Исследование политропного процесса

ТЕПЛОТЕХНИКА

Лабораторный практикум

по дисциплинам

«Техническая термодинамика», «Тепломассобмен»,

«Теплотехника», «Гидравлика и теплотехника

 

для бакалавров по направлениям

151000 – Технологические машины и оборудование;

100800 – Товароведение; 240700 – Биотехнология;

260100 – Продукты питания из растительного сырья;

260200 – Технология продукции и организация общественного питания;

280300 – Продукты питания животного происхождения.

270800 – Строительство; 150700 – Машиностроение

190100 – Наземные транспортно-технологические машины и комплексы;

190600 – Эксплуатация транспортно-технологических машин

262200 – Конструирование изделий легкой промышленности

280700 – Техносферная безопасность;151600 – Прикладная механика

221000 – Мехатроника и робототехника

ОРЕЛ 2012

Авторы:

к.т.н., доцент кафедры

«Машины и аппараты пищевых производств»           Т.В. Галаган

ассистент кафедры

«Машины и аппараты пищевых производств»           В.А. Данилов

Ассистент кафедры

«Машины и аппараты пищевых производств»         П.В. Галаган

к.т.н., ст. преподаватель кафедры

«Машины и аппараты пищевых производств»                 Д.К. Ахмедова

к.т.н., доцент кафедры

«Машины и аппараты пищевых производств»          Т.Н. Новикова

 

 

Рецензент:

к.т.н., доцент кафедры

«Машины и аппараты пищевых производств»          В.В. Галаган

 

 

Данный лабораторный практикум составлен в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования «Государственные требования к минимуму содержания и уровню подготовки бакалавров по направлениям 151000 Технологические машины и оборудование, 100800 – Товароведение; 240700 – Биотехнология; 260100 – Продукты питания из растительного сырья; 260200 – Технология продукции и организация общественного питания; 280300 – Продукты питания животного происхождения.

Редактор В.П. Корячкин

Технический редактор Н.П. Сапронова

 

ФГБОУ ВПО «Госуниверситет-УНПК»

Лицензия ИД № 00670 от 05.01.2000 г.

Подписано к печати       . Формат 60x84 1/16.

Печать офсетная. Уч.-изд.л. 4. Тираж 50 экз. Заказ №

Отпечатано с готового оригинал-макета

на полиграфической базе Госуниверситета-УНПК.

г. Орел, ул. Московская, 65.

 

 © ФГБОУ ВПО «Госуниверситет – УНПК», 2012

© Галаган Т.В., 2011

© Данилов  В.А., 2011

© Галаган П.В., 2011

© Ахмедова Д.К., 2011

© Новикова Т. Н. 2011

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1.

ОСНОВЫ ТЕПЛОМЕТРИИ И

ТАРИРОВКА ДАТЧИКОВ ТЕМПЕРАТУРЫ…………..…………..4

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2-19

ИССЛЕДОВАНИЕ ПОЛИТРОПНОГО ПРОЦЕССА

 СЖАТИЯ ВОЗДУХА………………………………………….………..19

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3

ПОСТРОЕНИЕ ЦИКЛА ХОЛОДИЛЬНОЙ МАШИНЫ. ………. 26

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4

ИССЛЕДОВАНИЕ КОМБИНИРОВАННОГО ТЕПЛООБМЕНА С ОПРЕДЕЛЕНИЕМ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ, КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛООТДАЧИ И СТЕПЕНИ ЧЕРНОТЫ ИЗЛУЧАЮЩЕЙ ПОВЕРХНОСТИ…………………………..………41

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №5

ЧИСЛЕННОЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ НЕСТАЦИОНАРНОЙ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ…………………. 51

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 6

ВЫБОР ТОПЛИВ И ТЕПЛОГЕНЕРИРУЮЩЕГО

ОБОРУДОВАНИЯ …………………………………………………….60

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 7.

РАСЧЕТ И ИСПЫТАНИЕ ТЕПЛООБМЕННОГО

 АППАРАТА (конденсатора)………………… ………………………..68

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №8

«ИССЛЕДОВАНИЕ ЛУЧИСТОГО ТЕПЛООБМЕНА………..……74

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №9

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФИЦЕНТА

ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ ИЗОЛЯЦИОННЫХ

МАТЕРИАЛОВ МЕТОДОМ ЦИЛИНДРИЧЕ-

СКОГО СЛОЯ ………………………………………………………….84

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 10.

