Описание лабораторной установки

Опытная установка, схема которой представлена на рис.5.1, состоит из проточного калориметра 1, покрытого теплоизоляционным материалом, электрического нагревателя 2, термометров 3 и 4. Для подачи воздуха в калориметре установлен вентилятор 5, расход воздуха которого постоянный. Регулирование напряжения, подаваемого на нагреватель, производится автотрансформатором 6, измерение напряжения и тока производится вольтметром 7 и амперметром 8.

Рис.5.1 – Схема лабораторной установки.

Порядок проведения опытов

После получения допуска и ознакомления с устройством лабораторной установки следует включить вентилятор и регулятором напряжения установить по указанию преподавателя первый из трех режимов питания нагревателя.

После достижения стационарного теплового режима, о чем свидетельствует постоянство температуры на выходе калориметра, записать показания измерительных приборов. При данном тепловом режиме измерения провести 3 раза через 2...3 минуты. Результаты занести в протокол измерений (таблица 5.1).

Затем установить второй температурный режим, и при стационарных условиях зафиксировать показания приборов. Аналогично снять данные и при третьем температурном режиме. Протокол испытаний должен содержать 9 измерений для трех температурных режимов.

Обработка результатов опытов

По данным протокола измерений определяют среднеарифметические результаты опытов в трех исследованных режимах.

1. Определяем объемный расход воздуха Lo через калориметр, приведенный к нормальным условиям (T_о = 273,15 К и P_o = 101,3 кПа), считая, что состояние воздуха описывается уравнением:

, (5.8)

где P – абсолютное давление в лаборатории, кПа; Т – температура воздуха в лаборатории, К; L – объемный расход воздуха через калориметр при температуре воздуха в лаборатории (определяют как произведение скорости воздуха в трубе на сечение трубы), м³/с.

Таблица 5.1 – Протокол результатов измерений

	№ п/п	Температура воздуха в 0С		Напряжение U,B	Ток I, A	Скор.воз W, м/с
		вх.t1	вых.t2
1 режим	1
	2
	3
	среднее
2 режим	1
	2
	3
	среднее
3 режим	1
	2
	3
	среднее

2. Выразив тепловой поток Ф через мощность нагревателя Р=UI, определяем объемную изобарную теплоемкость воздуха С’p(кДж/(м³К));

(5.9)

3.Определяем массовую изобарную теплоемкость воздуха Сp (кДж/(кгК)):

; (5.10)

где –  молярная масса воздуха (29,97 кг/моль).

4. Определяют массовую изохорную теплоемкость, используя уравнение Майера (5.5).

5. Определяют показатель адиабаты по формуле (5.6).

6. Определяют значения энтальпии и внутренней энергии воздуха по формулам

(5.11)

. (5.12)

7. Результаты расчетов заносятся в таблицу 5.2.

8. Построить графические зависимости теплоемкости от средней температуры воздуха Ср, Сv = (t_cp), t_ср =(t₁ + t₂) /2.

9. Значения Ср, Сv сравнить с результатами лабораторной работы №1.

Таблица 5.2 – Протокол результатов обработки измерений

№ пп	P, Вт	Lo м3/c	Tеплоемкости			Показатель адиабаты К	I	U
			Cp’	Ср	Сv
1
2
3