Поправки к показаниям жидкостных манометров.

При точном измерении давления жидкостными манометрами необходимо учитывать погрешности, связанные с влиянием температуры и ускорения свободного падения на показания приборов.

Если h_t— измеренная высота столба рабочей жидкости манометра при температуре t, то высота столба h₀при температуре t_o (для воды t_o =4°С, для ртути t₀ = 0°С) будет равна

(4)

где t₂₀ = 20°С, поэтому поправку к показанию прибора на температуру следует вычислять по формуле

(5)

где β— средний коэффициент температурного расширения жид­кости, равный 0,00018 К^-1 для ртути, 0,0002 К^-1 для воды, 0,0011 К^-1 для этилового спирта;

α — линейный коэффициент температурного расширения материала шкалы, равный 0,000019 К"¹ для латуни, 0,000012 Кг¹ для стали, 0,000008 Кг¹ для стекла.

Поправка на значение местного ускорения свободного падения определяется по формуле

(6) Значение высоты столба жидкости, приведенное кнормаль­ным условиям, вычисляется по формуле

(7) Для обеспечения корректности измерений обязательным является очистка внутренних поверхностей стеклянных трубок от пыли и грязи. С этой целью стеклянные жидкостные манометры промывают насыщенным раствором двухромовокислого калия (хромпика) в серной кислоте, затем – спиртом и водой.

ПРИЛОЖЕНИЕ 5

В процессе подвода теплоты к воде происходит нагревание ее до температуры кипения. Дальнейший подвод теплоты вызовет процесс парообразования. В процессе парообразования имеет место двухфазное состояние вещества – смесь сухого насыщенного пара и кипящей воды в мелкодисперсной фазе. Это состояние называется влажным насыщенным паром. Процесс парообразования протекает при постоянной температуре, равной температуре насыщения (кипения). По окончании процесса парообразования имеет место сухой насыщенный пар, температура которого также равна температуре насыщения. Дальнейший подвод тепла к сухому насыщенному пару приводит к росту температуры выше t_н и образованию перегретого пара.

Таким образом, перегретым называется пар, имеющий температуру выше температуры насыщения при данном давлении.

Характеристикой насыщенного пара является степень сухости – массовая доля сухого насыщенного пара во влажном насыщенном. Степень сухости изменяется от 0 в состоянии кипения до 1 в состоянии сухого насыщенного пара.

Процесс получения пара в паровом котле можно рассматривать как изобарный. В зависимости от давления требуется различное количество тепла для преобразования воды в насыщенный или перегретый пар.

Количество теплоты, затрачиваемое в процессе при постоянном давлении на превращение 1 кг воды, взятой при температуре кипения, в сухой насыщенный пар при той же температуре, называется удельной теплотой парообразования.

Удельная теплота парообразования обозначается r и измеряется в Дж/кг.

Поскольку процесс парообразования изобарный, то

r = h’’ – h’,

где h’, h’’ – энтальпия кипящей воды и сухого насыщенного пара соответственно, Дж/кг.

Из определения энтальпии как полной энергии тела

h = u + p v

получаем

r = (u” – u’) + p(v” – v’),

где u”, u’ – внутренние энергии кипящей воды и сухого насыщенного пара соответственно, Дж/кг;

v”, v’- удельный объемкипящей воды и сухого насыщенного пара, м³/кг;

р – давление насыщенного пара, Па.

Разность внутренних энергий, затрачиваемая на работу против внутренних сил (сил молекулярного притяжения), называется внутренней теплотой парообразования и обозначается ρ.

Теплота, затрачиваемая на работу против внешних сил – работу изменения объема – называется внешней теплотой парообразования и обозначается ψ.

Таким образом,

r = ρ + ψ

Расчеты показывают, что во всем диапазоне измерения параметров ρ>>ψ. Только в окрестности критической точки их значения начинают сближаться. В самой критической точке параметры равны нулю. Соответственно и их сумма также равна нулю.

В данной работе для определения теплоты парообразования во время опыта к кипящей жидкости подводится некоторое измеряемое количество теплоты и определяется количество образовавшегося водяного пара.

Так как при кипении жидкости подводимая теплота затрачиваенся только на парообразование, то по результатам измерений можно рассчитать величину теплоты парообразования.

СХЕМА И ОПИСАНИЕ ОПЫТНОЙ УСТАНОВКИ

Схема опытной установки показана на рис. 6.1.

Рис.6.1 Схема опытной установки

1 – сосуд для заполнения исследуемой жидкостью; 2 – основной электрический нагреватель; 3 – калориметрический электрический нагреватель; 4 – прямой холодильник;

5 – мензурка для сбора конденсата.

Исследуемая жидкость (вода) заполняет сосуд 1. Заполнение сосуда водой осуществляется до определенного уровня (появление воды в кране контроля). В сосуд вмонтированы два электрических нагревателя: основной 2 и калориметрический 3.

Основной нагреватель служит для нагрева воды до температуры кипения и поддержании постоянного режима кипения воды во время опыта. Тем самым компенсируются тепловые потери от стенок сосуда в окружающую среду.

Калориметрический нагреватель предназначен для подвода к кипящей воде дополнительного количества теплоты, которое ведет к образованию дополнительного количества пара.

Отводимый из сосуда пар для определения его количества должен быть сухим насыщенным.

Далее пар конденсируется в холодильнике 4. Количество полученного конденсата определяется при помощи мензурки 5.

Дата добавления: 2017-02-01