РАСЧЕТ И ИСПЫТАНИЕ ТЕПЛООБМЕННОГО

 АППАРАТА («труба в трубе»)………………… ………………………..90

ЛИТЕРАТУРА …………………………………………………………. 105.

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.

 

Температура

Температура является одним из важнейших параметров технологических процессов. Она обладает некоторыми принципиальными особенностями, что обусловливает необходимость применения большого количества методов и технических средств для ее измерения. Температура связана с кинетической энергией теплового движения частиц и характеризует степень нагрева тела.

Но создание термометра было связано с утверждением двух опорных точек, между которыми можно было производить измерения, так называемую градуировку измерительной шкалы. Так в 1794 г. Комиссия мер и весов, созданная национальным Конвентом, приняла принцип ртутного термометра «термометрическим градусом будет одна сотая часть расстояния между температурой таяния льда и температурой кипения воды». В 1824 г. Появились работы Карно, которые положили начало термодинамике, а лорд Кельвин предложил новую шкалу, учитывающую температуру не только как градуированную величину, но и как измеряемую, хотя и очень сложными системами, величину. Эта шкала изменялась с обновлением результатов технического прогресса, которые позволяли улучшить определение опорных точек. 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

.

Рис.1. 1. Современный вид термоэлектронных термометров

 

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).

Существует множество разновидностей термометров, классифицируемых в зависимости от промежуточной измеряемой физической величины, изменение которой позволяют определить изменения температуры. В основном различают:

¾  Термометры, работающие за счет теплового расширения тел: жидких, твердых, кварца, газов и измерения упругости насыщенных паров;

¾ Электрические или магнитные термометры;

¾ Оптические термометры.

Наиболее употребительные типы термометров приведены в таблице 1.1 и будут нами изучены ниже.

Таблица 1.1 

Термометры сопротивления

Такие приборы для дистанционного измерения температур основаны на свойстве металлической проволоки менять электрическое сопротивление при возрастании температуры. При низких температурах в качестве чувствительного элемента используют никелевую проволоку, при высоких (до 500^оС) – платиновую. Сопротивление изготавливают из тонкой проволоки намотанной на стержень из электроизоляционного материала, и помещают в защитную стеклянную оболочку. Термометры сопротивления устанавливают в сети постоянного тока с выпрямителем. Напряжение в сети может меняться от 6 до 24 В. Сопротивление датчика равно 100 Ом при 0^оС и меняется от 0,6 %/К для никеля и до 0,4 /К для платины. Измерения производятся с помощью приборов, оборудованных подвижными катушками с перекрестной обмоткой (логометрами) или подвижной рамкой. Переключатель позволяет одновременно измерять температуру во многих точках. Такой термометр можно подключать к регуляторам с прерывистой аналоговой регистрацией, например, с помощью регистратора, обеспечивающего запись показаний в виде ряда последовательных точек, который имеет стрелку, закрепленную на подвижной рамке и отмечающую данные через очень короткие расстояния на диаграммной бумаге с медленной подачей.

Термометры на основе терморезисторов используются для измерения мгновенных значений температур, поскольку их постоянная времени не превышает несколько секунд..

 

Термоэлектрические преобразователи (термопары (рис.1.4, 1.5, 1.6))

Термоэлектрические преобразователи (ТП) предназначаются для измерений в широкой области температур (в холодильной технике от —100 до +200 °С). ТП преобразуют температуру в электродвижущую силу (термо-ЭДС).

Действие ТП основано на явлении Зеебека, т. е. на генерации термо-ЭДС в месте соединения двух различных проводников. Величина термо-ЭДС зависит от материалов термоэлектродов и является функцией температуры. В холодильной технике ТП используются в основном при лабораторных и стендовых измерениях с погрешностью ± 0,1 на 1°С.

 

Рис.1.4. Производственные термоэлектрические  преобразователи

 

Распространение получили ТП медь-константановые (МК) и хромель-копелевые (ХК). Медьконстантановые ТП не имеют стандартизованных градуировочных таблиц, однако в силу целого ряда достоинств находят применение в лабораторной практике для измерений в области от —200 до +300 ^оС. Основное достоинство — большое постоянство термоэлектрических свойств. Средняя чувствительность (коэффициент преобразования) в области температур от 0 до 100°С   составляет   41 мкВ/°С.     При  соответствующей  градуировке МК  ТП  позволяют измерять температуру с погрешностями ±(0,1ч-0,2)°С. Хромель-копелевые  ТП  могут использоваться в области температур от –50 до +600⁰С. Достоинство этих ТП—наивысшая чувствительность по сравнению с другими типами ТП. Так, при температурах рабочего спая 100 ⁰С, а свободного 0° термоЭДС е=6,00 мВ, что соответствует чувствительности (коэффициенту преобразования) 69,0 мкВ/°С.

