1. Was ist Luft? Was ist normale Luft?
Antwort: Die Atmosphäre um die Erde, die wir gewöhnlich Luft nennen.
Luft unter einem Druck von 0,1 MPa, einer Temperatur von 20 °C und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 36 % wird als Normalluft bezeichnet. Normalluft unterscheidet sich von Standardluft durch ihre Temperatur und ihren Feuchtigkeitsgehalt. Wenn Wasserdampf in der Luft enthalten ist und sich dieser abscheidet, verringert sich das Luftvolumen.
2. Wie lautet die Standarddefinition von Luft?
Antwort: Die Definition des Standardzustands lautet: Der Luftzustand, bei dem der Luftansaugdruck 0,1 MPa und die Temperatur 15,6 °C beträgt (in der heimischen Industrie gilt 0 °C), wird als Standardzustand der Luft bezeichnet.
Im Standardzustand beträgt die Luftdichte 1,185 kg/m³ (die Kapazität von Luftkompressorabluft, Trockner, Filter und anderen Nachbearbeitungsgeräten wird mit dem Durchfluss im Standardluftzustand angegeben, die Einheit ist Nm³/min).
3. Was ist gesättigte und ungesättigte Luft?
Antwort: Bei einer bestimmten Temperatur und einem bestimmten Druck ist der Wasserdampfgehalt feuchter Luft (d. h. die Wasserdampfdichte) begrenzt. Erreicht die in einer bestimmten Temperatur enthaltene Wasserdampfmenge den maximal möglichen Wert, spricht man von gesättigter Luft. Feuchte Luft ohne den maximal möglichen Wasserdampfgehalt wird als ungesättigte Luft bezeichnet.
4. Unter welchen Bedingungen wird ungesättigte Luft zu gesättigter Luft? Was versteht man unter „Kondensation“?
Wenn ungesättigte Luft gesättigt wird, kondensieren Wassertropfen in der feuchten Luft – ein Vorgang, der als Kondensation bezeichnet wird. Kondensation ist ein häufiges Phänomen. Beispielsweise ist die Luftfeuchtigkeit im Sommer sehr hoch, sodass sich leicht Wassertropfen an der Oberfläche von Wasserleitungen bilden. An Wintermorgen bilden sich Wassertropfen an den Fensterscheiben der Häuser. Diese entstehen durch Kondensation, wenn die feuchte Luft unter konstantem Druck abkühlt und den Taupunkt erreicht.
5. Was sind atmosphärischer Druck, absoluter Druck und Überdruck? Welche Einheiten werden üblicherweise für Druck verwendet?
Antwort: Der Druck, der durch eine sehr dicke Atmosphärenschicht auf die Erdoberfläche oder Objekte auf der Erdoberfläche ausgeübt wird, heißt „atmosphärischer Druck“ und wird mit dem Symbol Pb abgekürzt. Der direkt auf die Oberfläche eines Behälters oder Objekts wirkende Druck heißt „absoluter Druck“. Die Druckmessung beginnt beim absoluten Vakuum und wird mit dem Symbol Pa abgekürzt. Der mit Manometern, Vakuummetern, U-förmigen Rohren und anderen Instrumenten gemessene Druck heißt „Überdruck“. Der Überdruck beginnt beim atmosphärischen Druck und wird mit dem Symbol Pg abgekürzt. Das Verhältnis zwischen den dreien ist …
Pa=Pb+Pg
Druck bezeichnet die Kraft pro Flächeneinheit und wird in Newton pro Quadrat (N/Quadrat) angegeben, abgekürzt Pa (Pascal). MPa (Megapixel) ist eine gängige Einheit im Ingenieurwesen.
1 MPa = 10⁶ Pa
1 Standardatmosphärendruck = 0,1013 MPa
1 kPa = 1000 Pa = 0,01 kgf/Quadrat
1 MPa = 10⁶ Pa = 10,2 kgf/Quadrat
Im alten Einheitensystem wird der Druck üblicherweise in kgf/cm2 (Kilogramm Kraft pro Quadratzentimeter) angegeben.
6. Was ist Temperatur? Welche Temperatureinheiten werden üblicherweise verwendet?
A: Die Temperatur ist der statistische Mittelwert der thermischen Bewegung der Moleküle eines Stoffes.
Absolute Temperatur: Die Temperatur, ausgehend von der niedrigsten Grenztemperatur, bei der sich die Gasteilchen nicht mehr bewegen, bezeichnet mit T. Die Einheit ist „Kelvin“ und das Einheitensymbol ist K.
Celsius-Temperatur: Die Temperaturangabe beginnt beim Schmelzpunkt von Eis. Die Einheit ist „Celsius“, das Einheitensymbol ist ℃. In Großbritannien und den USA wird häufig die Temperaturangabe in Fahrenheit verwendet, das Einheitensymbol ist F.
