Описание экспериментальной установки.

Схема установки для изучения процесса парообразования приведена на рисунке 2. Она состоит из закрытой емкости 1, внутри которой находится электрический нагреватель 2. Для измерения давления на корпусе закреплен манометр 3, вход которого выведен внутрь емкости. Для заливки воды име­ется заливная горловина с предохранительным клапаном 9. Измерение тем­пературы пароводяной смеси осуществляется датчиком 4. Имеется пульт управления 10, на котором расположены счетчик электрической энергии 5, измерительный прибор 6, выключатели 8 с предохранителями 7. Нагреватель 2 состоит из двух одинаковых частей, которые могут включаться отдельно или вместе выключателями 8. Ёмкость имеет внешний корпус с терморегу­ляцией.

Рис.4.2. Схема экспериментальной установки

Методика проведения испытаний.

1. Перед проведением опыта в емкость залить воду объемом V-5л.

2. Регулятор давления - (предохранительный клапан) 9 должен быть установлен на срабатывание при Р 2 атм.

3. Включить нагреватели 2.

4. Через определенные промежутки времени t фиксировать температу-­ ру Т и давление пара Р и количество теплоты q, затраченное на нагрев жид­кости. Результаты эти заносят в табл. 1.

5. Нагрев продолжаем до достижения давления в емкости Р-2 атм.

6. Посл. t достижения Р = 2 атм. нагрев прекращается.

7. Отключить нагреватели. Через определенные промежутки времени t фиксировать падение температуры Т и давление пара Р. Результаты заносят в табл. 1.

Обработка результатов испытаний.

Кипение жидкости происходит в парогенераторах (паровых котлах) при постоянном давлении Р_H и при соответствующей ему температуре, на­зываемой, температурой насыщения t_H. Следовательно, каждому давлению Рн соответствует температура насыщения t_H. Эта температура может быть определена по формуле Руша:

t_H=100 (P)^1/4,°C , где Р - абсолютное давление, кгс/см².

4.3. Протокол результатов испытаний

РП , атм	0	0,5	1,0	1,5	2,0
t H , C
P = (PП + РБ )  9,81  104 Па
ТН = tH + 273, К
h', кДж/кг
S', кДж/(кг К)
U', кДж/кг
h", кДж/кг
S", кДж/(кг К)
U", кДж/кг

Все параметры кипящей жидкости обозначаются соответствующей буквой со штрихом

U' – удельная внутренняя энергия, кДж/кг:

V'- удельный объем, м³/кг;

S'-удельная энтропия. кДж/(кгК);

h' - удельная энтальпия, кДж/кг.

Если при постоянном давлении к кипящей жидкости подвести необхо­димое количество теплоты для полного превращения жидкости в пар, то в момент исчезновения полезных капель, получим сухой насыщенный пар при температуре t_H.

Все параметры сухого пара обозначаются с двумя штрихами: удельный объем V", энтальпия h", энтропия S", удельная внутренняя энергия U".

В тройной точке воды (Т_ТР = 0,01 °С, Ртр = 4,6 мм. рт. ст. = 611 Па) при­нято считать, что h_TP = 0, S_ТР = 0, U_tp = 0, причем давление может отличаться от давления, в тройной точке.

Энтальпия, энтропия и внутренняя энергия кипящей воды (т.е. при температуре насыщения t_H) могут быть вычислены по формулам:

h' = С_Р  Т_Н, кДж/кг, где теплоемкость воды С_Р = 4,19 кДж/(кгК);

S' = С_Р  In  , кДж/(кг К)

U' = h' -Р V' 10'³,кДж/кг. (1)

V' - удельный объем воды при Р_H, м³/кг.

При изменении давления от P₁ = 1 атм, до Р₂ = 6 атм, значение V'изме­няется от 0,00104 до 0,0011 м³/кг; в расчётах по формуле (1) можно при­нять V'= 0,001 м³/кг.

Энтальпия, энтропия и внутренняя энергия насыщенного пара могут быть вычислены по соотношениям:

h"=h'+ r, кДж/кг

U" = h"- PV", кДж/кг

S" = S' + ,

где r - теплота парообразования, кДж/кг.

При изменении давления Р от 1 до 6 атм значение г изменяется от 2260 кДж/кг до 2100 кДж/кг практически линейно и вычисляется в данной работе методом интерполяции.

Принято считать, что при сравнительно небольших давлениях сухой пар подчиняется уравнению состояния Клапейрона, и, следовательно, удель­ный объем сухого пара (V") можно подсчитать по уравнению:

V" = R_ВП  , м³ /кг

где Rвп = 8_;314/ вп = 8,314/18 = 0,462 кДж/(кг  К)

где вп =18

Т_Н,К - температура насыщенного пара при давлении Р. По результатам используя вышеприведенные формулы, необходимо рассчитать: h', S', U ',h", S", U".

Результаты вычислений заносят в таблицу 1.

Построить на миллиметровой бумаге зависимость t_Н = f(P).

Отчет

должен содержать:

1. Схему установки;

2. Таблицу с результатами испытаний и расчета;

3. Графические зависимости температуры от давления t_H=f(P)