Исследование политропного процесса

ТЕПЛОТЕХНИКА

Лабораторные работы

по дисциплине

«Техническая термодинамика», «Тепломассобмен»,

«Теплотехника»,

 

Выполнил……………………

 

Принял……………………….

ОРЕЛ 2013

 

СОДЕРЖАНИЕ

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1.

ОСНОВЫ ТЕПЛОМЕТРИИ И

ТАРИРОВКА ДАТЧИКОВ ТЕМПЕРАТУРЫ…………..…………..

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2-19

ИССЛЕДОВАНИЕ ПОЛИТРОПНОГО ПРОЦЕССА

 СЖАТИЯ ВОЗДУХА………………………………………….………..

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3

ПОСТРОЕНИЕ ЦИКЛА ХОЛОДИЛЬНОЙ МАШИНЫ. ……….

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4

ИССЛЕДОВАНИЕ КОМБИНИРОВАННОГО ТЕПЛООБМЕНА С ОПРЕДЕЛЕНИЕМ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ, КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛООТДАЧИ И СТЕПЕНИ ЧЕРНОТЫ ИЗЛУЧАЮЩЕЙ ПОВЕРХНОСТИ…………………………..………

 

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5.

РАСЧЕТ И ИСПЫТАНИЕ ТЕПЛООБМЕННОГО

 АППАРАТА («труба в трубе»)………………… ………………………..

ЛИТЕРАТУРА …………………………………………………………..

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1.

ОСНОВЫ ТЕПЛОМЕТРИИ И

ТАРИРОВКА ДАТЧИКОВ ТЕМПЕРАТУРЫ

 

 

УКАЗАНИЯ ПО ТЕХНИКЕ БЕЗОПАСНОСТИ.

1. К выполнению лабораторной работы допускаются лица, прошедшие инструктаж по технике безопасности.

2. При выполнении лабораторной работа необходимо помнить, что прикосновение к чрезмерно разогретой поверхности может привести к ожогам.

Цель работы:

1. Изучить устройства и принципы действия приборов для измерения температуры.

2. Освоить методику проведения эксперимента.

3. Провести сравнительный анализ аппаратуры для измерения температуры и тарировку предложенных термометров.

 

ОБЩИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

 

Температура

В соответствии с последней шкалой, называемой Международной практической температурной шкалой 1968 г. МПТШ – 68 (EIPT-68), таких опорных точек четыре:

· 13,81 К, или –259,4^оС, соответствующая равновесию между жидкой, твердой и газообразными фазами водорода (тройная точка водорода);

· 273,16 К, или +0,01^оС, соответствующая равновесию между жидкой и твердой, и паровой фазами воды (тройная точка воды);

· 373,15 К, или 100^оС, соответствующая равновесию между жидкой и паровой фазами воды (точка кипения воды);

· 3695 К, или 3422^оС, соответствующая равновесию между жидкой и твердой фазами вольфрама (температура вольфрама).

 

Единицами температуры являются градусы различных температурных шкал

.

В системе СИ температуру выражают в кельвинах (К); 1 К равен 1/273,15 термодинамической температуры тройной точки воды, 1 К равен также 1/100 температурного интервала между точками кипения воды и таяния льда. Шкала Кельвина является абсолютной температурной шкалой.

Шкала Цельсия является условной температурной шкалой, в которой за нулевую точку принята температура таяния льда.

В ряде зарубежных стран сохранились другие условные температурные шкалы, в частности шкала Фаренгейта.

Связь между значениями температуры, выраженными единицами различных шкал, описывается формулами:

 

Т[К] = t[⁰С] + 273,15 = 5/9 t[⁰F] + 255,37;

t[⁰С] = Т[К] – 273,15 = 5/9 (t[⁰F] – 32).

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1. Изучить методические указания, составить краткое описание всех приведенных в методичке термометров.

