– innretninger som brukes til oppvarming av luft i tilførselsventilasjonssystemer, luftkondisjoneringssystemer, luftoppvarming, samt i tørkeinstallasjoner.

Avhengig av typen kjølevæske kan varmeovner være brann, vann, damp og elektrisk .

De mest utbredte for tiden er vann- og dampvarmere, som er delt inn i glattrør og finnede; sistnevnte er på sin side delt inn i lamellære og spiralviklede.

Det er enkelt-pass og multi-pass varmeovner. I enkeltpassasjer beveger kjølevæsken seg gjennom rørene i en retning, og i flerpassasjer endrer det bevegelsesretningen flere ganger på grunn av tilstedeværelsen av skillevegger i kollektordekslene (fig. XII.1).

Varmerne kommer i to modeller: medium (C) og stor (B).

Varmeforbruket for oppvarming av luften bestemmes av formlene:

Hvor Q"— varmeforbruk for oppvarming av luft, kJ/h (kcal/h); Q- det samme, W; 0,278 — konverteringsfaktor kJ/h til W; G— massemengde oppvarmet luft, kg/t, lik Lp [her L— volumetrisk mengde oppvarmet luft, m 3 / h; p - lufttetthet (ved temperatur t K), kg/m3]; Med— spesifikk varmekapasitet til luft lik 1 kJ/(kg-K); tk er lufttemperaturen etter luftvarmeren, °C; t n— lufttemperatur før varmeren, °C.

For luftvarmere i første oppvarmingstrinn er temperaturen tn lik utelufttemperaturen.

Utelufttemperaturen antas å være lik beregnet ventilasjonstemperatur (klimaparametere i kategori A) ved utforming av generell ventilasjon designet for å bekjempe overflødig fuktighet, varme og gasser, hvis maksimalt tillatte konsentrasjon er mer enn 100 mg/m3. Ved prosjektering av generell ventilasjon beregnet på å bekjempe gasser hvis maksimalt tillatte konsentrasjon er mindre enn 100 mg/m3, samt ved prosjektering av tilførselsventilasjon for å kompensere for luft som fjernes gjennom lokalt sug, prosesshetter eller pneumatiske transportsystemer, antas utetemperaturen å være lik beregnet utetemperatur tn for varmedesign (klimaparametere i kategori B).

I et rom uten overskuddsvarme bør tilluft tilføres med en temperatur lik den indre lufttemperaturen tB for et gitt rom. Ved overskuddsvarme tilføres tilluft med redusert temperatur (med 5-8°C). Det anbefales ikke å tilføre tilluft med en temperatur under 10°C til rommet selv ved betydelig varmeutvikling på grunn av muligheten for forkjølelse. Unntaket er bruk av spesielle anemostater.

Det nødvendige oppvarmingsarealet til luftvarmerne Fк m2 bestemmes av formelen:

Hvor Q— varmeforbruk for oppvarming av luft, W (kcal/t); TIL— varmeoverføringskoeffisient for varmeren, W/(m 2 -K) [kcal/(h-m 2 -°C)]; t avg.T.— gjennomsnittlig kjølevæsketemperatur, 0 C; t av. - gjennomsnittlig temperatur på oppvarmet luft som passerer gjennom varmeren, °C, lik (t n + t k)/2.

Hvis kjølevæsken er damp, vil den gjennomsnittlige kjølevæsketemperaturen tav.T. lik metningstemperaturen ved tilsvarende damptrykk.

For vanntemperatur tav.T. er definert som det aritmetiske gjennomsnittet av varmtvanns- og returvannstemperaturene:

En sikkerhetsfaktor på 1,1-1,2 tar hensyn til varmetap for luftkjøling i luftkanaler.

Varmeoverføringskoeffisienten K til luftvarmere avhenger av typen kjølevæske, massehastigheten til luftbevegelsen vp gjennom luftvarmeren, de geometriske dimensjonene og designfunksjonene til luftvarmerne og hastigheten på vannbevegelsen gjennom varmerørene.

Med massehastighet mener vi massen av luft, kg, som passerer på 1 s gjennom 1 m2 av det åpne tverrsnittet til varmeren. Massehastighet vp, kg/(cm2), bestemmes av formelen

Modell, merke og antall luftvarmere velges ut fra åpent tverrsnittsareal fL og varmeflate FK. Etter valg av varmeovner, spesifiseres massehastigheten for luftbevegelse basert på det faktiske åpne tverrsnittsarealet til varmeren fD for en gitt modell:

hvor A, A 1, n, n 1 og T— koeffisienter og eksponenter avhengig av utformingen av varmeren

Hastigheten på vannbevegelsen i varmerørene ω, m/s, bestemmes av formelen:

der Q" er varmeforbruket for oppvarming av luften, kJ/h (kcal/h); pv er tettheten til vann lik 1000 kg/m3, sv er den spesifikke varmekapasiteten til vann lik 4,19 kJ/(kg- K); fTP — åpent tverrsnittsareal for kjølevæskepassasje, m2, tg - varmtvannstemperatur i tilførselsledningen, °C; t 0 - returvannstemperatur, 0C.

