Расчетные формулы и расчеты

1. Атмосферное давление (Па) с учетом температурного расширения столбика ртути барометра:

.

2. Перепад давления (Па) воздуха в воздухомере:

.

Здесь g =9,81 м/с² – ускорение свободного падения; Н - показание вакуумметра (в «горле») воздухомера, мм вод. ст.

3. Плотность воздуха (кг/м³) в «горле» воздухомера:

,

где R =287 – газовая постоянная воздуха, Дж/кг.

4. Расход воздуха (кг/с):

,

где - коэффициент расхода.

5. Абсолютное давление (Па) в сечении на выходе из компрессора (на входе в горизонтальную трубу):

.

6. Плотность воздуха (кг/м³) на выходе из компрессора (на входе в горизонтальную трубу):

,

где t _{2 а} - температура воздуха (° С) на выходе из компрессора (на входе в горизонтальную трубу) в сечении IIа.

7. Плотность воздуха (кг/м³) на выходе из трубы:

,

где p ₂= p _атм, t ₂ - температура воздуха (°С) на выходе из трубы в сечении II.

8. Энтальпия воздуха (кДж/кг) в сечениях I, IIa и II:

,

где с_р - теплоемкость воздуха при постоянном давлении. Может быть принята не зависящей от температуры и равной 1,006 кДж/(кг∙°С); t_j - температура в рассматриваемом сечении, ° С; j - индекс рассматриваемого сечения (I, IIa или II).

9. Средняя скорость потока (м/с) в сечениях IIa и II:

,

где F =0,00135 м² - площадь проходного сечения для потока воздуха, одинаковая для сечений IIa и II; ρ_j - плотность воздуха в рассматриваемом сечении, кг/м³; j - индекс рассматриваемого сечения (IIa или II).

Скорость потока воздуха в сечении I (на входе в воздухомер из окружающей среды) должна быть принята равной нулю, W ₁ = 0.

10. Изменение потенциальной энергии (кДж/кг) на участке I-IIа:

.

Так как Z _2а – Z ₁ = 0,4 м, то ∆ Э _пот = 0,0039 кДж/кг одинаково для всех опытов и сравнительно мало. Следовательно, этим слагаемым в уравнении (1) можно пренебречь.

11. Работа электрического тока l_{э 1} на I-м участке (подсистеме), кДж/кг:

.

Здесь I _к - сила тока, потребляемая электродвигателем компрессора, А; U _к - напряжение, подаваемое на электродвигатель компрессора, В.

12. Работа электрического тока l _э2 на II-м участке (подсистеме), кДж/кг:

,

где I _н - сила тока, потребляемая на нагрев трубы, А; U _н - напряжение, подаваемое на нагрев трубы, В.

Результаты расчетов записываются в табл. 2.

Пояснения к расчетам некоторых величин в табл. 2 (все в кДж/кг):

;

;

;

;

;

;

Δ h = h ₂ - h ₁ = Δ h ₁ + Δ h ₂;

;

l _э = l _э1+ l _э2.

Таблица 2. Результаты расчетов