5. Ауа температурасы тәулік ішінде қалай және неге өзгереді?

Күндізгі уақытта күн сәулелері жер бетін жарықтандырады және оны жылытады, бұл ауаны да жылытады. Түнде күн энергиясының берілуі тоқтап, ауамен бірге жер беті бірте-бірте салқындайды. Күн түсте көкжиектен ең биік болады. Дәл осы кезде ең көп күн энергиясы келеді. Дегенмен, ең жоғары температура түстен кейін 2-3 сағаттан кейін байқалады, өйткені жылуды жер бетінен тропосфераға беру үшін уақыт қажет. Ең төменгі температура күн шыққанға дейін болады.

6. Жыл бойы жер бетінің қызу айырмашылығы немен анықталады?

Бір жыл бойы сол аймақта күн сәулесі жер бетіне әр түрлі түседі. Сәулелердің түсу бұрышы тік болған кезде жер бетіне күн энергиясы көбірек түседі, ауа температурасы көтеріліп, жаз басталады. Күн сәулелері еңкейген кезде беті әлсіз қызады. Бұл кезде ауа температурасы төмендеп, қыс келеді. Солтүстік жарты шардағы ең жылы ай - шілде, ең суық ай - қаңтар. Оңтүстік жарты шарда керісінше: жылдың ең суық айы – шілде, ең жылы айы – қаңтар.

Атмосфераны жылыту (ауа температурасы).

Атмосфера Күннен тікелей емес, жердің астындағы жылуды көбірек алады. Жылу атмосфераға арқылы беріледі молекулалық жылу өткізгіштік,конвекция, кезінде меншікті булану жылуының бөлінуі конденсацияатмосферадағы су буы. Сондықтан тропосферадағы температура әдетте биіктікке қарай төмендейді. Бірақ егер бет бір уақытта қабылдағаннан гөрі ауаға көбірек жылу берсе, ол салқындайды, ал оның үстіндегі ауа да салқындайды. Бұл жағдайда ауа температурасы, керісінше, биіктікте артады. Бұл жағдай деп аталады температуралық инверсия . Оны жазда түнде, қыста - қардың үстінде байқауға болады. Полярлық аймақтарда температуралық инверсиялар жиі кездеседі. Инверсияның себебі жер бетін салқындатумен қатар оның астынан ағып жатқан салқын ауаның жылы ауаның ығысуы немесе тау аралық ойпаңдардың түбіне салқын ауаның ағуы болуы мүмкін.

Тыныш тропосферада температура биіктікке қарай орта есеппен 100 м-ге 0,6°-қа төмендейді.Құрғақ ауа көтерілгенде бұл көрсеткіш артады және 100м-ге 1°-қа жетуі мүмкін, ал ылғалды ауа көтерілгенде ол төмендейді. Бұл көтерілген ауаның кеңеюімен және оған энергия (жылу) жұмсалатындығымен түсіндіріледі, ал ылғалды ауа көтерілген кезде жылу бөлінуімен бірге су буының конденсациясы пайда болады.

Көтерілетін ауа температурасының төмендеуі - бұлттардың пайда болуының негізгі себебі . Жоғары қысыммен түсетін ауа қысылып, температурасы көтеріледі.

Температура ауа кезеңді түрде өзгереді күні бойы және жыл бойы.

IN оның күнделікті курсы Бір максимум (түстен кейін) және бір минимум (күн шыққанға дейін) бар. Экватордан полюстерге қарай температура ауытқуларының тәуліктік амплитудалары азаяды. Бірақ сонымен бірге олар мұхит үстіндегіден гөрі құрлықта әрқашан үлкен.

IN жылдық прогресстемператураэкватордағы ауа – екі максимум (күн мен түннің теңелуінен кейін) және екі минимум (күн тоқырауынан кейін). Тропиктік, қоңыржай және полярлық ендіктерде бір максимум және бір минимум болады. Ауа температурасының жылдық ауытқуының амплитудалары ендік өскен сайын артады. Экваторда олар тәуліктен аз: мұхит үстінде 1-2°С, құрлықта 5°С-қа дейін. Тропикалық ендіктерде – мұхит үстінде – 5°С, құрлық үстінде – 15°С-қа дейін. Қоңыржай ендіктерде мұхит үстінде 10-15°С-тан құрлық үстінде 60°С және одан да жоғары. Полярлық ендіктерде теріс температуралар басым, жылдық ауытқуы 30-40°С жетеді.

