Коэффициент объемного расширения этиленгликоля: Коррекция объема расширительного бака

Коррекция объема расширительного бака

Во многих регионах России устойчивая работа автономной системы теплоснабжения в осенне-зимний период  обеспечивается применением теплоносителя с низкой температурой замерзания. В подавляющем большинстве случаев  используются гликолевые смеси, физико-химические характеристики которых отличаются от параметров воды.

Подписаться на статьи можно на главной странице сайта.

Уже более полутораста лет назад в России стали широко применяться системы отопления с теплоносителем. В большинстве случаев это  было водяное или паровое отопление. Еще примерно через сто лет начался переход от открытых систем отопления к закрытым, важным элементом которых стал расширительный бак (экспансомат), назначение которого состояло в компенсации температурного расширения теплоносителя (рис.1).

Рис.  1. Конструкция современных мембранных баков

В том случае, если автономная система теплоснабжения была изначально спроектирована в расчете на использование в качестве теплоносителя воды, исходя из ее физических параметров подбирался тип и главное объем расширительного  бака. Однако гликолевые смеси имеют другой коэффициент объемного теплового расширения, кинематическую вязкость и теплоемкость (табл.1). Поэтому смена типа теплоносителя с переходом на гликолевые смеси требует и корректировки отопительной системы, в частности, проверки емкости расширительного бака и при необходимости ее коррекции (замены бака).

Для определения массового расхода (М) теплоносителя требуется рассчитать необходимое отопительной системой количества тепла. Затем расход определяется по формуле:

M = 3,6 × ΣQ_i/c × ∆t), кг/ч,

где ΣQ_i – требуемый тепловой поток , Вт; с – удельная теплоемкость теплоносителя, кДж/кг•˚С, ∆t = t_1т – t_2т – разность температур теплоносителя на входе и выходе из системы, ˚С.

Объемный расход в м³/ч определяется делением полученного значения на удельный вес теплоносителя. При смене теплоносителя значение имеет увеличение объемного  расхода относительно воды – V_a/V_в, где V_а и V_в – соответственно, объемы гликолевой смеси и воды. Причем объем первой зависит также от типа гликоля и его концентрации, которые в свою очередь подбираются, исходя из условий эксплуатации. Например, при понижении температуры замерзания смеси на основе этиленгликоля от –20 до –67 ˚С объемные расходы возрастают на 6 и 12 %, соответственно (рис. 2).

Рис. 2. Зависимость  относительного объемного расширения от температуры теплоносителя:

а – вода; б – водный раствор моноэтиленгликоля 45 %

А в системах ГВС с бойлером косвенного нагрева можно применять только нетоксичный, но, увы, более дорогой пропиленглиголь. Коэффициент теплового расширения его растворов, значительно отличающийся от водяного, близок к соответствующим  значениям моноэтиленгликолевых водных растворов (табл.2).

Опасный воздух

Переход на антифриз может приводить к завоздушиванию отопительных систем: ведь он имеет более высокий по сравнению с водой коэффициент объемного расширения и емкости расширительного бака, рассчитанного на ее использование, что может оказаться недостаточно.  Поэтому при нагреве теплоносителя до рабочих температур (в среднем 85 ˚С) его излишек может быть сброшен через предохранительный клапан. Затем при снижении тепловой нагрузки потребуется подпитка системы, которая обычно осуществляется водой. Растворенные в ней газы выделятся при нагреве и приведут к образованию  воздушных пробок, появление которых чревато уже серьезными авариями.

Минимально необходимый объем расширительного бака в закрытой системе отопления можно рассчитать по формуле:

V_b = (V_1b + ∆V_r) × (P₂ + 1)/( P₂ + P₁), м³,

где V_1b – начальный объем теплоносителя в баке при холодной системе отопления, м³; ∆V_r – значение расширения теплоносителя при нагреве до рабочей температуры, м³; P₂ – давление в расширительном баке при рабочей температуре, бар; P₁ – давление в расширительном баке до заполнения системы теплоносителем, бар.

Значение ∆V_r рассчитывается как произведение общего объема теплоносителя в системе, среднего в рабочем температурном диапазоне коэффициента объемного расширения (k)  и этого диапазона. Его значение обычно принимается равным 60 ˚С (∆t = t_ср – t₀ = 80 – 20, ˚С).

При переходе с воды на антифриз важно соотношение V_2b/V_1b, где V_2b и V_1b  –соответственно, объемы расширительного бака для низкотемпературного теплоносителя и воды. Замена ее на гликолевые растворы концентрацией 40–45 % и, соответственно, с температурой начала кристаллизации 30–35 ˚С в отопительных системах мощностью до 100 кВт потребует увеличения номинальных объемов расширительных баков на 5–15 %, в более производительных системах коррекцию лучше проводить, используя графики зависимости объема от мощности и типа теплоносителя (рис.3) или таблицы пересчета.

Рис. 3. Зависимость объема расширительного бака от мощности системы отопления:

а – вода; б – водный раствор моноэтиленгликоля 45 %

Важнейший параметр для антифризов – максимальные рабочие температуры. Кипеть при атмосферном давлении большинство гликолевых растворов начинает при 104–112 °C. Однако некоторые производители заявляют рабочие температуры значительно выше, до 150 ˚С и даже больше,  вполне приемлемые для гелиосистем. Принципиальное значение этот параметр имеет потому, что в отличие от воды при превышении допустимой температуры происходит необратимое разложение гликолевых растворов.

Поэтому выбор расширительного бака с запасом на запредельное увеличение температуры смысла не имеет: даже небольшой локальный перегрев приводит к столь серьезным деструктивным изменениям, что должен в принципе потребовать замены всего гликолевого теплоносителя.

Очень важно то, что гликолевые смеси имеют повышенную по сравнению с водой проницаемость или текучесть. Причем вероятность возникновения протечек тем больше, чем больше в отопительной системе соединений. А течи часто обнаруживаются при ее остывании, когда возникают проницаемые для антифриза микроканалы. Поэтому все соединения, выполненные ранее при установке расширительного бака, должны быть доступны для ревизии, не скрыты под облицовкой или замоноличены.

