Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Загрузка...

Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Протокол испытаний. Обработка результатов опытов




Обработка результатов опытов.

Расход воздуха V, замеряемый по показаниям ротаметра, приводится к нормальным физическим условиям. При этом

 

(4)

 

где р и Т - давление и абсолютная температура воздуха в помещении при

проведении опыта;

р0 - нормальное атмосферное давление, равное 101300 Па;

Т0 - нормальная абсолютная температура, равная 273 К.

Искомая средняя объёмная теплоёмкость, отнесённая к интервалу температур, в котором осуществляется нагрев воздуха, определяется по формуле:

Дж/м3град (3)

 

Переход от объёмной теплоёмкости к массовой производится по соотношению:

Дж/кг·град (5)

 

 

где μ – средняя молекулярная масса воздуха, равная 29 кг/Кмоль.

По результатам расчётов строится график зависимости теплоёмкости от температуры Cpm = f(tср). При этом tср = (t1+ t2)/2.

 

6. Содержание отчёта.

Отчёт должен содержать:

 

1. Краткие теоретические положения.

2. Схему лабораторной установки.

3. Протокол испытаний.

4. Обработку результатов опытов.

5. График зависимости теплоёмкости от температуры.


Лабораторная работа № 4 Определение изобарной теплоёмкости воздуха.

 

Группа:

 

Дата испытаний:

 

Исполнители:

 

Исходные данные:

 

Барометрическое давление р = Па

 

Температура воздуха в помещении t1 = °C

 

Поправка на температуру свободных

концов термопары Е0 = мВ

 

 

Результаты испытаний:

 

№ опыта Е мВ Е¢ мВ t2 °С hрот дел. V м3 U В I А Q Вт
               
               
               

 

Подписи исполнителей

 

 

Подпись преподавателя

 


Лабораторная работа № 5

 

Определение некоторых свойств воды и водяного пара

 

1. Цель работы.

Определение параметров воды и влажного пара: r, x, ix, sx, вычисляемых на основании экспериментальных наблюдений и таблиц.

 

2. Основные теоретические положения.

В процессе получения пара наблюдаются три последовательно развивающиеся и переходящие друг в друга стадии парообразования: нагрев→испарение→перегрев, которые характеризуются специфическими закономерностями и различным изменением параметров. В процессе конденсации сохраняются те же стадии, но в обратной последовательности.



Первая стадия получения пара – нагрев жидкости до кипения. В термодинамике тепло, затрачиваемое в этой стадии, получило название энтальпии жидкости, под которой понимают тепло, необходимое для нагрева одного килограмма воды в изобарном процессе от 0°С до температуры кипения (насыщения) ts, обозначаемое i′. Чем выше температура кипения воды, тем больше её энтальпия, измеряемая в Дж/кг. Вычисляется энтальпия по формуле:

i′ = cpm · ts (1)

где cpm - средняя удельная теплоёмкость, Дж/кг·град;

ts - температура кипения, зависящая от давления.

Энтропия кипящей жидкости равна:

(2)

Изменение энтропии отсчитывается от 0°С, при котором энтропию принимают условно равной нулю.

Вторая стадия – переход жидкости в парообразное состояние (испарение жидкости) существенно отличается от первой. Процесс характеризуется не только постоянством давления, но и постоянством температуры, т.е. является изобарно-изотермическим процессом, при котором давление и температура испарения, равная температуре кипения, взаимосвязаны. Примером этой связи может служить эмпирическая формула:

(3)

где р - удельное абсолютное давление, МПа.

Испарение начинается с момента закипания жидкости при подводе теплоты и заканчивается полным испарением её. Количество теплоты, необходимое для этой цели, строго определённое для каждого давления, называется скрытой теплотой парообразования и обозначается r. Теплота парообразования измеряется в Дж/кг. С повышением давления r уменьшается, стремясь к нулю при критическом давлении ркр≈ 22,5 МПа.

