При выполнении расчетов следует использовать следующие выражения.
1. Атмосферное давление находится по формуле:
Ратм = 100· В, Па
2. Перепад давления воздуха в воздухомере
ΔP = ρ ·Н·g, Па
где ρ – плотность воды в U-образном вакуумметре, равная 1000 кг/м3; g – ускорение свободного падения, равное 9,81 м/сек2; 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.
Таблица 2
Результаты обработки опытных данных
| № п/п | Рассчитываемая величина | Обоз-на-чение | Едини-ца из-мере-ния | Номер опыта | ||||
| Атмосферное давление | Ратм | Па | ||||||
| Перепад давления воздуха в воздухомере | ΔP | Па | ||||||
| Плотность воздуха в воздухомере | ρв | кг/м3 | ||||||
| Расход воздуха | G | кг/с | ||||||
| Плотность воздуха на выходе из трубы | ρв2 | кг/м3 | ||||||
| Средняя скорость потока на выходе из трубы | w2 | м/с | ||||||
| Полная электрическая энергия, потребленная электродвигателем и электронагревателем | Ээлдв + Ээлнагр | кДж/ кг | ||||||
| Изменение энтальпии потока при движении через трубу | Δh | кДж/ кг | ||||||
| Изменение кинетической энергии потока при движении через трубу | Δw2/2 | кДж/ кг | ||||||
| Количество теплоты, отданное в окружающую среду | qпот | кДж/ кг | ||||||
| Коэффициент полезного действия компрессора | η |
4. Массовый расход воздуха
, 
кг/с.
5. Плотность воздуха на выходе из трубы
, кг/м3 ,
где t2 - температура воздуха на выходе из трубы, оС
6. Средняя скорость воздуха на выходе из трубы
где F = 1,35·10-3 м2 – площадь выходного сечения трубы. Начальную скорость потока воздуха перед входом в трубу следует принять равной нулю: w1 = 0.
7. Изменение потенциальной энергии потока воздуха в пределах трубы
gΔz = g(z2- z1)·10- 3 = 0,0039 кДж/кг одинаково во всех опытах и мало по сравнению с остальными слагаемыми уравнения (8), потому что мало изменение высоты (z2- z1 ) = 0,4 м. Поэтому величиной этого слагаемого gΔz в уравнении (8) можно пренебречь.
8. Изменение энтальпии воздуха в пределах трубы вычисляется по формуле
Δh = h2 – h1 = сp(t2 –t1), кДж/кг.
где сp = 1,008 кДж/кг – теплоемкость воздуха при постоянном давлении, которая принимается постоянной в условиях опытов.
Все слагаемые уравнения (8) при записи в табл.2 выражены в единицах кДж/кг. Для этого рассчитанные численные значения слагаемых необходимо умножить на переводной коэффициент 10-3 кДж/Дж.
9. Увеличение кинетической энергии потока газа в трубе
Δw2/2 =(w22- w12)·10-3/2 = w22·10-3/2, кДж/кг.
10. Полная электрическая энергия, потребленная электродвигателем и электронагревателем
Ээлдв + Ээлнагр = (Iк·Uк + Iн·Uн)·10-3 /G, кДж/кг/
11. Потери теплоты в окружающую среду
qпот = (Ээлдв + Ээлнагр ) - Δh - Δw2/2.
Контрольные вопросы
1. Сформулируйте цель лабораторной работы и поясните, как достигается поставленная цель?
2. Чем различаются замкнутая и разомкнутая термодинамические системы?
3. Какое отношение имеет первый закон термодинамики к всеобщему закону сохранения энергии?
4. Сформулируйте и напишите аналитические выражения первого закона термодинамики для замкнутой и разомкнутой термодинамических систем.
5. Каков физический смысл величин, входящих в уравнения первого закона термодинамики для замкнутой и разомкнутой термодинамических систем?
6. Дайте определение и поясните физический смысл понятий теплоты и работы в технической термодинамике.
7. Что означают знаки «+» и «−» для теплоты и работы?
8. На что и каким образом влияет изменение нагрева трубы при постоянном расходе воздуха?
9. На что расходуется мощность, подведенная для нагрева трубы, и как она определяется?
10. Как осуществляется выбор контрольной оболочки (границ) системы применительно к данной лабораторной работе?
11. Назовите основные узлы экспериментальной установки и укажите их назначение.
12. Какими методами измеряется температура в данной работе?
13. Как измеряется и регулируется расход воздуха в данной работе?
14. На что расходуется мощность, подведенная к компрессору, и как она определяется?
15. В каком месте и почему границы подсистем (системы) размыкаются?
16. Что называется внутренней энергией рабочего тела? Свойства внутренней энергии и расчетные формулы.
17. Что называется энтальпией рабочего тела? Свойства энтальпии и расчетные формулы.
