Обработка результатов измерений

1. Атмосферное давление находится с учетом температурного расширения столбика ртути барометра по формуле:

, Па

2. Перепад давления воздуха в воздухомере ΔР:

, Па

где ρ – плотность воды в U-образном вакуумметре, равная 1000 кг/м³;

g – ускорение свободного падения, равное 9.81 м/сек;

Н – показание вакуумметра («горло») воздухомера, переведенное в м вод. ст.

3. Плотность воздуха по состоянию в «горле» воздухомера P_в

, кг/м³

где R - характеристическая газовая постоянная воздуха, равная 287 Дж/кг·К.

4. Расход воздуха С

, кг/сек

5. Абсолютное давление в сечении на выходе из компрессора и на входе в горизонтальную трубу Р_2а

, Па

где Н_н – показание пьезометра (после компрессора), переведенное в м вод. ст.

6. Плотность воздуха на выходе из компрессора и на входе в горизонтальную трубу Р_2a

, кг/м³

где t_2a – температура воздуха на выходе ив компрессора и на входе в горизонтальную трубу (сечение Па), °С.

7. Плотность воздуха на выходе из трубы:

, кг/м³

где t₂ – температура воздуха на выходе из трубы (сечение П). °С

8. Значение энтальпии воздуха h в сечениях I, Па и П определяется по общему уравнению

, кДж/кг

где с_р – теплоемкость воздуха при постоянном давлении, которая может быть принята не зависящей от температуры и равной 1,006 кДж/(кг·С)

t_j – температура в рассматриваемом сечении. °С;

j – индекс рассматриваемого сечения (I. Па или П).

9. Средняя скорость потокаW_j. в сечениях Па и П определяется по общему уравнению

, м/сек

где F – площадь проходного сечения для потока воздуха, одинаковая для сечений Па и П и равная 1,35·10^-3 м²

р_j – плотность воздуха в рассматриваемом сечении, кг/м³;

j – индекс рассматриваемого сечения (Па или П).

Скорость потока воздуха в сечении I (на входе в воздухомер из окружающей среды) должна быть принята равной W₁ = 0.

10. Изменение потенциальной энергии на участке I - Па ΔЭ_пот

кДж/кг

Так как в данной работе (Z_2a – Z₁) = 0,4 м, то ΔЭ_пот = 0,0039 кДж/кг одинаково для всех опытов и сравнительно мало. Поэтому величиной этого слагаемого в уравнении (5) можно пренебречь.

11. Работа электрического тока l_э1 на 1-ом участке (подсистеме)

, кДж/кг

где I_к - сила тока, потребляемая электродвигателем компрессора, А;

U_к – напряжение, подаваемое на электродвигатель компрессора, В.

12. Работа электрического тока l_э2 на П-ом участке (подсистеме)

, кДж/кг

где I_н – сила тока, потребляемая на нагрев трубы, А;

U_н – напряжение, подаваемое на нагрев трубы, В.

13. Результаты расчетов должны быть продублированы в форме сводной таблице 2.

14. Пояснения к расчетам некоторых величин при заполнении таблицы результатов расчета

К строке 10: , кДж/кг

К строке 11: , кДж/кг

К строке 12: , кДж/кг

К строке 14: , кДж/кг

К строке 15: , кДж/кг

К строке 16: , кДж/кг

К строке 17: , кДж/кг

15. Сделать выводы по работе

Контрольные вопросы

1. Сформулируйте цель лабораторной работы и поясните, как достигается поставленная цель.

2. Назовите основные узлы экспериментальной установки и укажите их назначение.

3. Какими методами измеряется температура в данной работе?

4. Как измеряется и регулируется расход воздуха в данной работе?

5. На что расходуется мощность, подведенная к компрессору, и как она определяется?

6. Сформулируйте и напишите аналитические выражения первого закона термодинамики для замкнутой и разомкнутой оболочек.

7.Каков физический смысл величин, входящих в уравнения первого закона термодинамики для замкнутой и разомкнутой оболочек?

8. Дайте определение и поясните физический смысл понятий теплоты и работы в технической термодинамике.

9. Что означают знаки «+» и «—» для теплоты и работы.

10. На что и каким образом влияет изменение нагрева трубы при постоянном расходе воздуха?

11. На что расходуется мощность, подведенная для нагрева трубы, и как она определяется?

12. Как осуществляется выбор контрольных оболочек (границ) подсистем (системы) применительно к данной лабораторной работе?

13. В каком месте и почему границы подсистем (системы) размыкаются?

14. Что называется внутренней энергией рабочего тела? Свойства внутренней энергии и расчетные формулы.

15. Что называется энтальпией рабочего тела? Свойства энтальпии и расчетные формулы.

Использованная литература:

1. Тимофеева А.С., Федина В.В. Справочник теплофизика–металлурга: уч.пособие.– Старый Оскол: Из–во кпц «Роса», 2008.–280с.

2. Кузнецов Б.Ф., Тарантова Г.Д. "Виртуальная лаборатория по технической термодинамике и теплопередаче", Тверь: ТГТУ, 2008.- 66 с.

3. Техническая термодинамика и теплопередача. [Text]: учебное пособие / В.В.Нащокин. - 4-е изд., стер. -М. ОАО ТИД "Аз-book", 2009. - 469 с. 460 с.