Sigma ısı - Sigma heat

Sigma ısı, belirtilen ${ displaystyle S}$, bir ölçüsüdür spesifik enerji nemli hava. Alanında kullanılır maden Mühendisliği maden havasının sıcaklık regülasyonu ile ilgili hesaplamalar için. Sigma ısısına bazen denir toplam ısı,^[1] toplam ısı bunun yerine entalpi.^[2]

Tanım

Sigma ısısı, belirli bir referans sıcaklığa kadar soğutulduğunda birim nemli hava kütlesinden elde edilecek olan enerjidir. sabit basınç aynı anda herhangi bir yoğunlaşma süreç sırasında oluşur. Sigma ısısı, yoğunlaşmanın giderileceğini varsaydığından, su buharının yoğunlaşma noktasının altına soğutulmasıyla elde edilecek herhangi bir enerji sigma ısısına sayılmaz.^[3] Referans sıcaklık genellikle 0 ° F (-18 ° C) olmakla birlikte bazen 32 ° F (0 ° C) de kullanılmaktadır.^[1]

0 ° F'lik bir referans sıcaklık varsayıldığında, aşağıdaki formül standart sıcaklık aralıkları ve basınç altında kullanılabilir:^{[not 1]}

${ displaystyle S = 0.24 mathrm {{ tfrac {BTU} {lb cdot ^ { circ} F}} ;} t + W ; (0.45 mathrm {{ tfrac {BTU} {lb cdot ^ { circ} F}} ;} t + 1061 mathrm { tfrac {BTU} {lb}})}$ ^[3]

nerede

${ displaystyle S}$ havanın sigma ısısıdır (BTU / lb cinsinden),

${ displaystyle t}$ ... kuru termometre sıcaklığı havanın (° F cinsinden) ve

${ displaystyle W}$ ... özgül nem havanın (birimsiz).

Eşdeğer metrik formül:

${ displaystyle S = 17.86 mathrm { tfrac {kJ} {kg}} +1.005 mathrm { tfrac {kJ} {kg cdot K}} t + W ; (2501 mathrm { tfrac {kJ} {kg}} +1.884 mathrm { tfrac {kJ} {kg cdot K}} t)}$

nerede

${ displaystyle S}$ havanın sigma ısısıdır (kJ / kg cinsinden),

${ displaystyle t}$ ... kuru termometre sıcaklığı havanın (° C cinsinden) ve

${ displaystyle W}$ ... özgül nem hava miktarı (birimsiz) bazen kg / kg olarak ifade edilir.

Entalpi ile karşılaştırma

Sigma ısısı ile aynı şey değil entalpi nemli havanın referans sıcaklığın üzerinde. (Entalpi bazen toplam ısı^[2] veya gerçek toplam ısı^[1]Sigma ısısından farklı olarak, entalpi, yoğunlaştırılmış su buharını referans sıcaklığa kadar soğutarak çıkarılacak olan enerjiyi içerir. Esasen, entalpi varsayar ki herşey sistemin bileşenleri soğutma işlemi sırasında soğutulmalıdır, oysa sigma heat bu bileşenlerden bazılarının (sıvı su) sürecin bir kısmında çıkarıldığını varsayar. Yine de, bazı yazarlar entalpi terimini, sigma ısısını kastettiklerinde yanlışlıkla kullanırlar, bu da biraz kafa karışıklığı yaratır.^[3]

0 ° F'lik bir referans sıcaklık varsayıldığında, entalpi ve sigma ısısı arasındaki ilişki matematiksel olarak şu şekilde gösterilebilir:

${ displaystyle h = S + 1 mathrm {{ tfrac {BTU} {lb}} ;} Wt '}$ ^[3]

nerede

${ displaystyle h}$ havanın referans sıcaklığının üzerindeki özgül entalpisidir,

${ displaystyle S}$ havanın sigma ısısıdır (BTU / lb cinsinden),

${ displaystyle W}$ ... özgül nem havanın (birimsiz) ve

${ displaystyle t '}$ ıslak hazne sıcaklığıdır (° F cinsinden).

(Standart sıcaklık aralıkları varsayılmıştır.)

Islak hazne sıcaklığı ile kuru hazne sıcaklığı

Sabit basınç varsayıldığında, sigma ısısı yalnızca ıslak termometre sıcaklığı havanın. Bu yüzden, nem dikkate alınmasına gerek yoktur kuru termometre sıcaklığı ölçümler kullanılır. Sigma ısısı gibi, ıslak hazne sıcaklığı da herhangi bir yoğunlaşmış su buharının (sıvı su) sıcaklığından doğrudan etkilenmez ve yalnızca sistemde net bir enerji değişikliği olduğunda değişir. Bunun aksine, kuru termometre sıcaklığı, böyle bir net enerji değişikliğinin olmadığı prosesler için bile değişebilir. Bu fark incelenerek anlaşılabilir buharlaşmalı soğutma. Evaporatif soğutma sırasında hava moleküllerinden kaybedilen tüm enerji hissedilen sıcaklık olarak kazanılır gizli ısı su moleküllerinin o havaya buharlaşmasıyla. Hayır ile elde edilen net enerji veya şimdi daha nemli olan havadan kaybolan sigma ısısı değişmeden kalır. Buna uygun olarak, yaş termometre sıcaklığı da değişmeden kalır, çünkü okuması halihazırda mümkün olan maksimum buharlaşmalı soğutma miktarını temsil etmektedir. Ancak kuru termometre sıcaklığı, bu tür buharlaşmalı soğutma sırasında azaldığı için sigma ısısıyla çelişir. Bu nedenle, kuru termometre sıcaklıklarını kullanan sigma ısısı ölçümlerinde havanın neminin de hesaba katılması gerekir.^[3]

Notlar

Referanslar