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N278.0840.755200001.2511.105
氧氣O220.94760.231500001.4290.967
氬氣Ar0.9340.012800001.781.38
二氧化碳CO20.0390.000460001.9771.54
霓虹燈Ne0.0018180.000012000.90020.69
氦氣He0.0005240.000000720.17850.13
甲烷CH40.000181
Kr0.000114
二氧化硫SO20.0001
H20.00005
一氧化二氮N2O0.000032
氙氣Xe0.0000087
臭氧層O30.000007
二氧化氮NO20.000002
I20.000001

概略空気組成

成分化學式體積比 割合質量割合
氮素N20.790.768
氧氣O20.210.232

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−2b / m3 mol−1g/molR (J/g・K)Cp (J/g・K)Cv (J/g・K)γ
空氣135 × 10−336.6 × 10−628.9670.287031.0050.7181.399
氮素N2141 × 10−339.2 × 10−628.0130.296801.0390.7431.399
氧O2138 × 10−331.9 × 10−631.9990.259840.9140.6541.398
水蒸氣H2O553 × 10−333.0 × 10−618.0150.461524.1863.1471.33
氦He3.45 × 10−323.8 × 10−64.0032.077275.2403.161.66
氬Ar136 × 10−332.2 × 10−639.9480.208130.5230.321.68
氫H224.8 × 10−326.7 × 10−62.0164.1244914.25010.121.408
一氧化碳CO151 × 10−340.0 × 10−628.0100.296841.0410.741.4
二氧化碳CO2365 × 10−342.8 × 10−644.0100.188920.8190.631.3
氨NH3422 × 10−337.1 × 10−617.0310.488212.0601.571.31
甲烷CH4238 × 10−342.8 × 10−616.0420.518282.1601.631.32
*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
TρCpηνλαPr
Kkg/m3kJ/(kg・K)μPa・smm2/smW/(m・K)mm2/s
1003.61091.0727.11.979.222.380.826
2001.76791.00913.47.5818.110.150.747
3001.17631.00718.6215.8326.1422.070.717
4000.88181.01523.2726.3933.0536.930.715
5000.70531.03127.2128.5839.5154.330.71
6000.58781.05230.7852.3645.673.70.71
7000.50381.07634.167.751.394.60.715
8000.44081.09937.2384.556.91170.719
9000.39181.12240.22102.762.51420.722
10000.35271.14243.08122.167.21670.732
11000.32061.1645.8414371.71930.742

 

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