В процессе испарения количество жидкости непрерывно уменьшается, а содержание пара возрастает. Весовое соотношение между паром и жидкостью называется степенью сухости x или паросодержанием, представляющими долю пара в одном килограмме пароводяной смеси (1-хстепень влажности или влагосодержание). Очевидно, что в момент начала испарения х=0, а при полном испарении х=1. Пар в последнем случае получил название сухого насыщенного пара.

Если же испарение воды не доведено до конца, т.е. 0<x<1, то пар является влажным насыщенным и на его производство затрачивается в процессе испарения меньше тепла, т.е. x·r.

Общее количество тепла, затраченного для получения из 1 кг воды при 0°С сухого насыщенного пара (нагрев и завершённое испарение), иначе говоря энтальпия сухого насыщенного пара i″, может быть представлена формулой:

i″ = i′ + r = cpm· ts + r (4)

По отношению к влажному пару (незавершённое испарение) формула получает вид:

ix = i′ + r x (5)

Изменение энтропии в процессе испарения для завершённого испарения равно:

(6)

для незавершённого испарения:

 
 


(7)

 

(8)

 

Третья стадия получения рабочего пара – перегрев пара осуществляется при продолжающемся подводе тепла к сухому насыщенному пару. В этом случае между давлением пара и его температурой имеет место полная независимость: мы можем нагреть пар выше температуры насыщения ts до любой заданной температуры t; перегретый пар приобретает свойства реальных газов. Теплота перегрева подсчитывается по формуле:

qn = cpm(t – ts) , (9)

где cpm - средняя удельная теплоёмкость перегретого пара в интервале температуры ts– t, зависящая не только от температуры, но и от давления (определяется по таблицам).

Энтальпия перегретого пара может быть представлена в виде суммы теплоты трёх последовательных стадий парообразования:

i = i′ + r + cpm(t – ts) = i″ + cpm(t – ts) (10)

Таким образом, под энтальпией перегретого пара понимают количество тепла в джоулях, необходимое, чтобы нагреть 1 кг воды от 0°С до начала кипения, последующего испарения и для перегрева до заданной температуры при постоянном давлении.

Энтропия перегретого пара определяется по формуле:

(11)

 

3. Описание лабораторной установки.

Схема лабораторной установки представлена на рис.1.

Водяной пар, необходимый для производства опыта, вырабатывается в испарителе 1, установленном на электроплитке 2. Вода в испаритель заливается через отверстие в крышке, закрываемое пробкой 3. Полученный пар поступает по резиновому шлангу 4 в змеевик 5, где он конденсируется. Образовавшийся конденсат стекает в сборник 6.

 

 

 

Рис. 1. Схема лабораторной установки.

 

Змеевик 5 и сборник конденсата 6 погружены в воду, заливаемую в термостат 7 в таком количестве, чтобы она полностью покрывала их. Конденсатосборник с помощью трубки 8 сообщается с атмосферой, что обеспечивает конденсацию пара при атмосферном давлении, определяющим и температуру пара. Выделившаяся при конденсации теплота rx усваивается водой, находящейся в термостате 7. Количество воды в термостате Gв определяется с помощью мерной линейки, температура воды tв измеряется термометром 9. Во время опыта вода перемешивается мешалкой 10, получающей вращение от электродвигателя 11.

 

4. Проведение опыта.

Для проведения опыта лабораторная установка должна быть предварительно подготовлена. Сборник конденсата 6 освобождается через отвинчивающуюся крышку от остатков конденсата, после чего он вместе со змеевиком устанавливается в термостат с водой. Количество и температура воды в термостате замеряется с помощью линейки и термометра. В испаритель 1 заливается дистиллированная вода примерно на половину его объёма. После этого испаритель устанавливается на электроплитку 2. Штепсели электроплитки и термостата вставляются в соответствующие розетки на лабораторном столе.

После начала кипения воды и прогрева испарителя в течение 5-10 минут, последний соединяется резиновым шлангом 4 со змеевиком 5. С этого времени начинается конденсация пара и накопление конденсата в сборнике 6. Для более равномерного нагрева воды в термостате 7 включается мешалка 10. Опыт продолжается до тех пор, пока температура воды в термостате не поднимется на 4-5°С.

