Лекции.Орг


Поиск:




Расчетные формулы и расчеты. 1. Атмосферное давление находится с учетом температурного расширения столбика ртути барометра по формуле




1. Атмосферное давление находится с учетом температурного расширения столбика ртути барометра по формуле

, Па.

2. Перепад давления воздуха в воздухомере

, Па,

где ρ – плотность воды в U-образном вакуумметре, равная 1000 кг/м3; g – ускорение свободного падения, равное 9,81 м/с2; Н – показание вакуумметра («горло») воздухомера, переведенное в м вод.ст.

3. Плотность воздуха по состоянию в «горле» воздухомера

, кг/м3 ,

где R – характеристическая газовая постоянная воздуха, равная 287 Дж/кг·К.

4. Расход воздуха

, кг/с.

5. Плотность воздуха на выходе из трубы

, кг/м3.

6. Средняя скорость воздуха на выходе из трубы

, м/с,

где F = 1,35·10-3, м2 – живое сечение трубы.

7. Кинетическая энергия в выходном сечении II – II

, кДж/кг.

Так как WI <<<WII, то можно считать WI = 0 и найденное значение Экин одновременно соответствует величине изменения кинетической энергии потока в уравнении (1).

8. Изменение потенциальной энергии на участке I – II

, кДж/кг.

Так как в данной работе (ZII – ZI) = 0,4 м, то ΔЭпот = 0,0039 кДж/кг одинаково для всех опытов и сравнительно мало. Поэтому величиной этого слагаемого в уравнении (1) можно пренебречь.

9. Теоретическая работа сжатия воздуха в компрессоре может быть найдена из рассмотрения процесса сжатия на диаграмме P-v (рис. 2).

, Дж/кг.

10. Значения абсолютных давлений находятся через показания манометров по известному соотношению

, Па. (5)

В соответствии с выражением (5) абсолютное давление перед компрессором Р1 и после компрессора Р2 находится по формулам

, Па, , Па,

где Нв – показание вакуумметра перед компрессором, переведенное в м вод.ст.; Нн - показание пьезометра после компрессора, переведенное в м вод.ст.

11. Удельные объемы воздуха на входе в компрессор и на выходе из него, соответственно, определяются

по уравнению Клапейрона , м3/кг;

по уравнению адиабаты , м3/кг; k = 1,4.

Примечание. Численные значения удельных объемов следует рассчитать с достаточно высокой точностью (не менее шести значащих цифр после запятой).

12. Значения удельной энтальпии воздуха в сечениях I – I и II – II определяются по общему уравнению в зависимости от температуры воздуха

, кДж/кг,

где ср – теплоемкость воздуха при постоянном давлении, равная 1,006 кДж/(кг·град).

Таблица 2

№ п/п Расчетная величина Обозначение Единицы измерения Номера опытов
           
  Атмосферное давление Ратм Па            
  Перепад давления воздуха в воздухомере ΔР Па            
  Плотность воздуха по состоянию в «горле» воздухомера ρв кг/м3            
  Расход воздуха G кг/с            
  Плотность воздуха на выходе из трубы ρвII кг/м3            
  Средняя скорость воздуха на выходе из трубы WII м/с            
  Изменение кинетической энергии потока ΔЭкин кДж/кг            
  Абсолютное давление перед компрессором Р1 Па            
  Абсолютное давление за компрессором Р2 Па            
  Удельный объем воздуха на входе в компрессор v1 м3/кг            
  Удельный объем воздуха на выходе из компрессора v2 м3/кг            
  Теоретическая работа сжатия воздуха lообр кДж/кг            
  Удельная энтальпия воздуха в сечении I – I hI кДж/кг            
  Удельная энтальпия воздуха в сечении II – II hII кДж/кг            
  Мощность, потребляемая двигателем компрессора Nэ кВт            
  Мощность, затраченная на изоэнтропное сжатие Nо кВт            
  Мощность, подведенная к компрессору Nк кВт            
  Действительная работа сжатия воздуха lт кДж/кг            
  Адиабатный коэффициент полезного действия компрессора ηк %            
  Теплота, сообщенная 1 кг рабочего тела на участке I – II q кДж/кг            

13. Мощность, потребляемая электродвигателем компрессора Nк, находится по формуле (4),где Nэ = Iк·Uк·10-3, кВт.

14. Действительная работа, затрачиваемая на сжатие воздуха в компрессоре (техническая работа), находится по соотношению

, кДж/кг.

15. Адиабатный коэффициент полезного действия компрессора рассчитывается по формуле (2) или (3).

16. Теплота, сообщенная 1 кг рабочего тела на участке I – II, определяется с учетом знаков полученных величин по формуле

, кДж/кг.