Die Umrechnungsbeziehung zwischen den drei Temperatureinheiten ist
T (K) = t (°C) + 273,16
t(F)=32+1.8t(℃)
7. Wie hoch ist der Partialdruck des Wasserdampfs in feuchter Luft?
Antwort: Feuchte Luft ist ein Gemisch aus Wasserdampf und trockener Luft. In einem bestimmten Volumen feuchter Luft ist die Menge an Wasserdampf (nach Masse) üblicherweise viel geringer als die von trockener Luft, sie nimmt jedoch das gleiche Volumen ein und hat dieselbe Temperatur. Der Druck feuchter Luft entspricht der Summe der Partialdrücke der beiden Bestandteile (trockene Luft und Wasserdampf). Der Wasserdampfdruck in feuchter Luft wird als Wasserdampfpartialdruck bezeichnet und mit Ps abgekürzt. Sein Wert gibt die Menge an Wasserdampf in der feuchten Luft an: Je höher der Wasserdampfgehalt, desto höher der Wasserdampfpartialdruck. Der Wasserdampfpartialdruck in gesättigter Luft wird als Sättigungsdampfdruck bezeichnet und mit Pab abgekürzt.
8. Wie hoch ist die Luftfeuchtigkeit? Wie viel Luftfeuchtigkeit beträgt sie?
Antwort: Die physikalische Größe, die die Trockenheit und Feuchtigkeit der Luft beschreibt, heißt Luftfeuchtigkeit. Gebräuchliche Angaben zur Luftfeuchtigkeit sind: absolute und relative Luftfeuchtigkeit.
Unter Standardbedingungen wird die Masse des in einem Volumen von 1 m³ feuchter Luft enthaltenen Wasserdampfs als „absolute Feuchte“ bezeichnet. Die Einheit ist g/m³. Die absolute Feuchte gibt lediglich an, wie viel Wasserdampf in einem Volumenelement feuchter Luft enthalten ist, sagt aber nichts über die Fähigkeit der feuchten Luft aus, Wasserdampf aufzunehmen, also ihren Feuchtigkeitsgrad. Die absolute Feuchte entspricht der Dichte des Wasserdampfs in feuchter Luft.
Das Verhältnis des tatsächlichen Wasserdampfgehalts feuchter Luft zum maximal möglichen Wasserdampfgehalt bei gleicher Temperatur wird als „relative Luftfeuchtigkeit“ bezeichnet und oft mit φ abgekürzt. Die relative Luftfeuchtigkeit φ liegt zwischen 0 und 100 %. Je kleiner der φ-Wert, desto trockener die Luft und desto höher die Wasseraufnahmefähigkeit; je größer der φ-Wert, desto feuchter die Luft und desto geringer die Wasseraufnahmefähigkeit. Die Feuchtigkeitsaufnahmefähigkeit feuchter Luft hängt auch von ihrer Temperatur ab. Mit steigender Temperatur der feuchten Luft erhöht sich der Sättigungsdampfdruck. Bleibt der Wasserdampfgehalt dabei unverändert, sinkt die relative Luftfeuchtigkeit φ, d. h. die Feuchtigkeitsaufnahmefähigkeit der feuchten Luft steigt. Daher sollte beim Aufbau eines Kompressorraums auf ausreichende Belüftung, niedrige Temperatur, Vermeidung von Kondenswasser und Wasseransammlungen im Raum geachtet werden, um die Luftfeuchtigkeit zu reduzieren.
9. Was ist der Feuchtigkeitsgehalt? Wie berechnet man den Feuchtigkeitsgehalt?
Antwort: In feuchter Luft wird die Masse des in 1 kg trockener Luft enthaltenen Wasserdampfs als „Feuchtigkeitsgehalt“ bezeichnet. Dieser Wert wird häufig verwendet. Der Feuchtigkeitsgehalt ω ist nahezu proportional zum Wasserdampfpartialdruck Pso und umgekehrt proportional zum Gesamtluftdruck p. ω gibt exakt die in der Luft enthaltene Wasserdampfmenge an. Bei konstantem Luftdruck und konstanter Temperatur der feuchten Luft ist auch Pso konstant. Steigt die relative Luftfeuchtigkeit, erhöht sich der Feuchtigkeitsgehalt, und die Feuchtigkeitsaufnahmekapazität sinkt.
10. Wovon hängt die Dichte des Wasserdampfs in gesättigter Luft ab?
Antwort: Der Wasserdampfgehalt (die Wasserdampfdichte) der Luft ist begrenzt. Im Bereich des aerodynamischen Drucks (2 MPa) kann man davon ausgehen, dass die Dichte des Wasserdampfs in gesättigter Luft ausschließlich von der Temperatur abhängt und nicht vom Luftdruck. Je höher die Temperatur, desto größer die Dichte des gesättigten Wasserdampfs. Beispielsweise hat ein Kubikmeter Luft bei 40 °C unabhängig vom Luftdruck (0,1 MPa oder 1,0 MPa) dieselbe Dichte an gesättigtem Wasserdampf.
