Последовательность выполнения работы

1. Предварительные вычисления

Предварительные вычисления имеют цель определения общих характеристик рабочего тела - газа.

Пример расчета выполнен для гелия. В таблице 1 приведены опытные данные для варианта с этим газом.

Таблица 1 – Исходные данные

№ варианта	Газ	, кг/кмоль	р, кПа	V,	Т, К	m, кг	Постоянный параметр
	He	4	300	3,6	-	4	Давление	1,67

Удельная газовая постоянная

,

где = 8,314 - универсальная газовая постоянная; - молярная масса.

Пример. Для гелия = 4 кг/кмоль, 2,08 .

Изобарная теплоемкость

,

где - отношение изобарной теплоемкости к изохорной.

Пример. Для гелия = 1,67, .

Изохорная теплоемкость

,

Пример. .

Контроль

2. Основные характеристики термодинамического состояния

На основании уравнения состояния идеального газа

определяется неизвестная характеристика.

Пример. Неизвестная характеристика - температура газа

= 130 К.

Удельная энтропия газа, соответствующая изменению этой характеристики относительно базового значения

,

где параметры с индексом «0» принимают базовые значения, соответствуюшие нормальным физическим: = 273 К, = 101 кПа.

Пример. .

Удельный базовый объём газа

.

Пример. .

Удельный объём газа при текущей температуре

.

Пример. .

Контроль полученных значений. ;

= .

Полная энтропия газа

.

Удельная энтальпия газа

.

Полная внутренняя энергия газа

Пример. .

Полученные в примерах характеристики состояния идеального газа приведены в таблице 1.2.

Таблица 1.2 – Основные характеристики состояния идеального газа

3 Дополнительные характеристики термодинамического состояния

Потенциальная энергия давления газа

.

Пример.

Удельная потенциальная энергия давления газа

.

Пример.

Связанная энергия

.

Пример. .

Удельная связанная энергия

.

Пример.

Свободная энергия (функция Гельмгольца)

.

Пример. .

Удельная свободная энергия газа

.

Пример. .

Полная энтальпия газа

.

Пример. .

Контроль. .

Свободная энтальпия (функция Гиббса)

.

Пример. .

Удельная свободная энтальпия

.

Пример. .

4 Графическое представление данных

Показать данное состояние в диаграммах: ; ; , выделяя основную линию процесса.

Пример. На рисунке 2 приведены диаграммы, в которых точка А, лежащая на основной линии процесса, характеризует состояние газа в опыте.

Р

р

исунок 2 - Пример построения точки, характеризующей состояние газа на диаграммах

Контрольные вопросы

1. Приведите уравнение состояния идеального газа для массы m [кг].

2. Какая размерность газовой постоянной в уравнении состояния, если давление измеряется в кПа?

3. Перечислите изопараметрические процессы с идеальным газом.

4. Какой вид имеет изобара в диаграмме ?

5. Какой вид имеет изотерма в диаграмме ?

6. Какой вид имеет изохора в диаграмме ?

7. Перечислите дополнительные характеристики термодинамического состояния.

Таблица П 1 - Исходные данные

(Давление газа - абсолютное: )

№ варианта	Газ	, кг/кмоль	р, кПа	V,	Т, К	m, кг	Постоянный параметр
1	NH	17	400	-	300	10	Давление	1,33
2	CO	44	-	2,8	400	8	Температура	1,33
3	N	28	300	3,6	-	6	Объем	1,40
4	O	32	500	-	400	4	Давление	1,40
5	CO	44	-	1,8	300	2	Температура	1,33
6	He	4	400	-	300	10	Давление	1,67
7	CO	28	-	2,8	400	8	Температура	1,40
8	H	2	300	3,6	-	6	Объем	1,40
9	SO	64	500	-	400	4	Давление	1,33
10		36	-	1,8	300	2	Температура	1,33
11	NH	17	200	-	500	6	Давление	1,33
12	CO	44	-	1,8	200	8	Температура	1,33
13	N	28	500	3,6	-	4	Объем	1,40
14	O	32	600	-	400	2	Давление	1,40
15	CO	44	-	4,8	300	10	Температура	1,33
16	He	4	300	3,6	-	4	Объем	1,67
17	N	28	500	-	400	4	Давление	1,40
18	H	2	-	1,8	300	6	Температура	1,40
19	SO	64	200	-	500	8	Давление	1,33
20		36	-	3,8	200	12	Объем	1,33
21	NH	17	500	3,6	-	2	Давление	1,33
22	CO	44	600	-	600	4	Температура	1,33
23	CO	28	-	4,8	300	6	Объем	1,40
24	O	32	400	-	300	8	Температура	1,40
25	CO	44	-	2,7	400	10	Объем	1,33
26	He	4	300	3,5	-	2	Давление	1,67
27	N	28	500	-	400	4	Температура	1,40
28	SO	64	-	1,2	300	6	Объем	1,33
29	H	2	400	-	380	8	Давление	1,40
30	C H	36	-	2,8	400	10	Давление	1,67

Лабораторна робота № 3

Дослідження тепловіддачі при вільній конвекції

Зміст роботи

Мета роботи - вивчення закономірностей тепловіддачі при вільній конвекції.

Завдання по роботі - визначити розрахунковим та експериментальним шляхом коефіцієнти тепловіддачі при вільній конвекції від поверхні труби до необмеженого об'єму повітря.

Опис експериментальної установки

Схема установки для експериментального визначення коефіцієнта тепловіддачі при вільній конвекції у великому об'ємі показана на рис. 4.1.

Установка складається з труби-калориметра довжиною = 1140 мм, діаметром = 14 мм, у середині якої вмонтований електричний нагрівач 4, що підключений до мережі змінного струму через автотрансформатор 2. За допомогою автотрансформатора є можливість регулювати потужність нагрівача, що вимірюється ваттметром 1. На поверхні труби рівномірно закарбовані гарячі спаї восьми мідь-константанових термопар для вимірювання температури поверхні трурби. Термопари за допомогою багатопозиційного перемикача 6 підключені до потенціометра 7, що вимірює ЕРС термопар. Термопари мають загальний холодний спай, що розташований у термостаті 5, температура якого вимірюється ртутним термометром. Температура навколишнього повітря на відстані від труби вимірюється рідинним термометром.

220 В

Рисунок 4.1 - Схема експериментальної установки