Varmeoverføringen til varmeovner påvirkes av røropplegget. Med en parallell rørledningsforbindelse passerer bare en del av kjølevæsken gjennom en separat varmeapparat, og med et sekvensielt skjema passerer hele kjølevæskestrømmen gjennom hver varmeapparat.

Motstanden til varmeovner mot luftpassasje p, Pa, uttrykkes med følgende formel:

hvor B og z er koeffisienten og eksponenten, som avhenger av utformingen av varmeren.

Motstanden til påfølgende varmeovner er:

hvor m er antall varmeovner plassert i serie. Beregningen avsluttes med å kontrollere den termiske ytelsen (varmeoverføringen) til luftvarmere ved hjelp av formelen

hvor QK er varmeoverføringen til varmeovner, W (kcal/t); QK - det samme, kJ/t, 3,6 - konverteringsfaktor av W til kJ/h FK - oppvarmingsoverflateareal av varmeovner, m2, vedtatt som et resultat av beregning av varmeovner av denne typen; K - varmeoverføringskoeffisient for luftvarmere, W/(m2-K) [kcal/(h-m2-°C)]; tav.v - gjennomsnittlig temperatur på oppvarmet luft som passerer gjennom varmeren, °C; tav. T - gjennomsnittlig kjølevæsketemperatur, °C.

Ved valg av luftvarmere tas marginen for det beregnede oppvarmingsarealet innenfor området 15 - 20 %, for motstand mot luftpassasje - 10 % og for motstand mot vannbevegelse - 20 %.

1

Ifølge Det internasjonale energibyrået er prioriteringen for å redusere karbondioksidutslipp fra biler å forbedre drivstoffeffektiviteten. Oppgaven med å redusere CO2-utslipp ved å øke drivstoffeffektiviteten til kjøretøy er en av prioriteringene for verdenssamfunnet, tatt i betraktning behovet for rasjonell bruk av ikke-fornybare energikilder. For dette formålet skjerpes internasjonale standarder kontinuerlig, noe som begrenser ytelsen til motorstart og drift under forhold med lave og til og med høye omgivelsestemperaturer. Artikkelen diskuterer spørsmålet om drivstoffeffektivitet til forbrenningsmotorer avhengig av temperatur, trykk og fuktighet i luften rundt. Resultatene av en studie om å opprettholde en konstant temperatur i inntaksmanifolden til en forbrenningsmotor for å spare drivstoff og bestemme den optimale kraften til varmeelementet presenteres.

varmeelementeffekt

omgivelsestemperatur

luftoppvarming

drivstofføkonomi

optimal lufttemperatur i inntaksmanifolden

1. Bilmotorer. V.M. Arkhangelsky [og andre]; hhv. utg. M.S. Hovah. M.: Maskinteknikk, 1977. 591 s.

2. Karnaukhov V.N., Karnaukhova I.V. Bestemmelse av fyllingskoeffisienten i forbrenningsmotorer // Transport- og transportteknologiske systemer, materialer fra International Scientific and Technical Conference, Tyumen, 16. april 2014. Tyumen: Tyumen State Oil and Gas University Publishing House, 2014.

3. Lenin I.M. Teori om bil- og traktormotorer. M.: Høyere skole, 1976. 364 s.

4. Yutt V.E. Elektrisk utstyr til biler. M: Publishing House Hot Line-Telecom, 2009. 440 s.

5. Yutt V.E., Ruzavin G.E. Elektroniske kontrollsystemer for forbrenningsmotorer og metoder for deres diagnose. M.: Publishing House Hot Line-Telecom, 2007. 104 s.

Introduksjon

Utviklingen av elektronikk og mikroprosessorteknologi har ført til dens utbredte introduksjon i biler. Spesielt til etableringen av elektroniske systemer for automatisk kontroll av motor, girkasse, chassis og tilleggsutstyr. Bruken av elektroniske motorkontrollsystemer (ESC) gjør det mulig å redusere drivstofforbruket og toksisiteten til eksosgassene samtidig som motoreffekten økes, gassresponsen og kaldstartsikkerheten økes. Moderne ECS kombinerer funksjonene til å kontrollere drivstoffinnsprøytning og driften av tenningssystemet. For å implementere programkontroll, registrerer kontrollenheten avhengigheten av injeksjonsvarigheten (mengde tilført drivstoff) av belastningen og motorhastigheten. Avhengigheten er spesifisert i form av en tabell utviklet på grunnlag av omfattende tester av en motor av en lignende modell. Lignende tabeller brukes for å bestemme tenningsvinkelen. Dette motorkontrollsystemet brukes over hele verden fordi å velge data fra ferdiglagde tabeller er en raskere prosess enn å utføre beregninger ved hjelp av en datamaskin. Verdiene hentet fra tabellene justeres av bilens datamaskiner om bord avhengig av signalene fra gassposisjonssensorene, lufttemperatur, lufttrykk og tetthet. Hovedforskjellen mellom dette systemet, som brukes i moderne biler, er fraværet av en stiv mekanisk forbindelse mellom gassventilen og gasspedalen som styrer den. Sammenlignet med tradisjonelle systemer kan ESU redusere drivstofforbruket på ulike kjøretøy med opptil 20 %.