11. Was ist feuchte Luft?
Antwort: Luft mit einem bestimmten Wasserdampfgehalt wird als feuchte Luft bezeichnet, Luft ohne Wasserdampf als trockene Luft. Die Luft um uns herum ist feuchte Luft. In einer bestimmten Höhe sind Zusammensetzung und Anteil der trockenen Luft im Wesentlichen konstant und haben keine besondere Bedeutung für die thermischen Eigenschaften der gesamten feuchten Luft. Obwohl der Wasserdampfgehalt in der feuchten Luft gering ist, beeinflusst seine Veränderung die physikalischen Eigenschaften der feuchten Luft erheblich. Die Menge an Wasserdampf bestimmt den Grad der Trockenheit bzw. Luftfeuchtigkeit. Der Luftkompressor arbeitet mit feuchter Luft.
12. Was ist Wärme?
Antwort: Wärme ist eine Energieform. Gebräuchliche Einheiten: kJ/(kg·°C), cal/(kg·°C), kcal/(kg·°C) usw. 1 kcal = 4,186 kJ, 1 kJ = 0,24 kcal.
Den Gesetzen der Thermodynamik zufolge kann Wärme spontan von einem Ort mit höherer Temperatur zu einem Ort mit niedrigerer Temperatur durch Konvektion, Wärmeleitung, Wärmestrahlung und andere Formen übertragen werden. Ohne äußere Energiezufuhr ist ein umgekehrter Wärmetransport nicht möglich.
13. Was ist fühlbare Wärme? Was ist latente Wärme?
Antwort: Beim Erhitzen oder Abkühlen bezeichnet man die Wärme, die ein Objekt aufnimmt oder abgibt, wenn seine Temperatur steigt oder sinkt, ohne dass sich sein Aggregatzustand ändert, als fühlbare Wärme. Diese Wärme kann für den Menschen spürbare Veränderungen von Kälte und Wärme hervorrufen, die sich üblicherweise mit einem Thermometer messen lassen. Beispielsweise ist die Wärme, die beim Erhitzen von Wasser von 20 °C auf 80 °C aufgenommen wird, fühlbare Wärme.
Wenn ein Objekt Wärme aufnimmt oder abgibt, ändert sich sein Aggregatzustand (z. B. wird aus Gas flüssig), die Temperatur bleibt jedoch gleich. Diese aufgenommene oder abgegebene Wärme wird als latente Wärme bezeichnet. Latente Wärme lässt sich weder mit einem Thermometer messen noch vom menschlichen Körper spüren, aber sie kann experimentell bestimmt werden.
Nachdem die gesättigte Luft Wärme abgegeben hat, geht ein Teil des Wasserdampfs in flüssiges Wasser über, wobei die Temperatur der gesättigten Luft zu diesem Zeitpunkt nicht sinkt; dieser Teil der abgegebenen Wärme ist latente Wärme.
14. Wie groß ist die Enthalpie der Luft?
Antwort: Die Enthalpie der Luft bezeichnet die gesamte in der Luft enthaltene Wärmemenge, üblicherweise bezogen auf die Masseneinheit trockener Luft. Die Enthalpie wird mit dem Symbol ι dargestellt.
15. Was ist der Taupunkt? Womit hängt er zusammen?
Antwort: Der Taupunkt ist die Temperatur, bei der ungesättigte Luft ihre Temperatur senkt, während der Wasserdampfpartialdruck (d. h. der absolute Wassergehalt) konstant bleibt, bis sie gesättigt ist. Sinkt die Temperatur auf den Taupunkt, kondensieren Wassertropfen in der feuchten Luft. Der Taupunkt feuchter Luft hängt nicht nur von der Temperatur, sondern auch vom Feuchtigkeitsgehalt ab. Bei hohem Wassergehalt ist der Taupunkt hoch, bei niedrigem Wassergehalt niedrig. Bei einer bestimmten Temperatur feuchter Luft gilt: Je höher der Taupunkt, desto höher der Wasserdampfpartialdruck und desto höher der Wasserdampfgehalt. Der Taupunkt spielt eine wichtige Rolle in der Kompressortechnik. Beispielsweise kondensiert bei zu niedriger Austrittstemperatur eines Luftkompressors das Öl-Gas-Gemisch im Verdichterzylinder. Dadurch enthält das Schmieröl Wasser, was die Schmierwirkung beeinträchtigt. Daher muss die Auslasstemperatur des Luftkompressors so ausgelegt sein, dass sie nicht niedriger als die Taupunkttemperatur bei dem entsprechenden Partialdruck ist.
Veröffentlichungsdatum: 17. Juli 2023
