3. Лабораторная установка
В данной лабораторной работе зависимость давления насыщения от температуры определяется по методу кипения. Для проведения измерений по этому методу обеспечивается весьма медленное изменение температуры и давления влажного пара, заполняющего пространство над жидкостью (жидкость кипит, а образующийся из нее пар конденсируется). Схема установки изображена на рис. 2.
Основной элемент установки – кипятильник-конденсатор, который представляет собой закрытый вертикально расположенный полый цилиндр, выполненный из малотеплопроводной нержавеющей стали. Верхняя часть этого цилиндра является конденсатором, она охвачена змеевиком 2, внутри которого циркулирует водопроводная вода, отводящая теплоту конденсации пара хладона. Смотровое окно 5 позволяет наблюдать процесс кипения хладона во время опыта. В нижней части корпуса, служащей кипятильником, находится элект-ронагреватель 6. Он представляет собой теплопроводный кожух, внутри которого находится электрическая спираль. На крышке кипятильника расположен вентиль для заполнения установки хладоном и установки манометра 1. На шкале манометра имеется красная черта, указывающая предельно допустимое давление в установке (ризб = 0,9 МПа). Для того чтобы исключить опасное повышение давления, на установке имеется предохранительный клапан.
Температура паров хладагента R12 измеряется с помощью термопары. Ее горячий спай 4 введен в верхнюю часть кипятильника-конденсатора. Спай окружен экраном 3 для исключения радиационного теплообмена с корпусом аппарата. Холодный спай термопары помещен в сосуд Дьюара, который перед пуском установки заполняется измельченным льдом с водой. Сила тока в цепи регулируется с помощью реостата 7.
Рис. 2. Схема лабораторной установки: 1 – манометр; 2 – змеевик; 3 – экран; 4 – горячий спай; 5 – смотровое окно; 6 – электронагреватель; 7 – реостат
После сборки и гидравлического испытания установки из кипятильника-конденсатора удаляют воздух и заполняют жидким хлад-агентом R12 до уровня верхнего края смотровых окон.
Установка работает следующим образом. Выделяемая элект-ронагревателем теплота вызывает кипение хладона; полученный влажный насыщенный пар поднимается вверх, достигая конденсатора, где, охлаждаясь, конденсируется на стенках и стекает обратно в холодильник. При указанном уровне заполнения аппарата и в пределах установленного максимального рабочего давления 1 МПа в пар может быть превращена лишь незначительная часть жидкого хладагента R12. Следовательно, в условиях работы на данной установке может быть получен лишь влажный насыщенный пар.
Давление насыщения изменяется в зависимости от температуры, которая, в свою очередь, зависит от мощности электронагревателя, температуры и расхода воды в конденсаторе. Мощность электронагревателя определяется силой протекающего через него тока и может регулироваться реостатом.
Таким образом, регулируя работу нагревателя и конденсатора, можно получить любое давление в пределах установленного для данного аппарата безопасного максимума и определить температуру пара, соответствующую этому давлению.
Невозможность получения в установке сухого насыщенного пара не имеет значения, ибо, как известно, и у влажного пара, и у сухого насыщенного зависимости между давлением и температурой одинаковы.