- •Политехнический институт Кафедра промышленной энергетики
- •Правила выполнения лабораторных работ и оформления отчетов
- •Работа № 1
- •Выполнение работы
- •Расчетные формулы и расчеты
- •6. Контрольные вопросы
- •Работа № 2 определение параметров влажного воздуха
- •Цель работы
- •2. Основные положения
- •3. Схема и описание установки
- •Выполнение работы
- •5. Расчетные формулы и расчеты
- •Контрольные вопросы
- •Работа № 3 исследование процесса истечения воздуха через суживающееся сопло
- •1. Цель работы
- •2. Основные положения
- •3. Схема и описание установки
- •Выполнение работы
- •5. Расчетные формулы и расчеты
- •6. Контрольные вопросы
- •Работа № 4 определение коэффициента теплопроводности теплоизоляционного материала
- •1. Цель работы
- •2. Основные положения
- •3. Схема и описание установки
- •4. Выполнение работы
- •5. Расчетные формулы и расчеты
- •6. Контрольные вопросы
- •Работа № 5 теплоотдача вертикального цилиндра при естественной конвекции
- •1. Цель работы
- •2. Основные положения
- •3. Схема и описание установки
- •4. Выполнение работы
- •5. Расчетные формулы и расчеты
- •6. Контрольные вопросы
- •Работа № 6
- •3. Схема и описание установки
- •4. Выполнение работы
- •5. Расчетные формулы и расчеты
- •6. Контрольные вопросы
- •Температура и методы ее измерения
- •1. Цель работы
- •2. Температура - мера кинетической энергии составляющих тело молекул
- •3. Температурные шкалы
- •4. Методы измерения температуры
- •5. Контрольные вопросы
Выполнение работы
Установить заданные преподавателем параметры 1-го режима – положение заслонки 3 (деления в диапазоне 20 – 80) и положение ползунка на панели 9 «Нагрев трубы» (деления в диапазоне 0 - 30). Затем включить установку нажатием на кнопку «Вык». Подождать установления стационарного режима, после чего зафиксировать показания всех приборов. Далее установить параметры следующего режима. По окончании измерений переписать данные измерений в табл. 1.
В качестве примера в табл. 1 приведены результаты измерений для одного из режимов.
Таблица 1
Протокол измерений
№ п/п |
Измеряемая величина |
Обоз-на-чение |
Едини-ца из-мере-ния |
Номер опыта | ||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 | ||||
1 |
Положение заслонки |
|
Деле-ния |
|
50 |
|
|
|
2 |
Положение ползунка на панели «Нагрев трубы» |
|
Деле-ния |
|
15 |
|
|
|
3 |
Температура воздуха на входе в воздуховод |
t1 |
°С |
|
12 |
|
|
|
4 |
Температура воздуха после компрессора |
t2а |
°С |
|
33,6 |
|
|
|
5 |
Температура воздуха на выходе из трубы |
t2 |
°С |
|
37,8 |
|
|
|
6 |
Показания вакуумметра (горло воздухомера) |
H |
мм вод.ст |
|
679 |
|
|
|
7 |
Показания пьезометра (после компрессора) |
Hн |
мм вод.ст |
|
1058 |
|
|
|
8 |
Напряжение и сила тока, потребляемого электро- двигателем компрессора |
Uк |
В |
|
219,6 |
|
|
|
Iк |
А |
|
4,51 |
|
|
| ||
9 |
Напряжение и сила тока, потребляемого на нагрев трубы |
Uн |
В |
|
1,5 |
|
|
|
Iн |
А |
|
175 |
|
|
| ||
10 |
Показания барометра |
В |
мбар |
|
949 |
|
|
|
11 |
Температура окружающей среды |
tокр |
°С |
|
12 |
|
|
|
Расчетные формулы и расчеты
Порядок обработки результатов измерений:
- для первого режима в отчете привести подробную запись вычислений с указанием формул и численных значений всех величин;
- результаты вычислений для всех режимов занести в табл. 2. В табл. 2 для справки приведены результаты обработки данных, приведенных качестве примера в табл. 1;
- при вычислениях и записи результатов использовать не более четырех значащих цифр. Первая значащая цифра – цифра, отличная от нуля.
