Сигма тепла - Sigma heat

Сигма тепла, обозначенный ${ displaystyle S}$, является мерой удельная энергия влажного воздуха. Используется в области горное дело для расчетов по регулированию температуры шахтного воздуха. Сигма-тепло иногда называют общее тепло,^[1] хотя общее тепло может вместо этого означать энтальпия.^[2]

Определение

Сигма-тепло - это энергия, которая была бы извлечена из единицы массы влажного воздуха, если бы он был охлажден до определенной эталонной температуры ниже постоянное давление одновременно удаляя любые конденсация образуется в процессе. Поскольку сигма-тепло предполагает, что конденсация будет удалена, любая энергия, которая будет извлечена при охлаждении водяного пара ниже его точки конденсации, не засчитывается в сигма-тепло.^[3] Эталонная температура обычно составляет 0 ° F (-18 ° C), хотя иногда также используется 32 ° F (0 ° C).^[1]

Если исходная температура равна 0 ° F, для стандартных диапазонов температуры и давления можно использовать следующую формулу:^{[примечание 1]}

${ displaystyle S = 0,24 mathrm {{ tfrac {BTU} {lb cdot ^ { circ} F}} ;} t + W ; (0,45 mathrm {{ tfrac {BTU} {lb cdot) ^ { circ} F}} ;} t + 1061 mathrm { tfrac {БТЕ} {lb}})}$ ^[3]

куда

${ displaystyle S}$ - сигма теплота воздуха (в БТЕ / фунт),

${ displaystyle t}$ это температура по сухому термометру воздуха (в ° F), и

${ displaystyle W}$ это удельная влажность воздуха (безразмерный).

Эквивалентная метрическая формула:

${ Displaystyle S = 17,86 mathrm { tfrac {кДж} {кг}} +1,005 mathrm { tfrac {кДж} {кг cdot K}} т + W ; (2501 mathrm { tfrac {кДж} {kg}} +1,884 mathrm { tfrac {kJ} {kg cdot K}} t)}$

куда

${ displaystyle S}$ - сигма теплота воздуха (в кДж / кг),

${ displaystyle t}$ это температура по сухому термометру воздуха (в ° C), и

${ displaystyle W}$ это удельная влажность воздуха (без единицы измерения) иногда выражается в кг / кг.

Сравнение с энтальпией

Sigma heat - это не то же самое, что энтальпия влажного воздуха выше эталонной температуры. (Энтальпию иногда называют общее тепло^[2] или же истинное общее тепло^[1]) В отличие от сигма-тепла, энтальпия включает энергию, которая была бы извлечена при охлаждении конденсированного водяного пара на всем пути до эталонной температуры. По сути, энтальпия предполагает, что все компоненты системы должны охлаждаться во время процесса охлаждения, тогда как сигма-тепло предполагает, что некоторые из этих компонентов (жидкая вода) удаляются частично в процессе. Тем не менее, некоторые авторы ошибочно используют термин энтальпия, когда на самом деле имеют в виду сигма-тепло, создавая некоторую путаницу.^[3]

Предполагая, что эталонная температура равна 0 ° F, соотношение между энтальпией и сигма-теплотой может быть математически показано как:

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

куда

${ displaystyle h}$ - удельная энтальпия воздуха выше его эталонной температуры,

${ displaystyle S}$ - сигма теплота воздуха (в БТЕ / фунт),

${ displaystyle W}$ это удельная влажность воздуха (безразмерный), и

${ displaystyle t '}$ - температура по влажному термометру (в ° F).

(Предполагаются стандартные диапазоны температур.)

Температура по влажному термометру в зависимости от температуры по сухому термометру

Предполагая постоянное давление, сигма-теплота является исключительно функцией температура по влажному термометру воздуха. По этой причине, влажность не нужно принимать во внимание, если только температура по сухому термометру измерения используются. Как и сигма-тепло, температура по влажному термометру не зависит напрямую от температуры конденсированного водяного пара (жидкой воды), и она изменяется только тогда, когда в системе происходит чистое изменение энергии. Напротив, температура по сухому термометру может изменяться даже для процессов, в которых нет такого изменения чистой энергии. Это различие можно понять, исследуя охлаждение испарением. Во время испарительного охлаждения вся энергия, теряемая молекулами воздуха в виде явное тепло получается как скрытая теплота молекулами воды, испаряющимися в этот воздух. Без чистая полученная энергия или потеряно из-за более влажного воздуха, сигма-тепло остается неизменным. В соответствии с этим, температура по влажному термометру также остается неизменной, поскольку ее показания уже представляют максимально возможную степень испарительного охлаждения. Однако температура по сухому термометру находится в противоречии с сигма-теплотой, поскольку она уменьшается во время такого испарительного охлаждения. Вот почему измерения сигма-тепла с использованием температуры сухого термометра также должны учитывать влажность воздуха.^[3]

Примечания

Рекомендации