Плотность воздуха при разных давлениях: таблицы
В расчетах вентиляции вам могут понадобиться различные данные по плотности воздуха: в зависимости от атмосферного давления, напора вентилятора, а также коэффициента сжатия и расширения воздуха. Ниже представлены все необходимые таблицы.
Плотность воздуха при атмосферном давлении от 740 до 780 мм рт. ст.
|
При t=0°C |
При t=20°C |
||||||
|
p, мм. рт. ст. |
ρ, кг/м³ |
p, мм. рт. ст. |
ρ, кг/м³ |
p, мм. рт. ст. |
ρ, кг/м³ |
p, мм. рт. ст. |
ρ, кг/м³ |
|
740 |
1.2589 |
760 |
1.2930 |
740 |
1.1731 |
760 |
1.2048 |
|
741 |
1.2606 |
761 |
1.2947 |
741 |
1.1746 |
761 |
1.2063 |
|
742 |
1.2623 |
762 |
1.2964 |
742 |
1.1762 |
762 |
1.2079 |
|
743 |
1.2640 |
763 |
1.2981 |
743 |
1.1778 |
763 |
1.2095 |
|
744 |
1.2657 |
764 |
1.2998 |
744 |
1.1794 |
764 |
1.2111 |
|
745 |
1.2674 |
765 |
1.3015 |
745 |
1.1810 |
765 |
1.2127 |
|
746 |
1.2692 |
766 |
1.3032 |
746 |
1.1826 |
766 |
1.2143 |
|
747 |
1.2709 |
767 |
1.3049 |
747 |
1.1842 |
767 |
1.2159 |
|
748 |
1.2726 |
768 |
1.3066 |
748 |
1.1857 |
768 |
1.2174 |
|
749 |
1.2743 |
769 |
1.3083 |
749 |
1.1873 |
769 |
1.2190 |
|
750 |
1.2760 |
770 |
1.3100 |
750 |
1.1889 |
770 |
1.2206 |
|
751 |
1.2777 |
771 |
1.3117 |
751 |
1.1905 |
771 |
1.2222 |
|
752 |
1.2794 |
772 |
1.3134 |
752 |
1.1921 |
772 |
1.2238 |
|
753 |
1.2811 |
773 |
1.3151 |
753 |
1.1937 |
773 |
1.2254 |
|
754 |
1.2828 |
774 |
1.3168 |
754 |
1.1952 |
774 |
1.2270 |
|
755 |
1.2845 |
775 |
1.3185 |
755 |
1.1968 |
775 |
1.2285 |
|
756 |
1.2862 |
776 |
1.3202 |
756 |
1.1984 |
776 |
1.2301 |
|
757 |
1.2879 |
777 |
1.3219 |
757 |
1.2000 |
777 |
1.2317 |
|
758 |
1.2896 |
778 |
1.3236 |
758 |
1.2016 |
778 |
1.2333 |
|
759 |
1.2913 |
779 |
1.3253 |
759 |
1.2032 |
779 |
1.2349 |
Коэффициент сжатия в зависимости от напора вентилятора
В этой таблице указаны не значения плотности, а коэффициенты, на которые нужно умножить значение плотности, чтобы учесть влияние вентиляторов.
|
Напор вентилятора, Па |
k |
|
100 |
1.0010 |
|
200 |
1.0020 |
|
300 |
1.0030 |
|
400 |
1.0039 |
|
500 |
1.0049 |
|
600 |
1.0059 |
|
700 |
1.0069 |
|
800 |
1.0079 |
|
900 |
1.0089 |
|
1000 |
1.0099 |
|
1500 |
1.0148 |
|
2000 |
1.0197 |
|
2500 |
1.0247 |
|
3000 |
1.0296 |
|
3500 |
1.0345 |
|
4000 |
1.0395 |
|
4500 |
1.0444 |
|
5000 |
1.0493 |
Плотность сжатого и разреженного воздуха
Сжатие и разрежение воздуха – это процесс изменения его давления. Поэтому для сжатого воздуха уместна та же логика, что и при изменении давления.
