1. ¿Qué es el aire? ¿Qué es el aire normal?
Respuesta: La atmósfera que rodea la Tierra, a la que solemos llamar aire.
El aire a una presión de 0,1 MPa, una temperatura de 20 °C y una humedad relativa del 36 % se considera aire normal. El aire normal se diferencia del aire estándar por su temperatura y por contener humedad. Cuando hay vapor de agua en el aire, una vez que este se separa, el volumen de aire disminuye.
2. ¿Cuál es la definición estándar de aire según el estado?
Respuesta: La definición del estado estándar es: el estado del aire cuando la presión de succión del aire es de 0,1 MPa y la temperatura es de 15,6 °C (la definición de la industria nacional es 0 °C) se denomina estado estándar del aire.
En estado estándar, la densidad del aire es de 1,185 kg/m3 (la capacidad del escape del compresor de aire, el secador, el filtro y otros equipos de postprocesamiento se indica mediante el caudal en estado estándar del aire, y la unidad se expresa como Nm3/min).
3. ¿Qué es el aire saturado y el aire no saturado?
Respuesta: A una temperatura y presión determinadas, el contenido de vapor de agua en el aire húmedo (es decir, la densidad del vapor de agua) tiene un límite. Cuando la cantidad de vapor de agua alcanza su máximo contenido posible a una temperatura determinada, el aire se denomina aire saturado. El aire húmedo que no alcanza su máximo contenido de vapor de agua se denomina aire no saturado.
4. ¿En qué condiciones el aire no saturado se convierte en aire saturado? ¿Qué es la condensación?
Cuando el aire no saturado se satura, se forman gotas de agua líquida que se condensan en el aire húmedo. Este fenómeno se denomina condensación. Por ejemplo, en verano, la humedad del aire es muy alta y se forman fácilmente gotas de agua en la superficie de las tuberías. En invierno, por la mañana, aparecen gotas de agua en las ventanas de las casas. Esto se debe a que el aire húmedo, al enfriarse bajo presión constante, alcanza el punto de rocío. La condensación se produce por cambios de temperatura.
5. ¿Qué son la presión atmosférica, la presión absoluta y la presión manométrica? ¿Cuáles son las unidades de presión más comunes?
Respuesta: La presión causada por una capa muy gruesa de atmósfera que rodea la superficie terrestre sobre la superficie terrestre o los objetos de la superficie se llama “presión atmosférica”, y el símbolo es Pb; la presión que actúa directamente sobre la superficie del recipiente u objeto se llama “presión absoluta”. El valor de la presión comienza desde el vacío absoluto, y el símbolo es Pa; la presión medida por manómetros, vacuómetros, tubos en U y otros instrumentos se llama “presión manométrica”, y la “presión manométrica” comienza desde la presión atmosférica, y el símbolo es Pg. La relación entre las tres es
Pa=Pb+Pg
La presión se refiere a la fuerza por unidad de área, y la unidad de presión es N/cuadrado, denotada como Pa, llamada Pascal. MPa (MPa) se usa comúnmente en ingeniería.
1 MPa = 10⁶ Pa
1 presión atmosférica estándar = 0,1013 MPa
1 kPa = 1000 Pa = 0,01 kgf/cuadrado
1 MPa = 10⁶ Pa = 10,2 kgf/cuadrado
En el antiguo sistema de unidades, la presión se suele expresar en kgf/cm2 (kilogramo fuerza/centímetro cuadrado).
6. ¿Qué es la temperatura? ¿Cuáles son las unidades de temperatura más utilizadas?
A: La temperatura es el promedio estadístico del movimiento térmico de las moléculas de una sustancia.
Temperatura absoluta: La temperatura que parte del límite inferior en el que las moléculas de gas dejan de moverse, denotada como T. La unidad es el Kelvin y su símbolo es K.
Temperatura en grados Celsius: La temperatura que se mide a partir del punto de fusión del hielo se expresa en grados Celsius y su símbolo es ℃. Además, en Gran Bretaña y Estados Unidos se suele utilizar la temperatura en grados Fahrenheit, cuyo símbolo es F.