Lavt drivstofforbruk oppnås gjennom forskjellig organisering av de to hoveddriftsmodusene til forbrenningsmotoren: lavlastmodus og høylastmodus. I dette tilfellet opererer motoren i den første modusen med en ujevn blanding, et stort overskudd av luft og sen drivstoffinnsprøytning, på grunn av hvilken ladningsstratifisering oppnås fra en blanding av luft, drivstoff og gjenværende eksosgasser, som et resultat hvorav den opererer på en mager blanding. Ved høybelastningsmodus begynner motoren å fungere på en homogen blanding, noe som fører til en reduksjon i utslipp av skadelige stoffer i eksosgassene. Utslippstoksisitet ved bruk av ESC-er i dieselmotorer ved oppstart kan reduseres med ulike glødeplugger. ECU-en mottar informasjon om inntaksluftens temperatur, trykk, drivstofforbruk og veivakselposisjon. Kontrollenheten behandler informasjon fra sensorene og ved hjelp av karakteristiske kart produserer verdien av drivstofftilførselsvinkelen. For å ta hensyn til endringer i tettheten til innkommende luft når temperaturen endres, er strømningssensoren utstyrt med en termistor. Men som et resultat av svingninger i temperatur og lufttrykk i inntaksmanifolden, til tross for sensorene ovenfor, oppstår en øyeblikkelig endring i lufttetthet og som et resultat en reduksjon eller økning i oksygenstrømmen inn i forbrenningskammeret.

Formål, mål og forskningsmetode

Ved Tyumen State Oil and Gas University ble det utført forskning for å opprettholde en konstant temperatur i inntaksmanifolden til forbrenningsmotorene til KAMAZ-740, YaMZ-236 og D4FB (1,6 CRDi) til Kia Sid, MZR2.3- L3T - Mazda CX7. I dette tilfellet ble temperatursvingninger i luftmassen tatt i betraktning av temperatursensorer. Sikring av normal (optimal) lufttemperatur i inntaksmanifolden må utføres under alle mulige driftsforhold: start av kald motor, drift ved lav og høy belastning, ved drift ved lave omgivelsestemperaturer.

I moderne høyhastighetsmotorer viser den totale mengden varmeoverføring seg å være ubetydelig og utgjør omtrent 1% av den totale mengden varme som frigjøres under brennstoffforbrenning. En økning i luftoppvarmingstemperaturen i inntaksmanifolden til 67 ˚C fører til en reduksjon i intensiteten av varmeveksling i motorer, det vil si en reduksjon i ΔT og en økning i fyllingsfaktoren. ηv (fig. 1)

hvor ΔT er forskjellen i lufttemperatur i inntaksmanifolden (˚K), Tp er oppvarmingstemperaturen til luften i innsugsmanifolden, Tv er lufttemperaturen i innsugsmanifolden.

Ris. 1. Graf over påvirkningen av luftoppvarmingstemperaturen på fyllingsfaktoren (ved å bruke eksemplet med KAMAZ-740-motoren)

Oppvarming av luften til mer enn 67 ˚С fører imidlertid ikke til en økning i ηv på grunn av at lufttettheten avtar. De innhentede eksperimentelle dataene viste at luften i naturlig aspirerte dieselmotorer under drift har et temperaturområde på ΔТ=23÷36˚С. Tester har bekreftet at for forbrenningsmotorer som opererer på flytende drivstoff, er forskjellen i påfyllingskoeffisienten ηv, beregnet ut fra betingelsene om at den ferske ladningen er luft eller en luft-drivstoffblanding, ubetydelig og utgjør mindre enn 0,5 %, derfor for alle typer motorer ηv bestemmes av luft.

Endringer i temperatur, trykk og luftfuktighet påvirker kraften til enhver motor og svinger i området Ne=10÷15% (Ne - effektiv motoreffekt).

Økningen i aerodynamisk luftmotstand i inntaksmanifolden forklares av følgende parametere:

Økt lufttetthet.

Endringer i luftviskositet.

Naturen til luftstrømmen inn i forbrenningskammeret.

Tallrike studier har vist at høy lufttemperatur i inntaksmanifolden øker drivstofforbruket litt. Samtidig øker lav temperatur forbruket med opptil 15-20%, så studiene ble utført ved en utelufttemperatur på -40 ˚С og oppvarmingen til +70 ˚С i inntaksmanifolden. Den optimale temperaturen for drivstofforbruk er lufttemperaturen i inntaksmanifolden 15÷67 ˚С.

Forskningsresultater og analyser

Under testene ble kraften til varmeelementet bestemt for å sikre at en viss temperatur ble opprettholdt i inntaksmanifolden til forbrenningsmotoren. I det første trinnet bestemmes mengden varme som kreves for å varme opp luft som veier 1 kg ved konstant temperatur og lufttrykk, for dette antar vi: 1. Omgivelseslufttemperatur t1 = -40˚C. 2. Temperatur i inntaksmanifolden t2=+70˚С.