Таблица. 1. Физические характеристики теплоносителей

*При t = 80 °С

Таблица 2. Физические характеристики водного раствора пропиленгликоля 47 %

Статья опубликована в журнале «Аква-Терм» №3 (87) 2015, рубрика «Мастер-класс»

Опубликовано: 02 ноября 2015 г.

вернуться назад

Читайте также:

Этиленгликоль, моноэтиленгликоль, МЭГ.

Описание продукта (химическая формула, назначение):
—  Формула: HO-Ch3-Ch3-OH
—  Молекулярная масса: 62,07
ГОСТ 19710-83 Этиленгликоль.
Этиленгликоль получают при гидратации окиси этилена.

1. Технические характеристики.

№     Наименование показателя                                Норма          высший сорт                            1-й сорт
                                                                                                            ОКП 24 2212 0120               ОКП 24 2212 0130
1. Массовая доля этиленгликоля, %, не менее                                    99,8                                        99,5
2. Массовая доля диэтиленгликоля, %, не более                                 0,05                                         1,0
3. Цвет, единицы Хазена, не более
    — В обычном состоянии                                                                               5                                          20
    — После кипячения с соляной кислотой                                                  20                             не нормируется
4. Массовая доля остатка после прокаливания, %, не более           0,001                                     0,002
5. Массовая доля железа (Fe), %, не более                                        0,00001                                 0,0005
6. Массовая доля воды, %, не более                                                       0,1                                          0,5
7. Массовая доля кислот в пересчете на уксусную кислоту, %,
    не более                                                                                                    0,0006                                   0,005
8. Показатель преломления при 20 С                                                1,431 — 1,432                       1,430 — 1,432

   Настоящий стандарт распространяется на этиленгликоль, получаемый гидратацией окиси этилена, и устанавливает требования к этиленгликолю, изготовленному для нужд народного хозяйства и экспорта.
Этиленгликоль применяют в производстве синтетических волокон, смол, растворителей, низкозамерзающих и гидравлических жидкостей, косметике и для других целей.
По внешнему виду этиленгликоль представляет собой прозрачную жидкость.
Моноэтиленгликоль — это двухатомный спирт, бесцветная, вязкая, сладковатая на вкус жидкость, с температурой кипения 197 oС, плотностью при 20 oС = 1,112-1,113 г/см3, температурой начала замерзания минус 12-13 oС.
Этиленгликоль — основа охлаждающих жидкостей обладает уникальной возможностью не замерзать при пониженных температурах.
Исключительно важным свойством этиленгликоля является его способность понижать температуру замерзания водных растворов. При определенном соотношении системы «вода — этиленгликоль» можно получить жидкость с необходимой температурой замерзания от минус 1 до минус 70 oС. Водные растворы этиленгликоля не расширяются при замерзании и не образуют сплошной твердой массы, а превращаются в кашицеобразную рыхлую массу, объем которой больше первоначального только на 0,25%-0,30%.
Чтобы разбавленный водой этиленгликоль стал охлаждающей автожидкостью, в него необходимо добавить еще около 7-8, а то и больше компонентов, и отсутствие какого-либо из них может не только существенно снизить качество антифриза, но и просто стать опасной для автомобильных систем охлаждения.
                                                                     2. Плотность этиленгликоля в зависимости от температуры

                   оС        кг/дм3        оС        кг/дм3        оС        кг/дм3

                   -10      1,1352        12        1,1194        34        1,1042

                   -9        1,1346        13        1,1188        35        1,1036

                   -8        1,134          14        1,1182        36        1,103

                   -7        1,1334        15        1,1176        37        1,1022

                   -6        1,1328        16        1,117          38        1,1014

                   -5        1,1322        17        1,1162        39        1,1006

                   -4        1,1316        18        1,1154        40        1,0998

                   -3        1,131          19        1,1146        41        1,099

                   -2        1,1304        20        1,1138        42        1,0984

                   -1        1,1298        21        1,113          43        1,0978

                    0         1,129          22        1,1124        44        1,0972

                    1         1,127          23        1,1118        45        1,0966

                    2         1,1266        24        1,1112        46        1,096

                    3         1,1261        25        1,1106        47        1,0954

                    4         1,1257        26        1,11            48         1,0948

                    5         1,1253        27        1,1092        49         1,0942

                    6         1,1249        28        1,1084        50         1,0936

                    7         1,1245        29        1,1076        51         1,093

                    8         1,124          30        1,1068        52         1,092

                    9         1,1227        31        1,106          53         1,091

                  10         1,1214        32        1,1054        54         1,09

                  11         1,12            33        1,1048        55         1,089

Температура замерзания водно-гликолевой смеси

Температура замерзания водно-гликолевого раствора

3. Сравнительная характеристика физико-химических свойств воды и моноэтиленгликоля

                          Показатель                                                     Вода                  МЭГ
                          Молярная масса                                            18,01                 62,07
                          Плотность при 20оС, кг/м3                           998,2                1113
                          Температура замерзания, оС                          0                       -12
                          Температуры кипения при 0,1 МПа, оС        100                  197,7
                          Теплоемкость при 20оС, кДж/(кг*оС)          4,184                 2,422
                          Коэффициент теплопроводности,
                          кДж/(ч*м*оС)                                                  2,179                 0,955
                          Вязкость при 20оС, мм2/с                              1,0                  19-20
                          Теплота испарения, кДж/кг                           2,258                 0,800
                          Коэффициент объемного
                          расширения (0-100оС)                                0,00046              0,00062

