Схема экспериментальной установки и методика измерений.

⇐ ПредыдущаяСтр 5 из 6Следующая ⇒

Схема экспериментальной установки приведена на рисунке 1. На передней панели находится восьмиканальный измеритель температуры (1) типа УКТ-38, подключённый к месту хромель-копелевым термопарам, тумблер (5) включения УКТ-38, универсальный вольтметр (2) типа MY-68 с автоматическим переключением пределов измерений, тумблер электропитания установки (3), разъёмы (V) для подключения мультиметра (2), тумблер (6) для переключения вольтметра на измерение падения напряжения на образцовом сопротивлении (U_о) и на изменение перепада напряжения на цилиндрическом нагревателе (U_н). Регулируемый источник питания ЛАТР (4) включается тумблером (7).

На рисунке 2 приведена принципиальная схема рабочего участка, электрическая схема питания и измерений. На цилиндрическом нагревателе (1) расположена медная термостатирующая труба (2), на наружную поверхность которой надеты шесть исследуемых образцов (3) с одинаковыми размерами. Для уменьшения вертикальных конвективных потоков образцы разделены тонкими пластинами (4). Для уменьшения тепловых потерь на концах нагревателя расположены теплоизолирующие втулки (5) из пенопласта.

Рисунок 1. Принципиальная схема рабочего участка, электрическая схема питания и измерения: 1-нагреватель, 2-медная труба, 3-образцы, 4-пластины, 5-теплоизолирующая втулка.

Рисунок 2. Общий вид экспериментальной установки: 1-измеритель температуры УКТ-38, 2-мультиметр, 3-тумблер «СЕТЬ», 4-латр, 5, 6, 7-тумблеры включения УКТ-38 и нагревателя.

Электропитание к нагревателю подводится от источника питания ЛАТР (4) - рисунок 1. Выход от ЛАТРа, соединяется с нагревателем электрическим кабелем через заднюю панель. Последовательно с нагревателем включено образцовое электрическое сопротивление R_о (рисунок2) для определения величины электрического тока в цепи по измеренному значению падения напряжения на сопротивлении R_о.

На внутренней и наружной поверхности исследуемых образцов расположены шесть хромель-копелевых термопар (по 3 термопары на каждой поверхности), которые измеряют температуры в точках сечений: L/6, L/2, 5L/6 (где L – длина рабочего участка). Термопары подключены к измерителю температур УКТ-38, который их опрашивает и показывает измеренные величины в следующей последовательности:

t₁₁ – температура внутренней поверхности в сечении 5L/6;

t₂₁ – температура внешней поверхности в сечении 5L/6;

t₁₂ – температура внутренней поверхности в сечении L/2;

t₂₂ – температура внешней поверхности в сечении L/2;

t₁₃ – температура внутренней поверхности в сечении L/6;

t₂₃ – температура внешней поверхности в сечении L/6.

Порядок опроса термопар можно изменить при их подключении к УКТ-38.

Порядок проведения эксперимента.

Измеряемые величины:

U_н – напряжение на нагревателе, В;

U_о – напряжение на образцовом сопротивлении, В;

t_ij – температура внутренней (i = 1) и внешней (i = 2) поверхности в трех (j = 1, 2, 3) сечениях цилиндрического слоя/

5. Проведение измерений:

1. Подключить выход ЛАТРа к кабелю нагревателя, расположенного на задней панели установки;

2. Подключить вход ЛАТРа к розетке 220В, находящейся на задней панели установки;

3. Снять выходное напряжение на ЛАТРе повернув регулятор напряжения ЛАТРа против часовой стрелке до упора;

4. Проверить заземление установки и подсоединить установку к сети 220В;

5. Включить тумблер (3) питания установки, тумблер (7) питания нагревателя и тумблер (5) питания УКТ-38;

6. Установить напряжение на нагревателе U_н = 60В регулятором напряжения ЛАТРа;

7. Подождать 4 – 5 минут для получения стационарного режима;

8. Снять показания U_н U_o, установив переключатель в соответствующее положение;

9. Снять показания t_ij (при этом измеритель температуры УКТ-38 автоматически и последовательно переключается с одной термопары на другую);

10. Занести полученные данные в подготовленную таблицу;

11. Повторить пункты 6 – 1, устанавливая на нагревателе другие значения напряжения.

Данные установки

Длина рабочего участка: l = 384 мм.

Внутренний диаметр образца: d₁ = 22 мм.

Внешний диаметр образца: d₂ = 34 мм.

