Лабораторные работы по теплотехнике методические указания



страница2/3
Дата28.10.2012
Размер0.88 Mb.
ТипДокументы
1   2   3
Для всех идеальных газов = 8314 Дж/кмоль·К, а удельные газовые постоянные для отдельных газов могут быть определены


Отношение (CPm/ CVm) = К – называется показателем адиабаты:
К=1,67 – для одноатомных газов;

К=1,4 – для двухатомных газов;

К=1,27 – 1,27+1,33 для 3-х атомных газов.

ОПИСАНИЕ ЭКСПЕРЕМЕНТАЛЬНОЙ УСТАНОВКИ

Основной частью установки является проточный калориметр, расположенный по принципу самоулавливания тепловых потерь (рис.2).

Такой калориметр представляет собой 2-3 концентрически расположенных одна внутри другой трубы (1). Но оси внутренней трубы располагается цилиндрический электродвигатель (2). Атмосферный воз­дух, проходя между наружней и внутренней трубой, воспринимает тепло­вые потери от внутренней трубы и, затем, проходя между внутренней трубой и нагревателем воспринимает тепло, выделяемое нагревателем.

Общие теплопотери при этом незначительны. Питание нагревателя переменным током осуществляется от сети 220в через автотрансформатор (РНШ), который предусматривает возможность регулирования мощности нагревателя. Измерение мощности нагревателя осуществляется с помощью вольтметра и амперметра. Количество тепла воспринимаемое воздухом численно равно электрической мощности нагревателя

Q=V·I , Вт. (15)

Постоянный расход воздуха через калориметр создается вентилятором. Исследуемый воздух засасывается из помещения лаборатории и проходит через газовый счетчик, далее через калориметр в вентилятор выбрасывается наружу.

Количество воздуха, воспринимающее тепло, выделяющееся в нагревателе, определяется как отношение разности показаний счетчика V2-V1 за фиксируемое время к этому времени

V=(V2-V1)/() м3/сек . (16)

Измерения температуры воздуха на входе и выходе калориметра осуществляется термопарами Т1 и Т2, которые через многопозиционный переключатель МП подключены к потенциометру КСП-4.

По величинам, измеренным в опыте, можно рассчитать среднюю изобарную объемную теплоемкость воздуха в интервале температур от Т1 до Т2

= , (17)

где Vн.ц. – объем воздуха, приведенный к нормальным условиям – 760 мм рт. ст. и 273,15 К и определяем из условия

, (18)

где Vн.ц. = 760 мм рт. ст. = 1,013·105 Па; gif" align=bottom>=273,15 К;

Р - атмосферное давление, измеренное барометром в лаборатории, Па;

Т - температура воздуха в лаборатории, К;

V - расход воздуха ед. времени, м3/сек;

Тогда , м3/сек (19)
ПРОВЕДЕНИЕ ОПЫТА И ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ

Перед опытом необходимо включить вентилятор. Показания потенциометра будут свидетельствовать, что температура входящего в калориметр воздуха равна температуре выходящего воздуха Т1 = Т2.

Затем следует включить нагреватель калориметра и наблюдать на шкале потенциометра возрастание температуры воздуха на выходе из калориметра.

Регулировать мощность нагревателя, добиться чтобы повышение температуры воздуха в калориметре составляло 15-20 К. Установившийся режим можно считать достигнутым, если с течением времени (Т1 - Т2) не будет изменяться.

После установившегося режима, опыт проводить в течении 10 минут. Для этого в начале опыта, с включением секундомера, записывают показания счетчика воздуха, затем показания вольтметра, амперметра и температуры Т1 и Т2 ,которые повторяют через каждые 2 минуты. В момент окончания опыта точно зафиксировать показания счетчика воздуха. По окончанию опыта необходимо записать атмосферное давление и температура воздуха по имеющемуся в лаборатории барометру и термометру.

Показания приборов записать в таблицу 3.

Время измерения

Показания

Показания амперметра

Показания вольтметра

Температура на входа

Температура на выходе

Атмосферно давление

Температура воздуха в лаборатории



V, м3

I, A

V, B

T1 0C

T2, 0C

B в мм рт. ст.

Т3 0С

0






















2






















4






















6






















8






















10























По результатам измерений определить:

1.Расход воздуха

, м / сек

где - показания счетчика в момент = 0;

- показания счетчика в момент = 10.

2.Привести расход воздуха к нормальным условиям

,
где V - расчет воздуха по счетчику, м3 / сек;

В - барометрическое давление, мм рт. ст.;

273,15 - температура воздуха при нормальных условиях, К;

760 - атмосферное давление при нормальных условиях, мм рт.ст.;

3. Определить среднюю разность температур в опыте на входе и выходе.

