МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

Фгбоу впо уральский государственный лесотехнический университет

Кафедра автомобильного транспорта

С.В. Ляхов

ТРАНСПОРТНАЯ ЭНЕРГЕТИКА

Методические указания к лабораторным занятиям для студентов:

Направление 190700.01.62 «Технологии транспортных процессов»

Профиль «Организация перевозок и управление на транспорте (автомобильный транспорт)»

Дисциплина «Транспортная энергетика»

Екатеринбург

2013

Печатается по рекомендации методической комиссии ЛМФ

Протокол № …. от ……..2012 г.

Рецензент доцент, к.т.н. Д.В. Демидов

Редактор

Компьютерная верстка _______________________________________________________________

Подписано в печать Поз.

Плоская печать Формат 60х84 1/16 Тираж 100 экз.

Заказ Печ. л. 3,25 Цена …. руб…. коп. _______________________________________________________________

Редакционно-издательский отдел УГЛТУ

Отдел оперативной полиграфии УГЛТУ

Лабораторная работа №1. Решение задач для изучения параметров в системе си

Термодинамическая система характеризуется определенными значениями ее свойств. Эти свойства термодинамического тела (системы) называются параметрами состояния.

Параметр состояния – любая величина, присущая телу, изменение которой определяется только начальным и конечным состояниями тела и не зависит от характера процесса изменения его состояния при переходе тела из первого состояния во второе.

Все термодинамические параметры введены человеком для удобства изучения окружающего мира. Однако не все параметры поддаются измерению приборами. Ряд параметров, не поддающихся измерению, человек ввел для удобства расчета термодинамических процессов. Эти параметры получаются расчетным путем и имеют в размерности величину работы (энергии) джоуль или калория. Например, к ним относятся энтальпия и энтропия. Такие параметры получили название энергетических или калорических параметров, или функций состояния.Параметры, которые возможно измерить приборами, называются термическими.К основным термическим параметрам состояния относятся: удельный объем, давление и температура.

Задачи

Пример решения задачи:

1.1. Манометр газового баллона показывает давление 0,9 МПа, столбик ртути в барометре имеет высоту 730 мм при температуре в помещении 30 °С. Определить абсолютное давление газа в баллоне в мегапаскалях.

Решение

Показание барометра получено при температуре ртути 30 °С. Барометрическое давление, приведенное к 0 °С, составит

,

и, следовательно, атмосферное давление в Па будет определяться соотношением 1 бар = 10⁵ Па = 750 мм рт. ст.

Абсолютное давление газа в баллоне

1.2. В сосуде вместимостью 0,4 м³ находится 0,8 кг газа. Определить его удельный объем, плотность и удельный вес в СИ.

Ответ: v=0,5 м³/кг, =2 кг/м³ , =19,62 Н/м³ .

1.3. Манометр парового котла показывает давление 15 кгс/см² . Показания ртутного барометра при температуре в котельной 25 °С составляют 750 мм рт.ст. Определить абсолютное давление в котле в технических атмосферах, в барах и в паскалях.

Ответ: р=16,01 кгс/см² =15,7 бар =15,7∙10⁵ Па .

1.4. Пневматический пресс с диаметром поршня 0,4 м действует с силой 635000 Н. Определить абсолютное давление воздуха в цилиндре пресса в атмосферах, в барах и в паскалях, если барометрическое давление В_о=745 мм рт. ст.

Ответ: р=52,6 кгс/см² =51,55 бар =51,55∙10⁵ Па .

1.5. Разрежение в газоходе котла измеряется при помощи тягомера с наклонной трубкой (рис. 1). Угол наклона трубки =30 ^о. В качестве измерительной жидкости залит керосин с плотностью 0,8 г/см³.

Определить абсолютное давление в газоходе котла в барах, паскалях, в технических атмосферах при отсчете по наклонной шкале трубки прибора ℓ=220 мм и барометрическом давлении в котельной (приведенном к 0 ^оС) В_о=740 мм рт.ст.

Ответ: р=0,978 бар = 97800 Па = 0,997 кгс/см².

Рис. 2. Измерение давления U- образным фнометром

U- образным манометром

1.6. Для определения давления газа к сосуду подключен U- образный ртутный манометр (рис.2). Высота столба ртути H₁=500 мм. Над ртутью в правом колене находится вода. Высота водяного столба H₂=200 мм. Барометрическое давление В_о=742 мм рт.ст. Определить абсолютное давление газа в сосуде в миллиметрах ртутного столба и в барах.

Ответ: р=1256,7 мм. рт. ст. =1,675 бар.

1.7. В конденсаторе паровой турбины поддерживается абсолютное давление р=0,04 бар. Каковы будут показания вакуумметров, проградуированных в килопаскалях и в миллиметрах ртутного столба, если в одном случае показание барометра (приведенного к 0 ^оС) составляет 735 мм рт. ст., а в другом  764 мм рт.ст.?

Ответ: 1) р_в=94,0 кПа =705 мм рт.ст.;

2) р_в=97,87 кПа =734 мм рт.ст.

1.8. Манометр, установленный в открытой кабине самолета, находящегося на земле, и измеряющий давление масла в двигателе, показывает 6 кгс/см² при показаниях барометра 752 мм рт.ст.

1) Каково абсолютное давление масла, выраженное в бар, кгс/см², мм рт.ст., мм вод. ст.?

2) Каковы будут показания манометра в этих же единицах после подъема самолета на некоторую высоту, где атмосферное давление составляет 442,5 мм рт.ст., если абсолютное давление масла в двигателе остается неизменным? Ускорение свободного падения считать нормальным (g=9,81 м/с²), не зависящим от высоты подъема самолета. Плотность ртути и воды принять соответственно при 0 и 4 ^оС _Нg=13595 кг/м³, _Н2О=1000 кг/м³.

Ответ: 1) р=6,89 бар =7,0223 кгс/см² =5165 мм рт. ст.=

=7,022∙10⁴ мм вод. ст.;

2) р_м=6,297∙бар =6,421 кгс/см² =4723 мм рт. ст.= =6,421∙10⁴ мм вод. ст.

1.9. Определить абсолютное давление в воздухопроводе (рис.3), если измерение давления ведется микроманометром. Длина трубки микроманометра, заполненная жидкостью, ℓ = 180 мм. Трубка наклонена под углом  = 30^о, а рабочая жидкость  спирт с плотностью 0,8 г/см³. Показания барометра 0,1020 МПа. Давление определить в мегапаскалях, миллиметрах ртутного столба и в кгс/см².

Ответ: р=0,1027 МПа =770 мм рт.ст.=1,047 кгс/см² .