Кафедра «Гидравлика, гидропневмоавтоматика и
Тепловые процессы»
ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ ПО
ТЕПЛОТЕХНИКЕ
 |
г. Ростов-на-Дону 2013 г.
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ДОНСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
(ДГТУ)
Кафедра «Гидравлика, гидропневмоавтоматика и
Тепловые процессы»
ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ ПО
ТЕПЛОТЕХНИКЕ
Ростов-на-Дону 2013
Составители: Сидоренко В.С., Полешкин М.С., Рыбак А.Т., Тумаков А.А.,
Чернавский В.А., Фридрих Р.А., Щербаков В.Н.
Под общей редакцией к.т.н. Щербакова В.Н.
УДК 621.1.016
Л 12
Лабораторный практикум по Теплотехнике. – Ростов н/Д: Издательский центр ДГТУ, 2013. – 92с.
Лабораторный практикум для всех направлений и специальностей, изучающих цикл дисциплин: «Теплотехника» (Термодинамика и тепломассообмен); «Термодинамика»; «Механика жидкости и газа и прикладная термодинамика»; «Перенос энергии и массы»; «Основы теплотехники и аэродинамики» и др.
Рецензент канд. техн. наук., доцент Дымочкин Д.Д.
Сидоренко В.С., Полешкин М.С., Рыбак А.Т., Тумаков А.А.,
Чернавский В.А., Фридрих Р.А., Щербаков В.Н.
Издательский центр ДГТУ. 2013
ВВЕДЕНИЕ
Развитие науки, техники и инновационных технологий выдвигает новые требования к подготовке специалистов. Значительно изменились возможности для постановки и проведения лабораторных работ.
Предлагаемое издание «Практикума по теплотехнике» придерживается тенденции совершенствования лабораторной базы с целью повышения качества обучения. Общая направленность и содержание лабораторных работ имеют много общего с представленными лабораторным практикумом по учебной дисциплине «Термодинамика и тепломассообмен» (выпуск 2005г, ДГТУ): это изучение вопросов парообразования и кипения воды, зависимости температуры кипения от давления, определение основных параметров влажного воздуха, коэффициентов теплоотдачи и теплопередачи при конвективном теплообмене, испытания рекуперативных теплообменных аппаратов для нагрева и охлаждения теплоносителей, двухступенчатого компрессора. Предлагаемый «Практикум по теплотехнике» дополнен лабораторной работой №7 по исследованию характеристик центробежного вентилятора (авт. Чернавский В.А., Щербаков В.Н.), работой №8 по исследованию теплоотдачи на воздушной модели газохода котла (авт. Чернавский В.А., Щербаков В.Н.), приборами и схемами, обеспечивающми автоматическое измерение, регулирование температуры и передачу информации для дальнейшей обработки на компьютере (авт. Щербаков В.Н). Значительно расширена теоретическая часть работы №1(авт. Щербаков В.Н.). Измерительная часть модернизирована, как и в работе №8 (авт. Щербаков В.Н., Полешкин М.С.). Подобные усовершенствования выполнены на принципиально изменённом (авт. Щербаков В.Н.) экспериментальном стенде к работе №2. Значительно усовершенствована экспериментальная установка к работе №3 за счёт применения современных приборов, оснащённых интерфейсом, для измерения расхода воздуха (авт. Чернавский В.А., Щербаков В.Н., Фридрих Р.А.), измерения и точного регулирования температуры (авт. Щербаков В.Н.). Применение компьютерных технологий наряду с повышением качества обучения позволит создавать новые варианты работ.
Лабораторная работа №1
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫКИПЕНИЯ ВОДЫВ ЗАВИСИМОСТИ ОТ ДАВЛЕНИЯ
Цель работы
Целью данной работы является экспериментальное определение зависимости температуры кипения от давления ниже атмосферного, соотношения между параметрами фазового перехода, изучение «диаграмм p-v и Т-v для воды и водяного пара», фазовой Т-p диаграммы, знакомство с понятием вакуума.
- ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Под в а к у у м о м в технике понимают состояние газа, при котором его давление ниже атмосферного.
Величина вакуума в каком-либо сосуде определяется как разность между атмосферным и абсолютным давлением газа в этом сосуде.
В практике для оценки степени разряжения газов в сосуде пользуются величиной абсолютного давления, а словом «вакуум» характеризуют лишь состояние разряжения газов. Абсолютным называют давление, отсчитываемое от абсолютного нуля давления (от абсолютного вакуума). В соответствии с основным уравнением гидростатики абсолютное давление вакуума равно:
pабс = pатм - pвак,
где: pатм = pбар - показание барометра;
pвак - показание вакуумметра.
Термодинамическим параметром состояния является только абсолютное давление, так как вакуумметрическое давление зависит от атмосферного, которое может изменяться.
ЕДИНИЦЫИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ (ВАКУУМА)
Единицей давления в международной системе единиц СИ служит Ньютон на квадратный метр (Н/м2), который назван Паскалем (Па)
В технике до настоящего времени имеют распространение внесистемные единицы давления:
1 ат = 1 кгс/ кв. см = 9,81·104 Па- техническая атмосфера,
1 ат = 10 м вод. ст. =735,559 мм рт. ст.
Различают следующие состояния вакуума:
низкий………………..1,01*105 - 1,33*102 Па
средний………………1,33*102 – 10-1 Па
высокий………………10-1 -10-5 Па
сверхвысокий……… 10-5 - 10-12 Па
Для создания требуемой степени разряжения в экспериментальных и промышленных установках применяют вакуумные насосы, которые по назначению подразделяются:
· на форвакуумные до 10-2 Па,
· высоковакуумные до 10-6 Па,
· сверхвысоковакуумные ниже 10-6 – 10-10 Па.
Вакуумные насосы по принципу действия различают:
· механические,
· эжекторные,
· диффузионные пароструйные,
· турбомолекулярные и специальные.
Приборы, измеряющие атмосферное давление называются барометрами, а измеряющие давление выше атмосферного – манометрами. Приборы для измерения давления газа ниже атмосферного называются вакуумметрами. По принципу действия вакуумметры делятся на приборы прямого и косвенного действия.Приборы прямого действия непосредственно реагируют на давление газа. К ним относятся:
1. Жидкостные (ртутные, спиртовые) U-образные вакуумметры,
2. Деформационные (механические) вакуумметры с датчиком сильфоном, мембраной или пружиной,
3. Компрессионные вакуумметры, действие которых основано на законе изотермического сжатия идеального газа.
Приборы косвенного действия измеряют не само давление, а некоторую его функцию и состоят из датчика и измерительного блока. К ним относятся:
1. Теплоэлектрические вакуумметры, использующие зависимость теплопроводности газа от давления. Они подразделяются на термопарные и вакуумметры сопротивления.
2. Ионизационные вакуумметры, в которых используется ионизация газа. Они подразделяются электрорязрядные, радиоэотопные и электронные ионизационные.