, 0С

4.Определить тепловую мощность электронагревателя, равную электрической.

Q=V·I, Вт

5.Рассчитать среднюю изобарную объемную теплоемкость воздуха в интервале температур от Т1 до Т2.

=,

6.Рассчитанное значение средней теплоемкости дает возможность определить и величину средней массовой теплоемкости для того же интервала температур.

=·V= ,

где - масса моля, кг/моль; для воздуха =28,97 кг/моль.

7. Кроме того необходимо рассчитать и среднюю изохорную теплоемкость воздуха CVm из уравнения Майера:

CVm= CPm-R,

Здесь
8.Рассчитать показатель адиабаты



Полученные значения изобарной и изохорной теплоемкостей и показателя адиабаты следует сравнить с табличными значениями, путем вычисления относительных ошибок.
ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ
1. ЧТО НАЗЫВАЕТСЯ ТЕПЛОЕМКОСТЬЮ ?

2. Какие различают теплоемкости, какова их размерность и связь между ними?

3. Что понимают под истинной и средней теплоемкостью?

4. Как определяются среднее теплоемкости в заданном интервале температур по табличным данным?

5. Какие различают теплоемкости в зависимости от процессов?

6. Какова методика определения изобарной теплоемкости? Какова связь между изобарной и изохорной теплоемкостями?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗАВИСИМОСТИ МЕЖДУ ТЕМПЕРАТУРОЙ

И ДАВЛЕНИЕМ НАСЫЩЕННОГО ВОДЯНОГО ПАРА
ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Целью работы является закрепление и расширение знаний студентом в области термодинамики паров. Кроме того, в процессе работы студент должен освоить навыки экспериментального определения зависимости одного из параметров состояния (Т) от другого (Р) при неизменном параметре (V). Студент должен освоить понятия: испарение, кипение, состояние насыщения, кипящая жидкость, влажный насыщенный пар, сухой насыщенный пар, перегретый пар.

ЛИТЕРАТУРА

  1. Тихмиров К.В. Теплотехника, теплогазоснабжение и вентиляция. М., Стройиздат, 1981.

  2. Гусев В.М. и др. Теплотехника, отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха. Л. Стройиздат, 1981.

  3. Зубарев В.Н., Александров А.А. Практикум по технической термодинамике. М., Энергия. 1971.


ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТ
Работа выполняется в следующем порядке:

  1. Изучение раздела “водяной пар” по лекционному материалу и литературе, приведенной выше.

  2. Ознакомление с устройством и работой экспериментальной установки.

  3. Проведение эксперимента.

  4. Обработка результатов эксперимента.

  5. Составление отчета.


Общие сведения о водяном паре

Паром называется реальный газ, состоящий из тех же молекул, что и жидкость, находящихся вблизи состояния насыщения. Сам процесс перехода наиболее подвижных молекул жидкости в пространство над жидкостью называется испарением. Испарение жидкости, находя­щейся в открытом сосуде, происходит при любой температуре и важ­ности.

В закрытом сосуде испарение происходит не полностью, так как вскоре происходит насыщение пространства над жидкостью молекулами вещества и устанавливается динамическое равновесие между числом молекул покидающих жидкость и возвращающихся обратно. Та­кое состояние называется состоянием насыщения, а пар и жидкость при этом называется насыщенным. Существует строгое соответствие между температурой и давлением насыщения ТH=f(PH).

При сообщении насыщенной жидкости тепла через стенки сосу­да происходит бурное парообразование во всем объеме жидкости называемое кипением.

Температура кипения ТS равна температуре насыщения ТН при данном давлении и неизменна во всем процессе парообразования, а если давление при этом остается постоянным. Механическая смесь насыщенного пара с насыщенной жидкостью называется влажным насыщенным паром.

Отношение массы сухого пара ко всей массе влажного вара (пар + жидкость), называется степенью сухости и обозначается X, Величина Х меняется от нуля для жидкости до I для сухого пара. В момент, когда последняя капля жидкости превращается в пар при температуре насыщения (кипения) а пар называется сухим насыщенным.

Температуры кипящей жидкости, влажного насыщенного пара и сухого насыщенного пара одни и те же при одинаковом давлении, При дальнейшем подводе тепла к сухому насыщенному пару, температура его возрастает и пар становится перегретым. Теплота необходимая для превращения 1 кг кипящей жидкости в сухой насыщенный пар на­зывается теплотой парообразования и обозначается. Она зависит от давления (температуры) насыщения и уменьшается с увеличением последних.