Vi finner mengden varme som kreves ved å bruke ligningen:

(2)

der CP er massevarmekapasiteten til luft ved konstant trykk, bestemt fra tabellen og for luft ved temperaturer fra 0 til 200 ˚С.

Mengden varme for en større luftmasse bestemmes av formelen:

hvor n er volumet av luft i kg som kreves for oppvarming under motordrift.

Når forbrenningsmotoren går ved hastigheter over 5000 rpm, når luftforbruket til personbiler 55-60 kg/time, og for lastebiler - 100 kg/time. Deretter:

Varmeeffekten bestemmes av formelen:

der Q er mengden varme brukt på å varme opp luften i J, N er kraften til varmeelementet i W, τ er tid i sekunder.

Det er nødvendig å bestemme kraften til varmeelementet per sekund, så formelen vil ha formen:

N=1,7 kW - varmeelementeffekt for personbiler og med luftstrøm over 100 kg/time for lastebiler - N=3,1 kW.

(5)

hvor Ttr er temperaturen i innløpsrørledningen, Ptr er trykket i Pa i innløpsrørledningen, T0 - , ρ0 - lufttetthet, Rв - universalgasskonstant for luft.

Ved å erstatte formel (5) med formel (2), får vi:

(6)

(7)

Varmerens effekt per sekund bestemmes av formel (4) under hensyntagen til formel (5):

(8)

Resultatene av beregninger av mengden varme som kreves for å varme opp luft som veier 1 kg med en gjennomsnittlig luftstrøm for personbiler mer enn V = 55 kg/time og for lastebiler - mer enn V = 100 kg/time er presentert i tabell 1 .

Tabell 1

Tabell for å bestemme mengden varme for oppvarming av luften i inntaksmanifolden avhengig av utelufttemperaturen

	V>55 kg/time		V>100 kg/time
		Q, kJ/sek		Q, kJ/sek

Basert på dataene i tabell 1 ble det konstruert en graf (fig. 2) for mengden varme Q per sekund brukt på å varme opp luften til optimal temperatur. Grafen viser at jo høyere lufttemperatur, desto mindre varme trengs for å opprettholde optimal temperatur i inntaksmanifolden, uavhengig av luftvolumet.

Ris. 2. Mengden varme Q per sekund brukt på å varme opp luften til optimal temperatur

tabell 2

Beregning av oppvarmingstid for ulike luftmengder

	Q1, kJ/sek		Q2, kJ/sek

Tiden bestemmes av formelen τsec=Q/N ved utetemperatur >-40˚С, Q1 ved luftmengde V>55 kg/time og Q2-V>100 kg/time

Videre, i henhold til tabell 2, er det tegnet en graf for oppvarmingstiden for luften til +70 ˚C i forbrenningsmotorens manifold ved forskjellig varmeeffekt. Grafen viser at uavhengig av oppvarmingstiden, når varmeapparatets effekt øker, utjevnes oppvarmingstiden for ulike luftmengder.

Ris. 3. Tid for å varme opp luften til en temperatur på +70 ˚С.

Konklusjon

Basert på beregninger og eksperimenter er det slått fast at det mest økonomiske er bruk av varmeovner med variabel effekt for å opprettholde en gitt temperatur i inntaksmanifolden for å oppnå drivstoffbesparelser på opptil 25-30 %.

Anmeldere:

Reznik L.G., Doctor of Technical Sciences, Professor ved Institutt for "Operation of Motor Transport" ved Federal State Educational Institution of Educational Institution of Higher Professional Education "Tyumen State Oil and Gas University", Tyumen.

Merdanov Sh.M., doktor i tekniske vitenskaper, professor, leder av avdelingen for transport og teknologiske systemer, Federal State Educational Institute of Higher Education Institutes Tyumen State Oil and Gas University, Tyumen.

Zakharov N.S., doktor i tekniske vitenskaper, professor, nåværende medlem av det russiske transportakademiet, leder for avdelingen "Service av biler og teknologiske maskiner" ved Federal State Educational Institute of Higher Education Institutes "Tyumen State Oil and Gas University", Tyumen.

Bibliografisk lenke

Karnaukhov V.N. OPTIMALISERING AV VARMEELEMENTKRAFT FOR Å OPPHOLDE OPTIMAL LUFTTEMPERATUR I ISINNLØPSMANIFOLDEN // Moderne problemer innen vitenskap og utdanning. – 2014. – nr. 3.;
URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=13575 (tilgangsdato: 02/01/2020). Vi gjør deg oppmerksom på magasiner utgitt av forlaget "Academy of Natural Sciences"

De grunnleggende fysiske egenskapene til luft vurderes: lufttetthet, dens dynamiske og kinematiske viskositet, spesifikk varmekapasitet, termisk ledningsevne, termisk diffusivitet, Prandtl-tall og entropi. Luftens egenskaper er gitt i tabeller avhengig av temperatur ved normalt atmosfærisk trykk.

