Федеральное агентство по образованию Российской Федерации

Филиал Санкт-Петербургского государственного

морского технического университета

СЕВМАШВТУЗ

Кафедра №7

Океанотехника и энергетические установки

Методические указания к лабораторным работам по дисциплине:

«Холодильные установки»

Северодвинск

1997

Методические указания предназначены для проведения лабо­раторных работ студентами Севмашвтуза специальности «Судовые энергетические установки» смешанной системы обучения по курсу «Холодильные машины и установки».

Указания содержат краткие сведения по рассматриваемым во­просам, схемы экспериментальных установок, порядок выполнения и оформления лабораторных отчетов, контрольные вопросы.

СТЕНИН Валерий Александрович

МАТВИЕНКО Сергей Иванович

ХОЛОДИЛЬНЫЕ МАШИНЫ И УСТАНОВКИ

Методические указания к лабораторным работам

Ответственный редактор к.т.н., доцент В.А.Стенин

Содержание

ПРЕДИСЛОВИЕ. 3

РАБОТА №1.ИЗУЧЕНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ВОДЯНОГО ЛЬДА, ОСНОВ ОБРАЗОВАНИЯ И ПОЛУЧЕНИЯ ЛЬДА. 4

РАБОТА №2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ МЕТОДОМ ЦИЛИНДРИЧЕСКОГО СЛОЯ. 8

РАБОТА №3. ИСПЫТАНИЯ ДОМАШНЕГО ХОЛОДИЛЬНИКА " ОКА - 111". 11

РАБОТА № 4. АНАЛИЗ ТЕМПЕРАТУР В ХОЛОДИЛЬНОЙ КАМЕРЕ И НА ПОВЕРХНОСТЯХ АППАРАТОВ ДОМАШНЕГО ХОЛОДИЛЬНИКА. 16

РАБОТА № 5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХОЛОДОПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ДОМАШНЕГО ХОЛОДИЛЬНИКА "ОКА -111" 19

РАБОТА № 6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОПОТЕРЬ ЧЕРЕЗ ОГРАЖДАЮЩУЮ КОНСТРУКЦИЮ МЕТОДАМИ ЭЛЕКТРОАНАЛОГИИ. 21

РАБОТА N 7. ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК СИСТЕМЫ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА. 24

Предисловие.

Лабораторные работы по курсу "Холодильные машины" выпол­няются студентами после изучения соответствующих разделов правил техники безопасности, ознакомления с основным оборудованием, изуче­ния правил эксплуатации приборов. Выполнению лабораторных работ предшествуют лекции и самостоятельное изучение соответствующих разделов курса. Эти работы не только помогают закреплению приобре­тённых знаний, но и позволяют получить практические навыки в области устройства и эксплуатации холодильного оборудования.

В пособии вопросы теории освещены в сжатой доступной форме, представлены необходимые описания установок, порядок проведения лабораторных испытаний.

Работа №1.Изучение физических свойств водяного льда, основ образования и получения льда.

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ.

Для искусственного охлаждения применяют водный, искусствен­ный и сухой лёд. Водный лёд, как источник холода, используется в рыб­ной промышленности для охлаждения и перевозки выловленной рыбы, а также для предварительного охлаждения рыбы-сырца перед заморозкой. Потребителем льда является и наземный транспорт ( железнодорожный и автомобильный ), где применяют водный, искусственный и сухой лёд для перевозки охлаждённых и мороженных продуктов.

2. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ВОДЯНОГО ЛЬДА.

Водный лёд - это вода, имеющая твёрдую кристаллическую структуру. При атмосферном давлении переход из жидкого состояния воды в твёрдое происходит при 0° С и ниже. Различают лёд естественный и искусственный. Оба имеют одинаковые физические свойства. Основные характеристики водяного льда при атмосферном давлении таковы:

- плотность

- температура плавления ( затвердевания )

- теплота плавления ( затвердевания )

- теплоёмкость

- теплопроводность

Плотность льда при 0° С ниже, чем плотность воды (1000 кг/ м³), поэтому превращение воды в лёд сопровождается увеличением объёма на 9 %. Теплоёмкость и теплопроводность льда зависят от его температуры. Приведённые значения практически не меняются от 0° С до -20° С.

3. ОБЪЕКТ ЛАБОРАТОРНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ.

В качестве объекта исследования используется водный лёд.

4. ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ.

В состав установки входит термостат, в нём находится известное количество воды и льда. С помощью нагревателя подводится определён­ное количество теплоты и замеряется время, в течение которого происхо­дит полное таяние льда. Количество теплоты, которое отнимается от ок­ружающей среды при таянии льда определяется по формуле:

Это же количество теплоты может быть найдено и расчётным пу­тём.

Для этого необходимо знать массу льда и воды в термостате, а также соответствующие температуры. Для определения плотности водно­го льда берётся ряд образцов известного объёма, на весах определяется их масса. Плотность находится по формуле :

5. РАБОЧЕЕ ЗАДАНИЕ.

В соответствии с целью лабораторной работы необходимо озна­комиться с лабораторной установкой и методикой проведения работы, а также выполнить все необходимые измерения и расчёты.

6. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТА

И ОБРАБОТКИ РЕЗУЛЬТАТОВ.

При превращении одного килограмма льда, имеющего темпера­туру в воду с температурой от окружающей среды отнимается теп­лота q, величина которой определяется по формуле:

где - теплоёмкость воды

- теплоёмкость льда;

- количество теплоты, необходимое для нагреванияльда до ;

- теплота плавления;

- количество теплоты, отнимаемое водой при нагрева­нии её от , до .

Естественный лёд получается при замерзании воды зимой в водо­ёмах. Промышленную заготовку естественного льда производят, вырезая его из ледяного покрова рек, озёр и морей, послойным намораживанием на специальных площадках.

Искусственный лёд получается с помощью холодильных машин (ХМ ), а также в льдогенераторах. В зависимости от качества воды разли­чают пищевой лёд, получаемый из питьевой воды, антисептический лёд, получаемый из воды с добавлением антисептиков и антибиотиков, а так­же лёд из морской воды и рассолов.

Отличительный признак пищевого искусственного льда - его про­зрачность. Из питьевой воды можно получить прозрачный и непрозрач­ный (матовый) лёд. Плотность непрозрачного льда из-за наличия пузырьков воздуха меньше, чем прозрачного. При температуре от -8°С до -25°С его плотность лежит в интервале 890-900 кг / м³ , а для прозрачного 910-917 кг / м³. Непрозрачный лёд имеет белый цвет благо­даря наличию в нём примесей в виде воздуха, солей, песка, ила. Прозрач­ный лёд получается из обыкновенной воды, освобождённой от примесей. Лёд, изготовляемый с помощью льдогенераторов, может быть по внешнему виду подразделён на блочный, плиточный, цилиндрический, чешуйчатый, снежный.

7. ЦЕЛЬ РАБОТЫ.

Целью работы является изучение некоторых свойств водяного льда. В результате работы необходимо экспериментальным путём опреде­лить плотность льда, а также количество теплоты, отнимаемое от окру­жающей среды при плавлении льда.

Объём работы включает:

1. Знакомство с лабораторным оборудованием для проведения эксперимента.

2. Знакомство с методикой проведения испытаний и обработки результатов.

3. Определение количества теплоты, отнимаемой от окружающей

среды при таянии льда экспериментальным и расчётным путя­ми. Определение плотности образца льда.

4. Обработку результатов, оформление отчёта.

8. ПРОВЕДЕНИЕ ОПЫТА.

1. Ознакомиться с правилами ОТ и ТБ

2. Изучить лабораторную установку.

3. Проверить наличие и исправность приборов лабораторной установки

4. Замерить температуру воды в термостате.

5. Замерить температуру льда.

6. Загрузить известную массу льда в термостат.

7. Подать на нагреватель электрическую мощность N=120 Вт и одновременно пустить секундомер.

8. Периодически производить перемешивание смеси.

9. Добиться полного таяния льда, после чего снять питание с нагревателя и остановить отсчёт времени

10. Выполнить расчёты по определению и , и вычислить их невязку.

11. Определить массу образцов льда и рассчитать среднюю плот­ность.

9. СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЁТА.

1. Цель работы.

2. Схема лабораторной установки и её описание.

3. Результаты работы и их обработка.

4. Выводы по работе.

10. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Свойства водяного льда?

2. Способы получения водяного льда?

3. При каких условиях может происходить образование и рост кристаллов льда?

4. Какие факторы влияют на продолжительность намораживанияльда?