МИНистерство ОБРазования и науки РОССИйсской федерации
федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В.Ломоносова»
филиал в г. Северодвинске Архангельской области
институт судостроения и морской арктической техники (Севмашвтуз)
Кафедра океанотехники и энергетических установок
А.М. Воронин
Теплофизические основы судовой энергетики
Лабораторный практикум
Северодвинск
2013
Воронин А.М. Теплофизические основы судовой энергетики. Лабораторный практикум. – Северодвинск: Севмашвтуз, 2013. – 35 с.
Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению 180100.62 «Кораблестроение, океанотехника и системотехника объектов морской инфраструктуры», профиль «Судовые энергетические установки».
В учебном пособии рассмотрен комплекс 6 лабораторных работ по курсу «Теплофизические основы судовой энергетики», включающий теоретическое описание каждой работы, схемы экспериментальных стендов, порядок выполнения эксперимента и обработки данных, контрольные вопросы и протоколы испытаний.
|
|
Содержание
Лабораторная работа № 1.
Исследование изохорного процесса 4
Лабораторная работа № 2.
Исследование изобарного процесса 7
Лабораторная работа № 3.
Исследование изотермического процесса 11
Лабораторная работа № 4.
Определение изобарной теплоёмкости воздуха 15
Лабораторная работа № 5.
Определение некоторых параметров воды и водяного пара 19
Лабораторная работа № 6.
Исследование процессов во влажном воздухе 25
Литература 32
Приложения 33
Лабораторная работа № 1 Исследование изохорного процесса
1. Цель работы.
Изучение характеристик изохорного процесса при подводе тепла к газу.
2. Основные теоретические положения.
При подводе тепла к газу в замкнутом сосуде с жесткими стенками имеет место изохорный процесс, а все подводимое тепло расходуется на изменение внутренней энергии.
Q = ΔU + Р · ΔV
Q = ΔU = Сv · ΔT
В области малых давлений и температур состояние газа описывается уравнением Клапейрона-Менделеева, а так как температура изменяется несущественно, процесс оказывается квазиравновесным.
Уравнение процесса имеет вид:
или
Регистрируя изменение давление и температуры в ходе процесса можно построить его кривую в координатах (Р - Т), а также определить константу и построить расчетную кривую.
2. Схема опытной установки.
Схема лабораторной установки показана на рис.1. Нагреваемый газ находится в колбе (1), помещенной в термостат (5) типа ТС-16 М. Температура в колбе регистрируется термопарой, подсоединенной к потенциометру (4) типа ПП-63. Давление регистрируется дифференциальным манометром (3). С атмосферой колба (1) сообщается краном (2). Температура воды в термостате измеряется термометром (6).
3. Выполнение работы.
3.1. Исходное состояние:
вся установка, включая холодный спай в схеме термопары, термостатирована;
кран (5) открыт;
дифманометр (3) фиксирует нулевой перепад давления (ΔР = 0);
нагреватель и мешалка термостата отключены.
3.2. Закрыть кран (2) и зафиксировать:
температуру в колбе (1) - по потенциометру (4);
ΔР = 0 - по дифманометру (3);
температуру воды в термостате по (6).
Рис. 1. Схема лабораторной установки.
3.3. Включить нагреватель термостата и мешалку.
3.4. Через каждую минуту фиксировать:
давление в системе Р по дифманометру (3);
температуру воды в термостате tт по (6);
температуру в системе t по потенциометру (4);
3.5. Наблюдения проводятся до достижения t=32°C. Затем отключается нагреватель, мешалка и открывается кран (2).
4. Обработка результатов опыта.
По результатам опыта строится кривая процесса
в координатах (Р - Т). Подсчитывается среднее значение константы в уравнении процесса и на график наносится расчетная кривая процесса.