Procedura de efectuare a experimentelor este următoarea:
- după cunoașterea instalării, măsuram temperatura aerului la intrarea în încălzire. Pentru a face acest lucru, pornim aparatul și, fără a include încălzitorul încălzitorului de aer, se așteaptă ca temperatura aerului la ieșirea din încălzitorul de aer să fie constantă (măsurată cu ajutorul termometrului t2). La începutul experimentului, această temperatură va crește rapid datorită încălzirii aerului când este comprimat în ventilator. În timp, temperatura se stabilizează, adică va fi stabilit primul mod staționar de funcționare a instalației. Această temperatură este luată ca temperatura inițială a aerului pompat în încălzitorul de aer (t1). Vom scrie această valoare în coloana corespunzătoare a tabelului cu date experimentale;
- furnizăm tensiunea de 90-120 V la încălzitorul încălzitorului de aer utilizând un autotransformator. Se așteaptă ca temperatura aerului t2 să fie constantă la ieșirea din încălzitorul de aer, adică în cel de-al doilea mod staționar;
- cu experiență directă efectuarea simultană a măsura și înregistra valoarea temperaturii aerului la ieșirea din calorimetru t2 și gaz citirile contoarelor (două cifre înainte de punctul zecimal și două după el la scară), la începutul și la sfârșitul experimentului; (după 180 sec.)
- scrie în tabelul 6.2, iar valoarea contorului de temperatură după calorimetru (t2) în medie (jumătate din suma valorilor corespunzătoare la începutul și la sfârșitul experimentului), și presiunea atmosferică.
Valorile cantităților măsurate în experiment
Citirea ampermetrului și a voltmetrului
Date pentru calculul debitului de aer
După calculul valorilor lui ps, este necesar să se ia graficul paragrafului ps = ƒ (ts). Deoarece o mică parte a curbei de vaporizare este investigată în laboratorul de laborator, punctul inițial al coordonatelor trebuie să corespundă temperaturii minime (axa abscisă) și presiunii minime (axa de coordonate). Prin punctele experimentale obținute, executăm o curbă de avertizare cu toleranță la eroarea de măsurare a temperaturii și a presiunii din experiment.
1. Care este numele curbei de dependență ps = f (ts). Desenați-l convențional în coordonatele p, T complet cu indicarea altor linii de tranziții de fază. Listează liniile tranzițiilor de fază, caracterizează proprietățile fizice ale substanțelor din diferitele regiuni ale diagramei de fază.
2. Desenați o curbă limită a gazului real în coordonatele p, t. p, v și T, v. Care este numele diagramei p, t?
3. Ce dispozitive și echipamente sunt utilizate în instalația de laborator pentru a determina dependența ps = f (ts). Explicați scopul și principiul de funcționare a acestora.
4. Câți parametri independenți trebuie să fie setați pentru a indica starea de vapori saturați sau lichid fierbinte? Care sunt parametrii cel mai adesea stabilit această stare?
5. Ce stări de fază ale materiei corespund ramurilor drepte și stângi ale curbei de graniță? Cum se schimbă proprietățile termodinamice ale substanțelor în aceste stări prin creșterea temperaturii și presiunii?
6. Care este numele procesului de transformare directă a materiei dintr-o stare solidă într-o stare de vapori? Unde se întâlnește în practică?
7. Desenați o curbă limită de vapori lichid pentru substanță în coordonatele T, s și h, s. Descrieți caracteristicile stării sale la punctele caracteristice ale acestei curbe.
8. Definiți conceptul de "punct normal de fierbere". Cum sunt substanțele împărțite în funcție de valoarea acestor temperaturi?
9. Care este valoarea practică a dependenței presiunii saturate a vaporilor de temperatura?
10. Ce fenomene apar în tranziția izobarică a unei substanțe dintr-o stare solidă în stare de vapori, în cazul în care pcr> pzad> pmp?
11. Ce fenomen apare în tranziția izobarică a unei substanțe dintr-o stare solidă în stare de vapori, dacă rzad <ртр ?
12. Ca substanță în stare solidă la p> ppt. se transformă în abur cu un număr minim de tranziții de fază?
13. Desenați în coordonatele p, v și T, procesul izotermic de transformare a lichidului în vapori. Ce transformări de fază sunt observate în acest caz?
