中冷器熱側(cè)空氣比熱的計(jì)算方法

中冷器熱側(cè)增壓空氣比熱的計(jì)算方法1空氣比熱的定義與分類：所謂比熱容就是在加熱或冷卻過程中使單位物量的物質(zhì)溫度升高或降低1K或1°C時(shí)所吸收或放出的熱量。定義式為：c=lim"=色攵項(xiàng)dTdT比熱容是物質(zhì)的物性參數(shù)，它的單位取決于物量單位。國際單位制中，熱量的單位用焦耳（J）,而物量的單位可以采用質(zhì)量（kg）、標(biāo)準(zhǔn)體積（標(biāo)準(zhǔn)m3）或者摩爾（mol），因此由不同單位的比熱容。質(zhì)量比熱容：c J（kg?K），表示1千克質(zhì)量的工質(zhì)溫度升高或降低1K或1C時(shí)所吸收或放出的熱量。體積比熱容：c， J（m3?K），表示1標(biāo)準(zhǔn)m3質(zhì)量的工質(zhì)溫度升高或降低1K或1C時(shí)所吸收或放出的熱量。摩爾比熱容：C J/（mol?K），表示1摩爾質(zhì)量的工質(zhì)溫度升高或降低1K或1C時(shí)所吸收或放出的熱量。由于1摩爾的質(zhì)量為M千克，體積為22.414標(biāo)準(zhǔn)立方米，所以三種比熱容存在著下述換算關(guān)系C=M?c=0.022414c'經(jīng)驗(yàn)表明，同一種氣體在不同溫度的條件下，例如在保持體積不變或壓力不變的條件下加熱或放熱，同樣溫度變化1度所需要的熱量是不同的，因此，比熱容的數(shù)值與加熱（或放熱）過程的性質(zhì)有關(guān)。工程中最常遇到的是氣體在壓力不變或體積不變的條件下加熱或放熱，這時(shí)相應(yīng)的比熱容分別稱為比定壓熱容和比定容熱容，并分別在比熱容符號(hào)下方標(biāo)以p和V來區(qū)別。比定壓（質(zhì)量）熱容：c=（竺） J（kg?K）pdTp比定容（質(zhì)量）熱容：c=（業(yè)） J（kg?K）VdTv 。2中冷器熱側(cè)空氣環(huán)境分析：比熱容隨狀態(tài)而變化，對(duì)于實(shí)際氣體來說它是溫度和壓力的函數(shù)，而對(duì)于理想氣體（理想氣體概念見附錄一）來說，比熱容與壓力無關(guān)，只隨著溫度而變化，即c=f（t）。一般來說，氣體的比熱容隨溫度的升高而增大。由于中冷器工作時(shí)內(nèi)部情況復(fù)雜多變，其中部分參數(shù)不能精確測得，在中冷器實(shí)驗(yàn)操作中為了更方便簡潔的分析熱側(cè)情況，將熱側(cè)空氣視為理想氣體，由于理想氣體的比熱容只與溫度有關(guān)，所以在計(jì)算的過程中采用比定壓熱容。3中冷器熱側(cè)空氣比熱的計(jì)算方法：根據(jù)實(shí)驗(yàn)情況采用比定壓熱容，又因?yàn)闊峥諝獗灰暈槔硐霘怏w，所以比定壓熱容只與溫度有關(guān)，其計(jì)算式為：C=1.00817550439902+0.000170223441586685xTPh+（-3.43815799320622x10-7）xT2 （a）+（7.189010301705310-10）xT3此公式是利用干空氣的物理性質(zhì)表（見附錄二）反推而得，使用范圍0—500°C。當(dāng)熱側(cè)空氣不能被視為理想氣體時(shí)，比熱是溫度和壓力的函數(shù)，這時(shí)將不能再用式（a）計(jì)算空氣比熱（實(shí)際氣體的比熱計(jì)算方法見附錄三）。4總結(jié)：為了使計(jì)算方法統(tǒng)一，計(jì)算結(jié)果不因公式及使用參數(shù)不同而出現(xiàn)誤差，有關(guān)空氣比熱的計(jì)算都采用公式（a）完成，并且在帶入溫度值時(shí)，為了簡便都采用熱側(cè)進(jìn)口溫度參加計(jì)算。利用公式（a）計(jì)算得到的熱空氣比定壓熱容單位為KJ/（kg*K），沿用干空氣物理性質(zhì)表中所用單位，在試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理計(jì)算中同樣采用此單位參與計(jì)算。附錄一理想氣體概念：所謂理想氣體，就是人們經(jīng)過長期觀察研究自然界的氣體以后，為了便于研究自然界中客觀存在的、比較復(fù)雜的真實(shí)氣體，從復(fù)雜的現(xiàn)象中抓住事物的本質(zhì)，使問題得以合理的簡化，所提出的氣體模型，即假定它的分子是一些彈性的、本身不占有體積的質(zhì)點(diǎn)，且分子之間不存在作用力。熱力學(xué)中，把完全符合pv=RT及熱力學(xué)能僅為溫度的函數(shù)u=u(T)的氣體，稱為理想氣體；否則稱為實(shí)際氣體。常見的氫氣、氮?dú)?、氧氣、二氧化碳?xì)?、空氣、煙氣等，在壓力不是很高和溫度不是很低的條件下(一般可認(rèn)為溫度不低于0°C，壓強(qiáng)不高于1.01325x105Pa時(shí)的氣體為理想氣體，由于他們的液化溫度都很低，離液化狀態(tài)都很遠(yuǎn))，他們的性質(zhì)都非常接近于假想的理想氣體，在工程應(yīng)用所要求的精確度內(nèi)，完全可以把這些氣體當(dāng)作理想氣體看待，而不至于引起很大的誤差?？諝庵兴乃魵夥肿?，因其分壓力小、比體積大，亦可當(dāng)作理想氣體看待。