La relación de conversión entre las tres unidades de temperatura es
T (K) = t (°C) + 273,16
t(F)=32+1.8t(℃)
7. ¿Cuál es la presión parcial del vapor de agua en el aire húmedo?
Respuesta: El aire húmedo es una mezcla de vapor de agua y aire seco. En un cierto volumen de aire húmedo, la cantidad de vapor de agua (en masa) suele ser mucho menor que la del aire seco, pero ocupa el mismo volumen que este último y tiene la misma temperatura. La presión del aire húmedo es la suma de las presiones parciales de los gases constituyentes (es decir, aire seco y vapor de agua). La presión del vapor de agua en el aire húmedo se denomina presión parcial del vapor de agua, denotada como Pso. Su valor refleja la cantidad de vapor de agua en el aire húmedo: cuanto mayor sea el contenido de vapor de agua, mayor será la presión parcial del vapor de agua. La presión parcial del vapor de agua en el aire saturado se denomina presión parcial de saturación del vapor de agua, denotada como Pab.
8. ¿Cuál es la humedad del aire? ¿Cuánta humedad?
Respuesta: La magnitud física que expresa la sequedad y la humedad del aire se llama humedad. Las expresiones de humedad más comunes son: humedad absoluta y humedad relativa.
En condiciones estándar, la masa de vapor de agua contenida en un volumen de 1 m³ de aire húmedo se denomina «humedad absoluta» del aire húmedo, y su unidad es g/m³. La humedad absoluta solo indica la cantidad de vapor de agua presente en un volumen unitario de aire húmedo, pero no la capacidad del aire húmedo para absorber vapor de agua, es decir, su grado de humedad. La humedad absoluta es la densidad del vapor de agua en el aire húmedo.
La relación entre la cantidad real de vapor de agua contenida en el aire húmedo y la cantidad máxima posible a la misma temperatura se denomina «humedad relativa», que se suele expresar con la letra φ. La humedad relativa φ oscila entre el 0 y el 100 %. Cuanto menor sea el valor de φ, más seco estará el aire y mayor será su capacidad de absorción de agua; cuanto mayor sea el valor de φ, más húmedo estará el aire y menor será su capacidad de absorción de agua. La capacidad de absorción de humedad del aire húmedo también está relacionada con su temperatura. A medida que aumenta la temperatura del aire húmedo, la presión de saturación aumenta en consecuencia. Si el contenido de vapor de agua permanece constante, la humedad relativa φ del aire húmedo disminuirá, es decir, aumentará su capacidad de absorción de humedad. Por lo tanto, durante la instalación de la sala del compresor de aire, se debe prestar atención a mantener la ventilación, reducir la temperatura, evitar el drenaje y la acumulación de agua en la sala para disminuir la humedad del aire.
9. ¿Qué es el contenido de humedad? ¿Cómo se calcula el contenido de humedad?
Respuesta: En el aire húmedo, la masa de vapor de agua contenida en 1 kg de aire seco se denomina "contenido de humedad" del aire húmedo, término comúnmente utilizado. El contenido de humedad ω es casi proporcional a la presión parcial de vapor de agua Pso e inversamente proporcional a la presión atmosférica total p. ω refleja con precisión la cantidad de vapor de agua presente en el aire. Si la presión atmosférica es generalmente constante, cuando la temperatura del aire húmedo es constante, Pso también lo es. En este caso, a medida que aumenta la humedad relativa, aumenta el contenido de humedad y disminuye la capacidad de absorción de humedad.
10. ¿De qué depende la densidad del vapor de agua en el aire saturado?
Respuesta: El contenido de vapor de agua (densidad de vapor de agua) en el aire es limitado. En el rango de presión aerodinámica (2 MPa), se puede considerar que la densidad de vapor de agua en aire saturado depende únicamente de la temperatura y no de la presión atmosférica. Cuanto mayor sea la temperatura, mayor será la densidad de vapor de agua saturado. Por ejemplo, a 40 °C, un metro cúbico de aire tiene la misma densidad de vapor de agua saturado, independientemente de que su presión sea de 0,1 MPa o 1,0 MPa.