Плотность сжатого воздуха выше, чем плотность обычного, ровно в столько раз, во сколько был сжат воздух. И, наоборот, плотность разреженного воздуха меньше обычного во столько раз, во сколько было снижено его давление.
|
При t=0°C |
При t=20°C |
||||||||||
|
Сжатие, раз |
p, атм. |
ρ, кг/м³ |
Разре-жение, раз |
p, атм. |
ρ, кг/м³ |
Сжатие, раз |
p, атм. |
ρ, кг/м³ |
Разре-жение, раз |
p, атм. |
ρ, кг/м³ |
|
1 |
1 |
1.2930 |
1 |
1 |
1.2930 |
1 |
1 |
1.2048 |
1 |
1 |
1.2048 |
|
2 |
2 |
2.5860 |
2 |
0.5 |
0.6465 |
2 |
2 |
2.4096 |
2 |
0.5 |
0.6024 |
|
3 |
3 |
3.8790 |
3 |
0.333 |
0.4310 |
3 |
3 |
3.6144 |
3 |
0.333 |
0.4016 |
|
4 |
4 |
5.1720 |
4 |
0.25 |
0.3233 |
4 |
4 |
4.8192 |
4 |
0.25 |
0.3012 |
|
5 |
5 |
6.4650 |
5 |
0.2 |
0.2586 |
5 |
5 |
6.0240 |
5 |
0.2 |
0.2410 |
|
6 |
6 |
7.7580 |
6 |
0.167 |
0.2155 |
6 |
6 |
7.2288 |
6 |
0.167 |
0.2008 |
|
7 |
7 |
9.0510 |
7 |
0.143 |
0.1847 |
7 |
7 |
8.4336 |
7 |
0.143 |
0.1721 |
|
8 |
8 |
10.3440 |
8 |
0.125 |
0.1616 |
8 |
8 |
9.6384 |
8 |
0.125 |
0.1506 |
|
9 |
9 |
11.6370 |
9 |
0.111 |
0.1437 |
9 |
9 |
10.8432 |
9 |
0.111 |
0.1339 |
|
10 |
10 |
12.9300 |
10 |
0.1 |
0.1293 |
10 |
10 |
12.0480 |
10 |
0.1 |
0.1205 |
|
11 |
11 |
14.2230 |
11 |
0.091 |
0.1175 |
11 |
11 |
13.2528 |
11 |
0.091 |
0.1095 |
|
12 |
12 |
15.5160 |
12 |
0.083 |
0.1078 |
12 |
12 |
14.4576 |
12 |
0.083 |
0.1004 |
|
13 |
13 |
16.8090 |
13 |
0.077 |
0.0995 |
13 |
13 |
15.6624 |
13 |
0.077 |
0.0927 |
|
14 |
14 |
18.1020 |
14 |
0.071 |
0.0924 |
14 |
14 |
16.8672 |
14 |
0.071 |
0.0861 |
|
15 |
15 |
19.3950 |
15 |
0.067 |
0.0862 |
15 |
15 |
18.0720 |
15 |
0.067 |
0.0803 |
|
16 |
16 |
20.6880 |
16 |
0.063 |
0.0808 |
16 |
16 |
19.2768 |
16 |
0.063 |
0.0753 |
|
17 |
17 |
21.9810 |
17 |
0.059 |
0.0761 |
17 |
17 |
20.4816 |
17 |
0.059 |
0.0709 |
|
18 |
18 |
23.2740 |
18 |
0.056 |
0.0718 |
18 |
18 |
21.6864 |
18 |
0.056 |
0.0669 |
|
19 |
19 |
24.5670 |
19 |
0.053 |
0.0681 |
19 |
19 |
22.8912 |
19 |
0.053 |
0.0634 |
|
20 |
20 |
25.8600 |
20 |
0.05 |
0.0647 |
20 |
20 |
24.0960 |
20 |
0.05 |
0.0602 |
Как меняется плотность воздуха в зависимости от давления
Из формулы плотности воздуха вытекает, что чем выше давление, тем выше его плотность. И наоборот, чем ниже давление, тем ниже плотность воздуха.
Зависимость прямо пропорциональная. Таким образом, если давление увеличится в 2 раза, то и плотность воздуха возрастет в 2 раза. Если давление снизить в 3 раза, то плотность воздуха снизится в 3 раза.