При выполнении расчетов следует использовать следующие выражения.
1. Атмосферное давление находится по формуле:
Ратм = 100· В, Па
2. Перепад давления воздуха в воздухомере
ΔP = ρ ·Н·g, Па
где ρ – плотность воды в U-образном вакуумметре, равная 1000 кг/м3; g – ускорение свободного падения, равное 9,81 м/сек2; Н – показание вакуумметра («горло» воздухомера), переведенное в м вод.ст.
3. Плотность воздуха по состоянию в «горле» воздухомера:
, кг/м3
где R – характеристическая газовая постоянная воздуха, равная 287 Дж/кг. К.
Таблица 2
Результаты обработки опытных данных
№ п/п |
Рассчитываемая величина |
Обоз-на-чение |
Еди-ница из-мере-ния |
Номер опыта | ||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 | ||||
1 |
Атмосферное давление |
Ратм |
Па |
|
94900 |
|
|
|
2 |
Перепад давления воздуха в воздухомере |
ΔP |
Па |
|
6661 |
|
|
|
3 |
Плотность воздуха в воздухомере |
ρв |
кг/м3 |
|
1,08 |
|
|
|
4 |
Расход воздуха |
G |
кг/с |
|
0,0445 |
|
|
|
5 |
Плотность воздуха на выходе из трубы |
ρв2 |
кг/м3 |
|
1,11 |
|
|
|
6 |
Средняя скорость потока на выходе из трубы |
w2 |
м/с |
|
29,7 |
|
|
|
7 |
Полная электрическая энергия, потребленная электродвигателем и электронагревателем |
Ээлдв + Ээлнагр |
кДж/ кг |
|
28,15 |
|
|
|
8 |
Изменение энтальпии потока при движении через трубу |
Δh |
кДж/ кг |
|
25,95 |
|
|
|
9 |
Изменение кинетической энергии потока при движении через трубу |
Δw2/2 |
кДж/ кг |
|
0,441 |
|
|
|
10 |
Количество теплоты, отданное в окружающую среду |
qпот |
кДж/ кг |
|
1,76 |
|
|
|
11 |
Коэффициент полезного действия компрессора |
η |
% |
|
1,98 |
|
|
|
4. Массовый расход воздуха
, кг/с.
5. Плотность воздуха на выходе из трубы
, кг/м3 ,
где t2 - температура воздуха на выходе из трубы, оС
6. Средняя скорость воздуха на выходе из трубы
где F = 1,35·10-3 м2 – площадь выходного сечения трубы. Начальную скорость потока воздуха перед входом в трубу следует принять равной нулю: w1 = 0.
7. Полная электрическая энергия, потребленная электродвигателем и электронагревателем в расчете на 1 кг потока газа:
Ээлдв + Ээлнагр = (Iк·Uк + Iн·Uн)·10-3 /G, кДж/кг/
8. Изменение потенциальной энергии потока воздуха в пределах трубы
gΔz = g(z2- z1)·10- 3 = 0,0039 кДж/кг одинаково во всех опытах и мало по сравнению с остальными слагаемыми уравнения (8), потому что мало изменение высоты (z2- z1 ) = 0,4 м. Поэтому величиной этого слагаемого gΔz в уравнении (8) можно пренебречь.
9. Изменение энтальпии воздуха в пределах трубы вычисляется по формуле
Δh = h2 – h1 = сp(t2 –t1), кДж/кг.
где сp =1,006 кДж/кг – теплоемкость воздуха при постоянном давлении, которая принимается постоянной в условиях опытов.
Все слагаемые уравнения (8) при записи в табл.2 выражены в единицах кДж/кг. Для этого рассчитанные численные значения слагаемых необходимо умножить на переводной коэффициент 10-3 кДж/Дж.
10. Увеличение кинетической энергии потока газа в трубе
Δw2/2 =(w22- w12)· 10-3/2 = w22·10-3/2, кДж/кг.
11. Потери теплоты в окружающую среду
qпот = (Ээлдв + Ээлнагр ) - Δh - Δw2/2, кДж/кг.
12. Коэффициент полезного действия компрессора
η = w22∙ G ∙ 100/( 2∙ Iк· Uк), %