Lufttetthet avhengig av temperatur

En detaljert tabell over tetthetsverdier for tørr luft ved forskjellige temperaturer og normalt atmosfærisk trykk er presentert. Hva er tettheten til luft? Luftens tetthet kan bestemmes analytisk ved å dele dens masse med volumet den opptar. under gitte forhold (trykk, temperatur og fuktighet). Du kan også beregne tettheten ved hjelp av formelen for den ideelle gassligningen for tilstanden. For å gjøre dette må du vite det absolutte trykket og temperaturen til luften, samt dens gasskonstant og molarvolum. Denne ligningen lar deg beregne den tørre tettheten til luft.

På praksis, for å finne ut hva luftens tetthet er ved forskjellige temperaturer, er det praktisk å bruke ferdige bord. For eksempel viser tabellen nedenfor tettheten til atmosfærisk luft avhengig av dens temperatur. Lufttettheten i tabellen er uttrykt i kilogram per kubikkmeter og er gitt i temperaturområdet fra minus 50 til 1200 grader Celsius ved normalt atmosfærisk trykk (101325 Pa).

Lufttetthet avhengig av temperatur - tabell

t, °С	ρ, kg/m 3	t, °С	ρ, kg/m 3	t, °С	ρ, kg/m 3	t, °С	ρ, kg/m 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

Ved 25°C har luft en tetthet på 1,185 kg/m3. Ved oppvarming reduseres lufttettheten - luften utvider seg (dets spesifikke volum øker). Når temperaturen øker, for eksempel til 1200°C, oppnås en svært lav lufttetthet, lik 0,239 kg/m 3, som er 5 ganger mindre enn verdien ved romtemperatur. Generelt tillater reduksjon under oppvarming at en prosess som naturlig konveksjon finner sted og brukes for eksempel innen luftfart.

Hvis vi sammenligner tettheten av luft i forhold til , så er luft tre størrelsesordener lettere - ved en temperatur på 4°C er tettheten av vann 1000 kg/m3, og luftens tetthet er 1,27 kg/m3. Det er også nødvendig å merke seg verdien av lufttetthet under normale forhold. Normale forhold for gasser er de der temperaturen er 0°C og trykket er lik normalt atmosfærisk trykk. I følge tabellen, lufttetthet under normale forhold (ved NL) er 1,293 kg/m 3.

Dynamisk og kinematisk viskositet av luft ved forskjellige temperaturer

Når du utfører termiske beregninger, er det nødvendig å vite verdien av luftviskositet (viskositetskoeffisient) ved forskjellige temperaturer. Denne verdien er nødvendig for å beregne Reynolds-, Grashof- og Rayleigh-tallene, hvis verdier bestemmer strømningsregimet til denne gassen. Tabellen viser verdiene til de dynamiske koeffisientene μ og kinematisk ν luftviskositet i temperaturområdet fra -50 til 1200°C ved atmosfærisk trykk.

Luftens viskositetskoeffisient øker betydelig med økende temperatur. For eksempel er den kinematiske viskositeten til luft lik 15,06 10 -6 m 2 /s ved en temperatur på 20 °C, og med en økning i temperaturen til 1200 °C blir luftens viskositet lik 233,7 10 -6 m 2 /s, det vil si at den øker 15,5 ganger! Den dynamiske viskositeten til luft ved en temperatur på 20°C er 18,1·10 -6 Pa·s.

Når luft varmes opp, øker verdiene for både kinematisk og dynamisk viskositet. Disse to mengdene er relatert til hverandre gjennom lufttettheten, hvis verdi avtar når denne gassen varmes opp. En økning i den kinematiske og dynamiske viskositeten til luft (så vel som andre gasser) ved oppvarming er assosiert med en mer intens vibrasjon av luftmolekyler rundt deres likevektstilstand (ifølge MKT).

Dynamisk og kinematisk viskositet av luft ved forskjellige temperaturer - tabell

t, °С	μ·106, Pa·s	ν·10 6, m 2 /s	t, °С	μ·106, Pa·s	ν·10 6, m 2 /s	t, °С	μ·106, Pa·s	ν·10 6, m 2 /s
-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

Merk: Vær forsiktig! Luftviskositet er gitt til styrken 10 6 .

Spesifikk varmekapasitet til luft ved temperaturer fra -50 til 1200°C

En tabell over den spesifikke varmekapasiteten til luft ved forskjellige temperaturer er presentert. Varmekapasiteten i tabellen er gitt ved konstant trykk (isobar varmekapasitet til luft) i temperaturområdet fra minus 50 til 1200°C for luft i tørr tilstand. Hva er den spesifikke varmekapasiteten til luft? Den spesifikke varmekapasiteten bestemmer mengden varme som må tilføres ett kilo luft ved konstant trykk for å øke temperaturen med 1 grad. For eksempel, ved 20 °C, for å varme 1 kg av denne gassen med 1 °C i en isobar prosess, kreves det 1005 J varme.