УСТРОЙСТВО И РАБОТА ЭКСПЕРЕМЕНТАЛЬНОЙ УСТАНОВКИ

В настоящей работе определение зависимости температура насыщения от давления производится так называемым "методом кипения", который является наиболее приемлемым из всех известных в настоящее время методов.

Сущность метода кипения заключается в измере­нии температуры и давления влажного пара, заполняющего пространство над жидкостью, кипящей на дне закрытого сосуда.

Основной частью установки является кипятильный аппарат (I) с манометром (М) и термопарой (Т), Термопара, имеющая горячий спай в паровом пространстве кипятильника, подключается к потенциометру. Включение и выключение тока в цепи электронагревателя (2) кипятильного аппарата производится выключателем (Вк)„ а наличие тока в цепи фиксируется сигнальной лампочкой (Л). Сила тока и напряжение в цепи нагревателя определяются вольтметром (V) м амперметром (А), а регулируются регулятором напряжения РНШ. Кипятильный аппарат состоит из чугунного цилиндрического корпуса с двумя стенками и чугунной крышкой. Во внутренней части корпуса укреплен электрический нагреватель (2). В верхней части кипятильного аппарата установлены два предохранительных клапана;

контрольный и рабочий (ПКК к ПКР). Контрольный клапан отрегули­рован на максимально допустимо давление и опломбирован. Второй рабочий клапан, отрегулирован на рабочее давление. Через крышку аппарата пропущен горячий спай термопары (Т). В верхней части аппарата имеется пробковый край для подпитки аппарата водой (3). Через медную трубку аппарат сообщается с манометром (М). Аппарат снабжен также водомерным стеклом, которое служит для наблюдения за уровнем воды в кипятильном аппарате,

Работа установки происходит следующим образом. Кипятильный аппарат предварительно заполняется через питательную трубку дистиллированной водой до уровня, отмеченного красной чертой на указателе уровня. После заполнения аппарата водой до ука­занного уровня кран 3 закрывается, а краны 4 и 5 остаются открытыми. При включении электронагрева ручку регулятора напряжения поворачивают против часовой стрелки до упора и включателем (Вк) включают установку. При этом зажигается сигнальная лампочка (Л). Поворачивая ручку регулятора напряжения по часовой стрелке, уста­навливают ток в 3,5-4 ампера.

При достижении температуры кипения, о чем будет свидетельствовать интенсивное выделение пара через отверстие клана (4), закрывают кран (4). При дальнейшем нагревании происходит про­цесс парообразования.

Температура влажного пара равная температуре кипения измеряется в зависимости давления, В момент включения установки в кипятильном аппарате находится воздух; некоторое количество неконденсирующихся газов всегда содержится также в воде. Присутствие газов искажает зависимость между температурой пара и его давлением. Поэтому для установления правильной зависимости между давлением и температурой пара необходимо возможно полнее удалить из системы газы. Для этого по достижении в кипятильном аппарате давления примерно 0,3 атм. производят продувку аппарата. Продувку производят открывая кран (4). Продувку производят 10-15 секунд. После чего закрываю кран (4) и начинают измерения.

ПРОВЕДЕНИЕ ЭКСПЕРЕМЕНТА

Приступая к выполнению эксперимента необходимо:

1. Ознакомиться с устройством и работой опытной установки в натуре.

2. Подготовить протокол наблюдения и обработки результатов эксперимента (таблица 1).

Для установления зависимости между давлением и температурой насыщенного пара с наибольшей точностью, желательно было бы про­вести измерение этих параметров при нескольких различных режимах кипения, каждый из которых являлся бы стационарным. Однако, при отсутствии автоматического регулирования сила тока в электронаг­ревателе, а также температуры и давления, выполнение такого опы­та потребовало бы весьма значительного времени. Поэтому в данной работе измерение давления и температуры производится при не вполне стационарных условиях, т. е. при медленном повышении или пони­жения этих параметров.

При работе на повышение начинать измерения следует сразу после продувки, с давления 0,2, или 0,3 атм. и вести их до 3,5 атм. с интервалом 0,3 атм. Всего в опыте должно быть, не менее 9-10 измерений.

Повышение давления выше 3,5 атм. запрещается. В случае пере­хода стрелкой манометра красной черты, необходимо немедленно вык­лючить (обесточить) установку. Если в момент начала работы давление достигает 3 атм. и более, то следует работать на понижение, т.е. уменьшить силу тока до 1 ампера или снять напряжение совсем чтобы давление начало медленно снижаться, и вести замеры в направлении понижения давления с теми же интервалами какие рекомендованы выше, при работе на повышение.