4. Свойства водных растворов этиленгликоля

Концентрация этиленгликоля,         Плотность кг/дм3,              Температура замерзания, оС
% по массе                                             при 20оС   
          26,4                                                 1,0340                                            -10
          36,4                                                 1,0506                                            -20
          45,6                                                 1,0627                                            -30
          52,6                                                 1,0713                                            -40
          58,0                                                 1,0780                                            -50
          63,1                                                 1,0833                                            -60
          66,0                                                 1,0848                                            -65
          66,7                                                 1,0856                                            -73
          72,1                                                 1,0923                                            -60                 
          78,4                                                 1,0983                                            -50

Этиленгликоль в очищенном виде – это прозрачная бесцветная жидкость маслянистой консистенции без запаха.
Этиленгликоль применяют в качестве теплоносителя в системах нагрева и отопления, используют в системах охлаждения как холодоноситель в производстве антифризов, тосолов, гидравлических, тормозных жидкостей для автомобилей. Еще несколько сфер использования этиленгликоля: производство смол, синтетических волокон, растворителей, полиуретанов, душистых и взрывчатых веществ, кожевенная промышленность и фармакология.

Особо отметим, что этиленгликоль как низкозамерзающая жидкость (антифриз) заменяет воду из-за низкой температуры замерзания и более высокой температуры кипения. Этиленгликоль т.о., применяется, как охлаждающая жидкость в ДВС, антиобледенитель в авиации, хладоноситель в системах охлаждения.

                                                                      Вернуться к списку…

Коэффициент расширения теплоносителя пропиленгликоля | teplonositeli-pro.ru

Под коэффициентом теплового расширения любого тела понимают физическую величину, которая характеризует относительное изменение его объёма или линейных размеров при изменении (увеличении) температуры на 1К (˚С) при постоянном давлении. На практике более заметно расширение либо уменьшение объёма на примере жидкостей при их нагреве либо охлаждении, соответственно, по сравнению с твёрдыми телами. Изменение объёма обозначается показателем в виде коэффициента объёмного расширения: β = 1/V, К^-1 (˚С^-1).

Поскольку пропиленгликоль не может использоваться в чистом виде в качестве теплоносителя (состава низкозамерзающего всесезонного), ввиду его повышенной вязкости и коррозионной активности по отношению к металлам и сплавам, правильнее говорить о применении его водных растворах различной концентрации, в которые вводится пакет антикоррозионных присадок.

Водопропиленгликолевые составы низкозамерзающие всесезонные или жидкости охлаждающие для теплообменных систем относятся к одной из наиболее востребованной группе теплообменных жидкостей (после воды), применяемых в отопительной аппаратуре. Это обусловлено их довольно низкой температурой начала кристаллизации, что позволяет применять их и в зимний период (отопительный сезон).

К тому же они не столь токсичны как растворы этиленгликоля и не наносят вреда окружающей среде, хотя и обладают свойствами присущими гликолям. При низких отрицательных температурах окружающего воздуха они не переходят в твёрдую структуру льда (как это происходит с водой) и сохраняют работоспособность теплообменных систем.

Для чего необходимо знать коэффициент расширения?

Большинство автономных систем теплоснабжения спроектированы для применения воды, либо иногда — составов низкозамерзающих всесезонных, в качестве теплоносителя. Поэтому при расчётах и выборе аппаратов системы теплообмена (расширительной ёмкости) для них, учитываются и физические параметры.

Но если в качестве альтернативы будет использоваться не обычная техническая вода, нужно учитывать, что коэффициент расширения теплоносителя на основе пропиленгликоля (антифриза) будет другим. Его вычисляют для внесения необходимых корректировок, проверки соответствия объёма емкости расширительного бака.

Использование антифриза может привести к «завоздушиванию» отопительной системы. Этот процесс – результат более высокого (если сравнивать с водой) коэффициента температурного расширения теплоносителя на основе пропиленгликоля. В итоге объёма емкости расширительного бака оказывается недостаточно для его заполнения. Поэтому излишки антифриза при нагреве его до рабочей температуры (обычно это около 85 °C) сбрасываются путем слива через предохраняющий клапан.

После снижения тепловой нагрузки требуется подпитка системы теплообмена рабочей средой. Для этого используется вода, в которой содержатся растворённый воздух, который выделяется из жидкой фазы в результате нагрева. Все это провоцирует образование воздушных пробок, вызывающих серьезные аварии в системе отопления и поломки отдельной аппаратуры. На практике этот процесс хорошо демонстрируется во время эксплуатации двигателей внутреннего сгорания автотранспортной техники, когда система их охлаждения не обеспечивает нормальной работы и начинает «закипать».

Зависимость величины коэффициента расширения от температуры

Величина коэффициента объёмного теплового расширения теплоносителей на базе водных растворов пропиленгликоля зависит не только от его концентрации (содержании) в растворе, но и от температурного диапазона системы теплообмена в которой применяется теплоноситель. Существуют материалы и диапазоны температур, даже для воды когда, в узком интервале температур от 0˚С до + 4˚С, величина коэффициента отрицательная. Рассматриваемый коэффициент для теплоносителей на основе пропиленгликоля увеличивается с ростом температуры. Конкретные величины коэффициента объёмного расширения и динамику его увеличения при повышении температур для антифризов можно найти в справочной литературе.

Теплоноситель, в основе которого содержится пропиленгликоль, имеет значительно больший коэффициент расширения при нагреве, по сравнению с водой, поэтому рекомендуется подбирать бак для такой системы отопления большего объема. В отличие от воды, теплоемкость такого теплоносителя меньше на 15%. Это приводит к ухудшению условий теплообмена и требует монтажа дополнительных радиаторов, обладающих максимальной мощностью.

Кроме теплового расширения в результате нагрева, в теплоносителе на базе пропиленгликоля могут происходить необратимые изменения его химического состава в результате перегрева. Поэтому допускать повышение температуры антифриза до максимальных показателей не рекомендуется. Для объектов, где в отопительных системах требуется применение теплоносителей на основе водных растворов пропиленгликоля, гарантирующих экологическую безопасность, можно приобрести такую продукцию у компании «Савиа», которая занимается производством теплоносителей широкой номенклатуры.