Күннің көкжиектен жоғары биіктігі мен тәулік ұзақтығының өзгеруімен анықталатын ауа температурасының дұрыс тәуліктік және жылдық ауытқуы әртүрлі температураға ие ауа массаларының қозғалысы нәтижесінде пайда болатын кезеңді емес өзгерістермен қиындайды. Тропосфераның төменгі қабатындағы температураның таралуының жалпы заңдылығы-оның экватордан полюстерге қарай бағытта азаюы.

Егер орташа жылдық ауа температурасыендікке ғана тәуелді болса, оның Солтүстік және Оңтүстік жарты шарда таралуы бірдей болар еді. Шындығында оның таралуына астыңғы беттің табиғатындағы айырмашылықтар және жылуды төменгі ендіктен жоғары ендікке ауыстыру айтарлықтай әсер етеді.

Жылу берудің арқасында экватордағы ауа температурасы бұл процесссіз болатынға қарағанда төмен және полюстерде жоғары. Оңтүстік жарты шар Солтүстік жарты шарға қарағанда суық, негізінен Оңтүстік полюске жақын жердегі мұз бен қармен жабылған. Бүкіл Жер үшін төменгі екі метрлік қабаттағы ауаның орташа температурасы +14°С, бұл орташа жылдық ауа температурасына 40°С сәйкес келеді.

АУА ТЕМПЕРАТУРАСЫНЫҢ ГЕОГРАФИЯЛЫҚ ЕНІНДІККЕ ТӘУЕЛДІЛІГІ

Жер бетіне жақын ауа температурасының таралуы изотермалар көмегімен көрсетілген - температурасы бірдей жерлерді қосатын сызықтар.Изотермалар параллельдермен сәйкес келмейді. Олар материктен мұхитқа және керісінше жылжи отырып, иіледі.

Атмосфералық қысым

Ауаның массасы мен салмағы бар, сондықтан онымен жанасқан бетіне қысым жасайды. Ауаның жер бетіне және ондағы барлық заттарға түсіретін қысымы деп аталады атмосфералық қысым . Ол үстіңгі ауа бағанының салмағына тең және ауа температурасына байланысты: температура неғұрлым жоғары болса, соғұрлым қысым төмендейді.

Астыңғы беттегі атмосфералық қысым 1 см-ге орташа есеппен 1,033 г құрайды 2 (м/м 10 т-дан астам 2 ). Қысым сынаптың миллиметрімен, миллибармен (1 мб = 0,75 мм сын. бағ.) және гектопаскальмен (1 гПа = 1 мб) өлшенеді. Қысым биіктікке қарай төмендейді: Тропосфераның төменгі қабатында 1 км биіктікке дейін ол 1 мм сын.бағ. төмендейді. Өнер. әрбір 10 м үшін.Ол неғұрлым жоғары болса, қысым соғұрлым баяу төмендейді. Мұхит деңгейіндегі қалыпты қысым 760 мм. RT. Өнер.

Жер бетіндегі қысымның жалпы таралуы зоналық болып табылады:

	Жыл мезгілі	Материк үстінде	Мұхит үстінде
Экваторлық ендіктерде
Тропикалық ендіктерде
	Төмен	Жоғары
Орташа ендіктерде		Жоғары	Төмен
	Төмен
Полярлық ендіктерде

Осылайша, қыста да, жазда да, континенттерде және мұхит үстінде жоғары және төмен қысым аймақтары кезектесіп отырады. Қысымның таралуы қаңтар және шілде айларының изобар карталарында анық көрінеді. Изобарлар - қысымы бірдей орындарды қосатын сызықтар.Олар бір-біріне неғұрлым жақын болса, қашықтыққа байланысты қысым соғұрлым тез өзгереді. Бірлік қашықтыққа (100 км) қысымның өзгеру шамасы деп аталады қысым градиенті .