Рис.1.5. Производственные термоэлектрические преобразователи

Недостатками хромель-копелевых ТП являются плохая воспроизводимость функции преобразования (градуировочной характеристики) различными партиями термоэлектродных проводов, а также наличие неоднородностей материала, особенно хромеля, которые приводят к возникновению паразитных термоЭДС. Допускаемое отклонение термоЭДС ХК ТП промышленного изготовления от градуировочных характеристик в области температур от —50 до +300 °С составляет 0,2 мВ (более 2°С). Термоэлектродные провода ХК очень чувствительны к механическим повреждениям, которые приводят к дополнительным неоднородностям.

Рис. 1.6. Термометр TM50 электронный, от –50^о С до +260^о С, CPS (пр-во США)

 

 

В холодильной технике используют ХК ТП, изготовляемые в лабораторных условиях и подвергаемые индивидуальной градуировке. Достижимая точность порядка ± (0,3÷0,5) °С. Реже используют ТП промышленного изготовления.

 

Оптические пирометры

 

Начиная с температур примерно 1600^оС термометры, которые рассматривались выше, применяться не могут. Для измерений высоких температур служат термометры действие которых основано на измерении оптической яркости источника тепла, сравниваемой затем с яркостью нити лампы накаливания или другого источника света с известными характеристиками (Рис. 1.7)

Рис. 1.7. Пирометр

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1. Изучить методические указания, составить краткое описание всех приведенных выше 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).

Пример: найден (описание из прайса):

 

Цифровой термометр и гигрометр
Настольный цифровой термометр/гигрометр с большим дисплеем, оснащен двумя температурными датчиками для измерения температуры внутри и снаружи помещения и датчиком влажности (в корпусе прибора).
Параметры:

• Диапазон измерения внутреннего термометра: от –30 С до +50 С,
• Диапазон измерения наружного термометра: от –50 С до +70 С, Диапазон измерения относительной влажности: от 20%RH до 99%RH,
• Источник питания: батарея, 1,5 В

 

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 3 или 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 1.1

Пример заполнения таблицы 2

№	Разновидность термометра, устройство	Марка, название	Диапазон измерений, назначение	Чувствительный элемент,	Точность измерения
1	Стеклянный жидкостной Выполнен из стеклянной прозрачной, бесцветной трубки из тонкого закаленного стекла. Диаметр 11 мм	Ртутный 1	0…50^оС, для измерения температур в жидких, пластичных, сыпучих массах	ртуть	±2^оС
2	Термометр сопротивления. Выполнен: терморезистор запаян в пластмассовый корпус. Размеры 5х5х3 мм. Черного цвета	Цифровой термометр DS18201	–40.+130 Встраиваемого типа, для быстрого измерения температур в телах любого состояния	терморезистор	±0,1 ^оС
3	Электронный термометр. Настольный цифровой термометр/гигрометр с большим дисплеем, оснащен двумя температурными датчиками для измерения температуры внутри и снаружи помещения и датчиком влажности (в корпусе прибора).	Цифровой термометр и гигрометр	… Диапазон измерения внутреннего термометра: от –30 С до +50 С, Диапазон измерения наружного термометра: от –50 С до +70 С, Диапазон измерения относительной влажности: от 20%RH до 99%RH,	термопара хромель-капель	±0,1 ^оС
6	Пирометры	TR7380B	–40.+1300	Инфракрасная камера	±0,1 ^оС

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

 

 

Форма отчетности:

Отчет о выполненной работе должен содержать

1. Название, цель, задачи работы.

2. Краткое описание групп термометров: название, рабочий орган, способ передачи информации о проведенном измерении. Диапазон измерения. Область применения.

3. Заполненные таблицы 1.2, 1.3, 1.4, 1.5.

4. По результатам таблицы 1.3, 1.4, 1.5 построить графики как на рис.1.8, изменения температуры в холодном и нагретом объектах.