Предлагаемые теплоносители сертифицированы, соответствуют международным и российским нормам качества. Составы подходят для обеспечения работы отопительных установок в жилых домах, на предприятиях пищевой промышленности. В случае утечки пропиленгликолевого антифриза исключается вероятность отравления.

АНТИФРИЗЫ на основе этилен- и пропиленгликолей и ВОДА. Растворы этиленгликоля. Растворы пропиленгликоля. Температуры замерзания. Вязкости. Плотности. Теплоемкости

Физические свойства этиленгликоля C2h5(OH)2 — водный раствор (антифриз)

Физические свойства водного раствора этиленгликоля

В таблице представлены следующие теплофизические и физические свойства этиленгликоля в виде водного раствора различной концентрации ζ: плотность ρ, температура замерзания t_з, теплоемкость C, динамическая вязкость μ, кинематическая вязкость ν, теплопроводность λ, температуропроводность a, число Прандтля Pr этиленгликоля.

Физические свойства раствора этиленгликоля приведены в таблице в зависимости от температуры и его концентрации в растворе.

По данным таблицы видно, что с увеличением концентрации этиленгликоля в растворе его теплоемкость и теплопроводность уменьшаются, а температура замерзания раствора снижается при концентрации этиленгликоля до 66,3%. При дальнейшем увеличении концентрации этиленгликоля, температура замерзания раствора начинает повышаться.

В случаях применения раствора этиленгликоля в качестве антифриза в системе охлаждения автомобиля, снижение величин этих физических свойств этиленгликоля приведет к меньшему теплоотводу от двигателя. Таким образом, чем более концентрированный раствор этиленгликоля применяется в качестве охлаждающей жидкости, тем менее эффективно будет работать система охлаждения автомобиля в части отвода тепла от двигателя.

Физические свойства этиленгликоля даны в диапазоне температуры от минус 30 до 50°С и при концентрации этиленгликоля в растворе от 4,6 до 46,4 %.

Плотность и температура замерзания раствора этиленгликоля

В таблице даны значения плотности и температуры замерзания смеси технического этиленгликоля и воды в зависимости от концентрации. Следует отметить, что с увеличением содержания этиленгликоля в растворе, увеличивается плотность раствора. Температура замерзания раствора этиленгликоля при увеличении его концентрации в растворе снижается (до содержания этиленгликоля 66,3%), а затем начинает расти.

Таким образом, раствор этиленгликоля обладает свойством не замерзать до температуры -68°С при концентрации этиленгликоля в растворе 66,3%. Такие свойства раствора этиленгликоля в воде позволяют применять его в качестве антифриза во множестве систем.

Источники:

1. Данилова Г.Н. и др. Сборник задач по процессам теплообмена в пищевой и холодильной промышленности. М.: «Пищевая промышленность» 1976.- 240 с.
2. Лиханов В.А., Лопатин О.П. Технические жидкости: Учебное пособие. – Киров: Вятская ГСХА, 2005. – 43 с.

Расчет мембранного расширительного бака | Вентпортал

РАСЧЕТ МЕМБРАННЫХ РАСШИРИТЕЛЬНЫХ БАКОВ (СИСТЕМА ОТОПЛЕНИЯ)

      Для определения рабочего объема мембранного расширительного бака необходимо определить суммарный объем системы отопления VL сложением водяных объемов котла, отопительных приборов и трубопроводов.

Ориентировочные значения содержания воды в системах отопления

Объем расширительного бака V = (VL x E) / D, где

VL — емкость расширительной системы (емкость котла, всех труб и аккумуляторов тепла, если есть)
Е — коэффициент расширения жидкости, %
D — эффективность мембранного расширительного бака

1. Однако емкость системы отопления вычислить достаточно сложно, поэтому приблизительный расчет можно получить, зная мощность системы отопления, использовав формулу — 1КW = 15 л.
Например: мощность котла для коттеджа 30 кВт, тогда емкость системы отопления (без теплоаккумулятора) VL = 15 х 30 = 450 л.

2. Расширение жидкости — 4 % приблизительно, для водяных систем отопления с максимальной температурой до 95°С (данные достаточно точные и неопасные)

      Если в системе в качестве теплоносителя используется этиленгликоль (тосол), то приблизительный расчет коэффициента расширения можно произвести по следующей формуле:
этиленгликоль
10% — 4% х 1,1 = 4,4%
20% — 4% х 1,2 = 4,8% и т.д.;

эффективность мембранного расширительного бака D = (PV — PS) / (PV + 1), где

РV — максимальное рабочее давление системы отопления (расчетное давление предохранительного клапана равно максимальному рабочему давлению), для коттеджей обычно достаточно 2,5 бар;
PS — давление зарядки мембранного расширительного бака (должно быть равно статическому давлению системы отопления; (0,5 бар = 5 метров)
Например: площадь коттеджа составляет 300 м², высота системы 5м, мощность котла 30 кВт, объем теплоаккумулятора 1000 л; тогда объем необходимого расширительного бака составит:
VL = 30 х 15 + 1000 = 1450 л.
PV = 2,5 бар; PS = 0,5 бар;
D = (2,5 — 0,5)/(2,5+1) = 0,57
V = 1450 х 0,04/0,57 = 101,75

Выбираем расширительный мембранный бак 110 л, давление зарядки 0,5 бар

Коэффициент увеличения объема воды/водогликолевой смеси в зависимости от температуры

Вы можете скачать программу расчета по ссылке ниже:

Расширительный мембранный бак.xls

АНТИФРИЗЫ на основе этилен- и пропиленгликолей и ВОДА. Температуры замерзания. Вязкости. Плотности. Теплоемкости.

Объемные или кубические коэффициенты расширения жидкостей

Объемные коэффициенты теплового расширения для некоторых распространенных жидкостей указаны ниже.

900 Дисульфид углерода

—

¹⁾ Коэффициент объемного расширения воды зависит от температуры

.