Den spesifikke varmekapasiteten til luft øker med økende temperatur. Imidlertid er avhengigheten av luftens massevarmekapasitet på temperaturen ikke lineær. I området fra -50 til 120 °C endres dens verdi praktisk talt ikke - under disse forholdene er den gjennomsnittlige varmekapasiteten til luft 1010 J/(kg grader). I følge tabellen kan man se at temperaturen begynner å ha en betydelig effekt fra en verdi på 130°C. Imidlertid påvirker lufttemperaturen dens spesifikke varmekapasitet mye mindre enn dens viskositet. Ved oppvarming fra 0 til 1200°C øker således luftens varmekapasitet bare 1,2 ganger - fra 1005 til 1210 J/(kg grader).

Det skal bemerkes at varmekapasiteten til fuktig luft er høyere enn for tørr luft. Sammenligner vi luft er det åpenbart at vann har en høyere verdi og vanninnholdet i luft fører til en økning i spesifikk varmekapasitet.

Spesifikk varmekapasitet til luft ved forskjellige temperaturer - tabell

t, °С	C p , J/(kg grader)	t, °С	C p , J/(kg grader)	t, °С	C p , J/(kg grader)	t, °С	C p , J/(kg grader)
-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

Termisk ledningsevne, termisk diffusivitet, Prandtl antall luft

Tabellen viser fysiske egenskaper til atmosfærisk luft som termisk ledningsevne, termisk diffusivitet og dens Prandtl-tall avhengig av temperatur. Termofysiske egenskaper til luft er gitt i området fra -50 til 1200°C for tørr luft. I henhold til tabellen kan det sees at de indikerte egenskapene til luft avhenger betydelig av temperaturen og temperaturavhengigheten til de betraktede egenskapene til denne gassen er forskjellig.

Når er solen varmere - når er den høyere over hodet eller når er den lavere?

Solen er varmere når den er høyere. I dette tilfellet faller solstrålene i rett vinkel, eller nær en rett vinkel.

Hvilke typer rotasjon av jorden kjenner du?

Jorden roterer rundt sin akse og rundt solen.

Hvorfor skjer syklusen dag og natt på jorden?

Endringen av dag og natt er et resultat av jordens aksiale rotasjon.

Bestem hvordan innfallsvinkelen til solstrålene er forskjellig 22. juni og 22. desember ved paralleller 23,5° N. w. og Yu. sh.; på paralleller 66,5° N. w. og Yu. w.

Den 22. juni innfallsvinkelen til solstrålene på parallell 23.50 nordlig bredde. 900, S. – 430. Ved parallell 66,50 N. – 470, 66,50 S. – glidevinkel.

Den 22. desember er innfallsvinkelen til solstrålene ved parallellen 23,50 N. 430, S. – 900. Ved parallell 66,50 N. – glidevinkel, 66,50 S. – 470.

Tenk på hvorfor de varmeste og kaldeste månedene ikke er juni og desember, når solstrålene har størst og minste innfallsvinkler på jordoverflaten.

Atmosfærisk luft varmes opp av jordoverflaten. Derfor varmes jordoverflaten opp i juni, og temperaturen når sitt maksimum i juli. Det samme skjer om vinteren. I desember avkjøles jordoverflaten. Luften avkjøles i januar.

Definere:

gjennomsnittlig daglig temperatur basert på fire målinger per dag: -8°C, -4°C, +3°C, +1°C.

Gjennomsnittlig daglig temperatur er -20C.

den gjennomsnittlige årlige temperaturen i Moskva ved å bruke tabelldata.

Gjennomsnittlig årlig temperatur er 50C.

Bestem den daglige temperaturamplituden for termometeravlesningene i figur 110, c.

Temperaturamplituden i figuren er 180C.

Bestem hvor mange grader den årlige amplituden i Krasnoyarsk er større enn i St. Petersburg, hvis gjennomsnittstemperaturen i juli i Krasnoyarsk er +19°C, og i januar -17°C; i St. Petersburg henholdsvis +18°C og -8°C.

Temperaturområdet i Krasnoyarsk er 360C.

Temperaturområdet i St. Petersburg er 260C.

Temperaturområdet i Krasnoyarsk er 100C større.

Spørsmål og oppgaver

1. Hvordan varmes atmosfærisk luft opp?

Ved å overføre solstrålene varmes atmosfæren nesten ikke opp fra dem. Jordoverflaten varmes opp og blir selv en varmekilde. Det er fra dette at den atmosfæriske luften varmes opp.

2. Hvor mange grader synker temperaturen i troposfæren for hver 100 m stigning?

Når du stiger oppover, synker lufttemperaturen med 6 0C for hver kilometer. Dette betyr 0,60 for hver 100 m.

3. Beregn lufttemperaturen utenfor flyet hvis flyhøyden er 7 km og temperaturen ved jordoverflaten er +200C.

Ved oppstigning 7 km vil temperaturen synke med 420. Det betyr at temperaturen utenfor flyet blir -220.

4. Er det mulig å finne en isbre i fjellet i 2500 m høyde om sommeren hvis temperaturen ved foten av fjellet er +250C?

Temperaturen i en høyde på 2500 m vil være +100C. En isbre vil ikke bli funnet i en høyde av 2500 m.