Для получения данных зависимости Т=f(Р) с удовлетворительной точностью в условиях нестационарного процесса кипения„ весьма важно производить измерения избыточного давления и тем­пературы одновременно. Значения измеряемых величин записать в таблицу 1 в соответствующие графы 2 и З. Для определения абсолютного давления пара необходимо знать атмосферное давление, измерите которого производится при помощи баровакууметра ВК-З16, уста­новленного в лаборатории.
ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ОПЫТА

По окончании измерений полученные данные обрабатываются таким образом чтобы наглядно выявить зависимость ТН=fа) и сравнить эту опытную зависимость с точными данными, установленными рядом теоретических и экспериментальных работ.

Обработка результатов измерений производится в сведущем порядке. Для каждого из состояний пара, при которых производи­лись замеры рассчитывают "абсолютное" давление по формуле

Ра=Р +В

и заносят его значение, вычисленное в "барах" в графу 4, о а значения "абсолютных" температур в К в графу 5.

Для перевода значений "избыточного" давления Р измеренных по манометру в технических атмосферах (кГс/см ) в "бары" необходимо показание манометра умножить на 0,981.

Для перевода атмосферного давления В в "бары" необходимо его значение измеренное по барометру в мм. рт. ст. разделить на 750.

После сложения полученных значений Рм и В в "барах" получают значения "абсолютных" давлений Ра в "барах".

Не основании данных таблицы I строят совмещенные графики опытной к действительной зависимости ТН=fа), нанося обе кри­вые на одну и ту же диаграмму, в системе координат Т - Р. Анали­зируют расхождения между опытными и точными данными, относя мак­симальную разность температур при некотором Ра к табличному значению температуры пара при выбранном давлении. Макси­мальную относительную погрешность распутывают по формуле:



которая не должна быть более 5%.
Протокол наблюдений и обработки результатов опыта. Таблица 1.

№ замеров





































I

2

3

4

5

6

7

II



















III



















IV



















V



















VI



















VII



















VIII



















IX



















X



















XI



















Таблица 2.

бар




бар




бар




0.95

9.8

2.6

129.73

4.3

146.25

1.00

99.63

2.7

129.98

4.4

147.09

1.1

102.81

2.8

131.20

4.5

147.92

1.2

104.81

2.9

132.39

4.6

148.73

1.3

107.13

3.0

133.54

4.7

149.53

1.4

109.32

3.1

134.66

4.8

150.31

1.5

111.37

3.2

135.76

4.9

151.09

1.6

113.32

3.3

136.82

5.0

151.85

1.7

115.17

3.4

137.86

5.2

153.33

1.8

116.93

3.5

138.88

5.4

154.77

1.9

118.62

3.6

139.87

5.5

155.47

2.0

120.23

3.7

140.84

5.6

156.16

2.1

121.78

3.8

141.84

5.8

157.52

2.2

123.27

3.9

142.72

6.0

158.84

2.3

124.71

4.0

143.62

6.2

160.12

2.4

126.09

4.1

144.52

6.4

161.38

2.5

127.43

4.2

145.39








ОТЧЕТ 0 РАБОТЕ

По окончании работа составляется отчет, о который должен содер­жать;

1. Протокол наблюдений и обработки результатов опыта (табл.1).

2. Совмещенный график полученной из опыта и действительной зависимости ТН=fа) по справочным данным (таблица 2) на мил­лиметровой бумаге с указанием масштабов по осям координат.

3. Упрощенные изображения рV , TS и is - диаграмм водяного пара.

4. Краткие выводы.
ВОПРОСЫ К ЗАЩИТЕ

  1. Что называется парообразованием, испарением, кипением?

  2. Какой пар называется влажным насыщенным, сухим насыщенным, перегретым?

  3. Что называется степенью сухости и степенью влажности и в каких пределах они изменяются?

  4. Что называется температурой парообразования; от чего и как она зависит?

  5. Изобразить рV , TS, is - диаграммы водяного пара.

  6. Покажите рV , TS, is – диаграммах области жидкости, кипящей жидкости, влажного насыщенного, сухого насыщенного и перегретого паров.

  7. Как определить температуру кипения (насыщения, парообразования) при заданных давлениях на рV , TS, is – диаграммах?

  8. Как определить давления кипения (насыщения, парообразования) при заданных температурах на рV , TS, is – диаграммах?

  9. Найти точку, характеризующую состояния влажного пара при;

а) заданном давлении и степени сухости;

б) заданной температуре и степени сухости?


ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ВО ВЛАЖНОМ ВОЗДУХЕ

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Закрепление и углубление знаний студентов о влажном воздухе.

ЛИТЕРАТУРА

1. Тихомиров К.В. Теплотехника, теплогазоснабжение и вентиляция, М., Стройиздат, 1981.

2. Гусев В.М. и др. Теплотехника, отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха. Л, Стройиздат, 1981.