Объемное или кубическое тепловое расширение

Удельный объем единицы может быть выражен как

v = 1 / ρ = V / m (1)

, где

v = удельный объем (м ³ / кг, футов ³ / фунт)

ρ = плотность (кг / м ³ , фунт / фут ³ )

V = объем агрегата (м ³ , фут ³ )

м = масса агрегата (кг, фунты)

Изменение объема агрегата при изменении температуры может быть выражается как

dV = V ₀ β (t ₁ — t ₀ ) (2)

где

90 009 dV = V ₁ — V ₀ = изменение объема (м ³ , фут ³ )

β = Коэффициент объемного температурного расширения (м ³ / м ^{3 o} C, футов ³ / футов ^{3 o} F)

t ₁ = конечная температура ( ^o C, ^o F)

t ₀ = начальная температура ( ^o C, ^o F)

Плотность жидкости при изменении температуры может быть выражена как

ρ ₁ = m / V ₀ (1 + β (t ₁ — t ₀ ))

= ρ ₀ / (1 + β (t ₁ — t ₀ )) (3)

где

ρ _{1900 65 = конечная плотность (кг / м ³ , фунт / фут ³ )}

ρ ₀ = начальная плотность (кг / м ³ , фунт / фут ³ )

Онлайн-калькулятор теплового кубического расширения — коэффициент расширения и температуры

Имейте в виду, что коэффициент расширения для некоторых жидкостей, например воды, может изменяться в зависимости от температуры.Калькулятор, представленный ниже, является общим и может использоваться для метрических и британских единиц, если они используются последовательно.

Обратите внимание, , что коэффициент объемного расширения, используемый в калькуляторе, является постоянным. Если вы хотите рассчитать объемное изменение для жидкости в диапазоне температур, в котором коэффициент объемного расширения для жидкости сильно изменяется — интерполируйте значения коэффициента или разделите расчет в разных диапазонах температур. Пример: вода — это жидкость, у которой коэффициент объемного расширения сильно зависит от температуры.Вода имеет самую высокую плотность и наименьший объем при температуре 4 ^o C (39,2 ^o F) . Объемный коэффициент для воды отрицателен ниже 4 ^o C и указывает на то, что объем уменьшается при изменении температуры от 0 ^o C ( 32 ^o F ) до 4 ^o C .

Онлайн-калькулятор теплового кубического расширения — Плотности

Этот калькулятор можно использовать для расчета объема расширения, когда известны начальный объем, начальная и конечная плотности жидкости

V ₀ — начальный объем (м ³ , фут ³ )

ρ ₀ — начальная плотность (кг / м ³ , фунт / фут ³ )

ρ ₁ — конечная плотность (кг / м ³ , фунт / фут ³ )

Объемные температурные коэффициенты — β — для некоторых жидкостей

• вода при 0 ^o C : -0.00005 0 (1/ ^o C)
• вода при 4 ^o C : 0 (1/ ^o C)
  
• вода при 10 ^o C : 0,000088 (1/ ^o C)
  
• вода при 20 ^o C : 0,000207 (1/ ^o C)
• вода при 30 ^o C : 0,000303 ( 1/ ^o C)
• вода при 40 ^o C : 0.000385 (1/ ^o C)
• вода при 50 ^o C : 0,000457 (1/ ^o C)
• вода при 60 ^o C : 0,000522 (1/ ^o C)
• вода при 70 ^o C : 0,000582 (1/ ^o C)
• вода при 80 ^o C : 0,000640 (1/ ^o C)
• вода при 90 ^o C : 0.000695 (1/ ^o C)
• этиловый спирт: 0,00109 (1/ ^o C), 0,00061 (1/ ^o F)
• масло: 0,00070 (1 / ^o C), 0,00039 (1/ ^o F)

Преобразование между метрическими и имперскими объемными температурными коэффициентами

• 1 (1/ ^o C) = 0,56 (1/ ^o F )
• 1 (1/ ^o F) = 1.8 (1/ ^o C)

Пример — кубическое расширение масла

100 литров — 0,1 м ³ — масла с объемным коэффициентом расширения 0,00070 1 / ^o C нагревается от 20 ^o C до 40 ^o C . Объемное расширение можно рассчитать с помощью уравнения (2)

dV = (0,1 м ³ ) _{(0.00070 1/ ^o C) ((40 ^o C) — (20 ^o C))}

= 0,0014 м ³

= 1,4 литра

Конечный объем составляет

100 литров + 1,4 литра = 101,4 литра

Пример — кубическое расширение масла

30 галлонов США масла нагревается от 7 0 ^o F до 100 ^o F . Объемное расширение можно рассчитать с помощью уравнения (2)

dV = (30 галлонов) _{(0.00039 1/ ^o F) ((100 ^o F) — (70 ^o F))}

= 0,351 галлона

Окончательный объем

30 галлонов + 0,351 галлон = 30,351 галлона

.

Плотность, удельный вес и коэффициент теплового расширения

Плотность — это отношение массы к объему вещества:

ρ = м / В [1]

, где
ρ = плотность, обычно единицы [ г / см ³ ] или [фунт / фут ³ ]
м = масса, обычно единицы [г] или [фунт]
V = объем, обычно единицы [см ³ ] или [фут ³ ]

Чистая вода имеет максимальную плотность 1000 кг / м ³ или 1.940 снарядов / фут ³ при температуре 4 ° C (= 39,2 ° F).