5. Hvordan og hvorfor endres lufttemperaturen i løpet av dagen?

I løpet av dagen lyser solstrålene opp jordoverflaten og varmer den opp, noe som også varmer opp luften. Om natten stopper tilførselen av solenergi, og overflaten sammen med luften avkjøles gradvis. Solen står høyest over horisonten ved middagstid. Det er da mest solenergi kommer inn. Den høyeste temperaturen observeres imidlertid 2-3 timer etter middag, siden det tar tid å overføre varme fra jordoverflaten til troposfæren. Den laveste temperaturen oppstår før soloppgang.

6. Hva bestemmer forskjellen i oppvarming av jordoverflaten gjennom året?

I løpet av et år, i samme område, faller solstrålene på overflaten på forskjellige måter. Når innfallsvinkelen til strålene er mer vertikal, mottar overflaten mer solenergi, lufttemperaturen stiger og sommeren begynner. Når solens stråler er mer tilbøyelige, varmes overflaten svakt opp. Lufttemperaturen synker på denne tiden, og vinteren kommer. Den varmeste måneden på den nordlige halvkule er juli, og den kaldeste måneden er januar. På den sørlige halvkule er det omvendt: Den kaldeste måneden i året er juli, og den varmeste måneden er januar.

Oppvarming av atmosfæren (lufttemperatur).

Atmosfæren mottar mer varme fra den underliggende jordoverflaten enn direkte fra solen. Varme overføres til atmosfæren gjennom molekylær termisk ledningsevne,konveksjon, frigjøring av spesifikk fordampningsvarme kl kondensasjon vanndamp i atmosfæren. Derfor synker temperaturen i troposfæren vanligvis med høyden. Men hvis en overflate avgir mer varme til luften enn den mottar på samme tid, avkjøles den, og luften over den avkjøles også. I dette tilfellet øker lufttemperaturen tvert imot med høyden. Denne situasjonen kalles temperaturinversjon . Det kan observeres om sommeren om natten, om vinteren - over snøoverflaten. Temperaturinversjoner er vanlige i polare områder. Årsaken til inversjonen, i tillegg til å kjøle overflaten, kan være forskyvning av varm luft av kald luft som strømmer under den eller strømning av kald luft til bunnen av fjellbassenger.

I den rolige troposfæren synker temperaturen med høyden i gjennomsnitt med 0,6° per 100 m. Når tørr luft stiger, øker dette tallet og kan nå 1° per 100 m, og når fuktig luft stiger, synker det. Dette forklares med at stigende luft ekspanderer og energi (varme) brukes på dette, og når fuktig luft stiger oppstår det kondensering av vanndamp, ledsaget av frigjøring av varme.

Reduksjon i temperatur på stigende luft - hovedårsaken til skydannelse . Den synkende luften, som kommer under høyt trykk, komprimeres, og temperaturen stiger.

Temperatur luft endres med jevne mellomrom hele dagen og hele året.

I sitt daglige kurs Det er ett maksimum (etter middag) og ett minimum (før soloppgang). Fra ekvator til polene avtar de daglige amplitudene til temperatursvingninger. Men samtidig er de alltid større over land enn over havet.

I årlig fremgang temperatur luft ved ekvator - to maksimum (etter jevndøgn) og to minimum (etter solverv). I tropiske, tempererte og polare breddegrader er det ett maksimum og ett minimum. Amplitudene til årlige lufttemperatursvingninger øker med økende breddegrad. Ved ekvator er de mindre enn daglig: 1-2°C over havet og opptil 5°C over land. På tropiske breddegrader - over havet - 5°C, over land - opptil 15°C. I tempererte breddegrader fra 10-15°C over havet til 60°C eller mer over land. På polare breddegrader dominerer negative temperaturer, med årlige svingninger som når 30-40°C.

Den korrekte daglige og årlige variasjonen av lufttemperaturen, bestemt av endringer i solens høyde over horisonten og lengden på dagen, er komplisert av ikke-periodiske endringer forårsaket av bevegelser av luftmasser med forskjellige temperaturer. Generelt mønster for temperaturfordeling i den nedre troposfæren-dens nedgang i retningen fra ekvator til polene.

Hvis gjennomsnittlig årlig lufttemperatur bare var avhengig av breddegrad, ville fordelingen på den nordlige og sørlige halvkule være den samme. I virkeligheten er fordelingen betydelig påvirket av forskjeller i naturen til den underliggende overflaten og overføringen av varme fra lave til høye breddegrader.

På grunn av varmeoverføring er lufttemperaturen ved ekvator lavere og ved polene høyere enn den ville vært uten denne prosessen. Den sørlige halvkule er kaldere enn den nordlige halvkule hovedsakelig på grunn av det is- og snødekte landet nær Sydpolen. Gjennomsnittlig lufttemperatur i det nedre to-metersjiktet for hele jorden er +14°C, som tilsvarer gjennomsnittlig årlig lufttemperatur ved 40°N.

AVHENGIGHET AV LUFTTEMPERATUR AV GEOGRAFISK BREDDEGRAD

Fordelingen av lufttemperatur nær jordoverflaten er vist ved hjelp av isotermer - linjer som forbinder steder med samme temperatur. Isotermer faller ikke sammen med paralleller. De bøyer seg, beveger seg fra kontinentet til havet og omvendt.