5. Сделать выводы. Выводы должны содержать следующую информацию:

5.1. Что рассматривали в рамках этой лабораторной работы

5.2. Какие основные этапы работы

5.3. Какой из рассмотренных термометров является лучшим при измерении и почему (отметить в термометр все – форму, удобство, быстроту измерения)

 

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

 

Форма отчетности о выполненной работе должен содержать:

1. Название, цель, задачи работы.

2. Основные сведения об изучаемых процессах

3. Схему экспериментальной установки рис.2.2.

4. Заполненные таблицы 2.1, 2.2.

5. Сделать выводы. Выводы должны соответствовать задачам работы.

6. Если необходимо, то письменный ответ на контрольные вопросы.

 

Контрольные вопросы:

 

1. Какой процесс называется политропным?

2. Каков показатель политропы для основных процессов?

3. Записать уравнение теплоемкости политропного процесса и показать, что из данного уравнения можно получить теплоемкости при всех основных термодинамических процессах.

4. В каких политропных процессах внутренняя энергия уменьшается и в каких увеличивается. Показать на Р-v и T-S диаграммах.

5. В каких политропных процессах и почему теплоемкость будет отрицательной? Что это означает?

 

 

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.

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

 

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

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

 

Форма отчетности

1. Цель, задачи, основные элементы холодильной машины (рис.4.1).

2. Заполнить все таблицы

3. Нарисовать диаграммы на бланках предложенных преподавателем, как на рисунке 3.7 и 3.8, 3.9 с указанием полученных температур, давлений, теплосодержаний.

4. Сравнить три  цикла работы по показателям из таблицы  и сделать выводы.

 

Выводы имеют нумерацию, их не может быть меньше 3. Они должны содержать следующую информацию:

1) Какие показатели больше или меньше;

2)  какой из приведенных циклов энергетически выгоден (какой холодильник будет лучше; т.е., чья холодопроизводительность больше);

3)  как осуществить увеличение производительности.

 

Контрольные вопросы

 

1. Устройство холодильной машины?

2. Как регулируется температура кипения?

3. Как определяется холодильный коэффициент? От чего он зависит (его наибольшее и наименьшее значение)?

4. От каких параметров зависит коэффициент подачи?

5. Как рассчитывается холодопроизводительность компрессора?

6. От чего зависит и как определить объём описываемый поршнем компрессора?

 

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4

Решения простейших задач нестационарной теплопроводности могут быть сведены к расчетным номограммам. Однако даже в этих случаях вычисления рядов, которыми представляется точное аналитическое решение, вызывает значительные трудности, не говоря уже о телах сложной формы, изменяющихся по времени условий внешнего теплообмена и т.п. Поэтому в последние годы при изучении процессов нестационарного теплообмена все большее применение находят численные методы интегрирования основных уравнений. В случае нестационарной теплопроводности речь идет о численном интегрировании дифференциального уравнения теплопроводности Фурье-Кирхгофа, имеющего в одномерном случае вид

,

где а = l / (срr) - температуропроводность тела, а qv –интенсивность внутренних источников или стоков тепла. Рассмотрим один из методов численного интегрирования на примере прогрева металлической пластины длиной 60 мм с поперечным сечением 20х5 мм с граничными условиями первого рода, когда на концах пластины заданы постоянные температуры Т и Тi. Начальные условия задаются в виде однородного распределения температур Т(х) = Тi. Фиктивные внутренние стоки тепла соответствуют конвективным   потерям  через  боковую  поверхности  пластины,  так   что

q_v = a (Т_i–Т₁) П /S;

где П и S – периметр и площадь поперечного сечения пластины соответственно.

Таким образом, дополнительно задавая плотность, теплопроводность и теплоемкость пластины (физические условия), мы получаем полную математическую постановку задачи о нестационарной теплопроводности.

 При численном интегрировании пластина условно разбивается на N отдельных ячеек, для каждой из которых составляется и многократно решается разностный аналог исходного дифференциального уравнения

 

Блок-схема алгоритма решения, сама программа и расшифровка использованных в ней обозначений приведена ниже (рисунок 2).

Программа позволяет рассчитать поля температур и тепловых потоков внутри пластины в любой момент времени, текущие значения безразмерного времени и суммарное количество тепла, передаваемого через пластину теплопроводностью. Как и для других вычислительных программ в качестве контрольных примеров для проверки работоспособности могут быть использованы результаты точного решения (если такие существуют), экспериментальные данные или публикации. В настоящей работе в качестве теста используется специальный эксперимент, выполняемый на установке ЛКТ-2А, и обработка результатов по обобщенным координатам q =F(Bi,Fo,x/L).