2. По каталогам для измерительной аппаратуры (название каталога, фирмы обязательно указать перед выбором) подобрать на каждый указанный тип термометров не менее двух видов (можно и более) и все данные вынести в виде таблицы 2 (пример приведен в таблице1 1) (каждому студенту свой справочник или каталог).

3. Изучить приборы для измерения температуры, представленные преподавателем, параметры, диапазоны измерения температур различных средств измерения. Далее произвести замеры этими приборами и данные занести в таблицу 1.3 или 1.4

4. Построить графики измерения одного параметра различными измерительными средствами в зависимости от времени (не менее 3 термометров) используя данные измерений за один и тот же период времени различными термометрами. (Произвести замеры температуры горячей и холодной воды.)

5. Сделать выводы о качестве измерения различными термометрами.

 

Таблица 1.2

Результаты обследования термометров

№	Разновидность термометра	Марка найденного по каталогу	Диапазон измерений, назначение	Чувствительный элемент,	Точность измерения
1-5

 

Таблица 1.3

Результаты измерения холодной воды

№	Название (марка) термометра	Промежутки времени замеров температуры холодной воды различными термометрами, t, мин
		0	5	10	15	20	25	30
1
2
3
4

 

Таблица 1.4

Результаты измерения горячей воды

№	Название (марка) термометра	Промежутки времени замеров температуры горячей воды различными термометрами, t, мин
		0	5	10	15	20	25	30
1
2
3
4

Таблица 1.5

Результаты измерения нагреваемого воздуха

№	Название (марка) термометра	Промежутки времени замеров температуры нагреваемого воздуха  различными термометрами, t, мин
		0	5	10	15	20	25	30
1
2
3
4

 

 

Т,^оС

t,мин

1

4

3

2

Рис. 1.8. Примерный график изменения температуры в исследуемых объектах с использованием различных термометров

 

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2

Таблица 2.1

 Результаты измерений и вычислений

Показатели	Порядковый номер эксперимента
	1	2	3	4	5
Нм, м
hм, м
V, м^3
M, кг
Рман, Па	0	1	2	3	4
Рабс,Па
Т, К
S, Дж/кг

 

Таблица 2.2.

Результаты расчета основных термодинамических функций

m, кг	n	y	C, кДж/(кг×К)	Q, Дж	L, Дж	Du, Дж	Dh, Дж/кг	DS, Дж/кг

 

 

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3

Таблица 3.1.

Результаты измерений

Место установки термоманометра	Показания термоманометра. p ман (Па, бар)	Температура в точке по термоманометру t ^o C
До компрессора. после испарителя
После компрессора, до конденсатора
После конденсатора, до РВ
До испарителя. После РВ

Обработка результатов

 

1. По значениям табл. 3.1. определяем, что давление, которое показывают термоманометры до компрессора и после РВ равно друг другу и обозначим его p _1ман, а давление после компрессора и до РВ – так же имеет одинаковые значения, обозначим p _2ман (если получилось значений больше, то измерения произведены не верно), определим чему равно давление конденсации и кипения p _К и p _о.

 

p _к = p _2ман + p _атм; p _о = p _1ман + p _атм

 

2. Построить цикл работы холодиль­ной машины в диаграмме lg Р- i, как на рис.3.2, 3.7.

3.

lgP

i,кДж/кг

3

2

1

4

Рк

Ро

 

Рис. 3.7 – Цикл реальной холодильной машины без перегрева и переохлаждения

По диаграмме рабочего холодильного агента, определить характеристики характерных точек цикла: давление, температуры, теплосодержание фреона. Заполнить таблицу 3.2.

Таблица 3.2

Параметры характерных точек диаграммы

№ Х.т.	t,^0C	p, МПа	i, кДж/кг.	v 1, м^3/кг.
1
2
3
4

 

2. Выше приведенный  цикл не имеет перегрева паров перед компрессором и переохлаждение жидкости после конденсатора. Поэтому строим цикл работы холодиль­ной машины в диаграмме lg Р- i, как на рис.3.8. При условии, что пары фреона обычно перегреваются перед компрессором на 10-30 ^оС и соответственно переохлаждаются на туже величину, но с учетом потерь в окружающую среду 20%.