14. Trageți în coordonatele p, v și T, s procesul de izobar al transformării lichidului în vapori. Ce condiții sunt respectate în acest caz?
16. Ce proces are loc în cilindru cu acetonă după terminarea experimentelor. Scrieți răspunsul pe diagramele p, T și p, v.
Lucrarea de laborator nr. 4 este dedicată determinării căldurii formării aburilor de apă. La performanțele sale este necesar să cunoaștem următoarele:
Căldura de vaporizare este cantitatea de căldură necesară pentru a transforma un kilogram de lichid fierbinte în abur saturat la presiune constantă. În acest caz, aportul de căldură nu crește temperatura, ci cauzează o dezagregare, adică o creștere a distanței dintre molecule în timpul transformării lichidului în vapori. Determinarea masei de abur (condensat) și cantitatea de căldură consumată la formarea sa, calculează căldura de vaporizare a apei în condițiile experimentului.
Pentru a determina masa de abur (condensat) formată în timpul testului, este suficient să se cântărească bobina cu un colector de condens la începutul și la sfârșitul experimentului. Pentru a determina cantitatea de căldură furnizată, este necesară măsurarea temperaturii apei în calorimetru și la începutul și la sfârșitul experimentului. Apoi, valoarea căldurii de vaporizare r se calculează din ecuația balanței de căldură
unde cp, c = 4,1868 kJ / (kg · K) este capacitatea specifică izobarică de căldură a apei;
Mv - masa de apă din calorimetru (de obicei 5 kg);
W este echivalentul de apă al calorimetrului, kJ / K.
t1, t2 - temperatura inițială și finală a apei în calorimetru, ° C;
Mk = (M2-M1) - masa aburului (condensatului) format în timpul experimentului, kg;
M1, M2 - masa bobinei la începutul și la sfârșitul experimentului, kg;
ts este temperatura de saturație (fierbere) a apei la presiunea experimentală, ° C
Echivalentul de apă al calorimetrului este cantitatea de căldură necesară pentru a încălzi până la 1 K din părțile sale umectabile: o carcasă, un agitator, o bobină cu un colector de condens și un termometru. Se determină mai devreme și este egal cu 5,4 kJ / K.
Temperatura de saturație și căldura tabelară a vaporizării la o presiune determinată prin experiența interpolare valorile corespunzătoare din tabelele proprietăților de abur saturat și apă [3] în funcție de presiunea atmosferică la momentul experimentului.
Începutul experimentului este momentul conectării, bobina condensatorului la bulb-refierbătorul în care fierbe apa, iar la sfârșitul anului - timpul de temperatură de aliniere condensare (bobina) și temperatura apei din calorimetrului. În acest moment, temperatura apei din calorimetru atinge valoarea maximă.
În ecuația (6.7) din partea stângă - apa produsă de căldură și calorimetrului în timpul experimentului. Primul termen din partea dreaptă - căldura eliberată în condensarea M kg abur (Mc · r), iar al doilea - căldura dată de condensare în timpul răcirii temperaturii de condensare (ts), la o temperatură stabilită în calorimetrului la sfârșitul experimentului (t2).
procesele de formare (1-2-3) și condensare (3-2) cu abur și condens la temperatura de răcire finală în testul (2-K) sunt prezentate în graficul T, s (fig. 6.7). Zona (c-2-3-d-c) corespunde căldurii de vaporizare r în condițiile experimentale; Zona (a-1-2-c-a) - căldura consumată pentru încălzirea apei inițiale (camera) la temperaturi de până la temperatura de reflux (saturație) ts; Zona (c-2-K-b-c) - căldura degajată în timpul răcirii condensului de la ts la temperaturi de condensare la o temperatură finală de apă în t2 calorimetrului.