11. ¿Qué es el aire húmedo?
Respuesta: El aire que contiene cierta cantidad de vapor de agua se denomina aire húmedo, y el aire sin vapor de agua se denomina aire seco. El aire que nos rodea es aire húmedo. A cierta altitud, la composición y proporción del aire seco se mantienen prácticamente estables, por lo que no influye significativamente en el rendimiento térmico del aire húmedo en su conjunto. Si bien el contenido de vapor de agua en el aire húmedo no es elevado, su variación tiene una gran influencia en sus propiedades físicas. La cantidad de vapor de agua determina el grado de sequedad y humedad del aire. El objeto de trabajo del compresor de aire es el aire húmedo.
12. ¿Qué es el calor?
Respuesta: El calor es una forma de energía. Unidades comúnmente utilizadas: kJ/(kg·℃), cal/(kg·℃), kcal/(kg·℃), etc. 1 kcal = 4,186 kJ, 1 kJ = 0,24 kcal.
Según las leyes de la termodinámica, el calor se puede transferir espontáneamente desde el extremo de mayor temperatura al de menor temperatura mediante convección, conducción, radiación y otros mecanismos. En ausencia de consumo de energía externa, el calor nunca se puede revertir.
13. ¿Qué es el calor sensible? ¿Qué es el calor latente?
Respuesta: En el proceso de calentamiento o enfriamiento, el calor que un objeto absorbe o libera cuando su temperatura aumenta o disminuye sin cambiar su estado de equilibrio se denomina calor sensible. Este calor provoca cambios perceptibles de temperatura, que generalmente se pueden medir con un termómetro. Por ejemplo, el calor que se absorbe al elevar la temperatura del agua de 20 °C a 80 °C se denomina calor sensible.
Cuando un objeto absorbe o libera calor, su estado de fase cambia (por ejemplo, un gas se convierte en líquido…), pero la temperatura permanece constante. Este calor absorbido o liberado se denomina calor latente. El calor latente no se puede medir con un termómetro ni es perceptible para el cuerpo humano, pero se puede calcular experimentalmente.
Después de que el aire saturado libera calor, parte del vapor de agua se transforma en agua líquida, y la temperatura del aire saturado no disminuye en ese momento; esta parte del calor liberado es calor latente.
14. ¿Cuál es la entalpía del aire?
Respuesta: La entalpía del aire se refiere al calor total contenido en el aire, generalmente basado en la unidad de masa de aire seco. La entalpía se representa con el símbolo ι.
15. ¿Qué es el punto de rocío? ¿Con qué está relacionado?
Respuesta: El punto de rocío es la temperatura a la cual el aire no saturado disminuye su temperatura manteniendo constante la presión parcial del vapor de agua (es decir, manteniendo constante el contenido absoluto de agua) hasta alcanzar la saturación. Cuando la temperatura desciende al punto de rocío, se precipitan gotas de agua condensada en el aire húmedo. El punto de rocío del aire húmedo no solo está relacionado con la temperatura, sino también con la cantidad de humedad presente en él. Un punto de rocío alto indica un alto contenido de agua, mientras que un punto de rocío bajo indica un bajo contenido de agua. A una temperatura determinada del aire húmedo, cuanto mayor sea la temperatura del punto de rocío, mayor será la presión parcial del vapor de agua en el aire húmedo y, por consiguiente, mayor será su contenido de vapor de agua. La temperatura del punto de rocío tiene una aplicación importante en la ingeniería de compresores. Por ejemplo, cuando la temperatura de salida del compresor de aire es demasiado baja, la mezcla de aceite y gas se condensa debido a la baja temperatura en el depósito, lo que provoca que el aceite lubricante contenga agua y afecta su efecto lubricante. Por lo tanto, la temperatura de salida del compresor de aire debe diseñarse de manera que no sea inferior a la temperatura del punto de rocío bajo la presión parcial correspondiente.
Fecha de publicación: 17 de julio de 2023
