Схема экспериментальной установки приведена на рисунке 2.
На передней панели находится двухканальный измеритель температуры 6 типа 2ТРМ0, подключённый к двум хромель-копелевым термопарам t 1 и t 2 (рисунок 3 и 4), манометр 5 для измерения давления воздуха на входе в дроссель, ротаметр 4 для измерения объёмного расхода воздуха, кран К1 для регулирования давления воздуха на входе в дроссель.
Рисунок 2 - Общий вид установки: К1 –кран регулирования давления; 4 – ротаметр; 5 – манометр; 6 – измеритель температуры
| На рисунке 3 приведена схема рабочего участка. Цилиндрическая гильза (8) из текстолита, запрессованная в дюралевую оболочку (9), заполнена уплотнённым войлоком (10). Плотность войлока регулируется накидной гайкой (11). Со стороны высокого давления вводится термопара ХК t 1,а со стороны низкого давления – t 2. Вывод термоэлектрических проводов к измерителю температуры 2ТРМО осуществляется через уплотнения (12) и (13). Гильза с войлоком находится в теплоизоляции (14). | ||
Рисунок 3 - Рабочий участок установки
| 
Рисунок 4 - Принципиальная схема
установки: 5 – манометр; 13 – рабочий
участок; 15 – компрессор; 16 – сепаратор;
17 - холодильник; 18 – дроссель
| ||
На рисунке 4 приведена пневматическая схема установки. Компрес-сор (15) подаёт сжатый воздух в дроссель (18) через сепаратор (16) и холодильник (17). При этом краном К1 регулируется давление P1 воз-духа на входе дросселя и расход воздуха.
Принцип работы установки состоит в следующем. Сжатый воздух с помощью компрессора (9) подается в дроссель (12) через сепаратор (10) и холодильник (11). Давление воздуха на входе в дроссель регулируется краном (3). Манометр (6) измеряет избыточное давление ∆ Р по отношению к атмосферному. Т.е. давление на входе в дроссель Р 1 = Ратм+∆ P, а на выходе Р2 = Ратм. Шкала манометра градуирована в единицах кгс / см 2.
Порядок проведение опыта
После ознакомления с описанием экспериментальной установки необходимо заготовить форму протокола для записи наблюдений. Проведение эксперимента осуществляется по следующей схеме:
1. Перед началом работы повернуть кран регулировки давления (К1) до упора против часовой стрелки.
2. Включить установку тумблером «Сеть». Включить измеритель температуры (5).
3. Измерить температуры воздуха Т1 на входе и Т2 выходе дросселя. Если они не меняются и совпадают (± 0,10С), можно начинать опыт.
4. Включить компрессор и установить начальное избыточное давление на входе ∆Р = 8 кгс / см 2. По показаниям ротаметра определить объемный расход воздуха через дроссель (ниже см. дополнительную информацию по пользованию ротаметром).
5. Через 2-3 минуты по показаниям измерителя температуры (7) произвести отсчет температур Т1 и Т2.
6. Повторить измерения, описанные в пунктах 4 - 5, для давлений на входе ∆Р =9,10,11 и 12 кгс / см 2.
7. Убрать давление, выключить компрессор.
8. Полагаем, что объем воздуха после его перетекания через пористую перегородку за 1 секунду V2 = G. Вычислим число молей в
объеме V 2: 
, моль / с.
9. Объем того же количества молей ν воздуха до перетекания через перегородку приближенно можно оценить по формуле: 
, м 3/ с.
10. Константу Ван-дер-Ваальса a определить по формуле (9) для каждой серии опытов. Далее необходимо вычислить среднее значение. Для полученного значения a вычислите поправку к давлению воздуха. По формуле (4) оцените величину поправки b к объему воздуха. 11. Оценить погрешность измерений.
Контрольные вопросы
Теоретический контроль позволяет оценить усвоенные студентом знания.
1. Укажите основные отличия реального газа от идеального?
2. Напишите уравнение Ван-дер-Ваальса для газа и поясните физи-ческий смысл констант, входящих в это уравнение?
3. В чем заключается суть эффекта Джоуля-Томсона?
4. Какой (какие) законы природы лежат в основе рабочей установки и в основе проведения эксперимента.
5. Какой процесс называется адиабатным? Почему на практике сложно реализовать адиабатный процесс?
6. Чем объясняется погрешность измерений?
Контрольное задание «Дросселирование»
Водяной пар с давлением р 1 и степенью сухости х 1 дросселируется до состояния сухого насыщенного пара (х 2=1). Значения х 1 даны в таблице 1. исходных данных.
Определить давление пара (р 2) и уменьшение температуры при дросселировании (t 1> t 2), пользуясь таблицами термодинамических свойств воды и водяного пара.
Представить процесс дросселирования водяного пара в hs -диаграмме.
Таблица 1 - Исходные данные
| Первая цифра варианта | p 1, бар | Вторая цифра варианта | х 1 |
| 0,62 | |||
| 0,69 | |||
| 0,72 | |||
| 0,76 |
