Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Laboratornaya_rabota_3.docx
Скачиваний:
0
Добавлен:
01.07.2025
Размер:
147.59 Кб
Скачать

МИНОБР РОССИИ

ТВЕРСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра гидравлики, теплотехники и гидропривода

Протокол лабораторной работы №3т

ПЕРВЫЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМИКИ

В ПРИЛОЖЕНИИ К РЕШЕНИЮ

ОДНОГО ИЗ ВИДОВ ТЕХНИЧЕСКИХ ЗАДАЧ

Вариант начальных установок №8

(положение ползунка реостата в 1-м, 2-м, 3-м опыте 1;18;28)

Выполнил студент _________

Группа_____

Принял доц. Ф. В. Качановский

Тверь- 20

РАБОТА 1. ПЕРВЫЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМИКИ

В ПРИЛОЖЕНИИ К РЕШЕНИЮ ОДНОГО ИЗ ВИДОВ

ТЕХНИЧЕСКИХ ЗАДАЧ

1. Цель работы

Цель работы - определить с помощью уравнения первого закона термодинамики количество теплоты, отдаваемое в окружающую среду в условиях лабораторной установки.

2. Схема и описание установки

Рабочее тело - воздух - забирается из окружающей среды, сжимается компрессором 1 (рис. 1) и поступает в горизонтальный участок трубы 5. На пути из окружающей среды в компрессор воздух проходит через воздухомерное устройство 2 (труба Вентури). Количество проходящего воздуха может изменяться с помощью заслонки 3.

Параметры окружающей среды измеряются приборами, расположенными на панели 11 «Окружающая среда» (ртутный чашечный барометр и жидкостно-стеклянный термометр).

На панели 4 «Статические напоры» расположены U-образные манометры для измерения статических давлений в «горле» воздухомера Н, на входе в компрессор Нв и за компрессором Нн.

В результате подведения тепла воздух, проходя от сечения I-I, где его температура равна температуре окружающей среды (t1=tокр), нагревается до температуры t, измеряемой термопарой 6 в комплекте с вторичным прибором. В конце трубы (в сечении II), температура воздуха t2 измеряется термопарой 7 в комплекте с вторичным прибором.

Для определения мощности, подведенной к электродвигателю компрессора, служит панель 8 «Работа компрессора», на которой размещены амперметр и вольтметр. Мощность, расходуемая на нагрев горизонтального участка трубы 5, определяется по амперметру и вольтметру, расположенным на панели 10 «Нагрев трубы».

3. Первый закон термодинамики (тд) в условиях задачи

Первый закон ТД в расчете на 1 кг массы рабочего тела имеет вид:

,

где и - суммарные количества теплоты и технической работы, переносимые через контрольную оболочку ТД системы, Дж/кг;

Δh=h2-h1 - изменение энтальпии рабочего тела, Дж/кг;

- изменение кинетической энергии потока рабочего тела, Дж/кг;

- изменение потенциальной энергии потока рабочего тела, Дж/кг;

h1, Wи Z1 - энтальпия, скорость и геометрическая высота (от условного уровня отсчета) входного сечения потока рабочего тела;

h2, Wи Z2 - энтальпия, скорость и геометрическая высота (от условного уровня отсчета) выходного сечения потока рабочего тела.

Т

Рис. 1. Схема установки

Д система (рис. 1) состоит из двух участков (двух подсистем): 1-й участок - от входного сечения I до сечения IIа, а 2-й - от сечения IIа до выходного сечения II. Каждый участок заключён в свою контрольную оболочку (на рис. 1 показаны штриховыми линиями).

При установившемся режиме теплообмена установки с окружающим воздухом температура трубы не меняется. В этих условиях уравнение первого закона ТД для 1-го участка (подсистемы) имеет вид:

. (1)

Работа lэ1 электрического тока, подаваемого на электродвигатель компрессора, определяется по уравнению:

. (2)

Здесь G - расход воздуха, рассчитываемый по показаниям вакуумметра воздухомерного устройства, кг/с; Nэ - мощность, потребляемая электродвигателем компрессора, оценивается по показаниям амперметра Iэ и вольтметра Uэ, Вт.

Ч

Рис.2. Расчетная схема 1-го участка

асть этой мощности передается воздуху в виде технической работы, совершаемой компрессором, а часть - в виде тепла; qн1 - количество тепла, отдаваемое системой на 1-м участке в окружающую среду, Дж/кг.

Расчётная схема 1-го участка представлена на рис. 2.

Уравнение первого закона ТД для 2-го участка (подсистемы):

. (3)

Работа электрического тока, подаваемого на нагрев трубы:

, (4)

где Nн - мощность, потребляемая на нагрев трубы и преобразуемая целиком в тепло. Оценивается по показаниям амперметра Iн и вольтметра Uн. Часть этой мощности отводится в окружающую среду в форме теплоты qн2.

Р

Рис. 3. Расчетная схема II–го участка

асчетная схема 2-го участка представлена на рис. 3.

Для ТД системы в целом уравнение первого закона ТД образуется суммированием уравнений (1) и (3) и имеет вид:

, (5)

где qн1 и qн2 - количество теплоты, отдаваемое в окружающую среду на 1-м и 2-м участках.

Таблица 1. Протокол наблюдений

№ п/п

Измеряемая

величина

Обозначение

Единицы измерения

Номера опытов

1

2

3

4

5

6

1

Температура воздуха при входе в воздухомер (сечение I)

t1

oC

17

17

17

17

17

17

2

Температура воздуха при входе в трубу (сечение IIa)

t2a

oC

47,8

47,7

47,8

39,2

29,7

24,3

3

Температура воздуха при выходе из трубы (сечение II)

t2

oC

46,3

54,9

67,7

41,6

32,4

27,0

4

Показания вакуумметра («горло» воздухомера)

H

мм вод. ст.

412

410

411

562

774

926

5

Показания пьезометра (после компрессора)

Hн

мм вод. ст.

1783

1780

1785

1374

815

483

6

Напряжение, потребляемое компрессором

Uк

В

219,8

220,3

220,2

219,5

220,2

220,2

7

Сила тока, потребляемая компрессором

Iк

A

5,11

5,11

5,11

4,29

2,89

1,86

8

Напряжение, потребляемое на нагрев трубы

Uн

В

0,4

1,8

2,8

1,2

1,2

1,2

9

Сила тока, потребляемая на нагрев трубы

Iн

A

46,7

210,0

326,7

140,0

140,0

140,0

10

Показания барометра

B

мбар

991

991

991

991

991

991

11

Температура окружающей среды

tокр

oC

17

17

17

17

17

17

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]