Atmosfærisk trykk

Luft har masse og vekt, så den utøver trykk på overflaten i kontakt med den. Trykket som utøves av luft på jordens overflate og alle gjenstander som befinner seg på den kalles atmosfærisk trykk . Den er lik vekten av den overliggende luftsøylen og avhenger av lufttemperaturen: jo høyere temperatur, jo lavere er trykket.

Atmosfærisk trykk på den underliggende overflaten er i gjennomsnitt 1,033 g per 1 cm 2 (mer enn 10 t per m 2 ). Trykk måles i millimeter kvikksølv, millibar (1 mb = 0,75 mm Hg) og hektopascal (1 hPa = 1 mb). Trykket avtar med høyden: I det nedre laget av troposfæren til en høyde på 1 km synker det med 1 mm Hg. Kunst. for hver 10 m. Jo høyere den er, jo langsommere synker trykket. Normalt trykk ved havnivå er 760 mm. RT. Kunst.

Den generelle fordelingen av trykk på jordens overflate er sonebestemt:

	Årstid	Over fastlandet	Over havet
På ekvatoriale breddegrader
På tropiske breddegrader
	Lav	Høy
På moderate breddegrader		Høy	Lav
	Lav
På polare breddegrader

Således, både om vinteren og sommeren, og over kontinentene og over havet, veksler soner med høy- og lavtrykk. Trykkfordelingen er godt synlig på isobarkartene for januar og juli. Isobarer - linjer som forbinder steder med samme trykk. Jo nærmere de er hverandre, jo raskere endres trykket med avstanden. Mengden trykkendring per enhet avstand (100 km) kalles trykkgradient .

Endringen i trykk forklares av luftens bevegelse. Den øker der det er mer luft, og avtar der luften går. Hovedårsaken til luftbevegelse er dens oppvarming og avkjøling fra den underliggende overflaten. Oppvarmet fra overflaten utvider luften seg og suser oppover. Etter å ha nådd en høyde der dens tetthet er større enn tettheten til luften rundt, sprer den seg ut til sidene. Derfor avtar trykket på den varme overflaten (ekvatoriale breddegrader, fastlands tropiske breddegrader om sommeren). Men samtidig øker den i nærliggende områder, selv om temperaturen der ikke har endret seg (tropiske breddegrader om vinteren).

Over en kald overflate avkjøles luften og blir tettere, og presser mot overflaten (polare breddegrader, tempererte fastlandsbredder om vinteren). På toppen avtar dens tetthet, og luft kommer hit fra utsiden. Mengden av det over den kalde overflaten øker, trykket på den øker. Samtidig, der luften har forlatt, synker trykket uten å endre temperaturen. Oppvarming og avkjøling av luft fra overflaten er ledsaget av omfordeling og trykkendringer.

På ekvatoriale breddegrader alltid trykk redusert. Dette forklares av det faktum at luften som varmes opp fra overflaten stiger og beveger seg mot tropiske breddegrader, og skaper økt trykk der.

Over en kald overflate i Arktis og Antarktis press økt. Det skapes av luft som kommer fra tempererte breddegrader for å erstatte den kondenserte kalde luften. Utstrømningen av luft til de polare breddegrader er årsaken til nedgangen i trykket på tempererte breddegrader.

Som et resultat dannes belter med lavt (ekvatorial og temperert) og høyt trykk (tropisk og polar). Avhengig av årstid, skifter de noe mot sommerhalvkulen ("følger solen").

Polare høytrykksområder utvides om vinteren og trekker seg sammen om sommeren, men vedvarer hele året. Lavtrykksbelter vedvarer hele året nær ekvator og på de tempererte breddegradene på den sørlige halvkule.

Om vinteren, på de tempererte breddegrader på den nordlige halvkule, øker trykket over kontinentene kraftig og lavtrykksbeltet "brekker". Lukkede områder med lavtrykk vedvarer bare over havene - islandsk Og Aleutiske lavmål. Tvert imot dannes vinteris over kontinentene. høyder :Asiatisk (sibirsk) Og Nord amerikansk. Om sommeren, på de tempererte breddegrader på den nordlige halvkule, gjenopprettes lavtrykksbeltet.

Et stort område med lavtrykk sentrert i tropiske breddegrader dannes over Asia om sommeren - Asiatisk lav. På tropiske breddegrader er kontinentene alltid litt varmere enn havene, og trykket over dem er lavere. Det er derfor det er over havet subtropiske høyder :Nord-Atlanteren (Azorene), Nord-Stillehavet, Sør-Atlanteren, Sør-Stillehavet Og Sør-indisk.

På grunn av forskjellig oppvarming og avkjøling av kontinental- og vannoverflaten (den kontinentale overflaten varmes opp raskere og kjøles ned raskere), tilstedeværelsen av varme og kalde strømmer og andre årsaker på jorden, i tillegg til atmosfæriske trykkbelter, lukkede områder av lavt og høyt trykk kan oppstå.