Удельный вес — отношение веса к объему вещества:

γ = (м * г) / V = ​​ρ * г [2]

где
γ = удельный вес, ед. обычно [Н / м ³ ] или [фунт-сила / фут ³ ]
м = масса, обычно единицы [г] или [фунт]
g = ускорение свободного падения, обычно единицы [м / с ² ] и значение на Земле обычно дается как 9.80665 м / с ² или 32,17405 фут / с ²
V = объем, типичные единицы [см ³ ] или [футы ³ ]
ρ = плотность, типичные единицы [г / см ³ ] или [фунт / фут ³ ]

Пример 1: Удельный вес воды
В системе SI удельный вес воды при 4 ° C будет:

γ = 1000 [кг / м3] * 9.807 [ м / с2] = 9807 [кг / (м2 с2)] = 9807 [Н / м3] = 9.807 [кН / м3]

В английской системе единицей измерения массы является снаряд [sl] , и она получается из фунт-сила, определив его как , масса, которая будет ускоряться со скоростью 1 фут в секунду в квадрате, когда на нее действует сила в 1 фунт :

1 [фунт _f ] = 1 [сл] * 1 [фут / s2] и 1 [sl] = 1 [фунт _f ] / 1 [фут / с2]

Плотность воды равна 1.940 сл / фут ³ при 39 ° F (4 ° C), а удельный вес в британских единицах измерения составляет

γ = 1,940 [сл / фут3] * 32,174 [фут / с2] = 1,940 [фунт _f ] / ([фут / с2] * [фут3]) * 32,174 [фут / с2] = 62,4 [фунт _f / фут3]

Подробнее о разнице между массой и весом

Онлайн-калькулятор плотности воды

Калькулятор ниже можно использовать для расчета плотности жидкой воды при заданных температурах.
Плотность на выходе указывается в г / см ³ , кг / м ³ , фунт / фут ³ , фунт / галлон (жидкий раствор США) и сл / фут ³ .

Примечание! Температура должна быть в пределах 0–370 ° C, 32–700 ° F, 273–645 K и 492–1160 ° R, чтобы получить допустимые значения.

Плотность воды зависит от температуры и давления, как показано ниже:

Термодинамические свойства при стандартных условиях см. В разделе «Вода и тяжелая вода».
См. Также другие свойства Water при меняющейся температуре и давлении : Точки кипения при высоком давлении, Точки кипения при вакуумном давлении, Динамическая и кинематическая вязкость, Энтальпия и энтропия, Теплота испарения, Константа ионизации, pK _w , нормальной и тяжелой воды, точки плавления при высоком давлении, число Прандтля, свойства в условиях равновесия газ-жидкость, давление насыщения, удельный вес, удельная теплоемкость (теплоемкость), удельный объем, теплопроводность, температуропроводность и давление пара в газе -жидкое равновесие.
Для других веществ см. Плотность и удельный вес ацетона, воздуха, аммиака, аргона, бензола, бутана, диоксида углерода, монооксида углерода, этана, этанола, этилена, гелия, водорода, метана, метанола, азота. , кислород, пентан, пропан и толуол.
Плотность сырой нефти , плотность мазута , плотность смазочного масла и плотность реактивного топлива в зависимости от температуры.

Как показано на рисунках, изменение плотности не является линейным с температурой — это означает, что коэффициент объемного расширения воды не является постоянным во всем диапазоне температур.

Плотность воды, удельный вес и коэффициент теплового расширения при температурах, указанных в градусах Цельсия:

Для полной таблицы с удельным весом и коэффициентом теплового расширения — поверните экран!

Коэффициент теплового расширения

[фунт _м / фут ³ ]

-0,68

2

12165

5,9431

Таблица плотности воды, удельного веса и коэффициента теплового расширения при температурах, 000 в градусах Фаренгейта, для полного веса 7 9000 и коэффициент теплового расширения — поверните экран!

3,66

9,0168

6,31

8245

8245

8245

67168 5,663

5,663

5,663

Плотность воды и удельный вес при 1000 psi и данных температурах:

Для полного стола с удельным весом — поверните экран!

1,9

9665

9665

Плотность воды и удельный вес при 10 000 psi и данных температурах:

Для полного стола с удельным весом — поверните экран!