 

Температуры t_2a, t_4a определяются графически при построении диаграммы.

lgP

i,кДж/кг

3

1

4

Рк

Ро

1а

2

3а

4а

 

Рис. 3.8 – Цикл холодильной машины

 

По диаграмме рабочего хладагента определить давление, температуры, теплосодержание фреона в характерных точках 1,1а, 2а, 3, 3а, 4а. Заполнить таблицу 3.3.

Таблица 3.3

Параметры характерных точек диаграммы

№ Х.т.	t,^0 C	p, МПа	i, кДж/кг.	v 1, м^3/кг.
1
1а
2
3
3а
4а

 

4. Теперь построим  цикл Карно в диаграмме lg Р- i, как на рис.3.9 в интервале тех же температур, при которых  работала холодиль­ная машины.

5.

Рк

Ро

lgP

i,кДж/кг

3

2

1

4

 

Рис. 3.9 – Цикл Карно в интервале температур реальной холодильной машины

По диаграмме рабочего холодильного агента, определить характеристики точек цикла Карно: давление, температуры, теплосодержание фреона. Заполнить таблицу 3.4.

Таблица 3.4

Параметры характерных точек диаграммы

№ Х.т.	t,^0C	p, МПа	i, кДж/кг.	v 1, м^3/кг.
1
2
3
4

 

 

С помощью полученных данных рассчитываем для каждого цикла основные рабочие параметры холодильной машины, результаты заносим в таблицу 3.5.:

удельную холодопроизводительность, кДк/кг; 

Для цикла Карно и цикла без перегрева q ₀ = i ₁ - i ₄             (3.4)

 Для цикла с перегревом q ₀ = i _1а - i _4а                                               (3.4а)

удельную работу, затраченную в компрессоре, кДж/кг;

                           l = i ₂ - i ₁                                                                    (3.5)

l = i ₂ - i _1а                                                                    (3.5а)

холодильный коэффициент теоретического цикла подсчитать для всех циклов

                              ε = q ₀ / l.                                        (3.6)

объем, описанный поршнями компрессора, м³/с

                                     (3.7)

где n =2850 мин^-1 - частота вращения вала компрессора.

d _ц – диаметр цилиндра компрессора, м;

S – ход поршня, м.

Z – число цилиндров, шт;

объемный коэффициент подачи l, учитывающий потери холодильной мощности в компрессоре

                                                      (3.8)

где λ_с - объемный коэффициент, обусловленный наличием мертвого пространства. Объемный коэффициент зависит от раз­мера мертвого пространства и отношения давления нагнетания и всасывания и показателя политропы обратного расши­рения m. Для аммиачных компрессоров обычно m = 0,95 ÷ 1,1, а для фреоновых m = 0,9 ÷ 1,05. Определяется λ_с по формуле:

     λ_с =                                       (3.9)

где с = 0,05÷0,07 - относительное мёртвое пространство;

 

λ_др – коэффициенты дросселирования, определяется по формуле:

                                                        (3.10)

где p _вс = p ₀ – Δ p ₀ – давление всасывания.

Δ p ₀ = (0,01÷0,05) – гидравлическое сопротивление во всасывающим клапане;

λ _w – коэффициент подогрева, определяется по формуле:    

                          (3.11)

λ_пл – коэффициент плотности, зависит от степени сжатия π = , т.е. коэффициента подачи и определяется по графику (рис.3.10)

Рис.3.10 – График для определения коэффициента плотности l пл = f (p)

удельная объемная холодопроизводителъность, при перегреве паров перед компрессором и без него, кДж/м³

 

q_v = q ₀ / v ₁,                                          (3.12)

где v ₁ – удельный объем паров фреона перед компрессором (табл. 3.2 и 3.2а), м³/кг.

 

действительная объемная производительность компрессора V _д, м³/с, определяется по формуле:

V _д = λ · V_h;                                           (3.13)

 

холодопроизводительность компрессора, кВт

Q_o = q_v · V _д.                                         (3.14)

  

 

Таблица 3.5

Рабочие характеристики холодильной машины

№		Показатели хол.машины с перегревом паров перед компрессором и с переохлаждением жидкости	Показатели хол.машины без перегрева паров перед компрессором и переохлаждения жидкости                               (1.6)	Показатели хол.машины при работе в цикле Карно
1.	Холодильный агент
2.	Температура кипения То
3.	Температура конденсации Тк
4.	Давление конденсации рк
5.	Давление кипения ро
6.	Действительная объемная производительность компрессора V д
7.	Теоретический холодильный коэффициент e
8.	Коэффициент подачи p
9.	Объемный коэффициент l
10.	Холодопроизводительность установки Qo

 

 

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4

ОБОРУДОВАНИЯ

УКАЗАНИЯ ПО ТЕХНИКЕ БЕЗОПАСНОСТИ.

1. К выполнению лабораторной работы допускаются лица, прошедшие инструктаж по технике безопасности.

2. При выполнении лабораторной работа необходимо помнить, что прикосновение к чрезмерно разогретой поверхности может привести к ожогам.

 

Цель:

Ознакомиться с энергосберегающими технологиями производства тепла. Научиться определять основные технические характеристики котлов.

 

Задачи:

1. Рассмотреть основных потребителей энергоресурсов Орловской области.

2. Получить навыки в выборе энергосберегающих технологий

3. Дать техническую характеристику существующим котлам систем теплоснабжения

 

.

 

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1. Ознакомиться с котлами автономного теплоснабжения малых предприятий.

2. Определить их основные технические характеристики и данные внести в таблицу 3.

3. Дать качественную оценку и выбрать наиболее энергосберегающий, качественный котел.

 

 

ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ГАЗОВЫХ КОТЛОВ ДЛЯ СИСТЕМ АВТОНОМНОГО ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ МАЛЫХ

ПРЕДПРИЯТИЙ

 

Таблица 6.3 ­ Сравнительные характеристик котлов

№№ п\п	Наименование показателя	Наименование теплогенератора
		КНГ-18 РФ	Demir Dokum kombi Турция	Domina – C24 Италия	Ю.Корея	ГОП-1
1	Назначение
2	Схема котла
3	Мощность
4	Тип топки
5	Циркуляция теплоносителя
6	Тип насоса
7	Основные элементы котла
8	Устройства защиты
9	Технологичность
10	Гарантийный срок
11	Стоимость
12	Соотношение цена/качество

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 10.

ТЕПЛОТЕХНИКА

Лабораторные работы

по дисциплине

«Техническая термодинамика», «Тепломассобмен»,

«Теплотехника»,

 

Выполнил……………………

 

Принял……………………….

ОРЕЛ 2013

 

СОДЕРЖАНИЕ

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1.

ОСНОВЫ ТЕПЛОМЕТРИИ И

ТАРИРОВКА ДАТЧИКОВ ТЕМПЕРАТУРЫ…………..…………..

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2-19

ИССЛЕДОВАНИЕ ПОЛИТРОПНОГО ПРОЦЕССА

 СЖАТИЯ ВОЗДУХА………………………………………….………..

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3

ПОСТРОЕНИЕ ЦИКЛА ХОЛОДИЛЬНОЙ МАШИНЫ. ……….

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4

ИССЛЕДОВАНИЕ КОМБИНИРОВАННОГО ТЕПЛООБМЕНА С ОПРЕДЕЛЕНИЕМ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ, КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛООТДАЧИ И СТЕПЕНИ ЧЕРНОТЫ ИЗЛУЧАЮЩЕЙ ПОВЕРХНОСТИ…………………………..………

 

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5.