По окончании опыта испаритель снимается с электроплитки, резиновый шланг отсоединяется от змеевика, выключается электродвигатель мешалки, штепсели электроплитки и термостата отсоединяются от сети. Для определения количества конденсата сборник 6 вынимается из воды, у него отвинчивается крышка и жидкость переливается в мерную ёмкость.

 

5. Обработка результатов опыта.

В данной лабораторной работе для определения скрытой теплоты парообразования r принят метод конденсации пара, обратный испарению, т.е. равный таковому по величине, но обратный по знаку. Вместе с тем, пар, полученный в испарителе, является влажным, и, таким образом, теплота конденсации, отнесённая к 1 кг пара, равна rx, что необходимо учесть при вычислениях.

В условиях опыта степень сухости пара x определяется из уравнения теплового баланса теплообменного процесса, осуществляемого в установке. В левой части уравнения учитывается теплота Gnxr, выделенная Gn (кг) конденсирующегося пара при температуре ts, и теплота охлаждения конденсата Gn(ts -t2), а в правой – теплота, усвоенная как охлаждающей водой в термостате GвΔt, так и металлическими частями установки: змеевиком, сборником, мешалкой, стенками термостата. Теплоёмкость последних равна сумме:

Gзмcзм + Gсбcсб + Gмcм +Gстcст = Wcр (12)

где Gзм , Gсб , Gм , Gст - масса указанных частей, кг;

cзм , cсб , cм , cст - удельная теплоёмкость этих частей, кДж/кг·град;

W - водяной параметр установки, выражающийся в массе воды в кг;

cр - удельная теплоёмкость воды, кДж/кг·град.

Воспринятое водой и металлическими частями тепло равно (Gв+W)(t2-t1), где (t2 - t1) – нагрев системы от начальной температуры t1 до конечной температуры t2. Таким образом, уравнение теплового баланса имеет вид:

Gnxr + Gn(ts – t2)cp = (Gв + W)cp(t2 – t1) (13)

Для нахождения степени сухости пара x необходимо найти скрытую теплоту парообразования r по таблицам сухого насыщенного пара при давлении опыта (по барометру). Расчётная формула для нахождения x имеет вид:

(14)

где W - водяной параметр установки, равный 0,27 кг;

Gв - количество воды в термостате, кг;

r - скрытая теплота парообразования (или теплота конденсации), определяемая по
таблицам сухого насыщенного пара при атмосферном давлении, кДж/кг;

t2 и t1 - температура воды, измеряемая термометром в начале и в конце опыта, °С;

Gn - количество сконденсировавшегося пара, измеренное при опорожнении сборника

конденсата, кг.

Все результаты наблюдений и расчётов заносятся в таблицу 1.

 

Таблица 1

№ пп Наименование Размерность Значение
1. 2.   3. 4. 5.   6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. Барометрическое давление В Температура насыщенного пара при барометрическом давлении ts Количество воды в термостате Gв Водяной параметр установки W Теплоёмкость калориметрической установки (Gв + W)cp Начальная температура воды в термостате t1 Конечная температура воды в термостате t2 Вес конденсата Gn Средняя теплоёмкость воды cp Скрытая теплота парообразования r Степень сухости x Энтальпия воды i′ Энтальпия сухого насыщенного пара i″ Энтропия воды s' Энтропия сухого насыщенного пара s" Па °C кг кг кДж/град °С °С кг кДж/кг·град кДж/кг - кДж/кг кДж/кг кДж/кг·град кДж/кг·град  

 

 

6. Содержание отчёта.

 

Отчёт по лабораторной работе должен содержать:

o краткие теоретические положения;

o схему и описание лабораторной установки;

o протокол испытаний;

o таблицу с обработкой результатов опыта;

o анализ полученных результатов.

 





Дата добавления: 2017-01-14; Просмотров: 29; Нарушение авторских прав?;


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



ПОИСК ПО САЙТУ:





studopedia.su - Студопедия (2013 - 2017) год. Не является автором материалов, а предоставляет студентам возможность бесплатного обучения и использования! Последнее добавление ip: 54.225.26.44
Генерация страницы за: 0.027 сек.