Порядок виконання роботи. 1. При відкритому крані к1 склянки А перевіряємо рівень води у вимірювальній трубці манометра

1. При відкритому крані к₁ склянки А перевіряємо рівень води у вимірювальній трубці манометра.

2. Закриваємо кран, який з’єднує склянку А з атмосферою, відкриваємо краник к₂, який з’єднаний з насосом.

3. Нагнітаємо повітря в склянку А доти, доки вода у вимірювальній трубці манометра досягне різниці 30-40 см. Потім закриваємо малий краник к₂.

4. Протягом приблизно 4 хв чекаємо, поки повітря у склянці А сягне температури навколишнього середовища (тобто повністю перестане мінятися за висотою рівня води у вимірювальній трубці манометра).

5. За шкалою відраховуємо висоту h₁ водяного стовпа у вимірювальній трубці манометра.

6. Плавно переводимо ручку крана к₁, що з’єднує склянку А з атмосферою, від одного крайнього положення до другого.

7. Витримуємо 5 хв, поки температура повітря у склянці А дорівнюватиме температурі навколишнього середовища (тобто поки вода перестане підніматися у трубці манометра).

8. Відраховуємо різницю рівнів води h₂ у вимірювальній трубці манометра.

9. Обчислюємо величину γ за формулою.

Вимірювання робимо не менше, як 5 разів. Результати записуємо у таблицю:

Контрольні запитання

1. Що називається питомою теплоємністю і в яких одиницях вона вимірюється?

2. Що називається молярною теплоємністю?

3. Від чого залежить теплоємність газів?

4. Чому теплоємність С_р більша за теплоємність C_v?

5. Який фізичний зміст універсальної газової сталої?

6. Якими параметрами характеризується стан газу?

7. Що називається ізопроцесом і які процеси ви знаєте?

8. Який процес називається адіабатичним?

9. Сформулюйте перше начало термодинаміки, запишіть його вираз і поясніть величини.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 2

ВИЗНАЧЕННЯ ПИТОМОЇ ТЕПЛОТИ ПАРОУТВОРЕННЯ

МЕТА РОБОТИ: Ознайомитись з явищем фазового переходу з рідинного стану в газоподібній і навпаки, з одним із методів визначення питомої теплоти пароутворення.

Основні теоретичні відомості

Перехід речовини з рідинного стану в газоподібний стан називається пароутворенням, а зворотній процес - конденсацією. Пароутворення відбувається з поглинанням теплоти, при конденсації теплота виділяється.

Кількість теплоти, яка необхідна для перетворення рідини в пару при постійній температурі називається теплотою пароутворення.

Q_п = rm

Величина r характеризує залежність теплоти пароутворення від роду рідини і зовнішніх умов називається питома теплота пароутворення.

(Дж/кг)

Питому теплоту пароутворення води можна визначити за допомогою калориметра. Для цього в калориметр з водою випускають деяку кількість пари. В процесі теплообміну вода і калориметр отримують енергію Q_отр, при цьому температура води і калориметра підвищується від t₁ до θ.

Q_отр = с_вm_в (θ – t₁) + с_кm_к (θ – t₁)

Водяна пара і утворена з неї вода (конденсат) віддають енергію Q_від. В цьому випадку вода, утворена з пари, охолоджується від t_к до θ.

Q_від = rm_п + с_вm_п (t_к-θ)

На підставі рівняння теплового балансу Q_отр = Q_від, визначають питому теплоту перетворення води.

rm_п + с_вm_п (t_к-θ) = с_вm_в (θ – t₁) + с_кm_к (θ – t₁)

Прилади і обладнання

1. Калориметр.

2. Пароутворювач.

3. Сухопарник.

4. Електрична плитка.

5. Ваги з важками.

6. Термометр.

ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ РОБОТИ

1. Визначити зважуванням масу внутрішньої посудини калориметра.

2. Налити у внутрішню посудину калориметра 100-150 см³ води і визначити її масу.

3. Помістити внутрішню посудину калориметра у зовнішню.

4. Зібрати установку за схемою.

5. Коли пара сильною струєю почне виходити з трубки сухопарника, виміряйте початкову температуру води t в калориметрі. Обережно занурьте кінець трубки паропроводу у воду і пропускайте пару, поки температура води не підвищиться приблизно на 10°С.

6. Вийміть трубку паропроводу з води, термометром перемішайте воду і поміряйте встановлену кінцеву температуру.

7. Визначте масу пари шляхом повторного зважування калориметра з водою.

8. Використовуючи дані досліду, складіть рівняння теплового балансу і визначте питому теплоту пароутворення води.

9. Порівняйте одержаний результат з табличним значенням питомої теплоти пароутворення води і визначте відносну похибку вимірювання.

10. Результати вимірювань, обчислень і табличні дані запишіть в таблицю

Маса	Початкова температура	Питома теплоємкість	Температура суміші, θ; оС	Питома теплота пароутворення	Відносна похибка   δ=
Калориметра Мк, кг	Води, mв, кг	Пари, mn, кг	Води в калориметрі, t1, оС	Пари, tк, оС	Води Св, Дж/кг∙оС	Калориметра Ск, Дж/кг∙оС	r, Дж/кг	Табличне значення rт, Дж/кг

Контрольні питання:

1. Чи зміниться результат досліду при відсутності сухопарника?