Величина образцового сопротивления: R_o = 0, 1 Ом.

Таблица 1 Обработка результатов эксперимента

U_Н, В	U_О, мВ	t₁₁, º С	t₂₁, º С	t₁₂, º С	t₂₂, º С	t₁₃, º С	t₂₃, º С	Ф, Вт	λ, Вт/м К

Лабораторная работа № 4

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ВО ВЛАЖНОМ ВОЗДУХЕ

Цель работы – научить студентов методике проведения теплотехнического эксперимента и обработке опытных данных при исследовании термодинамических процессов во влажном воздухе.

Задание

1) Изучить устройство лабораторной установки и начертить ее принципиальную схему;

2) Изучить основы теории;

3) Под руководством преподавателя провести теплотехнический эксперимент;

4) Измерить и рассчитать ряд теплотехнических характеристик влажного воздуха, изложенных ниже, а также определить по H, d – диаграмме влажного воздуха следующие его параметры в точках 1, 2, и 3 (Рисунок 4): φ ₁, d₁, H₁, φ ₂, d₂, H₂, φ ₃, d₃, H₃, р_п;

5) Составить отчет, в который включить расчетные формулы, схему установки, таблицу результатов измерений и расчета.

Основы теории

Атмосферный воздух является смесью сухого воздуха и водяных паров, поэтому называется влажным воздухом. В технике влажный воздух получил широкое применение. В некоторых технических устройствах и системах он является основным рабочим телом, как, например, в системах вентиляции, в кондиционерах в воздушных холодильных установках, воздухоохладителях, в сушильных устройствах, где с помощью воздуха производится сушка материалов (например, зерна, плодоовощной продукции, древесины, фруктов и т.д.). В других технических устройствах атмосферный воздух может являться важной составной частью рабочих тел, например, продуктов сгорания в двигателях внутреннего сгорания и газовых турбинах, в топочных устройствах котельных агрегатов и прочее. Поэтому необходимо знать свойства влажного воздуха и процессы во влажном воздухе.

Влажный воздух обычно рассматривается как смесь идеальных газов и для него используется закон Дальтона:

р_в.в. = р_с.в + р_п, (1)

где р_в.в. – давление влажного воздуха, Па;

р_с.в – парциальное давление сухого воздуха, Па;

р_п – парциальное давление пара, Па.

При исследовании процессов, происходящих во влажном воздухе, используется ряд его теплотехнических характеристик.

Абсолютной влажностью воздуха С называется масса (кг) водяного пара в 1м³ влажного воздуха. Она тождественна равна плотности пара (кг/м³) при его парциальном давлении и температуре влажного воздуха.

Относительной влажностью воздуха φ называется отношение абсолютной влажности воздуха к максимально возможной абсолютной влажности воздуха при тех же общем давлении и температуре.

φ , (2)

Влагосодержанием d (кДж/(кг сух. в-ха)) воздуха называется отношение массы (кг) пара во влажном воздухе к массе (кг) сухого воздуха, содержащегося во влажном воздухе:

(кДж/(кг сух. в-ха)), (3)

Энтальпию влажного воздуха Н рассчитывают обычно по отношению к 1 кг сухого воздуха (кДж/(кг сух. в-ха)), поэтому она равна сумме энтальпий 1 кг сухого воздуха и d кг водяного пара:

Н_в.в = h_с.в + dh_п (кДж/(кг сух. в-ха)), (4)

Рисунок 1 H, d – диаграмма влажного воздуха.

Для решения практических задач, например при сушке материалов, широкое распространение получила Н, d - диаграмма влажного воздуха.

В этой диаграмме по оси абсцисс отложена величина влагосодержания воздуха d, а по оси ординат – энтальпия влажного воздуха Н. Угол между осями координат взят 135⁰. Истинную ось абсцисс не показывают, а показывают горизонтальную линию, выходящую из начала координат, на которую спроецированы значения d, отложенные на оси абсцисс.

На диаграмме нанесены линии:

- линии постоянных влагосодержаний d = const, идущие параллельно оси ординат, т.е. вертикально;

- линии постоянной относительной влажности воздуха φ = const;

- линии постоянных температур (изотермы) t = const;

- линии мокрого термометра (пунктирные линии);

- линии постоянных энтальпий Н = const, идущие параллельно оси абсцисс, т.е. под углом 135⁰ к оси ординат;

- линия, выражающая зависимость парциального давления пара от влагосодержания воздуха р_п = f(d).

⇐ Предыдущая 1 2 3 456 Следующая ⇒