Експериментальна установка

Дослідна установка (Рис.2.1) складається з проточного калори­метра 1, електричного нагрівача (калорифера) 2, термометрів 3. Повітря пода­ється вентилятором 4. Витрати повітря визначаються за допомогою крильчатого анемометра 5. Рівномірний, розподіл повітря по перерізу тру­би забезпечується решіткою (на схемі не показана). Зміна напруги, яка подається на нагрівач, регулюється

автотрансформатором 7, а вимірювання напруги та струму - відповідно вольтметром 8 та амперметром 9. Калориметр покритий теплоізоляцією 6.

Методика проведення досліду

Ознайомитись з будовою лабораторної установки, перевірити стан основних вузлів, регулятор напруги на автотрансформаторі встанови­ти в положення „0”.

Ввімкнути вентилятор 4, потім автотрансформатором 7 встановити вказану викладачем напругу або струм першого режиму. Після досягнення сталого режиму, про що свідчить незмінність температури на виході з калорифера, виміряти та записати покази термометрів, вольтмет­ра, амперметра, визначити швидкість повітря за допомогою анемометра. Результа­ти вимірів занести у табл. 2.1.

2.1. Протокол результатів вимірів

Номер режиму	Температура повітря		Напруга U, В	Струм I, А	Витрати повітря V, м3/с	Тиск P, мм.рт.ст.
	на вході, t1, °C	на виході, t2, °C
1
2
3

Такі ж виміри провести при інших режимах, вказаних викладачем, а також записати тиск повітря у лабораторії за показами барометра.

Обробка результатів вимірів

1. Визначають об’ємні витрати повітря через калорифер V₀, які віднесені до нормальних умов (Т₀ = 273,І5°К та Р₀=760 мм.рт.ст.):

, (2.8)

де P₁ - абсолютний тиск у лабораторії, мм.рт.ст. ;

Т - абсолютна температура в лабораторії, °К ;

V – об’ємні витрати повітря через калорифер, м³/с.

V=WF , (2.9)

де W – швидкість повітря, м/с ; F – площа перерізу калорифера, м ².

2. Визначають об’ємну теплоємність повітря при сталому тиску :

, Дж/нм³∙К. (2.10)

3. Визначають масову теплоємність повітря при сталому тиску:

, (2.11)

де =28,97 – молекулярна маса повітря, кг/кмоль.

4.Визначають масову теплоємність при сталому об’ємі, використовуючи рівняння 10абл.10 :

, (2.12)

де R=287 Дж/кг∙К – газова стала повітря.

5. Визначають показник адіабати:

. (2.13)

6. Знаходять початкові та кінцеві величини ентальпії та внутріш­ньої енергії, підставляючи у формули (2.14) і (2.15) відповідно температури Т₁ і Т₂:

. (2.14) ; . (2.15)

8. Оцінюють похибку досліду. Відносна похибка теплоємності при сталому тиску дорівнює:

,

де ∆I, ∆U, ∆V, ∆t – похибки вимірів, які залежать від класу точності приладу і точності вимірювальних величин. Результати розрахунку заносять у 10абл..2.2.

2.2. Протокол результатів обробки досліду

Режим	Об’ємна Теплоємність, Ср´, Дж/м3∙К	Масова теплоємність		Показник адіабати К	Ентальпія h, Дж/кг	Внутрішня енергія u, Дж/кг
		ізобарна Cp, Дж/кг∙К	ізохорна Cv, Дж/кг∙К
1
2
3

8.Будують графічні залежності теплоємностей від середньої температури повітря: і ; тут .