2. Воздух и его свойства

Физическое состояние воздуха характеризуется, прежде всего, его плотностью, кг/м³.

Для возможности сравнения расчетов и результатов испытаний, выполненных в различное время, в разных местах и при самых разнообразных метеорологических условиях, все расчетные данные нужно приводить к одинаковым стандартным условиям состояния воздуха: температуре t=20°C ( ), барометрическому давлению (напору) В=760 мм рт.ст. и относительной влажности 0,5%.

Давление, измеряемое высотой столба уравновешивающей жидкости (напором) можно пересчитать по формуле

Отсюда для В=0,76 м при плотности ртути 13600 кг/м³ и нормальном ускорении силы тяжести g=9,81 м/с получаем:

Легко также подсчитать, что давление, уравновешиваемое высотой водяного столба в h=1 мм (1 мм вод.ст.), соответствует р=9,81 Па.

При вышеуказанных метеорологических параметрах и нормальном химическом составе атмосферного воздуха, состоящего по массе приблизительно из 76% азота, и 24% кислорода, плотность воздуха будет 1,2 кг/м³.

Следует заметить, что влажность очень незначительно влияет на плотность воздуха. Например, при увеличении относительной влажности стандартного воздуха с 0,5 до 1,0 плотность изменяется всего на 0,5 % (в сторону уменьшения).

Если пренебречь влиянием влажности, что вполне допустимо при обычных расчетах, то влияние температуры и давления учитывают известной зависимостью

Пример: Определить плотность атмосферного воздуха при В=740 мм рт.ст. и t=0°C:

В вентиляторных установках давление изменяется настолько незначительно по сравнению с атмосферным, что этим влиянием на плотность воздуха можно в большинстве случаев пренебрегать. Например, при развиваемом вентилятором давлении в 2000 Па (200 кгс/м²) плотность воздуха по сравнению с ее стандартным значением изменится всего на ((101400+2000)/101400-1) 100% = 2%.

При расчетах состояние воздуха характеризуют и его вязкостью, которая зависит от сил внутреннего трения, возникающих при его движении. Вязкость обычно характеризуется коэффициентом кинематической вязкости, причем для стандартного воздуха этот коэффициент равен 14,9 10^-6 м²/с.

В вентиляторных установках обычно возникают воздушные потоки практически постоянной плотности, скорость движения которых в каждой точке с течением времени не изменяется ни по величине, ни по направлению.

В этом случае для двух сечений одного и того же потока можно записать следующее уравнение расхода:

где

• , – площади поперечных сечений, м²;

• и – средние скорости, м/с;

• – объемный расход (производительность, м³/с).

Для сетей принято использовать термин «расход», а для вентиляторов - «производительность».

При расчетах сетей вентиляторов расход (производительность) принято исчислять в м³/ч, то есть L_ч = 3600L_c, где L_c выражено в м³/с.

В случае изменения плотности воздушного потока, например, за счет подогрева в калорифере, уравнение расхода имеет вид:

где

- массовый расход кг/с.