Ход работы. Лабораторная работа №41

Лабораторная работа №41

“Изохорный процесс для воды и водяного пара”

Выполнила:

студентка гр. ЭТ-07

Тырсова Кристина

Принял:

Куземко Р.Д.

Мариуполь 2008 г.

Цель: на примере изменения термодинамических свойств водяного пара изучить свойства реальных рабочих тел и процессов, совершающихся с ними.

Экспериментальная установкасостоит из двух толстостенных стальных сосудов высокого давления. Вследствие их идентичности на схеме показан только один сосуд.

В один из них налита вода в количестве, соответствующем удельному объему рабочего тела v < v_кр, во втором сосуде v > v_кр. Снаружи сосуда 1 навит нихромовый электронагреватель 2, при включении которого теплота сообщается рабочему телу, находящемуся в сосуде. Нагреватель и сосуд покрыты слоем тепловой изоляции 3 и помещены в металлический кожух 4.

В сосуд вварена гильза 5, в которой размещается горячий спай хромель-алюмелевой термопары 6. ЭДС термопары измеряется потенциометром. В крышку сосуда введен штуцер 7, к которому присоединен манометр 8 для измерения давления в сосуде.

^1. Объём обоих сосудов V=300см³

В левом - v > v_кр

В правом - v < v_кр, где v_кр = 0,003147 м³/кг

t_комн. = 22,5⁰C

Р_атм = 100.15 кПа

p_абс = р_изб + р_атм

r = h" - h'

№ точки	Эксперимент	Расчет
Температура, tэ	Давление	Температура	Теплота парообразования, r, кДж/кг
mV	^оС	избыточное Ризб, ати	атмосферное Ратм, кПа	абсолютное Рн, МПа	Насыщения по табл. , tн, ^оС	Относительная погрешность, dtн, %	По расчету	По таблице	Относительная погрешность, dr,%
Левый сосуд
	7.89			100.15	1.57	201.37	0.03		1933.6	15.7
	8.53			2.07	213.62	3.65	1718,5	18883.6	8.8
	8.73			2.55	224.99	1.69	1749.8	1834.1	4.6
	8.93		30	3.04	233.84	4.44	1751.1	1793.5	2.4
	9.62			3.53	242.54	5.91	1338.9	1751.5	0.72
	10.9			4.02	250.33	6.40	1702.3	1711.9	0.6
	10.35		45	4.51	257.41	0.26	1683.7	1674.3	0.6
	10.72			5.00	263.92	0.93	1658.1	1638.2	1.21
	10.89			5.49	269.94	0.03	1593.2	1603.3	0.6
	11.05			5.98	275.56	0.71	1554.7	1509.4	0.94
	11.18			6.47	280.83	1.29	1500.6	1536.2	2.32
	11.46			6.96	285.80	2.07	1482.7	1503.7	1.4
	11.72			7.45	290.51	0.86	1472.7	1471.7	0.07
Правый сосуд
	6.49	171.5		100.15	1.08	184.96	6.82	1899.9	1999.3	4.97
	6.57	183.5		1.57	201.37	8.87	1829.8	1933.6	5.37
	6.93	192.5		2.06	213.62	9.88	1759.6	1883.6	6.58
	7.49	206.5		2.55	224.99	8.21	1742.8	1834.1	4.98
	8.59	221.5	30	3.04	233.84	5.27	1718.1	1793.5	4.2
	8.61	234.5		3.53	242.54	3.31	1693.4	1751.5	3.33
	9.05	245.5		4.02	250.33	1.92	1686.4	1711.9	1.49
	9.34	252.5	45	4.51	257.41	1.9	1568.7	1674.3	6.31
	9.66	260.5		5.00	263.92	1.29		1638.2	7.28

2. Строим PT – диаграмму по таблице воды и водяного пара

Критические значения:

P_кр = 22.115 МПа

v_кр = 0,003147 м³/кг

t_кр = 374.12⁰C

р, МПа	v', м^3/кг	v ", м^3/кг	t, ^оС
	0.0012521	0.04974	250.33
	0.001343	0.02349	294.98
	0.0015267	0.01425	324.64
	0.0017101	0.00933	347.32
	0.002038	0.005873	365.71

3. Расчёт количества воды в сосудах:

I. Масса воды в первом сосуде

m=V/ν_ср, кг, где,средний удельный объем водяного пара.

ν_ср= (ν₁+ ν₂+ν₃)/3

Удельный объем находится в таблице для воды и водяного пара

При P=1.57 MПа, ν₁=0.03396 кг/м³, t = 194 ٥C

P=2.06 MПа, ν₁=0.0011725 кг/м³, t =210 ٥C

P=2.55 MПа, ν₁=0.0011808 кг/м³, t = 194 ٥C

Тогда ν_ср = 0,0121044 м³/кг > ν_кр

m b_I = 0.003/0.0121044 = 0.025кг = 25г

I I. Масса воды во втором сосуде

m=V₁/ν_ср, кг, где,средний удельный объем водяного пара.

ν_ср= (ν₁+ ν₂+ν₃)/3

Аналогично:

При P=4,02 MПа, ν₁=0.0012396 кг/м³, t = 245,5 ٥C

P=4,51 MПа, ν₁=0.0012503кг/м³, t = 252,5 ٥C

P=5,00 MПа, ν₁=0.0012750 кг/м³, t = 260,5٥C

ν_ср = 0,0121044 м³/кг > ν_кр

m b_I = 0.003/0.0012550 = 0.230кг = 230г

III Определение начальной степени сухости:

При Р = 1,57 МПа ν^/ = 0.0011574 м³/кг

ν^// = 0.12561 м³/кг

I Cocyд: ≈ 0,1

II Сосуд:: ≈ 0,0008

IV Представим проценты в I и II сосудах в Pν – диаграмме.

V Определение молекулярного давления:

Рассчитаем величину дополнительного внутреннего давления, обусловлен -

ного взаимодействием молекул рабочего тела.

Необходимо выбрать точку в области перегретого пара (заменяем на )

Но так как эксперимент в области перегретого пара не был проведен то рассчитать невозможно

Если бы вода подчинялась уравнению Ван-дер-Ваальса , где , то какова была величина внутреннего давления? Коэффициент а рассчитываем из условия в критической точке К.

, где = 462 Дж/кг*К

a = 1705.9 Н*м⁴/кг

= a/ ν²_ср = 11.6 МПа

Вывод: на примере изменения термодинамических свойств водяного пара изучила свойства реальных рабочих тел и процессов, совершающихся с ними.

Дата добавления: 2015-06-27