Плотность воздуха при давлении 1 Па составляет 0.000012761 кг/м³.
Как меняется давление воздуха в системах вентиляции и кондиционирования
Напор вентилятора в небольших приточных системах, как правило, на 100-500 м³/ч, составляет порядка 300-400 Па. В системах средней производительности (до 5000 м³/ч) напор достигает 1000 Па. В мощных системах с расходом в десятки тысяч м³/ч может потребоваться напор до 2000-3000 Па.
Как напор вентилятора влияет на плотность воздуха
В малых системах — почти никак, влияние минимально. В крупных системах разница может достигать 1-3%. Действительно, давайте обратимся к цифрам.
Допустим, в крупной системе вентиляции давление воздуха изменяется на 3000 Па. Базой при этом является атмосферное давление, равное 101 325 Па. Таким образом, мощный вентилятор меняет давление примерно на 3%. Следовательно, после вентилятора плотность воздуха будет на 3% выше.
|
Имейте ввиду: мощный вентилятор способен повысить плотность воздуха на 3% |
В меньших системах с напором в 300-600 Па влияние и того меньше: от 0,3% до 0,6%. Инженерная погрешность в расчетах составляет 5%, следовательно при расчете воздухообмена, систем вентиляции и кондиционирования учитывать изменение плотности смысла нет.
А вот влияние высоты над уровнем моря и температуры учитывать надо обязательно. Также следует учитывать изменение атмосферного давления воздуха.
Изменение атмосферного давления
Обратимся теперь к зависимости плотности воздуха от атмосферного давления, ведь цифра 101 325 не является постоянной всегда и везде. Даже в одном регионе и городе в зависимости от погоды давление может меняться в широком диапазоне: от 700 до 800 мм. рт. ст.
Например, самое низкое атмосферное давление в Москве было зафиксировано 25 ноября 1973 года и составило 709 мм. рт. ст., а самое высокое – 14 декабря 1944 года — 782 мм. рт. ст.
|
Это интересно: В России атмосферное давление менялось в диапазоне от 700 до 812 мм рт. ст. Плотность воздуха при этом менялась на 16%. |
В России давление изредка опускалось и ниже 700 мм. рт. ст., а максимальным считается давление, зафиксированное 31 декабря 1969 года в Сибири — 812 мм. рт. ст. Так как плотность воздуха прямо пропорциональна давлению, то она за это время менялась более чем на 16%.
Однако это экстремумы. Вентиляцию нет смысла считать по параметрам, которые бывают раз в жизни. Лучше использовать средние данные для регионов страны:
|
Город |
Среднее давление, мм рт. ст. |
Средняя плотность воздуха, кг/м³ |
|
|
При 0°C |
При 20°C |
||
|
Москва |
748 |
1.2726 |
1.1857 |
|
Санкт-Петербург |
754 |
1.2828 |
1.1952 |
|
Владивосток |
755 |
1.2845 |
1.1968 |
|
Екатеринбург |
736 |
1.2521 |
1.1667 |
|
Ижевск |
746 |
1.2692 |
1.1826 |
|
Пермь |
744 |
1.2657 |
1.1794 |
|
Ростов-на-Дону |
740 |
1.2589 |
1.1731 |
|
Самара |
752 |
1.2794 |
1.1921 |
|
Тула |
746 |
1.2692 |
1.1826 |
|
Тюмень |
770 |
1.3100 |
1.2206 |
|
Челябинск |
741 |
1.2606 |
1.1746 |
|
Ярославль |
751 |
1.2777 |
1.1905 |
Как видно из таблицы, максимальная плотность воздуха в России при 0°C составляет 1,31 (Тюмень), минимальная 1,25 (Екатеринбург). Разница на 5%. Эту разницу нельзя назвать решающей, но всё-таки лучше бы её учесть.
Что интересно, эти два города находятся достаточно близко друг к другу. Между ними всего 250 километров. Поэтому нельзя сказать, что в соседних регионах атмосферное давление и плотность примерно равны, и лучше всегда сверяться со справочником погоды.