Fig. 6.7. Imaginea proceselor de formare și condensare a aburului
Descrierea configurației experimentale
(. Figura 6.8) Montajul experimental pentru determinarea căldurii de vaporizare a apei se compune din: încălzitor electric 1 (electric) boiler 2 (bec de sticlă), linia de abur 3 (conductă de legătură), condensatorul 4 (bobina cu colectare condens) calorimetru 5 (capacitate cu dublă pereți, între care este un material izolator), putere termometru agitator 6. 7. 8. ecran prevenirea transmiterii căldurii prin radiație de la placa fierbinte și becul spre suprafața exterioară a calorimetrului. Configurația de laborator include, de asemenea, cântare electronice, care tochnostvzveshivaniya 0,01 grame.
Metode de efectuare a experimentului
După ce vă asigurați că bobina condensatorului este goală, o cântăriți pe un balans electronic. Înainte de fiecare cântărire, ștergeți bobina cu o cârpă uscată.
Ris.6.8. Schema instalației pentru determinarea căldurii de vaporizare a apei
Am pus bobina în calorimetru; Închideți capacele calorimetrului strâns și măsurați temperatura inițială a apei în calorimetru folosind un termometru. După cum sa menționat mai devreme, termometrul nu trebuie să fie complet eliminat din calorimetru, deoarece este instalat permanent.
Pornim încălzitorul electric al cazanului (aragaz electric). După atingerea unei temperaturi stabile de fierbere a apei în cazan, îl conectăm cu o conductă de abur cu o bobină de condensator și pornim mecanismul electric al mixerului;
După ridicarea temperaturii apei din calorimetrului la (3-5) ° C detașeze bobina din refierbătorul-condensator, opriți plita și să continue să observe continuu schimbarea temperaturii în timpul funcționării mixerului;
După terminarea procesului de apă caldă în calorimetrului (determinat prin citirile termometrul și modificarea temperaturii bobinei evaporator, la atingere), suntem măsurarea temperaturii maxime a apei și a opri agitatorul. Am cântărește-bobina condensator și de a determina presiunea atmosferică asupra laboratoarelor existente în barometru.
Valorile măsurate sunt înregistrate în tabelul de observație (tabelul 6.4).
Valorile măsurate în experiment
Presiune atmosferică, ratm. mm Hg. Art. sau bar
Temperatura apei în calorimetru, o C
1. Cum se configurează configurația laboratorului? Ce valori sunt măsurate în această lucrare și în ce scop?
2. Care este căldura consumată de calorimetru?
3. Care este echivalentul apei din calorimetru? Depinde de cantitatea de apă turnată în calorimetru?
4. Ce valori sunt incluse în formula de calculare a căldurii formării aburului în această lucrare de laborator?
5. Dați definiția "căldurii de vaporizare". Care este dimensiunea căldurii de vaporizare?
6. Cum depinde caldura de vaporizare de temperatura si presiunea? Desenați aceste dependențe în coordonatele r, T și r, p.
7. Când și de ce instrument este temperatura maximă a apei măsurată în calorimetru?
8. Ce determină temperatura condensului format în bobina condensatorului? Cum este determinată în această experiență?
9. Ce determină și se determină ca valoare de masă a căldurii de vaporizare (rtabl)? Se înregistrează raportul pentru a calcula căldura de vaporizare prin entalpia și entropia.
10. Afișați pe diagrama T, s căldura alimentată în apă a calorimetrului prin răcirea condensului după deconectarea țevii de aburi și condensarea reziduurilor de vapori. Din ce ecuație se calculează această căldură?
11. Afișați pe diagrama T, căldura de vaporizare. Notați rapoartele pentru calculul acesteia prin valorile entalpiei și entropiei.
12. De ce temperatura apei din calorimetru continuă să crească după ce alimentarea cu abur a bobinei condensatorului a încetat?
13. Este posibilă determinarea căldurii de vaporizare a freonului R-22 și amoniacului NH3 la presiunea atmosferică în această unitate de laborator?
14. Cum se vor modifica valorile experimentale și tabele ale căldurii de vaporizare a apei dacă presiunea atmosferică crește?
15. Valorile căldurii de evaporare a diferitelor substanțe sunt egale cu presiunea atmosferică normală, care este explicația?
16. Desenați pe diagrama T, s procesele care au loc în vaporizator (balonul) din momentul în care aragazul este pornit până când instalarea este setată în modul de testare.
17. Trageți pe diagrama T, s procesele care au loc în bobina condensatorului după ce evaporatorul este oprit și înainte de a fi cântărit.
Lucrarea de laborator nr. 5 este dedicată studiului transferului de căldură al unei conducte cu convecție liberă. Lucrarea se referă la disciplina "Bazele căldurii și transferului de masă", dar este luată în considerare în acest manual, deoarece la implementarea sa, elevii dețin tehnica de măsurare a temperaturii cu ajutorul termocuplurilor.
Gratuit proces de transfer de căldură (natural) convecție se numește o revenire de căldură de la perete (perete) atunci când se deplasează-l în raport cu lichidul de răcire, diferența de densitate determină volumele de răcire calde și reci. Cantitatea de căldură dată la perete depinde de diferența dintre temperatura peretelui și agentul de răcire și debitul agentului de răcire față de perete. Această viteză atunci când convecție naturală este direct proporțională cu diferența de temperatură dintre perete și agentul de răcire. Intensitatea transferului de căldură depinde și de proprietățile termofizice ale lichidului de răcire, căldură formă (căldură-) suprafață, poziția sa spațială și o serie de alți factori.
Cantitatea de căldură emisă (percepută) de suprafața peretelui este calculată prin ecuația Newton-Richman
unde # 945; - coeficientul de transfer termic, W / (m 2 K);
F este suprafața peretelui, m 2;
# T16 = tst -t este diferența dintre temperaturile peretelui și lichidului de răcire.
Noi studiem transferul de căldură de la suprafața tubului la spațiile de laborator în aer liber convecție. În special, dependența coeficientului de transfer de căldură al țevii # 945; cu pozițiile sale spațiale diferite (orizontală, verticală și 45 ° față de orizontală).
Descrierea configurației experimentale
În instalație, circuitul căruia este prezentat în Fig. 6.9, include:
Tub 1. încălzit încorporat în interiorul unui încălzitor electric (elektrospiralyu) Consumul 2. Puterea încălzitorului este reglată prin intermediul autotransformator de laborator (LATR-1), calculat de 3 și 4 voltmetru și ampermetru 5. Pentru a măsura temperatura la suprafața exterioară a tubului fix pe acesta cinci termocupluri 6 . conectabile alternativ printr-un comutator 7 la 8. galvanometru oglinzii galvanometru este calibrat în milivolți (mV), și, prin urmare, pentru a determina temperatura în grade Celsius (° C) la Stand oratorio are o traducere program mV ° C Temperatura aerului din laborator este măsurată utilizând un termometru convențional cu mercur. Temperatura pereților laboratorului este măsurată cu un termometru cu laser la distanță.
Dimensiunile tubului de laborator: diametru 35 mm, lungime 1 m.
Fig. 6.9. Schemă de instalare pentru studiul transferului de căldură al unei țevi
Cu convecție liberă
Metode de efectuare a experimentului
- instalați succesiv conducta într-una din cele trei poziții (orizontală, verticală sau la un unghi de 45 °);
- porniți încălzitorul electric, setați tensiunea autotransformatorului U 100 V;
- masurati si inregistrati in coloana corespunzatoare a tabelului de masurare valorile tensiunii si curentului din circuitul de incalzire;
- pentru a obține un câmp de temperatură staționară, conducta este ținută în poziția corespunzătoare timp de aproximativ 5 minute înainte de începerea măsurării; Staționaritatea este determinată de o mică modificare a temperaturii peretelui țevii (nu mai mult de 0,5 ° C pe minut conform termocuplului nr. 3);
- Măsurăm emf-ul celor cinci termocupluri; valoarea medie a lui emf este tradusă în ° C folosind graficul disponibil pe tabelul de laborator.
La determinarea temperaturii medii reale a țevii, luăm în considerare faptul că termocuplurile arată temperatura relativă la joncțiunea rece la temperatura camerei. Prin urmare, temperatura reală a țevii (tp) este calculată din relație
în care tizm- citirile de temperatura suprafeței țevii pentru galvanometru, ° C;
tm, ti este temperatura aerului în laborator în momentul calibrării termocuplilor și, respectiv, în efectuarea lucrărilor de laborator.
Valorile măsurate în experiment
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: