Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Т еплотехника»


Скачать 469.46 Kb.
НазваниеМетодические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Т еплотехника»
страница1/5
Дата публикации01.04.2013
Размер469.46 Kb.
ТипМетодические указания
referatdb.ru > Физика > Методические указания
  1   2   3   4   5
КАЗАХСКИЙ АГРОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ.С.СЕЙФУЛЛИНА

Кафедра «Теплоэнергетики»»


Методические указания к выполнению лабораторных работ

по дисциплине «Теплотехника »

Астана, 2008

Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Техническая термодинамика» составлен к.т.н., доцентом каф. «Теплоэнергетика» Атякшевой А.В. на основании стандартов ГОСО РК для специальности 050717 – Теплоэнергетика.

Рассмотрено на заседании кафедры «Теплоэнергетика»
«___»_______________2008 г. (протокол №___)


Зав.кафедрой (уч. степень, звание) к.т.н. ^ Жакишев Б.А.

Ф.И.О.

Рекомендовано методической комиссией энергетического факультета

«___»_______________2008 г. (протокол №___)

Председатель методической комиссии энергетического факультета

(уч. степень, звание)

_____________________________________________

подпись Ф.И.О.


^

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА№1.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГАЗОВОЙ ПОСТОЯННОЙ ВОЗДУХА.


1. Цель работы

Ознакомление с методикой экспериментального определения газовой постоянной воздуха, изучение термических параметров и уравнения состояния идеального газа.

2. Вводная часть

2.1. Термические параметры. Уравнение состояния.

К числу основных термических параметров относятся температура-Т, давление- Р и удельный объем- .

Температура. Согласно кинетической теории газов, температура

характеризует среднюю кинетическую энергию поступательного движения молекул, движущихся с различными скоростями. Следовательно, температура является статистической величиной, которая может харак­теризовать систему, состоящую из больного числа молекул; для отдель­ных молекул или небольшого числа их температура смысла не имеет.

Температура не является непосредственно измеряемой величиной, ее значение определяют по температурному изменению какого-либо удоб­ного для измерения физического свойства, например: теплового расширения, электрического сопротивления, теплового излучения и т.д.

Наибольшее применение нашли две температурные шкалы: термодинамическая температурная шкала (шкала Кельвина) и международная прак­тическая шкала (шкала Цельсия). Температура в термодинамической шкале (её называют абсолютной) обозначается Т и измеряется в градусах Кельвина (К), а в Международной практической шкале обозначается в градусах Цельсия (°С) (градус Цельсия), Связь между этими шкалами устанавливается равенством
T= t +273,15 К
Давление. Давлением Р в термодинамике называют силу воздейст­вия вещества на ограничивающую его поверхность F , отнесенную к еди­нице этой поверхности:




Согласно кинетической теории газов, давление определяют как средне­статистическую силу удара молекул о стенки сосуда, пропорциональную кинетической энергии поступательного движения молекул и их числу в единице объёма.

Различают барометрическое или атмосферное давление (замеряется барометром), абсолютное, давление , избыточное давление

(измеряется манометром) и разрежение или вакуум, (замеряется вакуумметром).

Разность между абсолютным давлением я барометрическим называет­ся избыточным давлением

(1.2.)

Когда давление газа в сосуде меньше атмосферного давления, то их разность представляет собой разрежение или вакуум

(1.3.)

Максимальное разрежение, равное барометрическому давлению, будет, когда абсолютное давление в сосуде станет равно нулю и минимальное разрежение, равное нулю, - когда абсолютное давление в сосуде равно барометрическому.

Единицы давления имеют размерность силы, деленной на площадь. В системе Си давление измеряется в Н/м2=Па (Паскаль), в МГКС сис­теме единиц - кгс/см2= ат (атмосфера техническая). Существует вне­системные единицы давления: атмосфера физическая (атм), бар, а также мм вод.ст. и мм рт.ст., с помощью которых измеренное давление сравни­вают с давлением столба жидкости (води, ртути).

Давление в I Па очень маленькая величина:

I Па = 0,102 мм вод. ст.

Поэтому для практического пользования используется внесистемная единица бар 1бар=10Н/см2 = I05 Па.
Связь между различными единицами давления следующая:

I кгс/см2 =1 ат = 0,98 •105 Па = 736 мм рт.ст. = 10 м вод.ст.;

1 атмос.физ. = 1 атм = I0I325 Па = 1,033 кгс/см2 = 760 мм рт.ст.=10,3 м вод. ст.;

1 мм вод. ст. = 9,81 Па; 1 мм рт.ст. = 133,33 Па.
^ Удельный объем. Удельный объём есть объем единицы массы вещества (отношение объёма V к массе М),




, м 3/кг.
Величина, обратная удельному объему, т.е. масса единица объема

называется плотностью, .

Связь между термическими параметрами идеального газа выражает­ся уравнением состояния, которое для 1 кг газа имеет вид:

(1.4.)

или для массы М кг:

(1.5.)

(эти уравнения известны под названием уравнений Клайперона). Коэффициент пропорциональности R называется газовой постоянной.

Ве­личина газовой постоянной R зависит от природы

где = 8314 Дж/(кмоль•К) - универсальная газовая постоянная;

- масса одного кмоля вещества (молекулярная масса выраженная в кг), кг/кмоль.
Уравнение состояния для 1 кмоля газа, имеющего удельный объём, м3/кмоль, имеет вид:

(1.6.)
Газовая постоянная для смеси газов находится из выражения:
(1.7)

где - кажущаяся молекулярная масса смеси, равная

(1.8.)

где - объёмные доли компонентов смеси ( ).

- масса 1 кмоля «к»-го компонента смеси.
Продифференцировав выражение (2.4.) при Р=const, находим

.

Из этого соотношения следует, что газовая постоянная представляет собой работу единицы массы газа ( , кДж/кг) в изобарном про­цессе при изменении температуры на один градус.

^ 2.2. Методика определения газовой постоянной экспериментальным путем. В основу экспериментального определения газовой постоянной положено выражение (2.5.), из которого получаем

(1.9.)

Массу воздуха в сосуде можно определить следующим путем. Пусть в сосуде объёмом V находится воздух массой M1 при температуре Т и барометрическом давлении Р1 = Pб.
Уравнение состояния в этом случае имеет вид:

(1.10.)
С помощью насоса добавим некоторое количество воздуха , в резуль­тате чего давление в сосуде повысится на величину Риз и станет рав­ным

температура воздуха через некоторое время в результате охлаждения сосуда станет прежней температурой. Уравнение состояния запишется в виде:

(1.11)

или ,

откуда находим начальную массу воздуха в сосуде: (1.12)

^ 3. Описание лабораторной установки.


Мерный сосуд I (рис. 1.1) объемом V (объём указан на схеме установки в лаборатории) с помощью резиновых трубок присоединен к насосу 2 и чашечному пьезометру, который состоит из сосуда 3 (чашки) с подкрашенной водой и пьезометра 4. Двухходовой кран 3 служит для отключения мерного сосуда (после нагнетания в него воздуха) перед взвешиванием его на весах 6. Трехходовой кран 7 служит для соединения мерного сосуда с насосом и пьезометром. Барометрическое давление замеряется барометром 6, а температура воздуха – термометром 9.

^ 4. Порядок выполнения работы.

1. Ознакомиться с приборами и схемой лабораторной установки.

2. Под руководством лаборанта или преподавателя взвесить мерный сосуд при открытом кране 5.

3. Сосуд 1 присоединить к установке и насосом повысить давление на всю шкалу пьезометра (проследить за правильной установкой крана 7). Краном 7 отключить насос от мерной емкости и пьезометра (для уменьшения утечек воздуха из системы). Так как при сжатии температура воздуха повышается, давление в сосуде после нагнетания воздуха измеряется через некоторый промежуток времени, когда воздух в сосуде охладится до температуры окружающей среды и давления в нем перестанет уменьшаться.

4. Записать показания пьезометра h, мм вод.ст., (барометра мм рт.ст., температура воздуха t,°С, объем мерной ёмкости V, м3.

5. Закрыть кран 5, осторожно отсоединить резиновую трубку и установить мерный сосуд на весы, где установлены разновесы от предыдущего
взвешивания сосуда; добавляя разновески, уравновесить веса.

6. Записать изменение массы воздуха в сосуде ∆М, кг, равную массе

добавленных разновесок.

7. Обработать результаты измерений. При этом вычислить:

а) начальное давление воздуха в сосуде, равное барометрическому,
б) давление воздуха в сосуде после нагнетания

Р2= Рб + 9,81•h, Па;

в) избыточное давление воздуха перевести в паскали

Рнз = 9,81•h, Па.

г) по формуле (1.12.) определить начальную массу воздуха М1, кг.

д) по формуле (1.9.) определить газовую постоянную воздуха R;

е) определить плотность воздуха , кг/м3, а также плотность воз­духа при нормальных физических условиях (Рн =760 мм рт.ст. и 0°С)

, кг/м3;
ж) кажущуюся молекулярную массу воздуха по формуле (1.8.)

и) газовую постоянную по формуле (1.7.) R и сравнить расчетное значение газовой постоянной R с опытным R.

8. Результаты измерений к расчетов занести в таблицу 1..

V, м3

h, мм рт. ст.

Рб,

мм

рт. ст.

t,

°C.

∆M, кг

Риз,

Па

Pб,

Па

Р2,

Па

R,

Дж/(кг К)

ρ,

кг/м3

ρн,

кг/м3

µвоз, кг/кмоль

R', Дж/

(кг•К)








































9. Определить предельную относительную ошибку определения газовой
постоянной по формуле:




где ∆V, ∆Р, ∆Т и ∆M - абсолютные предельные погрешности измерения объёма, давления, температура и массы воздуха.

Используя значения газовой постоянной, определенные различными подгруппами студентов (3-4 подгруппы), рассчитать статистическую погрешность среднего арифметического значения результата измерения газовой постоянной по формуле (1.5.).

Обычно статистическая ошибка при измерении неизменной величины мень­ше предельной, т.к. отклонения отдельных измерений от средней не од­нозначны, как это принято для предельной погрешности. Если же наме­рения проводить небрежно, статистическая погрешность может быть больше предельной. Точность разовых измерений оценивает только по пре­дельной ошибке.
  1   2   3   4   5

Похожие рефераты:

Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине...
Правила техники безопасности при проведении лабораторных работ в специализированных лабораторных аудиториях
Методические указания по выполнению лабораторных и контрольных работ...
Содержат задания к контрольной работе, методические указания по выполнению контрольной и лабораторных работ
Методические указания ф со пгу 18. 2/05 к лабораторным работам
...
Методические указания ф со пгу 18. 2/05 к лабораторным работам
...
Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Охрана труда»

Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине...
К выполнению лабораторных работ по дисциплине «Интеллектуальные информационные системы» для студентов специальности 050703- информационные...
Методические рекомендации и указания по выполнению курсовой работы...
Одобрено учебно-методическим советом факультета металлургии, машиностроения и транспорта
Методические указания по выполнению лабораторных работ для студентов...
Богданович, П. Ф. Электрификация животноводства: методические указания по выполнению лабораторных работ для студентов зифа заочного...
Методические указания составлены в соответствии с требованиями квалификационной...
Составители: Ширяева О. И., Токтабаев С. М теория линейных систем автоматического регулирования. Методические указания к выполнению...
Методические указания к выполнению лабораторных работ №1 8 по дисциплине...
Павлодарский государственный университет им. С. Торайгырова Институт металлургии, машиностроения и транспорта

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
referatdb.ru
referatdb.ru
Рефераты ДатаБаза