3. Зубарев В.И., Аяексадров А.А. Практикум по технической термо­динамике. М.9 Энергия, 1971.

ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ВЛАЖНОГО ВОЗДУХА

Влажным воздухом называют смесь сухого воздуха с водяным паром, а в наиболее общем случае - с водяным паром и очень мелкими каплями воды или кристаллами льда.

Так как чаще всего процессы во влажном воздухе протекают при давлениях, близких к атмосферному, его свойства с достаточно хоро­шим приближением могут быть описаны уравнениями для смесей идеальных газов.

Нужно только иметь ввиду, что водяной пар, входящий в небольших количествах во влажный воздух, при часто встречающихся на практике температурах, конденсируется, а иногда замерзает то есть ведет себя как истинно реальный газ. Это обстоятельство осложняет расчетные формулы, которые получаются более сложным, чет обычные формулы для смесей идеальных газов, которые вообще не мо­гут конденсироваться. Поэтому при расчетах, касающихся влажного воздуха, часто пользуются и графическими к графоаналитическими методами.

Согласно закона Дальтона, каждый газ, входящий в смесь находится под своим (Парциальным) давлением, а сумма парциальных давлений компонент равна давлению смеси. Поэтому можно записать соотношение

(1)

Здесь Рв.в. - давление влажного воздуха (смеси);

Рс.в. - парциальное давление сухого воздуха в смеси;

Рп - парциальное давление пара. Если температура влажного воздуха tв, а следовательно, и пара во влажном воздухе больше температуры насыщения tн, соответствующий парциальному давлению пара, то пар в таком возду­хе не насыщает пространство и является перегретым. Такое состояние пара соответствует точке I на рV - диаграмме (рис1). Если ненасыщенный влажный воздух охлаждать при р=const то может наступить момент начала конденсации, когда Pn = Рнн- давление насыщенного пара.)

Это состояние пара во влажном воздухе соответствует точке А. При этом будет справедливо соотношение:



В этом случае пар во влажном воздухе становится сухим, насыщенным. При дальнейшем охлаждении смеси пар начинает конденсиро­ваться, то есть будет наблюдаться образование тумана (выпадение росы).

Температура, равная температуре насыщения при парциальном давлений пара называется температурой точки росы,

АБСОЛЮТНОЙ ВЛАЖНОСТЬЮ ВОЗДУХА называется количество килограммов пара в 1 куб. метре влажного воздуха. Так объем пара в смеси равен объему всей смеси, абсолютная влажность оказывается равной плотности пара при своем парциальном давлении и температу­ре влажного воздуха

(2)
ОТНОСИТЕЛЬНАЯ ВЛАЖНОСТЬЮ ВОЗДУХА называется отношение абсолют­ной влажности к максимально возможной при температуре влажного воздуха. Иначе, это есть отношение плотности пара во влажном воздухе к плотности пара, насыщающего пространство при неизменной температуре

(3)

Ввиду того в что водяной пар рассматривается как идеальный газ, для которого при постоянной температуре плотности прямо про­порциональны давлениям, можно с достаточной степенью точности считать верной формулу

(4)

где р - парциальное давление пара а воздухе;

р - давление насыщенного пара при tв.в. определяемое из таблицы насыщенного пара.

Состояние пара соответствующее его максимальной плотности при tв.в.=const то есть плотности сухого насыщенного пара, соответствует точке В на рис.1. Значение этой плотности нахо­дится в таблице свойств водяного пара.

Иногда случается, что температура влажного воздуха оказывается большей, чем температура насыщения при давлении Рв.в. (давлении смеси),например, состояние. зафиксированное точкой 2 рис.1. В этом случае пространство оказывается насыщенным только тогда, когда все оно заполняется одним только паром. Максимально возможное количество пара в данном объеме будет иметь место при полном отсутствии сухого воздуха. Величину Рнпп тогда следует искать в таблицах перегретого пара как функцию Рв.в. и tв.в. (точка С рис.1).

Влагосодержанием - d влажного воздуха называется отношение массы (в граммах) воды в виде пара, жидкости или льда во влажном воздух k, в массе (в килограммах) сухого воздуха

(5)

Эnа величина употребляется во всех расчетах, связанных с влажным воздухом.

Если имеется ввиду газообразная часть смеси или тот случай, когда жидкости в смеси нет - связь между парциальным давлением пара и влагосодержанием определяется формулой

7 (6)

Зная абсолютную влажность и влагосодержание d ,можно определить плотность влажного воздуха по формуле

(7)

ЭНТАЛПИЯ влажного воздуха, которую принято отсчитывать от состояния воды в тройной точке (практически от t = 0°С), для удобства расчетов также относится к 1 килограмму сухого воздуха. В общем виде выражение для энтальпии смеси; не содержащей твердых частиц вода (а это обстоятельство соответствует условиям описываемого эксперимента), записывается следующим образом.

(8)

Энтальпии отдельных компонентов смеси рассчитываются по приближенным формулам, написанным с учетом ранее принятого положения об идеальности газообразных составляющих:

энтальпия сухого воздуха



энтальпия пара



энтальпия жидкой воды



влагосодержание d г/кг
Рис.2 id –диаграмма влажного воздуха
В этих формулах все теплоемкости приняты независящими от дав­ления и температуры, а теплота парообразования воды отнесена к температуре в тройной точке.

После подставки значений энтальпии, составляющих основную формулу, получается следующее расчетное уравнение для энтальпии

(9)

ОПЫТНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОТНОСИТЕЛЬНОЙ ВЛАЖНОСТИ

Относительная влажность наиболее точно определяется с помощью прибора, называемого психрометром.

Психрометр состоит из двух поставленных рядом термометров; шарик одного из них обернут марлей с постоянно смачиваемой водой. Через эти термометры с достаточно большой скоростью продувается воздух, относительную влажность которого требуется измерить.

Вследствие испарения воды с поверхности марли ее температу­ра понижается. В результате тепло- и массообмен воздуха с водой марли устанавливается равновесие, которому соответствует температура показываемая термометром, обернутым марлей. Эту температуру принято называть “температурой мокрого термометра”, tМ. Она оказывается меньшей, чем температура "сухого" термометра, tM показывающего действительную температуру влажного воздуха.

По психометрическим таблицам определяется относительная влаж­ность воздуха.

id - диаграмма влажного воздуха

По оси ординат диаграммы энтальпия воздуха i.

Ось абсцисс (для лучшего использования площади диаграммы) проведена под углом 135 градусов к оси ординат. На ней отложены значения d , г/кг с. воз. Существуйте точки спроектированы на горизонтальную (условную) ось d . •

На диаграмме имеются линии постоянных d, идущие верти­кально, постоянных i (прямые, проведенные под углом 135° к оси ординат), постоянных температур влажного воздуха и постоян­ных относительных влажностей . Все эти линии построены на основании (4), (5), (6) и (9).

Кривая =100% является пограничной. Точки на ней соответствуют состоянию насыщенного воздуха. Область под этой кривой соответствует состоянию смеси влажного пара и сухого воздуха и на­зывается областью "тумана". Изотермы тумана на диаграмме отсутст­вуют и поэтому при построении линии третий член пра­вой части уравнения (9) приравнивается нулю.

Под кривой 100% построена линия Рп=f (d) по урав­нению (6). Значения Рп можно прочитать на правой крайней орди­нате диаграммы.

Кроме того, на диаграмму пунктиром нанесены линий постоянных: температур мокрого термометра, идущие под небольшим углом к линиям . Так как в том случае, когда через психрометр про­текает насыщенный воздух с относительной влажностью у 100%, испарения воды с марли мокрого термометра быть не может, мокрый термометр показывает одинаковую температуру с сухим термометром. Поэтому одноименные изотермы на кривой 100% пересекаются.

Пользование id диаграммой

1. Нахождение относительной влажности .

Чтобы найти , следует найти точку пересечения кривых tc и tм, которая и определяет относительную влажнеть.

Значения этих температур берутся по показаниям психрометра.

Можно всего этого не делать если мы нашли по психометрическим таблицам.

2. Построение процессов нагревания и охлаждения воздуха.

Процесс нагревания влажного воздуха (например, в калорифере сушилки) есть процесс, , так как в процессе подогрева воз­духа влагосодержание его не меняется.

Если точка А (рис.25) показывает состояние влажного воздуха перед его подогревом, то следует провести вертикально вверх прямую до пересечения в точке В с изотермой t2 (на ри­сунке t2=70°C). Соответствующей температуре подогретого воздуха. Естественно что в конечном состоянии его относительная влажность становится меньшей, чем начальная, а энтальпия возрастает.

Прямые линии процессов охлаждения нужно проводить вертикаль­но вниз от начальной точки.

3. Построение процессов сушки.

Если сушка какого-либо материала происходит только за счет тепла предварительно подогретого влажного воздуха и если отвод тепла из сушилки отсутствует, то если нет потерь в окружающую сре­ду, то уравнение энергий для двух сечений (входного и выходного) канала, по которому течет сушильный агент (влажный воздух), можно записать в виде

l1=l2 (10)

Записывая так, пренебрегают потерями на трение и малым изменением кинетической энергии потока.

Энтальпия сушильного агента остается постоянной потому, что тепло, необходимое для испарения влаги из высушиваемого материала, берется только из, потока и снова возвращается в поток вместе с испарившейся влагой. Количество же сухого воздуха (а энтальпия относится в 1кг сухого воздуха) в потоке сушильного агенте оста­емся неизменным.

Стенд представляет собой модель сушильной установки, в который сушильный агентом является комнатный воздух, а высушиваемым материалом - хлопчатобумажная материя, смоченная водой.

Схема установка изображена на рис.3.

Основными элементами являются калорифер (1) и сушильная ка­мера (5). Калорифер состоит из железной трубы, в которую соосно вставлена другая труба, внутри которой, вдоль ее оси, помещен электронагреватель (2). Воздух, нагнетаемый вентилятором (3), проходит через газовый счетчик (4) и далее шлангом подается, во входной патрубок калорифера (1). Затем воздух проходит по кольцевому пространству между внешней и внутренней трубами вниз, поднима­ется вверх по внутренней трубе, обтекает нагреватель (2) и через соединительную трубку поступает в сушильную камеру (5). Сушильная камера представляет собой совокупность трех концентрично располо­женных труб, образующих три кольцевых канала, внутри которых по­мещается влажный материал (6), подлежащий сушке. По выходу из внутренней трубы сушильной камеры воздух поднимается по кольцевому каналу вверх, затем опускается вниз и через патрубок и выходную трубку уходит в атмосферу.

Два дополнительных хода в кольцевых каналах сделаны для того, чтобы уменьшить влияние теплоотдачи от стенок сушильной камеры в окружающую среду на процесс сушки и, тем самым упорядочить его, приблизив к идеальному, для которого . Слои текущего по кольцевым каналам воздуха выполняют роль тепловой изоляции внутренней части трубы в которой происходит сушка. Такое частич­ное "само улавливание" тепловых потерь довольно часто осуществля­ется в проточных калориметрических устройствах.

Высушиваемым материалом служит хлопчатобумажная ткань, намо­танная на пористую трубочку, внутрь которой залита вода, которая постоянно смачивает ткань. Такое устройство позволяет быстро добиваться стационарного влагосодержания воздуха в сушильной каме­ре, так как ткань оказывается все время смоченной водой.

Сушилка покрыта слоем тепловой изоляции.

Электронагреватель 3 питается переменным током от сети. Мощность на клеммах нагревателя регулируется автотрансформатором. На установке производятся следующие измерения;

1. Измеряется относительная влажность воздуха, входящего в калори­фер при помощи психрометра 8.

2. Измеряется расход сушильного агента (воздуха) газовым счетчиком.

3.С помощью термопар Т1 , Т2 и Т3 измеряются температуры возду­ха до калорифера после него и до и после сушилки.

4. В выходной трубке на расстоянии около одного метра от выходного сечения сушильной трубы измеряется относительная влажность прошедшего через сушилку воздуха с помощью "сухой" и "мокрый" термопар ТС и ТМ. Показания "сухой" термопары используются для определения "температуры влажного воздуха в выходной трубе.

5. По показаниям амперметра и вольтметра определяется мощность (W=V·I), потребляемая нагревателем.

6. Измеряется барометрическое давление В комнатного воздуха в мм рт. ст.
Все термопары на стендах - хромель-копелевые, односпайные. Схема их включения (на рис.3 не показана) обычная. Термоэлектродвижущая сила термопар измеряется электронным потенциометром КСП-4, градуировка его шкалы произведена в градусах Цельсия.
ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ ОПЫТА

Перед включением установки необходимо вынуть пористую труб­ку (6) с марлевой обмоткой хорошо увлажнить ее и поместить в ка­лорифер (5). Для предотвращения утечек воздуха плотно закрыть резиновой пробкой. Включателем (9) включить установку. При этом должна загореться сигнальная лампочка (Д) и включиться воздухо­дувка.

Регулятором напряжения установить ток 2-3 А. Проверить ра­боту газового счетчика (4), наличие вода в трубке психрометра (8) и стаканчике (10), исправную работу многопозиционного переключателя (МП) и потенциометра КСП-4. По истечении 30 минут необходимо начать измерения.

1. В момент времени Т =0 в графу 2 таблицы записать показание газового счетчика.

2. В графы 3,4 и 5 записать показания амперметра А, вольтметра V и электрическую мощность нагревателя W.

3. В графы 6,7,8 и 9 записать показания сухого термометра t , мокрого термометра t , их разность и относительную влажность воздуха в помещении , определенного по психрометру (8).

4. В графы 10,11 и 12 записать температуры воздуха перед калорифе­ром ( T ), после калорифера перед сушильной камерой (T) и после сушильной камеры ( 7э ).При этом ручка МП должна устанавливаться в положении 1, 2 и 3 соответственно, а значения Т1 , Т2 и Т3 отсчитывать по шкале потенциометра КСП-4.

5. В графы 13,14,15 и 16 записать значения температур Т и Т (положение 4с и 4м ручки МП), их разность и относительную влажность воздуха, выходящего из установки.

Все измерения повторять через каждые 3 минуты в течение 9 - 12 минут.

Во всех измерениях точно фиксировать показания счетчика воздуха (V) в соответствующие моменты времени.

По окончании опыта регулятором РНШ уменьшить ток и напряжение до нуля и выключателем 9 выключить установку.


№№

изм.


С

V

м3

I

A

V

B

W Вт

t1C

0C

t1M

0C

1

0C


%

T1

0C

T2

0C

T3

0C

T4C

0C

T4H

0C

T4

0C




0

















































1

















































2

















































3

















































4

















































5

















































Ср.


















































ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ

Обработка результатов измерений производится в следующем порядке;

1. Определить время опыта

,

2. Найти расход воздуха



3. Найм средние значения остальных измеренных величин и записать в последнюю строку таблицы 1.

4. Нанести на выкопировку id -диаграмме исходное состояние воздуха все его состояния и процессы в данном эксперименте. Для этого необходимо:

а) определить нa id -диаграмме исходное состояние воздуха в обозначаемое точкой I, которая определяется как точка пересечения изотермы Т1=const и линии постоянной относительной влажности ;

б) провести из точки I процесс нагрева при постоянном влагосодержании d1 до пересечения с изотермой Т2=const (точка2);

в) определить на id -диаграмме точку 4, характеризующую состояние воздуха на выходе из установки, по температуре и ;

г) провести процесс нагрева из точки 4 при постоянном влагосодержании d4 до пересечения с изотермой Т3=const
1   2   3

Похожие:

Лабораторные работы по теплотехнике методические указания iconЛабораторные работы по физической химии
Методические указания предназначены студентам, обучающимся по всем специальностям мгуэи, при изучении дисциплины
Лабораторные работы по теплотехнике методические указания iconУдк 539 Лабораторные работы по молекулярной физике №165, 166. Метод указания 1
Лабораторные работы по молекулярной физике №165, 166. Метод указания 1 Ходкевич Д. Д., Соколов В. П. М.: Ргу нефти и газа, 1998....
Лабораторные работы по теплотехнике методические указания iconМетодические указания по изучению дисциплины и задания для контрольной работы
Радиохимия: Методические указания/Белорусская государствен­ная сельскохозяйственная академия; Сост. Г. А. Ч е р н у Х а. Горки, 2006....
Лабораторные работы по теплотехнике методические указания iconМетодические указания по выполнению контрольной работы для студентов специальности 080109 всех форм обучения
Деньги, кредит, банки: методические указания / сост.: А. Н. Панютин. – Спб.: Спбглта, 2011. – 20 с
Лабораторные работы по теплотехнике методические указания iconМетодические указания по выполнению выпускных (дипломных) работ Методические указания по организации самостоятельной работы слушателей в процессе учебы
Фгбоу впо «Ульяновская Государственная сельскохозяйственная Академия имени П. А. Столыпина»
Лабораторные работы по теплотехнике методические указания iconМетодические указания к выполнению контрольной работы по физике для студентов инженерных специальностей заочного отделения
...
Лабораторные работы по теплотехнике методические указания iconМетодические указания к выполнению лабораторной работы по курсу «Эконометрика»
Методические указания предназначены для студентов очной формы обучения специальности «Прикладная информатика (в менеджменте)», изучающих...
Лабораторные работы по теплотехнике методические указания iconМетодические рекомендации по организации самостоятельной работы студентов Планы семинарских (практических) занятий с методическими указаниями
Методические указания по самостоятельной работе: контрольные работы (вопросы и задания), тесты для самоконтроля, рефераты, курсовые...
Лабораторные работы по теплотехнике методические указания iconЛабораторные работы по курсу "Введение в базы данных" (1-й семестр)
Лабораторные работы заключаются в изучении языка sql. Работы выполняются в sql plus под управлением системы Oracle
Лабораторные работы по теплотехнике методические указания iconМетодические указания лабораторные работы по дисциплине «Методы и средства защиты компьютерной информации» москва 2006
«Методы защиты информации с применением криптографии с открытым ключом». В разделе «Общие положения» указаны цель и задачи выполнения...
Разместите кнопку на своём сайте:
ru.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©ru.convdocs.org 2016
обратиться к администрации
ru.convdocs.org