17. Результаты расчетов должны быть продублированы в форме сводной табл. 2.

Контрольные вопросы

1. Сформулируйте цель лабораторной работы и поясните, как она достигается.

2. Назовите основные узлы экспериментальной установки и укажите их назначение.

3. Какими методами измеряется температура в данной работе?

4. Как измеряется и регулируется расход воздуха в данной работе?

5. На что расходуется мощность, подведенная к компрессору, и как она определяется?

6. Сформулируйте и напишите аналитические выражения первого закона термодинамики для замкнутой и разомкнутой оболочек.

7. Каков физический смысл величин, входящих в уравнения первого закона термодинамики для замкнутой и разомкнутой оболочек?

8. Дайте определения и поясните физический смысл понятий теплоты и работы в технической термодинамике.

9. Что означают знаки «+» и «–» для теплоты и работы?

10. Сравните величины lообр и lт. Какая из них больше и почему? Дайте пояснения к формулам, по которым они рассчитываются.

11. Что называется внутренней энергией рабочего тела? Свойства внутренней энергии и расчетные формулы.

12. Что называется энтальпией рабочего тела? Свойства энтальпии и расчетные формулы.

13. Дайте понятие адиабатного коэффициента полезного действия компрессора.

Работа 2. Первый закон термодинамики В ПРИЛОЖЕНИИ

К РЕШЕНИЮ ОДНОГО ИЗ ВИДОВ ТЕХНИЧЕСКИХ ЗАДАЧ

Цель работы

Определение с помощью уравнения первого закона термодинамики количества теплоты, отдаваемого в окружающую среду в условиях лабораторной установки.

 

Основные положения

Одно из возможных формульных представлений первого закона термодинамики в расчете на 1 кг массы рабочего тела имеет вид

,

где – соответственно суммарные количества теплоты и технической работы, переносимые через контрольную оболочку термодинамической системы; Δh – изменение энтальпии рабочего тела, ; ΔЭкин – изменение кинетической энергии потока 1 кг рабочего тела, ; ΔЭпот – изменение потенциальной энергии потока 1 кг рабочего тела, ; h1, W1 и Z1 – соответственно энтальпия, скорость и геометрическая высота от условного уровня отсчета для входного сечения потока рабочего тела; h2, W2 и Z2 – соответственно энтальпия, скорость и геометрическая высота от условного уровня отсчета для выходного сечения потока рабочего тела.

Вся термодинамическая система, представленная на рис. 3., делится на два участка (две подсистемы): первый участок – от входного сечения 1 до сечения , второй – от сечения до сечения 2. Каждый из этих участков заключается в свою контрольную оболочку (на схеме показаны пунктирной линией).

При установившемся режиме теплообмена в установке внутри и с окружающим воздухом температура трубы (tx) не меняется. В условиях этого стационарного режима работы установки уравнение первого закона термодинамики для 1 -го участка (подсистемы) приобретает вид

, (1)

где lэ1 – работа электрического тока, подаваемого на электродвигатель компрессора, определяемая по уравнению

,

где G – расход воздуха, рассчитываемый по показаниям вакуумметра воздухомерного устройства; Nк – мощность, потребляемая электродвигателем компрессора, оценивается по показаниям амперметра и вольтметра. Часть этой мощности передается воздуху в виде технической работы, совершаемой компрессором, а часть – в виде тепла; qн1 – количество тепла, отдаваемое системой на 1 -ом участке в окружающую среду.

Расчетная схема 1 -го участка (подсистемы) может быть представлена в виде схемы (Рис. 1.).

Уравнение первого закона термодинамики для 2 -го участка (подсистемы) приобретает вид:

, (2)

где lэ2 – работа электрического тока, подаваемого на нагрев трубы, определяемая по уравнению

,

где Nн – мощность, потребляемая на нагрев трубы, преобразуемая целиком в тепло и оцениваемая по показаниям амперметра и вольтметра. Часть этой мощности отводится в окружающую среду; qн2 – количество тепла, отдаваемое системой на 2 -ом участке в окружающую среду.

Расчетная схема 2 -го участка может быть представлена в виде схемы (Рис. 2.)

Для термодинамической системы в целом уравнение первого закона термодинамики образуется суммированием уравнений (1) и (2) и представляется в виде

,

где qн1 + qн2 = qн – общее количество теплоты, отдаваемое в окружающую среду.





Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2016-12-04; Мы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 793 | Нарушение авторских прав


Поиск на сайте:

Лучшие изречения:

Жизнь - это то, что с тобой происходит, пока ты строишь планы. © Джон Леннон
==> читать все изречения...

841 - | 711 -


© 2015-2024 lektsii.org - Контакты - Последнее добавление

Ген: 0.008 с.