Қысымның өзгеруі ауаның қозғалысымен түсіндіріледі. Ауа көп жерде көбейеді, ал ауа шыққан жерде азаяды. Ауа қозғалысының негізгі себебі - оның астындағы бетінен жылыту және салқындату. Жер бетінен қыздырылған ауа кеңейіп, жоғары қарай көтеріледі. Оның тығыздығы қоршаған ауаның тығыздығынан жоғары болатын биіктікке жеткеннен кейін ол екі жаққа таралады. Сондықтан жылы бетке қысым төмендейді (экваторлық ендіктер, жазда материктік тропиктік ендіктер). Бірақ сонымен бірге ол көрші аудандарда жоғарылайды, бірақ ол жерде температура өзгермеген (қыста тропикалық ендіктер).

Суық беттің үстінде ауа салқындап, бетке қысып, тығыз болады (қыста полярлық ендіктер, материктің қоңыржай ендіктері). Жоғарғы жағында оның тығыздығы төмендейді, ауа мұнда сырттан келеді. Оның суық бетінің үстіндегі мөлшері артады, оған қысым күшейеді. Сонымен бірге ауа кеткен жерде температураны өзгертпестен қысым төмендейді. Жер бетіндегі ауаны жылыту және салқындату оның қайта бөлінуімен және қысымның өзгеруімен бірге жүреді.

Экваторлық ендіктердеәрқашан қысым қысқартылған. Бұл жер бетінен қызған ауаның көтеріліп, тропикалық ендікке қарай жылжып, онда жоғары қысымды тудыратындығымен түсіндіріледі.

Суық беттің үстінде Арктика мен Антарктидадақысым өсті. Ол конденсацияланған суық ауаның орнына қоңыржай ендіктерден келетін ауа арқылы жасалады. Ауаның полярлық ендіктерге шығуы қоңыржай ендіктердегі қысымның төмендеуінің себебі болып табылады.

Нәтижесінде төмен (экваторлық және қоңыржай) және жоғары қысымды (тропиктік және полярлық) белдеулер пайда болады. Жыл мезгіліне байланысты олар жазғы жарты шарға қарай біршама ығысады («Күннен кейін»).

Полярлық жоғары қысымды аймақтар қыста кеңейіп, жазда қысқарады, бірақ жыл бойы сақталады. Төмен қысымды белдеулер жыл бойы экватор маңында және Оңтүстік жарты шардың қоңыржай ендіктерінде сақталады.

Қыста Солтүстік жарты шардың қоңыржай ендіктерінде континенттердегі қысым айтарлықтай артады және төменгі қысым белдеуі «үзіледі». Төмен қысымды жабық аймақтар тек мұхиттар үстінде сақталады - исланд Және Алеут төменгі шегі. Керісінше, континенттерде қысқы мұз қалыптасады. жоғары :Азия (сібір) Және Солтүстік Америка. Жазда Солтүстік жарты шардың қоңыржай ендіктерінде төмен қысымды белдеу қалпына келеді.

Жазда Азияның үстінде тропикалық ендіктерде орналасқан төмен қысымның үлкен аймағы қалыптасады - Азиялық төмен. Тропикалық ендіктерде континенттер мұхиттарға қарағанда әрқашан сәл жылы, ал олардың үстіндегі қысым төмен. Сондықтан мұхиттардың үстінде бар субтропикалық биіктіктер :Солтүстік Атлант (Азор аралдары), Солтүстік Тынық мұхиты, Оңтүстік Атлант, Оңтүстік Тынық мұхитыЖәне Оңтүстік үнді.

Осылайша, континенттік және су беттерінің әр түрлі жылынуы мен салқындатылуына байланысты (континенттік бет тезірек қызады және тез салқындатылады), Жерде жылы және суық ағыстардың болуы және басқа да себептерге байланысты атмосфералық қысым белдеулерінен басқа, тұйық аймақтар. төмен және жоғары қысым пайда болуы мүмкін.