3. Лабораторная установка
Устройство установки показано на рис. 6. Основными ее элементами являются хладоновый парогенератор 7 и конденсатор 11, которые соединены трубками с вентилями 6 и 10.
Парогенератор и конденсатор вместе с соединительными магистралями помещены в термостат 5, в котором организована принудительная циркуляция воздуха с помощью вентилятора 1. Для стабилизации температуры воздуха используется малоинерционный нагреватель 2, включением и выключением которого управляет контактный термометр 4.
Парогенератор представляет собой тонкостенный стальной сосуд. В нижнюю его часть вмонтирован электрический нагреватель 8, обеспечивающий подвод теплоты к кипящему хладону. В верхней части парогенератора установлен лабиринтный отделитель капель жидкости, препятствующий их уносу в магистраль. Температуру жидкого кипящего хладона и его пара определяют с помощью термопар, горячие спаи которых введены внутрь парогенератора. Давление хладона измеряется манометром 9, стрелка которого не должна заходить за красную черту на шкале прибора, соответствующую максимально допустимому уровню давления.
При открытом вентиле 6 пар из парогенератора поступает в конденсатор. В верхней части конденсатора расположен змеевик 3, по которому циркулирует вода из жидкостного термостата. Температура воды в термостате поддерживается на 2–4 С ниже температуры хлад-агента в парогенераторе. Соответственно, и давление пара хладагента в конденсаторе ниже, чем давление в парогенераторе, что заставляет пар устремиться из парогенератора в конденсатор. Здесь пар конденсируется на наружной поверхности змеевика, стекает и собирается в нижней части сосуда, так как вентиль 10 закрыт. Уровень конденсата и его объем могут быть установлены с помощью специальной шкалы. Вентиль 10 открывают для перепуска (переливания) жидкого хлад-агента из конденсатора в парогенератор (эту процедуру выполняет лаборант после окончания серии опытов).
Рис. 6. Схема лабораторной установки:
1 – вентилятор; 2 – малоинерционный нагнетатель; 3 – змеевик; 4 – термометр; 5 – термостат; 6, 10 – вентили; 7 – парогенератор; 8 – электрический нагреватель, 9 – манометр; 11 – конденсатор
Следует подчеркнуть, что получение правильных результатов возможно, если теплота, выделяемая нагревателем парогенератора, будет практически полностью расходоваться на процесс парообразования хладагента, а теплообмен термостата с воздухом очень мал. Поэтому температура воздуха в термостате должна быть весьма близкой к температуре кипения хладагента.
4. Выполнение работы
Воздушный и жидкостный термостаты включаются лаборантом заранее для того, чтобы к началу измерений температуры различных элементов установки стабилизировались. Прежде чем начать опыт, необходимо: тщательно ознакомиться с устройством установки; проверить наличие тока в цепи нагревателя парогенератора (по показанию амперметра); проверить работу воздушного и жидкостного термостатов. При правильной работе нагревательные элементы обоих термостатов периодически включаются и выключаются, что легко контролируется по сигнальным лампочкам. Процесс конденсации хладагента можно наблюдать через прозрачную часть корпуса конденсатора. Если более половины объема конденсатора заполнено жидким хладоном и оставшегося свободного пространства недостаточно для проведения опыта, то необходимо с помощью лаборанта перепустить жидкий хладон в парогенератор.
Убедившись в правильности работы элементов установки, при-ступают к проведению опыта. Для этого фиксируют время начала эксперимента и уровень жидкого хладагента в конденсаторе. Обычно продолжительность опыта составляет 20–30 мин. В течение этого времени необходимо не менее пяти раз произвести измерения мощности нагревателя парогенератора и температуры кипящего хладагента. Для получения удовлетворительных результатов нужна высокая стабильность температуры пара хладагента, так как удельная теплота парообразования существенно зависит от температуры насыщения. В конце измерения вторично фиксируют время и определяют новый уровень конденсата. Результаты измерений записывают в протокол наблюдений (табл. 6).
Таблица 6