62,4

Температура		Плотность (при 10 000 фунтов на квадратный дюйм или 681 атм)					Удельный вес
[° C] [° C]	[г / см 3 ]	[кг / м 3 ]	[сл / фут 3 ]	[фунт м / фут 3 ]	[фунт м / галлон (жидкий раствор США)]	[фунт f / фут 3 ]	[кН / м 3 ]
0.0	32	1,033	1033	2,004	64,5	8,62	64,5	10,13
4,4	40																						64,4	10,12
10,0	50	1,031	1031	2.000	64,4	8,60	64.4	10,11
15,6	60	1,029	1029	1,997	64,3	8,59	64,3	10,09						64,1	8,58	64,1	10,08
26,7	80	1,026	1026	1,990	64.0	8,56	64,0	10,06
32,2	90	1,024	1024	1,986	63,9	8,54	63,9	8,54	63,9	63,9		1021	1,982	63,8	8,52	63,8	10,02
43,3	110	1,019	1019	1.977	63,6	8,51	63,6	9,99
48,9	120	1,017	1017	1,973	63,5						1,014	1014	1,968	63,3	8,46	63,3	9,94
60,0	140	1.011	1011	1,962	63,1	8,44	63,1	9,92
65,6	150	1,008	1008
71,1	160	1,005	1005	1,951	62,8	8,39	62,8	9,86
76.7	170	1,002	1002	1,945	62,6	8,37	62,6	9,83
82,2	180									9,80
87,8	190	0,996	996	1,932	62,2	8,31	62.2	9,77
93,3	200	0,992	992	1,926	62,0	8,28	62,0	9,73							60,8	8,13	60,8	9,55
148,9	300	0,953	953	1,849	59.5	7,95	59,5	9,35
176,7	350	0,930	930	1.805	58,1	7,716,16									905	1,756	56,5	7,55	56,5	8,88
260,0	500	0,847	847	1.643	52,9	7,07	52,9	8,31
315,6	600	0,774	774	1,501	48,3								US галлон основан на 7,48 галлона на кубический фут . 1 галлон (жидкий раствор США) = 3,7854 л = 0,8327 галлона (Великобритания) = 0,8594 галлона (сухой раствор США) = 0,1074 галлона (сухой раствор США) = 0,4297 уп (сухой раствор США) = 4 кварты (жидкий раствор США) = 8 пунктов (США) liq) = 16 c (США) = 32 gi (жидкий раствор США) = 128 жидких унций (США) = 1024 жидких унций (США) = 3.7854×10 -3 м 3 = 0,1337 фута 3 = 4,951×10 -3 ярдов 3 Для преобразования плотности в кг / м 3 в другие единицы плотности — или между единицами измерения — используйте приведенные ниже значения преобразования: 1 кг / м 3 = 1 г / л = 0,001 кг / л = 0,000001 кг / см 3 = 0,001 г / см 3 = 0,99885 унций / фут 3 = 0,0005780 унций / дюйм 3 = 0,16036 унций / галлон (Великобритания) = 0,1335 унций / галлон (жидкий раствор США) = 0.06243 фунт / фут 3 = 3,6127×10-5 фунт / дюйм 3 = 1,6856 фунт / ярд3 = 0,010022 фунт / галлон (Великобритания) = 0,008345 фунт / галлон (жидкий раствор США) = 0,00194032 сл / фут 3 = 0,0007525 тонна (длинная) / ярд 3 = 0,0008428 тонна (короткая) / ярд 3 См. также преобразователь плотности Пример 2: Плотность воды в унциях / дюйм 3 Плотность воды при температуре 20 o C составляет 998,21 кг / м 3 (таблица выше). Плотность в единицах унций / дюйм 3 может быть вычислена с помощью приведенного выше значения преобразования в 998.21 [кг / м 3 ] * 0,0005780 [(унция / дюйм 3 ) / (кг / м 3 )] = 0,5797 [унция / дюйм 3 ] Пример 3: Масса горячего Вода Бак объемом 10 м 3 содержит горячую воду с температурой 190 ° F. Из приведенной выше таблицы плотность воды при 190 ° F составляет 966,8 кг / м 3 . Общая масса воды в баке может быть рассчитана 10 [м 3 ] * 966,8 [кг / м 3 ] = 9668 [кг] См. Также гидростатическое давление в воде и энергию, запасенную в горячей воде . Плотность жидкости Плотность некоторых распространенных жидкостей: 78 6 Спирт, этил (этанол) 9306 930 900 9 Бутан 7 8536 Carene 900 900 6 901 0 Дихлордифторметан Муравьиная кислота с концентрацией 80% Масло фундука Алкоголь 9propyyl 6 6656 900 9000 Азотная кислота 90 006 9000 12036 Пропиленарбонат 76 0 7 Жидкость Температура — т — ( o C) Плотность — ρ — (кг / м 3 ) Ацетальдегид 18 783 Уксусная кислота 25 1049 Ацетон 25 784.6 Ацетонитрил 20 783 Акролеин 20 840 Акролонитрил 25 801 Спирт метил (метанол) 25 786,5 Спирт пропил 25 800,0 Масло из косточек миндаля 25 910 Алилламин 758 Аммиак (водный) 25 823.5 Анилин 25 1019 Анизол 20 994 Масло из косточек абрикоса 25 910 Масло из семян арганы 20 912 Автомобильные масла 15 880 — 940 Масло из целлюлозы авакадо 25 912 Пальмовое масло Бабассу 25 914 Говяжий жир (наземные животные) 25 902 Пиво (разное) 10 1010 Бензальдегид 25 1040 Бензол 25 873.8 Benzil 15 1230 Масло черной смородины 20 923 Сало борнео 100 855 Рассол 15 Бром 25 3120 Бутанал 20 802 Масляный жир (наземные животные) 15 934 Масляная кислота 20 959 25 599 2,3-бутандион 18 981 2-бутанон 25 800 н-бутилацетат 20 880 н-Бутиловый спирт (бутанол) 20 810 90 037 н-Бутилхлорид 20 886 Масло Cameline 15 924 Рапсовое масло рапса 20 915 Капроновая кислота 9 Карболовая кислота (фенол) 15 956 Дисульфид углерода 25 1261 Тетрахлорид углерода 25 1584 7 25 Масло кешью 15 914 Касторовое масло 25 952 Масло из косточек вишни 25 918 Куриный жир 15 918 Китайский овощной жир 25 887 Хлорид 25 1560 Хлорбензол 20 1106 Хлороформ 20 1489 Лимонная кислота, 50% водный раствор 15 1220 Масло какао 25 974 Кокосовое масло 40 930 Масло печени трески 15 924 Масло ореха кохун 25 914 Кукурузное масло 20 919 Масло семян Corriander 25 908 Масло семян хлопка 20 920 Крамбе масло 25 906 Крезол 25 1024 Креозот 15 1067 Сырая нефть, 48 o API 60 o F (15 ,6 o C) 790 Сырая нефть, 40 o API 60 o F (15,6 o C) 825 Сырая нефть, 35,6 o API 60 o F (15,6 o C) 847 