Otchyot
.docxНациональный Исследовательский Университет
Московский Энергетический Институт
кафедра Низких температур
дисциплина Механика двухфазных систем
Лабораторная работа №2
“Испарение капель в парогазовую среду”
Группа: Студент: Вариант: Преподаватель:
ТФ-09-19
Ушаков К.С.
15
Пузина Ю.Ю.
Москва, 2022.
Цель работы:
Исследование процессов теплопереноса при испарении капель жидкости в парогазовую среду; получить зависимости размера капли от времени, сопоставить полученную зависимость с известной теоретической методикой расчета; получить зависимость плотности массового потока от времени и сравнить полученную зависимость с известной теоретической методикой расчета.
Рис. № 1: Схема экспериментальной установки для создания стоячей акустической волны
На рис. № 1 представлена схема экспериментальной установки, где 1 – корпус; 2 – массивы пьезо-элементов; 3 – объект исследования; 4 – программируемый микроконтроллер ArduinoNano; 5 – драйвер L298N; 6 – источник постоянного тока.
Порядок обработки экспериментальных данных:
Определить масштаб перевода пикселей в миллиметры:
где
– размер измерительной шкалы в мм;
– размер измерительной шкалы в пикселях.
Определить при помощи доступного графического редактора характерные размеры капель a (максимальный горизонтальный) и b (максимальный вертикальный) в разные моменты времени, пикс. Перевести размеры c помощью масштабного фактора M в метрическую систему – A и B, мм.
В качестве графического редактора был использован редактор компании Adobe – Photoshop 2020. Достоинством данного графического редактора для выполнения данной работы является автоматическое измерение линии в пикселях при её построении.
Первую фотографию лабораторный стенд делает через 30 секунд после начала фиксации. Таким образом будем считать этот кадр первым в серии экспериментов, а момент его съемки началом эксперимента.
Объем эллипсоида после перевода в миллиметры можно найти, используя следующее соотношение:
Эквивалентный радиус можно найти из объема:
Сведем полученные данные в таблицу №1.
Таб.
№ 1: Обработка результатов измерения
Время, с |
Размеры, пикс |
Размеры, мм |
Объем, мм3 |
Эквивалентный радиус, мм |
|||||
t |
a |
b |
A |
B |
V |
R |
|||
0 |
730 |
444 |
2.628 |
1.598 |
5.78 |
1.113 |
|||
30 |
700 |
435 |
2.52 |
1.566 |
5.207 |
1.075 |
|||
60 |
696 |
434 |
2.506 |
1.562 |
5.136 |
1.07 |
|||
90 |
661 |
441 |
2.38 |
1.588 |
4.707 |
1.04 |
|||
120 |
658 |
438 |
2.369 |
1.577 |
4.633 |
1.034 |
|||
150 |
647 |
439 |
2.329 |
1.58 |
4.489 |
1.023 |
|||
180 |
640 |
437 |
2.304 |
1.573 |
4.373 |
1.014 |
|||
210 |
625 |
437 |
2.25 |
1.573 |
4.17 |
0.999 |
|||
240 |
614 |
434 |
2.21 |
1.562 |
3.997 |
0.984 |
|||
270 |
613 |
434 |
2.207 |
1.562 |
3.984 |
0.983 |
|||
300 |
596 |
437 |
2.146 |
1.573 |
3.792 |
0.967 |
|||
330 |
585 |
437 |
2.106 |
1.573 |
3.653 |
0.955 |
|||
360 |
578 |
431 |
2.081 |
1.552 |
3.518 |
0.943 |
|||
390 |
560 |
433 |
2.016 |
1.559 |
3.317 |
0.925 |
|||
420 |
545 |
434 |
1.962 |
1.562 |
3.149 |
0.909 |
|||
450 |
530 |
434 |
1.908 |
1.562 |
2.978 |
0.893 |
|||
480 |
528 |
432 |
1.901 |
1.555 |
2.942 |
0.889 |
|||
510 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|||
0 |
571 |
310 |
2.056 |
1.116 |
2.469 |
0.838 |
|||
30 |
540 |
323 |
1.944 |
1.163 |
2.301 |
0.819 |
|||
60 |
544 |
315 |
1.958 |
1.134 |
2.277 |
0.816 |
|||
90 |
531 |
318 |
1.912 |
1.145 |
2.19 |
0.806 |
|||
120 |
514 |
324 |
1.85 |
1.166 |
2.091 |
0.793 |
|||
150 |
516 |
312 |
1.858 |
1.123 |
2.029 |
0.785 |
|||
180 |
499 |
314 |
1.796 |
1.13 |
1.91 |
0.77 |
|||
210 |
490 |
311 |
1.764 |
1.12 |
1.824 |
0.758 |
|||
240 |
470 |
318 |
1.692 |
1.145 |
1.716 |
0.743 |
|||
270 |
460 |
315 |
1.656 |
1.134 |
1.628 |
0.73 |
|||
300 |
446 |
315 |
1.606 |
1.134 |
1.531 |
0.715 |
|||
330 |
442 |
313 |
1.591 |
1.127 |
1.494 |
0.709 |
|||
360 |
427 |
313 |
1.537 |
1.127 |
1.394 |
0.693 |
|||
390 |
420 |
308 |
1.512 |
1.109 |
1.327 |
0.682 |
|||
420 |
398 |
310 |
1.433 |
1.116 |
1.2 |
0.659 |
|||
450 |
384 |
309 |
1.382 |
1.112 |
1.113 |
0.643 |
|||
480 |
371 |
305 |
1.336 |
1.098 |
1.026 |
0.626 |
|||
510 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|||
0 |
687 |
284 |
2.473 |
1.022 |
3.274 |
0.921 |
|||
30 |
645 |
312 |
2.322 |
1.123 |
3.171 |
0.911 |
|||
60 |
620 |
318 |
2.232 |
1.145 |
2.986 |
0.893 |
|||
90 |
594 |
323 |
2.138 |
1.163 |
2.784 |
0.873 |
|||
120 |
582 |
328 |
2.095 |
1.181 |
2.714 |
0.865 |
|||
150 |
576 |
327 |
2.074 |
1.177 |
2.65 |
0.858 |
|||
180 |
550 |
328 |
1.98 |
1.181 |
2.424 |
0.833 |
|||
210 |
538 |
329 |
1.937 |
1.184 |
2.326 |
0.822 |
|||
240 |
520 |
332 |
1.872 |
1.195 |
2.193 |
0.806 |
|||
270 |
496 |
337 |
1.786 |
1.213 |
2.025 |
0.785 |
|||
300 |
473 |
332 |
1.703 |
1.195 |
1.815 |
0.757 |
|||
330 |
455 |
326 |
1.638 |
1.174 |
1.649 |
0.733 |
|||
360 |
430 |
323 |
1.548 |
1.163 |
1.459 |
0.704 |
|||
390 |
408 |
316 |
1.469 |
1.138 |
1.285 |
0.674 |
|||
420 |
393 |
318 |
1.415 |
1.145 |
1.2 |
0.659 |
|||
450 |
381 |
313 |
1.372 |
1.127 |
1.11 |
0.642 |
|||
480 |
368 |
313 |
1.325 |
1.127 |
1.035 |
0.628 |
|||
510 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|||
Построим графики полученных зависимостей, используя в качестве теоретической зависимости для радиусов следующую функцию:
Для построения графиков воспользуемся программным пакетом OriginLab.
Построим зависимость плотности потока массы от времени:
где
– плотность изопропилового спирта.
Вывод: Полученные в ходе лабораторной работы данные не согласуются с теорией. Причиной подобного эффекта может служить низкая температура в помещении лаборатории, что уменьшает интенсивность испарения, но однозначно судить об этом невозможно, поскольку в ходе эксперимента нами не были измерены следующие данные: температура окружающей среды, давление, влажность воздуха в помещении.