3. Экспериментальная установка

Установка состоит из двух толстостенных стальных сосудов высокого давления. Вследствие их идентичности на схеме показан только один сосуд (рис. 5). В один из них налита вода в количестве, соответствующем удельному объему рабочего тела v < v_кр, во втором сосуде v > v_кр. Снаружи сосуда 1 навит нихромовый электронагреватель 4, при включении которого теплота сообщается рабочему телу, находящемуся в сосуде. Нагреватель и сосуд покрыты слоем тепловой изоляции 6 и помещены в металлический кожух 7.

В сосуд вварена гильза 5, в которой размещается горячий спай хромель-алюмелевой термопары 2. ЭДС термопары измеряется потенциометром 8. В крышку сосуда введен штуцер, к которому присоединен манометр 3 для измерения давления в сосуде.

Рис. 5 – Схема установки для изучения процесса изохорного

нагревания воды и водяного пара

4. Порядок проведения эксперимента

Включив электронагреватели обоих сосудов, начинают подогрев воды в них. При строгом проведении опыта следовало бы проводить запись показаний приборов при равновесном состоянии пара в сосуде. Регулируя мощность электронагревателя, необходимо было бы для каждой точки добиваться установившегося режима, т.е. когда температура по всему объему и давление становятся неизменными в течение некоторого времени. Проведение такого опыта требует длительного времени и, поэтому, нагревание ведут медленно, но непрерывно.

Количество воды, залитой в сосуд, различно. При этом оно выбрано так, чтобы в одном сосуде удельный объем их был меньше критического v < v_кр (v_кр = 0,003147 м³/кг), а в другом сосуде v > v_кр. Поэтому характер изменения давления и температуры в сосудах будет различен. Процесс нагревания следует ограничивать для сосуда с

v < v_кр максимальным давлением (около 25 МПа), а для сосуда, где

v > v_кр – максимальной температурой (около 380 ^оС). Определяемые параметры записывают в журнале наблюдений (см. табл.).

Так как термодинамическим параметром состояния является только абсолютное давление, при пересчете следует пользоваться следующей связью между абсолютным и избыточным (манометрическим) давлением

p_абс = р_изб + р_атм.

Таблица – Результаты эксперимента и расчета

№ точки	Эксперимент					Расчет
	Температура, tэ		Давление				Температура		Теплота парообразования, r, кДж/кг
	mV	оС	избыточное Ризб, ати	атмосферное Ратм, кПа	абсолютное Рн, МПа		Насыщения по табл. , tн, оС	Относительная погрешность, tн, %	По расчету	По таблице	Относительная погрешность, r,%
1 сосуд V = 300 см3
1 2
2 сосуд V = 300 см3
1 2

Например, если р_изб = 40 атм, р_атм = 105 кПа, то абсолютное давление составит:

Мпа.