2. Чому у швидковарці для приготування їжі витрачається менше часу ніж у звичайній кострюлі?

3. Дайте визначення пароутворенню і конденсації. Поясніть види пароутворення.

4. Дайте визначення теплоті пароутворення.

5. Що показує питома теплота пароутворення.

ЛІТЕРАТУРА:

1. Жданов Л.С. Учебник по физике.- М.: Наука, 1975.

2. А.В.Чернов и др. Основы гидравлики и теплотехніки.- М.: Энергия, 1975.

3. Буляндра О.Ф. та інші. Теплотехніка.- К.: Вища школа, 1998.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №3

ВИЗНАЧЕННЯ ПЛОЩІ ПОВЕРХНІ ТЕПЛООБМІННОГО АПАРАТУ

МЕТА РОБОТИ: ознайомитись з принципом дії теплообмінних апаратів та виконати проектний розрахунок прямоточного рекуперативного теплообмінного апарату, в якому реалізується теплопередача.

Основні теоретичні відомості.

Теплообмінні апарати широко застосовуються в промисловості. До них відносять всі апарати, у яких відбувається теплообмін між гріючим середовищем, і середовищем що нагрівається.

По принципу дії теплообмінні апарати ділять на три групи:

1. Рекуперативні (поверхневі) - гріюче середовище відокремлене від того, яке нагрівається стінкою через яку передається тепло.

2. Регенеративні (поверхневі) - тепло спочатку акумулюється у тепловій насадці, а потім передається середовищу, яке нагрівається шляхом продування його через цю насадку.

3. Контактні (змішуючі) - тепло передається від одного теплоносія іншому шляхом їх безпосереднього змішування.

По характеру руху теплоносіїв рекуперативні (найбільш поширені) теплообмінники за схемами ділять на: прямотокові, протитокові, з перехресним током і змішані.

Тепловий розрахунок рекуперативних апаратів буває двох типів:

1. Перевірний - коли обчислювач має готовий апарат, має інформацію про поверхню теплообміну. Метою розрахунку є перевірка, чи задовольнить цей апарат вимоги технологічного регламенту, тобто чи має він потрібну масову видатність m або чи забезпечить нагрівання (охолодження) продукту до визначеної температури.

2. Проектний (конструкторський) - має місце, коли створюється новий апарат і треба знати, яку він повинен мати поверхню нагріву, щоб задовольнити вимоги регламенту щодо температури продукту або потрібної продуктивності апарата.

Обидва типи розрахунку базуються на двох рівняннях для теплової видатності апарата:

- рівняння теплового балансу

- рівняння теплопередачі

Для проектного розрахунку обчислюють Q з першого рівняння, а з другого підраховують необхідну поверхню нагріву F.

; (м²)

Δt_ср - середній температурний напор вздовж поверхні нагріву.

Якщо зміна температур теплоносіїв не дуже велика, то для визначення Δt_с можна користуватись середньоарифметичним температурним напором.

При більш точних розрахунках користуються середньологарифмічним
температурним напором:

;

Δt_б - різниця температур теплоносіїв на тому кінці теплообмінного апарату, де вона має більше значення.

Δt_м - різниця температур теплоносіїв на тому кінці теплообмінного апарату, де вона має менше значення.

Для прямотоку

Коефіцієнт теплопередачі (К) визначають за формулою:

;

Прилади і обладнання

1. Лабораторний стенд.

2. Теплообмінний апарат типу труба в трубі з розмірами, вказаними на малюнку.

3. Термометри.

4. Вентилятор.

ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ РОБОТИ

1. Ввімкнути стенд і досягти встановленого теплового режиму.

2. Виміряти температури повітря, яке гріє і повітря що нагрівається

3. Розрахувати Δt_ср для прямотоку.

4. Визначити тепловий потік, переданий гріючим повітрям.

5. Визначити коефіцієнт теплопередачі.

6. Розрахувати поверхню теплообміну.

7. Результати вимірювань, обчислень і табличні дані запишіть в таблицю:

оС

оС

оС

оС

Δtср оС

mr кг/с

C Дж/кг∙оС

λ Вт/м∙оС

α1 Вт/м2∙оС

α2 Вт/м2∙оС

К Вт/м2∙оС

d1, м

d2, м

Q, Вт

F, м2

0,0008

1006,1

9,4

8. Обчислити площу теплообміну за формулою взяти за табличне значення і обчислити відносну похибку вимірювань

δ=

Контрольні питання

1. Назвіть і поясніть способи передачі тепла, які розрізняють в теорії і практиці.

2. Поясніть формулу Фур'є для плоскої стінки.

3. Поясніть формулу Ньютона-Ріхмана для конвективного теплообміну.

4. Складний теплообмін. Коефіцієнт теплопередачі.

5. Типи теплообмінних апаратів.

6. Основи розрахунку рекуперативних теплообмінних апаратів.

ЛІТЕРАТУРА

1. О.Ф. Буляндра та ін. Теплотехніка - К.: Вища школа, 1998.

2. А.Н. Алабовский и др.. Теплотехніка - к.: Высшая школа, 1986.

3. Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з дисципліни „Теплотехніка", К.: КТІХП, 1993.

4. Ерохин В.Г., Махонько М.Г. Сборник задач по основам гидравлики и теплотехники - М.: Энергия, 1979.

Поиск по сайту: