УДК 621.1 (075.8)
Рецензент:
Заведующий кафедрой «Физика» ФГБОУ ВО РГАТУ д.б.н.,
профессор Пащенко В.М.
Авторы: к.т.н., доцент Дмитриев Н.В.; к.т.н., доцент Максименко О.О.
Методические указания для выполнения лабораторных работ по курсу «Термодинамика и теплопередача (Теплотехника)» для студентов по направлению подготовки: 23.03.03 «Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов», 23.03.01 «Технология транспортных процессов», 08.03.01 «Строительство».
Указания составлены в соответствии с рабочей программой курса «Термодинамика и теплопередача». В указаниях изложены теоретические основы, правила оформления, организация и порядок расчета курсовой работы по дисциплине «Термодинамика и теплопередача». Приводятся алгоритмы расчета термодинамических циклов и соответствующая им литература. В приложениях даются необходимые примеры основных расчетов циклов и процессов.
Подготовлены на кафедре «Автотракторная техника и теплоэнергетика»/ Дмитриев Н.В.; Максименко О.О.– Рязань: Изд. ФГБОУ ВО РГАТУ,2015/.
Методические указания рассмотрены и одобрены учебно-методической комиссией автодорожного факультета ФГБОУ ВО РГАТУ
«__ 1 __» __ июля _ 2015 г. протокол № _ 11 _
Председатель учебно-методической комиссии автодорожного факультета
___________________________________ д.т.н., проф. И.А. Успенский
содержание
стр.
Введение…………………………………………………………………........ 2
Работа 1. Первый закон термодинамики в применении к решению одной
из технических задач…………………………………………......... 3
Работа 2. Определение параметров влажного воздуха……………………..13
Работа 3. Исследование процесса истечения из суживающегося сопла…. 25
Работа 4. Определение коэффициента теплопроводности теплоизоляцион-ного материала (метод цилиндрического слоя)……………….....37
Работа 5. Определение коэффициента теплоотдачи при свободной кон-векции (метод струны)………………………………………...…..46
Работа 6. Исследование процессов теплообмена на горизонтальном трубопроводе………………………………………..........…………..…..56
ВВЕДЕНИЕ
Современные энерго-технологические системы требуют от специалиста глубокого понимания законов и принципов действия теплового оборудования, встроенного в эти системы. Только достаточно высокий уровень общетеплотехнической подготовки позволит специалисту решать задачи по созданию современных экономически выгодных тепловых установок и находить пути повышения их энергетической эффективности.
Лабораторные исследования позволяют более глубоко понимать основные законы термодинамики и теплопередачи, принципы работы тепловых установок. Обработка опытных данных может осуществляться с помощью диаграмм и справочных таблиц, умение пользоваться которыми необходимо инженеру.
В состав виртуальной лаборатории включены шесть работ: три работы по технической термодинамике и три – по теплопередаче. Использование компьютерных технологий при выполнении лабораторных работ позволяет значительно расширить диапазон как качественных, так и количественных характеристик исследуемых процессов. Использование виртуальной лаборатории позволяет руководителю занятий ставить перед обучаемым индивидуальные задания по исследованию теплотехнических процессов.
Работа 1. Первый закон термодинамики В ПРИЛОЖЕНИИ К РЕШЕНИЮ ОДНОГО ИЗ ВИДОВ ТЕХНИЧЕСКИХ ЗАДАЧ.
1. Цель работы. Определение с помощью уравнения первого закона термодинамики количества теплоты, отдаваемого в окружающую среду в условиях лабораторной установки.
2. Основные положения. Одно из возможных формульных представлений первого закона термодинамики в расчете на 1 кг массы рабочего тела имеет вид
, (1)
где 
- соответственно, суммарные количества теплоты и технической работы, переносимые через контрольную оболочку термодинамической системы;
Δh – изменение энтальпии рабочего тела, Δh
, (2)
ΔЭкин – изменение кинетической энергии потока 1 кг рабочего тела
,(3)
ΔЭпот – изменение потенциальной энергии потока1 кг рабочего тела
, (4)
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. 1, делится на два участка (две подсистемы): первый участок − от входного сечения I до сечения IIа, а второй - от сечения IIа до сечения II. 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 I-го участка (подсистемы) приобретает вид:
, (5)
lэ1 – работа электрического тока, подаваемого на электродвигатель компрессора, определяемая по уравнению:
, (6)
где G – расход воздуха, рассчитываемый по показаниям вакуумметра воздухомерного устройства;
Nэ – 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 I-ом участке в окружающую среду.
Расчетная схема I-го участка может быть представлена в следующем виде:
Уравнение первого закона термодинамики для II-го участка (подсистемы) приобретает вид:
, (7)
lэ2 – работа электрического тока, подаваемого на нагрев трубы, определяемая по уравнению:
, (8)
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 II-ом участке в окружающую среду.
Расчетная схема II-го участка может быть представлена в следующем виде:
Для термодинамической системы в целом уравнение первого закона термодинамики образуется суммированием уравнений (5) и (7) и представляется в виде:
, (9)
где qн1 + qн2 = qн – общее количество теплоты, отдаваемое в окружающую среду.
3. Схема и описание установки. Рабочее тело − воздух компрессором 1 (рис. 1) забирается из окружающей среды, сжимается и поступает в горизонтальный участок трубы 5. Воздух на пути из окружающей среды в компрессор проходит через воздухомерное устройство 2 типа «труба Вентури». Количество воздуха, проходящее через установку, может изменяться с помощью заслонки 3. Параметры окружающей среды измеряются приборами, расположенными на панели 11 «Окружающая среда» (ртутный, чашечный барометр и жидкостно-стеклянный термометр). На панели 4 «Статические напоры», расположены три U-образных манометра для измерения статических давлений в сечениях: «горло» воздухомера (Н), на входе в компрессор (Нв) и за компрессором (Нн). В результате подведенного тепла, воздух, проходя от сечения I−I, где его температура равна температуре окружающей среды t1 = tокр, нагревается до температуры t2а, которая измеряется термопарой 6 в комплекте с вторичным прибором.
Рис. 1. Схема установки.
Для определения мощности, подведенной к электродвигателю компрессора, служит панель 8 «Работа компрессора» с размещенными на ней амперметром и вольтметром. Мощность, расходованная на нагрев горизонтального участка трубы 5, определяется по показаниям вольтметра и амперметра, расположенных на панели 10 «Нагрев трубы».
Протокол наблюдений
Таблица 1.
| № п/п | Измеряемая величина | Обозна- чение | Единицы измерен. | Номера опытов | |||||
| Температура воздуха при входе в воздухомер (сечение I) | t1 | °С | |||||||
| Температура воздуха при входе в трубу (сечение IIа) | t2а | °С | |||||||
| Температура воздуха при выходе из трубы (сечение II) | t2 | °С | |||||||
| Показания вакуумметра («горло» воздухомера) | Н | мм вод.ст. | |||||||
| Показания пьезометра (после компрессора) | Нн | мм вод.ст. | |||||||
| Напряжение и сила тока, потребляемого компрессором | Uк | в | |||||||
| Iк | а | ||||||||
| Напряжение и сила тока, потребляемого на нагрев трубы | Uн | в | |||||||
| Iн | а | ||||||||
| Показания барометра | B | мбар | |||||||
| Температура окружающей среды | tокр | °С |
4. Расчетные формулы и расчеты.
4.1. Атмосферное давление находится с учетом температурного расширения столбика ртути барометра по формуле:
, Па (10)
4.2. Перепад давления воздуха в воздухомере ΔР:
, Па (11)
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.
4.3. Плотность воздуха по состоянию в «горле» воздухомера ρв
, кг/м3 (12)
где R – характеристическая газовая постоянная воздуха, равная 287 Дж/кг·°К.
4.4. Расход воздуха G
, кг/сек (13)
4.5. Абсолютное давление в сечении на выходе из компрессора и на входе в горизонтальную трубу Р2а
, Па (14)
где Нн - показание пьезометра (после компрессора), переведенное в м вод.ст.
4.6. Плотность воздуха на выходе из компрессора и на входе в горизонтальную трубу ρ2а
, кг/м3 (15)
где t2а – температура воздуха на выходе из компрессора и на входе в горизонтальную трубу (сечение IIа), °С.
4.7. Плотность воздуха на выходе из трубы ρ2
, кг/м3 (16)
где t2 – температура воздуха на выходе из трубы (сечение II), °С.
4.8. Значение энтальпии воздуха h, в сечениях I, IIa и II определяется по общему уравнению
, кДж/кг (17)
где ср – теплоемкость воздуха при постоянном давлении, которая может быть принята не зависящей от температуры и равной 1,006 кДж/(кг·°С);
tj – температура в рассматриваемом сечении, °С;
j – индекс рассматриваемого сечения (I, IIa или II).
4.9. Средняя скорость потока Wj в сечениях IIa и II определяется по общему уравнению
, м/сек (18)
где F – площадь проходного сечения для потока воздуха, одинаковая для сечений IIa и II и равная 1,35·10-3 м2;
ρj – 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 W1 = 0.
4.10. Изменение потенциальной энергии на участке I − IIа ΔЭпот
, кДж/кг (19)
Так как в данной работе (Z2а – Z1) = 0,4 м, то ΔЭпот = 0,0039 кДж/кг одинаково для всех опытов и сравнительно мало. Поэтому величиной этого слагаемого в уравнении (5) можно пренебречь.
4.11. Работа электрического тока lэ1 на I-ом участке (подсистеме)
, кДж/кг (20)
где Iк – сила тока, потребляемая электродвигателем компрессора, а;
Uк – напряжение, подаваемое на электродвигатель компрессора, в.
4.12. Работа электрического тока lэ2 на II-ом участке (подсистеме)
, кДж/кг (21)
где Iн – сила тока, потребляемая на нагрев трубы, а;
Uн – напряжение, подаваемое на нагрев трубы, в.
4.13. Результаты расчетов должны быть продублированы в форме сводной таблицы 2.
Таблица 2.
| № п/п | Измеряемая величина | Обозна- чение | Единицы измерен. | 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/сек | |||||||
| Плотность воздуха в сечении IIа | ρ2a | кг/м3 | |||||||
| Средняя скорость потока в сечении IIa | W2a | м/сек | |||||||
| Плотность воздуха при выходе из трубы (сечение II) | ρ2 | кг/м3 | |||||||
| Средняя скорость потока при выходе из трубы (сечение II) | W2 | м/сек | |||||||
| Работа электрического тока на первом участке (подсистеме) | lЭ1 | кДж/кг | |||||||
| Изменение энтальпии потока на первом участке (подсистеме) | Δh1 | кДж/кг | |||||||
| Изменение кинетической энергии потока на первом участке (подсистеме) | ΔЭкин1 | кДж/кг | |||||||
| Количество теплоты, отдаваемое на первом участке в окружающую среду | qн1 | кДж/кг | |||||||
| Работа электрического тока на втором участке (подсистеме) | lЭ2 | кДж/кг | |||||||
| Изменение энтальпии потока на втором участке (подсистеме) | Δh2 | кДж/кг | |||||||
| Изменение кинетической энергии потока на втором участке (подсистеме) | ΔЭкин2 | кДж/кг | |||||||
| Количество теплоты, отдаваемое на втором участке в окружающую среду | qн2 | кДж/кг | |||||||
| Общее количество тепла, отдаваемое в окружающую среду термодинамической системой | qн | кДж/кг |
4.14. Пояснения к расчетам некоторых величин при заполнении таблицы результатов расчета
К строке 10: 
, кДж/кг
К строке 11: 
, кДж/кг
К строке 12: 
, кДж/кг
К строке 14: 
, кДж/кг
К строке 15: 
, кДж/кг
К строке 16: 
, кДж/кг
К строке 17: 
, кДж/кг
5. Контрольные вопросы.
5.1. Сформулируйте цель лабораторной работы и поясните, как достигается поставленная цель?
5.2. Назовите основные узлы экспериментальной установки и укажите их назначение.
5.3. Какими методами измеряется температура в данной работе?
5.4. Как измеряется и регулируется расход воздуха в данной работе?
5.5. На что расходуется мощность, подведенная к компрессору, и как она определяется?
5.6. Сформулируйте и напишите аналитические выражения первого закона термодинамики для замкнутой и разомкнутой оболочек.
5.7. Каков физический смысл величин, входящих в уравнения первого закона термодинамики для замкнутой и разомкнутой оболочек?
5.8. Дайте определение и поясните физический смысл понятий теплоты и работы в технической термодинамике.
5.9. Что означают знаки «+ » и «− » для теплоты и работы?
5.10. На что и каким образом влияет изменение нагрева трубы при постоянном расходе воздуха?
5.11. На что расходуется мощность, подведенная для нагрева трубы, и как она определяется?
5.12.. Как осуществляется выбор контрольных оболочек (границ) подсистем (системы) применительно к данной лабораторной работе?
5.13. В каком месте и почему границы подсистем (системы) размыкаются?
5.14. Что называется внутренней энергией рабочего тела? Свойства внутренней энергии и расчетные формулы.
5.15. Что называется энтальпией рабочего тела? Свойства энтальпии и расчетные формулы.
Работа 2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ВЛАЖНОГО ВОЗдУХА
1. Цель работы. Изучение термодинамических свойств влажного воздуха и процессов изменения параметров влажного воздуха.
2. Основные положения. Влажный воздух представляет собой смесь сухого воздуха и водяного пара. Знание свойств влажного воздуха необходимо для расчетов процессов сушки влажных материалов и изделий, а также систем вентиляции и кондиционирования воздуха. Влажный воздух можно рассматривать с некоторыми допущениями как газовую смесь, к которой применимы законы идеального газа.
Закон Дальтона формулируется так: общее давление смеси равно сумме парциальных давлений компонентов. Каждый газ ведет себя так, как если бы он был один в сосуде, занимая весь объем смеси:
, Па (1)
где В − барометрическое давление;
рв и рп − парциальные давления, соответственно, сухого воздуха и водяного пара.
Уравнение состояния для идеального газа может быть использовано как для сухого воздуха, так и для водяного пара, находящегося во влажном воздухе, так как во влажном ненасыщенном воздухе влага находится в состоянии перегретого пара. Уравнение состояния можно записать в следующем виде:
(2)
или для 1 кг рабочего тела:
(3)
где р − парциальное давление компонента, Па;
V − объем газовой смеси, м3;
m − масса газа, кг;
R − характеристическая газовая постоянная, Дж/(кг·град);
Т − абсолютная температура, °К;
v − удельный объем газа, м3/кг.
Содержание водяного пара во влажном воздухе может быть выражено по-разному: через абсолютную или относительную влажность, или влагосодержание.
Абсолютная влажность воздуха характеризует массу водяного пара, которая содержится в 1 м3 влажного воздуха. Так как объем водяного пара в 1 м3 влажного воздуха также составляет 1 м3, то можно сказать, что абсолютная влажность численно равна плотности водяного пара в смеси ρп, кг/м3. Таким образом, абсолютная влажность представляет собой объемную концентрацию пара. Концентрация влаги в воздухе может изменяться. Воздух, который способен поглощать водяной пар, называется ненасыщенным, причем эта его способность к насыщению зависит от температуры. Чем выше температура, тем больше движущая сила процесса сушки, определяемая разностью парциальных давлений паров растворителя над материалом и в окружающем воздухе. Влага переходит из материала в воздух до наступления состояния равновесия. При насыщении воздух не поглощает влагу, и избыточная влага начинает конденсироваться. Поэтому в процессе сушки очень важно знать способность воздуха к насыщению, которая характеризуется относительной влажностью φ.
Относительная влажность — это отношение концентрации водяного пара ненасыщенного воздуха или газа к концентрации водяного пара насыщенного воздуха или газа при одинаковых температурах и давлениях, т. е. это отношение плотности водяного пара при данных условиях к плотности, предельно возможной при той же температуре и том же барометрическом давлении:
(4)
где ρп − плотность пара в ненасыщенном состоянии (перегретого пара), кг/м3;
ρн − плотность пара в состоянии насыщения (сухого насыщенного пара), кг/м3.
Из уравнения (3) относительную влажность воздуха можно выразить с небольшой погрешностью отношением парциального давления пара в воздухе к парциальному давлению насыщенного водяного пара при той же температуре. Ошибка при предположении, что водяной пар является идеальным газом, составляет приблизительно 1,5 %, что вполне допустимо при инженерных расчетах. Тогда относительная влажность воздуха при температуре t менее 100 °С:
(5)
При температуре выше 100 °С относительная влажность определяется по формуле:
(6)
где В − барометрическое давление, Па; 
, кг/м3.
Для абсолютно сухого воздуха, когда рп = 0, относительная влажность тоже равна 0. Для воздуха, насыщенного водяными парами, рп = рни φ = 1. Поэтому можно сказать, что относительная влажность является показателем степени насыщения воздуха водяными парами.
Влагосодержание воздуха. Влагосодержанием влажного воздуха называется масса водяного пара в граммах, приходящаяся на 1 килограмм абсолютно сухого воздуха:
, г/кг сух.воз (7)
где Мпи Мв — соответственно массы водяного пара и сухого газа, кг.
Используя уравнение состояния (2) для влажного воздуха, запишем:
, г/кг сух.воз. (8)
Величина В, входящая в формулу, зависит от географического положения местности (для центральных частей России В ≈ 745 мм рт. ст.).
Из уравнения (8) видно, что влагосодержание воздуха зависит от относительной влажности, парциального давления насыщенного водяною пара и барометрического давления. Для насыщенного воздуха (φ = 1) с возрастанием парциального давления (или температуры насыщения) увеличивается количество влаги в газе. С увеличением барометрического давления влагосодержание воздуха падает. При температуре более 100 °С рн = В, тогда формула (8) приобретает следующий вид:
, г/кг сух.воз. (9)
т. е. величина d при t > 100 °С зависит только от φ.
Теплосодержание влажного воздуха, в котором содержится 1 кг сухого воздуха и d г влаги, можно представить как сумму теплосодержаний (энтальпий) сухого газа и перегретого водяного пара. Теплосодержание I влажного воздуха относится обычно к 1 кг сухого воздуха:
, кДж/кг (10)
где hв= 1,006·t — энтальпия сухого воздуха, кДж/кг (1,006 — средняя удельная теплоемкость сухого воздуха при постоянном давлении, кДж/(кг·град);
hп= (2500+1,97·t) — энтальпия водяного пара, равная сумме его теплосодержания при 0°С и тепла перегрева от 0° до t(1,97 — средняя удельная теплоемкость перегретого водяного пара, кДж/(кг · град).
Таким образом, теплосодержание влажного воздуха на 1 кг сухого воздуха определяется по формуле:
, кДж/кг (11)
Из этой формулы видно, что энтальпия влажного воздуха возрастает с увеличением его температуры и влагосодержания.
Температура точки росы является одной из характеристик влажного воздуха. По этой температуре можно определить относительную влажность воздуха. Температурой точки росы, или температурой насыщения, называется та температура, до которой следует охладить влажный воздух (при постоянном влагосодержании), чтобы он стал насыщенным При этом водяной пар конденсируется и выпадает в виде росы (φ = 1). Парциальное давление водяного пара рп равно давлению в состоянии насыщения рн. Температуру точки росы можно определить по таблицам термодинамических свойств воды и водяного пара как температуру насыщенного воздуха при парциальном давлении насыщения рнили по I−d диаграмме влажного воздуха (рис. 3).
3. Схема и описание установки. Лабораторная установка (рис. 1) состоит из прозрачного пластмассового воздуховода 1, внутри которого установлен психрометр. Психрометр состоит из двух ртутных термометров: сухого 5 и так называемого мокрого 4.
Рис. 1. Схема лабораторной установки.
Мокрый термометр отличается от сухого тем, что его ртутный термобаллончик обернут тканью, смоченной водой. Таким образом, мокрый термометр показывает температуру, которую имеет вода, содержащаяся во влажной ткани. Очевидно, что с поверхности мокрой ткани (если только влажный воздух не является насыщенным) происходит испарение воды. Убыль влаги в процессе испарения компенсируется ее поступлением под действием капиллярных сил из специального баллончика 3 с водой. Для уменьшения погрешности показаний мокрого термометра компрессором 2 создается поток воздуха, скорость которого измеряется расходомерным устройством типа труба «Вентури» 9 по показаниям U-образного вакуумметра 10. При достижении стационарного режима (разность показаний сухого и мокрого термометров не изменяется во времени) сухой термометр показывает истинное значение температуры влажного воздуха tс, а мокрый − температуру испаряющейся с поверхности ткани воды tм.
Причем, чем суше воздух, тем больше психрометрическая разность (tс − tм). Переход от одного режима к другому осуществляется путем изменения температуры воздуха с помощью электронагревателя 6. В работе предусмотрена возможность изменения скорости воздушного потока с помощью поворотной заслонки 8, а также изменение влагосодержания путем впрыскивания в поток воздуха водяного пара, генерируемого в автоклаве 7. Измерение параметров окружающей среды выполняется с помощью ртутного барометра 11 и термометра 12. Результаты наблюдений вносятся в протокол (таблица 1).
Таблица 1.
| № п/п | Измеряемая величина | Обозна- чение | Единицы измерен. | Номера опытов | |||||
| Температура сухого термометра | tс | °С | |||||||
| Температура мокрого термометра | tм | °С | |||||||
| Разрежение в «горле» воздухомера | Н | мм вод.ст. | |||||||
| Показания барометра | B | мбар | |||||||
| Температура окружающей среды | tокр | °С |
4. Расчетные формулы и расчеты.
4.1. Приступая к вычислениям, необходимо рассчитать истинное значение температуры мокрого термометра tм′ по формуле:
, °С (12)
где tм − показание мокрого термометра в психрометре, °С;
Δ − ошибка в процентах от измеренной психрометрической разности (tс – tм), определяемая по графику рис. 2 в зависимости от скорости потока воздуха;
tс − температура по сухому термометру, °С.
Рис. 2. График для определения величины ошибки к показаниям мокрого термометра при разной скорости воздуха
4.2. Атмосферное давление находится с учетом температурного расширения столбика ртути барометра по формуле:
, Па (13)
4.3. Перепад давления воздуха в воздухомере ΔР:
, Па (14)
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.
4.4. Плотность воздуха по состоянию в «горле» воздухомера ρв
, кг/м3 (15)
где R – характеристическая газовая постоянная воздуха, равная 287 Дж/кг·°К.
4.5. Расход воздуха G
, кг/сек (16)
4.9. Средняя скорость потока W определяется по уравнению
, м/сек (17)
где F – площадь проходного сечения для потока воздуха, равная величине 0,0177, м2;
4.10. Плотность воздуха ρ в рассматриваемом сечении при атмосферном давлении по формуле
, кг/м3 (18)
4.11.Определение относительной влажности:
а) по психрометрической формуле
, % (19)
где рм − давление насыщения водяного пара при измеренной температуре мокрого термометра;
рн − давление насыщения водяного пара при температуре сухого термометра.
Величины рм и рн находятся по таблицам термодинамических свойств воды и водяного пара или по рекуррентной формуле полинома:
, Па (20)
Поправочный коэффициент А, учитывающий влияние скорости воздуха, находится по формуле:
, (21)
где В − барометрическое давление; W − скорость воздуха, м/сек.
Величины всех парциальных давлений р и барометрического давления В в формулах (19, 20 и 21) должны иметь одинаковую размерность (например бар или Па).
б) по I−d диаграмме (рис.3). Для нахождения относительной влажности на диаграмме следует найти точку пересечения изотерм tс и tм′. Затем путем интерполяции между линиями φ = const определяется относительная влажность в %. Кроме того, по I−d диаграмме влажного воздуха в соответствии с найденным положением точки изотерм tс и tм′, определяются: влагосодержание, теплосодержание, температура точки росы и парциальное давление водяного пара во влажном воздухе.
 |
Рис. 3. I−d диаграмма
4.12. Абсолютная влажность воздуха ρп определяется по уравнению состояния:
, кг/м3 (22)
здесь и далее φ – относительная влажность в долях единицы;
Rп – характеристическая газовая постоянная водяного пара равная 462 Дж/(кг·град);
рн − давление насыщения водяного пара при температуре сухого термометра, Па;
4.13. Влагосодержание воздуха определяется по формуле (8).
4.14. Теплосодержание (энтальпия) влажного воздуха находится по формуле (11).
4.15. Парциальное давление пара во влажном воздухе по формуле:
, Па (23)
4.6. Результаты расчетов по формулам и найденные по I−d диаграмме влажного воздуха должны быть продублированы в форме сводной таблицы 2. Таблица 2.
| № п/п | Расчетная величина | Обозна- чение | Единицы измерен. | Номера опытов | |||||||||||
| по расчету | по I – d диаграмме | ||||||||||||||
| Истинное значение мокрого термометра | tм’ | °С | |||||||||||||
| Относительная влажность | φ | % | |||||||||||||
| Влагосодержание | d | г/кг сух.воз. | |||||||||||||
| Абсолютная влажность | ρп | кг/м3 | – | – | – | – | – | – | |||||||
| Теплосодержание (энтальпия) | I | кДж/кг | |||||||||||||
| Парциальное давление пара | рп | Па | |||||||||||||
| Парциальное давление насыщения | рн | Па |
Поиск по сайту©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование. Дата создания страницы: 2019-03-02 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных |
Поиск по сайту: Читайте также: Деталирование сборочного чертежа Когда производственнику особенно важно наличие гибких производственных мощностей? Собственные движения и пространственные скорости звезд |