附錄二干空氣物理性質(zhì)表：干空氣物理性質(zhì)表(P=1.01325X105Pa=760mmHg)溫度t(°C)密度p(kg/m3)比熱c(kJ/kg-C)導(dǎo)熱系數(shù)入X102(W/m-C)粘度pX105(Pa?s)普蘭德數(shù)Pr-501.5841.0132.0351.460.728-401.5151.0132.1171.520.728-301.4531.0132.1981.570.723-201.3951.0092.2791.620.716-101.3421.0092.361.670.71201.2931.0092.4421.720.707101.2471.0092.5121.770.705201.2051.0132.5931.810.703301.1651.0132.6751.860.701401.1281.0132.7561.910.699501.0931.0172.8261.960.698601.061.0172.8962.010.696701.0291.0172.9662.060.6948011.0223.0472.110.692900.9721.0223.1282.150.691000.9461.0223.212.190.6881200.8981.0263.3382.290.6861400.8541.0263.4892.370.6841600.8151.0263.642.450.6821800.7791.0343.782.530.6812000.7461.0343.9312.60.682500.6741.0434.2682.740.6773000.6151.0474.6052.970.6743500.5661.0554.9083.140.6764000.5241.0685.213.310.6785000.4561.0725.7453.620.6876000.4041.0896.2223.910.6997000.3621.1026.7114.180.7068000.3291.1147.1764.430.7139000.3011.1277.634.670.71710000.2771.1398.0714.90.71911000.2571.1528.5025.120.72212000.2391.1649.1535.350.724附錄三比熱容的一般關(guān)系式:假設(shè)T、v為獨(dú)立變量，即s=s（T,v）,則：ds=（爻）dT+（竺）dv （1）dTv dvT根據(jù)麥克斯韋關(guān)系：（M）=（客） ⑵dvT dTv根據(jù)鏈?zhǔn)疥P(guān)系及比熱定義（爻）（艾）（竺）=1 （3）dTvduvdsv/du、（）（堂）=JT^=土 （4）dTv（du） Tdsv得到：ds=頊+（蟲）小（第一dS方程）TdTv同樣得到：ds=^T-dT-（壽）dp（第二ds方程）ds=匕（生）dp+如生）dv（第三ds方程）

TdpvTdvp據(jù)（第二ds方程）：ds=剝T-（京pdp由全微分關(guān)系有：dc d2v（苛）T=rp ⑸同理，據(jù)第一ds方程：TO