Нагрев определённого объёма газа

графоаналитический расчет параметров процесса нагревания некоторого количества газа в замкнутом постоянном объеме

Принимаем условие, что к оболочке, содержащей газ, равномерно подводится тепловая энергия извне. Для данного расчёта используется та же формула расчёта количества переданного газу тепла, что и при нагреве газа в канале. Только в данном случае расход газа заменен на массу газа, заключенного в некотором объёме, температура которого зависит от продолжительности нагрева. В данном случае можно использовать ту же систему номограмм, что и при расчёте нагрева газа в канале, с теми же численными значениями, но с заменой параметров.

Для номограммы №3.

Вместо d, мм считаем, что задана одна десятая площади нагревательной поверхности Fb/10,мм², т.е. задаваемая площадь в десять раз больше указанных на номограмме значений.

По оси Y вместо комплекса G/L, мг/(с·м) используем комплекс m/t, mg/c - масса газа, делённая на время нагрева газа.

Для номограммы № 4.

Вместо расхода газа G, мг/с используем массу газа m, мг.

По оси Y вместо длины канала L, мм используем время нагрева газа t,с.

Отметим небольшой нюанс. На сколько порядков мы увеличиваем массу газа (значение, приведенное на номограмме) настолько порядков уменьшаем изменение температуры газа за указанный временной интервал. Приведём таблицу.

Масса газа	Изменение температуры газа
10 · m, [мг]	0.01 К
Номинальная - заданная на номограмме - m, мг	0.1 К
0.1 · m, [мг]	1 К
0.01 · m, [мг]	10 К
0.001 · m, [мг]	100 К

После перечисленных изменений система номограмм для расчёта времени нагрева определённого объёма газа имела бы вид.

Схема расчёта (java-апплет протестирован в Internrt Explorer. В Google Chrome поддержка апплетов прекращена).

Пока предлагаем воспользоваться имеющейся системой номограмм (нагрева газа, протекающего в трубопроводе малого сечения) с учётом предложенных преобразований.

Как известно, при изменении температуры и давления газа, заключенного в некоторый объём, его характеристики изменяются. Для учета этих изменений можно воспользоваться номограммами расчёта коэффициента теплоотдачи, а также справочными номограммами:

1) зависимость массы различных газов от плотности и объёма,

2) теплоёмкости различных газов при постоянном давлении.

Отметим, что характеристики газа изменяются незначительно при изменении температуры, скажем, на десять, двадцать градусов и могут быть приняты постоянными в этом температурном интервале. Поэтому, если мы получили время нагрева, к примеру, на один градус, то, умножив значение времени нагрева на двадцать, получим время нагрева газа, при котором его температура изменилась на двадцать градусов. При необходимости более точного расчета разбиваем диапазон температуры, на который должен нагреться газ, на участки, как и в случае расчета течения жидкости (газа) в канале, И принимаем для каждого участка постоянными (усредненными) значения давления, плотности и теплофизических коэффициентов. Далее определяем время, за который будет пройден очередной температурный участок. Складываем полученные интервалы времени и получаем общий промежуток времени для нагрева некоторого количества газа до требуемой температуры.

Web-сайт "ГРАФОАНАЛИТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ". E-mail: nomogramka@gmail.com