Laboratorn_Roboti

середовища, К.

На кожному режимі визначається теоретична масова витрата за формулою (5.12).

Визначення абсолютної випадкової середньоквадратичної похибки проводиться за формулами:

Звіт про виконану лабораторну роботу подається студентом у вигляді протоколу за затвердженим взірцем.

50

5.7 Питання для самоперевірки

1.Що являє собою дроселювання і де воно використовується на практиці?

2.Як змінюється температура ідеального газу при дроселюванні?

3.Як змінюється температура реального газу при дроселюванні?

4.Що таке диференціальний дросель-ефект?

5.Що називається температурою інверсії?

6.Як змінюється ентальпія і ентропія в процесі адіабатного дроселювання?

7.Де використовується на практиці ефект Джоуля-Том-

сона?

8.Яка існує залежність між витратою газу і перепадом

тиску?

9.Як змінюється температура при дроселюванні, якщо

T=TІНВ, T>TІНВ, T<TІНВ?

10.Навести приклади місцевих опорів при дроселюванні.

11.Записати формулу для визначення інтегрального дро- сель-ефекту.

51

6 Лабораторна робота №7 Визначення середньої ізобарної теплоємкості

6.1 Мета проведення лабораторної роботи

Засвоєння і закріплення теоретичного розділу по теплоємності дослідне визначання середньої ізобарної

теплоємності речовини набуття навиків обробки дослідних даних.

6.2 Задачі проведення лабораторної роботи

У результаті виконання лабораторної роботи студент повинен:

знати: визначення поняття теплоємності класифікацію теплоємностей методи визначення теплоємності речовини

призначення елементів лабораторної установки методику обробки дослідних даних.

вміти виконувати необхідні вимірювання визначати середню теплоємність виконувати перерахунок з однієї теплоємності на іншу користуватися таблицями теплоємностей виконувати розрахунок похибок і оцінювати точність дослідних даних робити висновки по виконаній роботі.

6.3 Опис лабораторної установки

Середня ізобарна теплоємність дослідної рідини в інтервалі температур [t1...t2] визначається в непроточному калориметрі.

Дослідна рідина масою m заливається в металеву посудину 1 (рис.7.1) і підігрівається від температури t1 до температури t2 за допомогою електричного нагрівника 2. Для вирівнювання поля температури рідини під час її нагрівання служить мішалка 4 з ручним приводом. Посудина з дослідною рідиною поміщається в теплоізоляційний корпус 5 калориметра, закритий кришкою 6. Температура рідини вимірюється термометром.

Для визначення теплоти, яка виділяється електронагрівником, використовуються покази амперметра 3 і вольтметра 2 (рис.6.2). Для регулювання теплового потоку від електронагрівника до рідини використовується лабораторний автотрансформатор (ЛАТР) 4. Включення електронагрівника в електричну мережу здійснюється включателем 5. Лампочка 6

52

служить індикатором протікання електричного струму в ланцюгу електронагрівника.

6.5 Порядок проведення роботи

Ознайомтеся з лабораторною установкою, розміщенням і призначенням приладів, ручок управління і інших елементів установки. Заповніть табл.6.1.

Одержіть завдання у викладача, виберіть раціональний шлях проведення досліду.

Встановіть ручку ЛАТРа в положення “0” (поворотом проти годинникової стрілки до упору).

З дозволу викладача (лаборанта) включателем 5 (рис.6.2) подайте напругу на первинну обмотку ЛАТРа. Лампочка 6 повинна загорітися, а стрілки вольтметра і амперметра повинні показувати “0”.

Плавним поворотом ручки ЛАТР встановіть за амперметром вказане викладачем значення сили струму I в ланцюгу електронагрівника.

Через кожні 2-3 хвилини перемішуйте рідину в калориметрі, зробивши 3-5 обертів приводу мішалки.

Занесіть в табл.6.2 значення барометричного тиску Pб, температури навколишнього середовища tн.с, маси m дослідної рідини.

При досягненні вказаної викладачем температури t1 рідини ввімкніть секундомір і занесіть в табл.6.2 покази амперметра I і вольтметра U.

Не змінюючи положення ручки ЛАТР через кожні 10°C зміни температури рідини фіксуйте в табл.6.2 значення I,U,

В момент досягнення вказаної викладачем температури

рідини t2 зупиніть секундомір і занесіть в табл.6.2 значення

I,U,

Поворотом ручки ЛАТР проти годинникової стрілки встановіть стрілку амперметра на “0”. Вмикачем 5 (рис.6.2) вимкніть електронагрівник від мережі.

55

Таблиця 6.1- Коротка характеристика вимірювальних приладів

6.6 Обробка результатів досліду

Середня масова ізобарна теплоємність дослідної рідини визначається за формулою (4.19).

Так як під час досліду частина теплоти, яка виділяється електронагрівачем, витрачається на підвищення температури деталей калориметра, повітря в ньому і відводиться від його зовнішніх поверхностей в навколишнє середовище, то до дослідної рідини підводиться теплота:

де - коефіцієнт, який враховує втрати теплоти в навколишнє середовище; Qe - теплота, яка виділяється електронагрівачем, кДж; Qк -теплота, яка витрачається на нагрів деталей

калориметра, кДж. Для даної конструкції калориметра = 0,016.

Теплота, яка виділяється електронагрівачем:

де I - сила струму в ланцюгу електронагрівника, А; U - спад

напруги на електронагрівнику, В; - час нагрівання рідини від температури t1 до температури t2, с.

56

Теплота, яка витрачається на нагрів деталей калориметра визначається за формулою:

де Cк - теплоємність калориметра без рідини, кДж/(кг·К); - зміна середньої температури деталей калориметра за час , К.

При обробці дослідних даних прийняти Cк = 1,6 кДж/(кг·К), к .

Результати обчислень слід навести в табличній формі (табл.6.3).

Максимально можливі відносні похибки вимірювання сили струму, спаду напруги, температури визначаються за формулами наведеними в табл.6.4.

Максимально можлива відносна похибка визначення середньої масової ізобарної теплоємності рідини рівна:

де Q - максимально можлива відносна похибка визначення теплоти, яка витрачається на нагрівання рідини, %; m - відносна похибка визначення маси дослідної рідини в

калориметрі, %; - максимально можлива похибка визначення зміни температури рідини, %.

Результати оцінки точності досліду представити в табличній формі (табл.6.4).

Порівняйте одержані дослідним шляхом значення Cpm із значенням з довідкових таблиць [2], знайдіть відносну похибку і поясніть причини такого розходження.

Теоретичні відомості і контрольні питання наведенні в лабораторній роботі №4.

Таблиця 6.3 – Обробка результатів досліду

57

Таблиця 6.4 – Відносні похибки величин

58

7 Лабораторна робота № 8

Визначення коефіцієнта тепловіддачі від горизонтальної труби до повітря при природній конвекції

7.1 Мета і задачі роботи

Метою роботи є засвоєння та поглиблення знань з тепловіддачі при природній конвекції в необмеженому просторі.

Задачі:

-експериментальне визначення середнього коефіцієнта тепловіддачі;

-засвоєння основних понять і залежностей теорії конвективного теплообміну;

-вивчення методики експериментального визначення коефіцієнта тепловіддачі;

-набуття навиків проведення теплотехнічного експерименту, обробки дослідних даних і оцінки похибок вимірювання.

7.2 Теоретичні положення

При роботі механізмів, машин та іншого промислового обладнання їх деталі можуть значно нагріватися як за рахунок тертя, так і за рахунок тепла, що підводиться від газів, рідин або інших деталей. В цих процесах важливу роль відіграє конвективний теплообмін.

Конвективним теплообміном (тепловіддачею) називається процес перенесення теплоти від поверхні твердого тіла до рідкого (газового) середовища або навпаки. При цьому перенесення теплоти здійснюються одночасно дією теплопровідності і конвекції.

Процес переносу теплоти конвекцією нерозривно зв’язаний з переносом самого середовища. Тому конвекція можлива лише в рідинах і газах, частини яких можуть легко перемішуватися.

За природою виникнення розрізняють два види конвекції - вільну і вимушену. Вільною називається конвекція, яка відбувається внаслідок різниці густин нагрітих і холодних частин рідини під впливом фізичного поля (гравітаційного, магнітного, електричного). Виникнення і інтенсивність вільної конвекції визначаються тепловими умовами процесу і

59