Свойства сухого воздуха при различных температурах и давлениях

Обзор

Engineering ToolBox - Ресурсы, инструменты и основная информация для инженерного проектирования технических приложений!

Термодинамические и транспортные свойства сухого воздуха при атмосферном давлении (1 атм / 101.325 кПа) в зависимости от абсолютной температуры. Данные охватывают диапазон от 175 K до 1900 K и включают удельные теплоемкости, вязкость, теплопроводность, число Прандтля, кинематическую вязкость, плотность и температуропроводность. Сухой воздух рассматривается как смесь идеальных газов (примерно 78% N₂, 21% O₂, 1% Ar по объему) с газовой постоянной 287.058 Дж/(кг·К).

В оригинальном источнике теплопроводность описывается как мера того, насколько быстро материал может поглощать тепло из окружающей среды, и представлены свойства сухого воздуха при одном атмосферном давлении от 175 K до 1900 K. Также указаны ссылки на информацию по вязкости: Air - Absolute and Kinematic Viscosity - SI & Imperial Units и Air - Absolute and Kinematic Viscosity - Imperial Units.

Для полной таблицы с отношением теплоемкостей, теплопроводностью, числом Прандтля, кинематической вязкостью, плотностью и температуропроводностью на исходной странице указано: поверните экран. Восстановленная ниже таблица источника сохраняет эти столбцы на перенесенной странице.

Ключевые формулы

Плотность идеального газа

$\rho = \frac{P}{R_{\text{air}} \cdot T}$

Плотность сухого воздуха из давления и абсолютной температуры, где $R_{\text{air}} = 287.058\;\text{Дж/(кг·К)}$.

Изменение энтальпии

$\Delta h = c_p \cdot \Delta T$

Изменение энтальпии за температурный интервал с использованием удельной теплоемкости при постоянном давлении.

Отношение теплоемкостей

$k = \frac{c_p}{c_v}$

Отношение удельных теплоемкостей; стремится к 1.4 при низких температурах и уменьшается с ростом температуры по мере активации внутренних энергетических мод.

Закон Сазерленда для вязкости

$\mu = \mu_0 \left(\frac{T}{T_0}\right)^{1.5} \frac{T_0 + S}{T + S}$

Приблизительная динамическая вязкость воздуха с эталонной вязкостью $\mu_0$ при температуре $T_0$ и константой Сазерленда $S \approx 110.4\;\text{K}$.

Переменные

Свойства сухого воздуха при 1 атм

Тенденции свойств

Калькулятор плотности воздуха

Используйте уравнение идеального газа для расчета плотности при любом давлении и температуре.

Восстановленные исходные таблицы

Следующие таблицы восстановлены из исходной страницы для сохранения полных справочных данных.

Сухой воздух - Термодинамические и физические свойства

Инженерные заметки

• Зависимость от давления. Табличные значения предполагают давление 1 атм. При повышенных давлениях плотность линейно растет с давлением (идеальный газ), но вязкость и теплопроводность почти не зависят от давления в умеренных диапазонах.
• Эффекты влажности. Влажный воздух менее плотный, чем сухой воздух при той же температуре и давлении, потому что водяной пар (M = 18,015 г/моль) легче средней молекулы воздуха (M ≈ 28,97 г/моль). Используйте свойства, скорректированные на влажность, для расчетов HVAC и психрометрии.
• Увеличение удельной теплоёмкости. При низких температурах вносят вклад только трансляционные и вращательные моды. Выше ~500 K вибрационные моды постепенно активируются, увеличивая как $c_p$, так и $c_v$ и уменьшая отношение $k$.
• Плато числа Прандтля. Для воздуха Pr остается в узком диапазоне 0,68–0,73 на всем температурном промежутке, что делает его удобной постоянной во многих корреляциях конвективного теплообмена.
• Кинематическая вязкость. Значения, помеченные верхним индексом 1 в источнике, приведены при атмосферном давлении. Поскольку $\nu = \mu/\rho$, она сильно увеличивается с температурой по мере снижения плотности.
• Высокотемпературная диссоциация. Примерно выше 2000 K O₂ и N₂ начинают диссоциировать, и таблицы свойств идеального газа становятся ненадежными. Используйте термохимические равновесные коды для расчетов горения и плазменных применений.

Ссылки

• Исходный источник: Engineering ToolBox — Dry Air Properties