Сырая нефть, 32,6 o API 60 o F (15,6 o C) 862 Сырая нефть, Калифорния 60 o F (15.6 o C) 915 Сырая нефть, мексиканская 60 o F (15,6 o C) 973 Сырая нефть, Техас 60 o F ( 15,6 o C) 873 Кумол 25 860 Циклогексан 20 779 Циклопентан 20 745 726.3 Дизельное топливо от 20 до 60 15 820 — 950 Диэтаноламин 20 1097 Диэтиловый эфир 20 714 о-Дихлорбензол 20 1306 Дихлорметан 20 1326 Диэтиловый эфир 20 714 Диэтиленгликоль 15 1120 Диэтиловый диэтиловый эфир 20 906 Дихлорметан 20 1326 Диизопропиловый эфир 25 719 Диметилацетамид 20 942 Nform, Nform, 20 949 9003 7 Диметилсульфат 20 1332 Диметилсульфид 20 848 Диметилсульфоксид 20 1100 Додекан 75 Этан -89 570 Эфир 25 713,5 Этиламин 16 681 Этилацетат 20 Этиловый спирт (этанол, чистый спирт, зерновой спирт или питьевой спирт) 20 789 Этиловый эфир 20 713 Дихлорид этилена 20 1253 Этилен гликоль 25 1097 Масло семян Euphorbia lagascae 25 952 Трихлорфторметановый хладагент R-11 25 1476 Хладагент дихлордифторметан 1311 шасси лородифторметановый хладагент R-22 25 1194 Формальдегид 45 812 Муравьиная кислота с концентрацией 10% 20 1025 20 1221 Мазут 60 o F (15.6 o C) 890 Furan 25 1416 Furforal 25 1155 Бензин, природный 60 o F (15,6 o C) 711 Бензин, Транспортное средство 60 o F (15,6 o C) 737 Газойль 60 o F (15,6 o C) 890 Глюкоза 60 o F (15.6 o C) 1350-1440 Глицерин 25 1259 Глицерин 25 1126 Масло из виноградных косточек 20 923 25 909 Мазут 20 920 Конопляное масло 25 921 Гептан 25 679.5 Масло сельди 20 914 Гексан 25 654,8 Гексанол 25 811 Гексен 25 671 0 Гексиламин 20 766 Гидразин 25 795 Масло Иллипе Маура 100 862 Ионен 25 932 20 802 Изооктан 20 692 Изопропиловый спирт 20 785 Изопропилбензол гидропероксид 20 1030 Mypropylбензола 853 Масло семян капока 15 926 Керосин 60 o F (15.6 o C) 820,1 Линоленовая кислота 25 897 Льняное масло 25 924 Машинное масло 20 910 масло семян 15 912 Menhaden oil 15 920 Mercury 13590 Метан -164 465 Метанол 791 Метиламин 25 656 Метил изоамилкетон 20 888 Метил-изобутилкетон 20- 801 Methyl Ketone n 20 808 Метил tB утиловый эфир 20 741 N-Метилпирролидон 20 1030 Метилэтилкетон 20 805 Молоко 15 1020 — 9000 — 9000 Масло семян Moringa peregrina 24 903 Масло семян горчицы 20 913 Сало баранины 15 946 Нафта 15 Нафта, древесина 25 960 Нафталин 25 820 Масло нима 30 912 Масло семян Нигера 15 924 0 1560 Овсяное масло 25 904 Овсяное масло 25 917 Оцимен 25 798 Октан 15 698.6 Смоляное масло 20 940 Скипидарное масло 20 870 Масло смазочное 20 900 Oiticica oil 20 972 Оливковое масло 20 911 Кислород (жидкость) -183 1140 Пальмоядровое масло 15 922 Пальмовое масло 15 914 Пальмовый олеин 40 910 Пальмовый стеарин 60 884 Паральдегид 20 994 Пальмитиновая кислота 25 851 Арахисовое масло 20 914 Пентан 20 626 Пентан 25 625 Перхлор этилен 20 1620 25 924 Петролейный эфир 20 640 Бензин, природный 60 o F (15.6 o C) 711 Бензин, Автомобиль 60 o F (15,6 o C) 737 Фенол (карболовая кислота) 25 1072 Фосген 0 1378 Фитадиен 25 823 Масло Phulwara 100 862 Пинен 25 857 Пинен 25 857 15 919 Маковое масло 25 916 Сало свиное 20 898 Пропанал 25 866 — Пропан 40 493.5 Пропан, R-290 25 494 Пропанол 25 804 Пропиламин 20 717 20 900 Пропилен 25 514,4 Пропиленгликоль 25 965,3 Пиридин 25 979 Пиррол 25 966 966 0 Семена масло 20 920 Резорцин 25 1269 Масло рисовых отрубей 25 916 Канифольное масло 15 98037 Лососевое масло 900 15 924 Масло сардины 25 915 Морская вода 25 1025 Масло из семян морепродуктов 15 924 Масло печени акулы 25 917 Шианутовое масло 100 863 Силан 25 718 Силиконовое масло 25 965 — 980 Гидроксид натрия (каустическая сода) 15 1250 Сорбальдегид 25 895 Соевое масло 20 920 Стеариновая кислота 25 891 25 Дихлорид серы 1620 Серная кислота 95% концентрация 20 1839 Серная кислота -20 1490 Сульфурилхлорид 1680 Раствор сахара 68 брикса 15 1338 Подсолнечное масло 20 919 Стирол 25 903 Талловое масло 25 969 Терпинен 25 847 Тетрагидрофуран 20 888 Толуол 20 867 Трихлор этилен 20 1470 7 Триэтиламин Трифторуксусная кислота d 20 1489 Тунговое масло 25 912 Скипидар 25 868.2 Масло масло Ucuhuba 100 870 Масло семян вернонии 30 901 Масло грецкого ореха 25 921 Вода тяжелая 11,6 900 1105 Вода — чистая 4 1000 Вода — морская 77 o F (25 o C) 1022 Китовое масло 15 925 Масло пшеничных зародышей 25 926 о-ксилол 20 880 м-ксилол 20 864 p-ксилол 20 861 1 кг / м 3 = 0.001 г / см 3 = 0,0005780 унций / дюйм 3 = 0,16036 унций / галлон (английская система мер) = 0,1335 унций / галлон (США) = 0,0624 фунта / фут 3 = 0,000036127 фунта / дюйм 3 = 1,6856 фунта / ярд 3 = 0,010022 фунта / галлон (британская система мер) = 0,008345 фунта / галлон (США) = 0,0007525 тонна / ярд 3 Обратите внимание, что даже если фунты на кубический фут часто используются в качестве меры плотности в В США фунты на самом деле являются мерой силы, а не массы. Слизни — верное средство измерения массы. Вы можете разделить фунты на кубический фут на 32.2 за приблизительную стоимость в слагах. . Published by alexxlab View all posts by alexxlab Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт