4. Выполнение работы

Установить заданные преподавателем параметры 1-го режима – положение заслонки 3 (деления в диапазоне 20 – 80) и положение ползунка на панели 9 «Нагрев трубы» (деления в диапазоне 0 - 30). Затем включить установку нажатием на кнопку «Вык». Подождать установления стационарного режима, после чего зафиксировать показания всех приборов. Далее установить параметры следующего режима. По окончании измерений переписать данные измерений в табл. 1.

В качестве примера в табл. 1 приведены результаты измерений для одного из режимов.

Таблица 1

Протокол измерений

№ п/п	Измеряемая величина	Обоз-на-чение	Едини-ца из-мере-ния	Номер опыта
				1	2	3	4	5
1	Положение заслонки		Деле-ния		50
2	Положение ползунка на панели «Нагрев трубы»		Деле-ния		15
3	Температура воздуха на входе в воздуховод	t1	°С		12
4	Температура воздуха после компрессора	t2а	°С		33,6
5	Температура воздуха на выходе из трубы	t2	°С		37,8
6	Показания вакуумметра (горло воздухомера)	H	мм вод.ст		679
7	Показания пьезометра (после компрессора)	Hн	мм вод.ст		1058
8	Напряжение и сила тока, потребляемого электро- двигателем компрессора	Uк	В		219,6
		Iк	А		4,51
9	Напряжение и сила тока, потребляемого на нагрев трубы	Uн	В		1,5
		Iн	А		175
10	Показания барометра	В	мбар		949
11	Температура окружающей среды	tокр	°С		12

5. Расчетные формулы и расчеты

Порядок обработки результатов измерений:

- для первого режима в отчете привести подробную запись вычислений с указанием формул и численных значений всех величин;

- результаты вычислений для всех режимов занести в табл. 2. В табл. 2 для справки приведены результаты обработки данных, приведенных качестве примера в табл. 1;

- при вычислениях и записи результатов использовать не более четырех значащих цифр. Первая значащая цифра – цифра, отличная от нуля.

При выполнении расчетов следует использовать следующие выражения.

1. Атмосферное давление находится по формуле:

Р_атм = 100· В, Па

2. Перепад давления воздуха в воздухомере

ΔP = ρ ·Н·g, Па

где ρ – плотность воды в U-образном вакуумметре, равная 1000 кг/м³; g – ускорение свободного падения, равное 9,81 м/сек²; Н – показание вакуумметра («горло» воздухомера), переведенное в м вод.ст.

3. Плотность воздуха по состоянию в «горле» воздухомера:

, кг/м³

где R – характеристическая газовая постоянная воздуха, равная 287 Дж/кг. К.

Таблица 2

Результаты обработки опытных данных

№ п/п	Рассчитываемая величина	Обоз-на-чение	Еди-ница из-мере-ния	Номер опыта
				1	2	3	4	5
1	Атмосферное давление	Ратм	Па		94900
2	Перепад давления воздуха в воздухомере	ΔP	Па		6661
3	Плотность воздуха в воздухомере	ρв	кг/м3		1,08
4	Расход воздуха	G	кг/с		0,0445
5	Плотность воздуха на выходе из трубы	ρв2	кг/м3		1,11
6	Средняя скорость потока на выходе из трубы	w2	м/с		29,7
7	Полная электрическая энергия, потребленная электродвигателем и электронагревателем	Ээлдв + Ээлнагр	кДж/ кг		28,15
8	Изменение энтальпии потока при движении через трубу	Δh	кДж/ кг		25,95
9	Изменение кинетической энергии потока при движении через трубу	Δw2/2	кДж/ кг		0,441
10	Количество теплоты, отданное в окружающую среду	qпот	кДж/ кг		1,76
11	Коэффициент полезного действия компрессора	η	%		1,98

4. Массовый расход воздуха

, кг/с.

5. Плотность воздуха на выходе из трубы

, кг/м³ ,

где t₂ - температура воздуха на выходе из трубы, ^оС

6. Средняя скорость воздуха на выходе из трубы

где F = 1,35·10-3 м2 – площадь выходного сечения трубы. Начальную скорость потока воздуха перед входом в трубу следует принять равной нулю: w1 = 0.

7. Полная электрическая энергия, потребленная электродвигателем и электронагревателем в расчете на 1 кг потока газа:

Э_элдв + Э_элнагр = (I_к·U_к + I_н·U_н)·10^-3 /G, кДж/кг/

8. Изменение потенциальной энергии потока воздуха в пределах трубы

gΔz = g(z₂- z₁)·10^{- 3} = 0,0039 кДж/кг одинаково во всех опытах и мало по сравнению с остальными слагаемыми уравнения (8), потому что мало изменение высоты (z₂- z₁ ) = 0,4 м. Поэтому величиной этого слагаемого gΔz в уравнении (8) можно пренебречь.

9. Изменение энтальпии воздуха в пределах трубы вычисляется по формуле

Δh = h₂ – h₁ = с_p(t₂ –t₁), кДж/кг.

где с_p =1,006 кДж/кг – теплоемкость воздуха при постоянном давлении, которая принимается постоянной в условиях опытов.

Все слагаемые уравнения (8) при записи в табл.2 выражены в единицах кДж/кг. Для этого рассчитанные численные значения слагаемых необходимо умножить на переводной коэффициент 10^-3 кДж/Дж.

10. Увеличение кинетической энергии потока газа в трубе

Δw²/2 =(w₂²- w₁²)· 10^-3/2 = w₂²·10^-3/2, кДж/кг.

11. Потери теплоты в окружающую среду

q_пот = (Э_элдв + Э_элнагр ) - Δh - Δw²/2, кДж/кг.

12. Коэффициент полезного действия компрессора

η = w₂²∙ G ∙ 100/( 2∙ I_к· U_к), %