3. Схема и описание установки

Лабораторная установка (рис. 1) состоит из прозрачного пластмассового воздуховода 1, внутри которого установлен психрометр. Психрометр состоит из двух ртутных термометров: сухого 5 и так называемого мокрого 4. Мокрый термометр отличается от сухого тем, что его ртутный баллончик обернут тканью, смоченной водой. Таким образом, мокрый термометр показывает температуру, которую имеет вода, содержащаяся во влажной ткани. Очевидно, что с поверхности мокрой ткани (если только влажный воздух не является насыщенным) происходит испарение воды.

Убыль влаги в процессе испарения компенсируется ее поступлением под действием капиллярных сил из специального баллончика 3 с водой. Для уменьшения погрешности показаний мокрого термометра компрессором 2 создается поток воздуха, скорость которого измеряется расходомерным устройством типа труба «Вентури» 9 по показаниям U-образного вакуумметра 10. При достижении стационарного режима (разность показаний сухого и мокрого термометров не изменяется во времени) сухой термометр показывает истинное значение температуры влажного воздуха t_c, а мокрый − температуру испаряющейся с поверхности ткани воды t_м . Причем, чем суше воздух, тем больше психрометрическая разность (t_с – t_м).

Рис. 1. Схема лабораторной установки

.

Переход от одного режима к другому осуществляется путем изменения температуры воздуха с помощью электронагревателя 6. В работе предусмотрена возможность изменения скорости воздушного потока с помощью поворотной заслонки 8, а также изменение влагосодержания путем впрыскивания в поток воздуха водяного пара, генерируемого в автоклаве 7. Измерение параметров окружающей среды выполняется с помощью ртутного барометра 11 и термометра 12.

4. Выполнение работы

Установить заданные преподавателем параметры 1-го режима – положение заслонки 8 (деления в диапазоне 40 – 90), кнопки «Подача пара» в диапазоне 0 - 20 -100%. Затем включить установку нажатием на зеленую кнопку компрессора и установить положение ползунка на панели «Нагрев воздуха» ( деления в диапазоне 0 - 10) Подождать установления стационарного режима, после чего зафиксировать показания всех приборов. Далее установить параметры следующего режима. По окончании измерений переписать данные в табл. 1.

5. Расчетные формулы и расчеты

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.,

Таблица 1

Результаты наблюдений

№ п.п	Измеряемая величина	Обозна-чение	Едини- цы измерен измере н.	Номера опытов
				1	2	3	4	5	6
1	Положение заслонки		Деления		70
2	Значения «Подача пара»		%		40
3	Положение ползунка на панели «Нагрев воздуха»		Деления		5
4	Температура сухого термометра		°С		27,5
5	Температура мокрого термометра		°С		22,6
6	Разрежение в «горле» воздухомера	Н	мм.вод. ст.		855
7	Показания барометра	B	мбар		917
8	Температура окружающей среды		°С		18

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

, кг/м³

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

4. Массовый расход воздуха через воздуховод

, кг/с.

5. Плотность воздуха ρ в поперечном сечении воздуховода около психрометра, где давление равно атмосферному:

6. Средняя скорость потока W в воздуховоде около психрометра определяется по уравнению:

где F - площадь проходного сечения для потока воздуха, равная 0,0177, м

7. Определение параметров влажного воздуха по I-d диаграмме (рис.3). Для нахождения относительной влажности на диаграмме следует найти точку пересечения изотерм t_с и t_м . Затем путем интерполяции между линиями φ = const определяется относительная влажность в %. Кроме того, по I-d диаграмме влажного воздуха в соответствии с найденным положением точки пересечения изотерм t_с и t_м , определяются: влагосодержание, энтальпия, температура точки росы и парциальное давление водяного пара во влажном воздухе. Результаты, найденные по I-d диаграмме влажного воздуха, должны быть сведены в табл. 2.

8. Для уменьшения погрешности показаний мокрого термометра необходимо внести поправку на скорость потока воздуха путем расчета истинного значения температуры мокрого термометра t'_м по формуле:

t'_м = t_м - ∆∙(t_с - t_м)/100,

где t_м - показание мокрого термометра в психрометре, °С; ∆ - ошибка в процентах от измеренной психрометрической разности (t_с– t_м), определяемая по графику рис. 2 в зависимости от скорости потока воздуха; t_с - температура по сухому термометру, °С.

Используя рассчитанное истинное значение температуры мокрого термометра t'_м, определить уточненные значения параметров влажного воздуха. Результаты занести в правую часть табл. 2.

9. Считая известной относительную влажность атмосферного воздуха φ_окр≈60%, определить влагосодержание d_окр поступающего в установку воздуха, а затем и изменение влагосодержания воздуха (d - d_окр) вследствие его увлажнения в установке.

Результаты занести в табл. 2. Определить положение начального и конечного состояний воздуха в диаграмме I-d и построить линии процессов, соединив прямой эти два состояния для каждого опыта.

Рис. 2. График для определения величины поправки к показаниям

мокрого термометра в зависимости от скорости воздуха

Таблица 2

Параметры влажного воздуха

№ п/п	Определяемая величина	Обоз-на-чение	Еди-ница из-мере-ния	Без поправки на скорость воздуха					С поправкой на скорость воздуха
				Номера опытов					Номера опытов
				1	2	3	4	1		2	3	4
1	Средняя скорость потока	W	м/с		2,56					2,56
2	Показания сухого термометра	tс	оС		27,5					27,5
3	Значение мокрого термометра	tм	оС		22,6					22,6
4	Истинное значение мокрого термометра	t'м	оС	-	-	-	-			22,53
5	Относительная влажность	φ	%		65					64
6	Влагосодержание	d	г/кг		15,3					15,2
7	Энтальпия	I	кДж/кг		67					66
8	Парциальное давление пара	pп	кПа		2,1					2,05
9	Температура точки росы	tтр	оС		20,6					20,55
10	Влагосодержание поступающего воздуха	dокр	г/кг		8,0					8,0
11	Изменение влагосодер-жания воздуха	d - dокр	г/кг		7,3					7,2