4-1.空氣和氮氣

空氣和氮氣

確認氮素的性能是作為在熱風乾燥使用的媒體的空氣。

4-1-1.空氣的作用

常温常壓下的空氣是理想氣體,t [℃]ρ[kg / m3]時的空氣密度,大氣壓力為P [atm],水蒸氣壓力為e [atm]。

The role of air

◎成本低
◎即使管道洩漏也很安全
◎作為熱源熱素材
◎減薄氣膜
◎將蒸發的水蒸氣輸送到外部(載氣)
○正常環境中的空氣包含百分之幾的水蒸氣,水蒸氣的效果對加方向起作用。
○氧氣與加熱線圈的鋁成分結合在一起,在表面形成耐腐蝕塗層,並延長了線圈的使用壽命。
×空氣含有氧,變成高温的話氧化被促進。

4-1-2.氮的作用

氮氣用於熱風加熱的優缺點

◎作為熱源熱素材
◎作出無氧環境,防止起火
◎作出無氧環境,防止氧化
◎作出無水蒸氣環境,防止加水分解以及羥基結合
◎減薄氣膜
◎將蒸發的水蒸氣輸送到外部(載氣)
○即使洩漏也比較安全
×液氮被蒸發和使用時,加熱效率會因與室温的差而降低。
×因為沒有氧氣,所以加熱線圈的表面沒有形成耐腐蝕膜,與空氣相比,線圈的壽命縮短了。

氮氣不含氧氣,因此適用於乾燥包括溶劑在内的易燃物質。

4-1-3.空氣密度

如果將空氣定義為氮氣4:氧氣1的氣體,則空氣的分子量為28.8,因為氮氣的分子量為28,氧氣的分子量為32。

28.8 = (28 x 4/5 + 32 x 1/5 )

計算以獲得空氣密度(大氣壓1atm,室温20°C)

壓力p = 1atm = 101.3×10 ^ 5Pa
温度t = 273 + C
空氣V = 1m ^ 3
莫爾數n =莫爾
氣體常數R = 8.31J / mol·K
理想氣體状態方程= pV = nRT
空氣密度ρ=

n = pV/RT = 1.103x10^5Pa x 1m^3 / 8.31J/mol・K x (273+20)K = 41.6mol

ρ= (28.8 x 41.6)g/m^3 = 1200g/m^3 = 1.2g/ℓ

4-1-4.特性一覧表

空氣的構成物質

成分 化学式 體積比 割合 質量割合 氣體密度 比重
氮素 N2 78.084 0.75520000 1.251 1.105
氧氣 O2 20.9476 0.23150000 1.429 0.967
氬氣 Ar 0.934 0.01280000 1.78 1.38
二氧化碳 CO2 0.039 0.00046000 1.977 1.54
霓虹燈 Ne 0.001818 0.00001200 0.9002 0.69
氦氣 He 0.000524 0.00000072 0.1785 0.13
甲烷 CH4 0.000181
Kr 0.000114
二氧化硫 SO2 0.0001
H2 0.00005
一氧化二氮 N2O 0.000032
氙氣 Xe 0.0000087
臭氧層 O3 0.000007
二氧化氮 NO2 0.000002
I2 0.000001

概略空気組成

成分 化學式 體積比 割合 質量割合
氮素 N2 0.79 0.768
氧氣 O2 0.21 0.232

空氣的構成物質的特性

成分 范德華常數 分子量 氣體常數 恆壓比熱 等容比熱 比熱比
  a / Pa m6 mol−2 b / m3 mol−1 g/mol R (J/g・K) Cp (J/g・K) Cv (J/g・K) γ
空氣 135 × 10−3 36.6 × 10−6 28.967 0.28703 1.005 0.718 1.399
氮素N2 141 × 10−3 39.2 × 10−6 28.013 0.29680 1.039 0.743 1.399
氧O2 138 × 10−3 31.9 × 10−6 31.999 0.25984 0.914 0.654 1.398
水蒸氣H2O 553 × 10−3 33.0 × 10−6 18.015 0.46152 4.186 3.147 1.33
氦He 3.45 × 10−3 23.8 × 10−6 4.003 2.07727 5.240 3.16 1.66
氬Ar 136 × 10−3 32.2 × 10−6 39.948 0.20813 0.523 0.32 1.68
氫H2 24.8 × 10−3 26.7 × 10−6 2.016 4.12449 14.250 10.12 1.408
一氧化碳CO 151 × 10−3 40.0 × 10−6 28.010 0.29684 1.041 0.74 1.4
二氧化碳CO2 365 × 10−3 42.8 × 10−6 44.010 0.18892 0.819 0.63 1.3
氨NH3 422 × 10−3 37.1 × 10−6 17.031 0.48821 2.060 1.57 1.31
甲烷CH4 238 × 10−3 42.8 × 10−6 16.042 0.51828 2.160 1.63 1.32
*0℃/1atm
比熱=將1kg物質提高1K所需的熱量

空氣的性質

温度条件 密度 恆壓比熱 粘性率 動粘性率 導熱係數 熱擴散率 普朗特數
T ρ Cp η ν λ α Pr
K kg/m3 kJ/(kg・K) μPa・s mm2/s mW/(m・K) mm2/s
100 3.6109 1.072 7.1 1.97 9.22 2.38 0.826
200 1.7679 1.009 13.4 7.58 18.1 10.15 0.747
300 1.1763 1.007 18.62 15.83 26.14 22.07 0.717
400 0.8818 1.015 23.27 26.39 33.05 36.93 0.715
500 0.7053 1.031 27.21 28.58 39.51 54.33 0.71
600 0.5878 1.052 30.78 52.36 45.6 73.7 0.71
700 0.5038 1.076 34.1 67.7 51.3 94.6 0.715
800 0.4408 1.099 37.23 84.5 56.9 117 0.719
900 0.3918 1.122 40.22 102.7 62.5 142 0.722
1000 0.3527 1.142 43.08 122.1 67.2 167 0.732
1100 0.3206 1.16 45.84 143 71.7 193 0.742

 

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