Термические свойства воды - плотность, удельная теплоемкость и теплопроводность

Основные термодинамические константы и инженерные справочные значения для воды, включая точку кипения, критическую точку, скрытую теплоту, плотность, удельную теплоемкость, теплопроводность, вязкость и тепловое расширение.

waterthermalpropertiesКалькуляторТаблица данных

Обзор

Вода является базовым теплоносителем для HVAC, промышленных, энергетических и лабораторных расчетов. Эта страница объединяет оригинальный обзор термических свойств воды из Engineering ToolBox с практическими значениями, зависящими от температуры, которые часто необходимы для инженерных оценок.

Исходная справочная страница в основном представляет собой индекс свойств и резюме констант. Температурные таблицы ниже являются представительными инженерными значениями приблизительно при 1 атм и должны использоваться в качестве удобных справочных данных; для расчетов при высоком давлении, насыщении или в критической области используйте связанные специализированные страницы свойств или формулировки IAPWS.

Основные термодинамические константы

19 строк

Термодинамические константы для воды, сохранённые с исходной справочной страницы
Свойство	Значение	Условие или эквивалентные единицы
Температура кипения	99.974 degC = 211.953 degF	При 101.325 kPa
Модуль объемной упругости	2.15 x 10^9 Pa	Эквивалентно N/m2
Критическая температура	373.946 degC = 705.103 degF	Жидкая и паровая фазы становятся неразличимыми
Критическое давление	217.7 atm = 220.6 bar = 22.06 MPa = 3200 psi	Давление в критической точке
Критическая плотность	0.322 g/cm3 = 0.62478 slug/ft3 = 20.1018 lbm/ft3	Плотность в критической точке
Постоянная ионизации	pKw = 13.995	При 25 degC
Скрытая теплота плавления	334 kJ/kg = 144 Btu/lb	Фазовый переход лед-вода
Скрытая теплота испарения	40.657 kJ/mol = 2256 kJ/kg = 970 Btu/lb	При 100 degC
Максимальная плотность	999.975 kg/m3 = 1.9403 slug/ft3 = 8.34519 lbm/US gal	При 4 degC
Температура плавления	0 degC = 32 degF	При 101.325 kPa
Молярная масса	18.01527 g/mol	H2O
pH	6.9976	При 25 degC
Удельная теплоемкость, жидкая вода	4.187 kJ/(kg K) = 1.001 Btu/(lbm degF)	При 15 degC / 60 degF
Удельная теплоемкость, лед	2.108 kJ/(kg K) = 0.5035 Btu/(lbm degF)	Твердая фаза
Удельная теплоемкость, водяной пар	1.996 kJ/(kg K) = 0.4767 Btu/(lbm degF)	Паровая фаза
Удельный вес	9.806 kN/m3 = 62.43 lbf/ft3	При 4 degC
Объемное тепловое расширение	4.2 x 10^-4	От 4 degC до 100 degC; нелинейно с температурой
Давление тройной точки	0.00604 atm = 0.00612 bar = 611.657 Pa = 0.08871 psi	Сосуществование твердой, жидкой и газообразной фаз
Температура тройной точки	0.01 degC = 32.02 degF	Твёрдое, жидкое и газообразное сосуществуют

Источник: engineeringtoolbox.com

Свойства, зависящие от температуры

11 строк

Представительные инженерные свойства жидкой воды при атмосферном давлении
Температура(degC)	Плотность(kg/m3)	Удельная теплоёмкость(kJ/(kg K))	Теплопроводность(W/(m K))	Динамическая вязкость(mPa s)	Число Прандтля
0	999.8	4.217	0.561	1.792	13.5
10	999.7	4.193	0.58	1.307	9.45
20	998.2	4.182	0.598	1.002	7.01
30	995.7	4.178	0.615	0.798	5.42
40	992.2	4.179	0.631	0.653	4.33
50	988.1	4.181	0.644	0.547	3.55
60	983.2	4.185	0.655	0.467	2.99
70	977.8	4.19	0.663	0.404	2.55
80	971.8	4.197	0.67	0.355	2.21
90	965.3	4.205	0.675	0.315	1.95
100	958.4	4.216	0.679	0.282	1.75

Источник: engineeringtoolbox.com

Ключевые формулы

Передача ощутимого тепла

$Q = \dot{m} c_p \Delta T$

где $Q$ является скоростью передачи тепла, $\dot{m}$ является массовым расходом, $c_p$ является удельной теплоёмкостью, и $\Delta T$ является изменением температуры.

Температуропроводность

$\alpha = \frac{k}{\rho c_p}$

где $\alpha$ является температуропроводностью, $k$ является теплопроводностью, $\rho$ является плотностью, и $c_p$ является удельной теплоёмкостью.

Коэффициент объёмного расширения

$\beta = -\frac{1}{\rho}\left(\frac{\partial \rho}{\partial T}\right)_p$

Расширение воды нелинейно с температурой. При температуре около 4 degC вода достигает максимальной плотности, поэтому знак и величина $\beta$ меняются вблизи этой точки.

Калькулятор ощутимого тепла

Передача ощутимого тепла воды

Массовый расход(kg/s)

Удельная теплоёмкость(kJ/(kg K))

Изменение температуры(K)

Тенденции свойств

Тенденции свойств воды в зависимости от температуры

Связанные страницы свойств воды

Используйте специализированные страницы свойств, когда важны давление, граница фаз или более широкий диапазон температур:

Ссылки

Engineering ToolBox - Тепловые свойства воды
IAPWS, Релизы и руководства по свойствам воды и пара
NIST Chemistry WebBook, Термофизические свойства жидкостных систем

Источник: engineeringtoolbox.com