С целью повышения чувствительности несколько кварцевых пластин включаются параллельно. Верхний предел измерения давления у этих приборов достигает 100 мПа.

2.5. Манометры с тензопреобразователями

Представляют собой мембраны, на которых размещены проволочные, фольговые или полупроводниковые резисторы, сопротивление которых меняется при деформации мембраны под действием давления. По быстродействию они приближаются к пьезоэлектрическим манометрам.

Схема тензопреобразователя типа ДИ представлена на рис. 7.9.

Чувствительным элементом манометра является двухслойная мембрана 1. Измеряемое давление действует на металлическую мембрану, к которой припаяна сверху сапфировая мембрана с тензорезисторами. Элементы измерительной схемы и усилитель находятся в блоке 2.

ОПИСАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ УСТАНОВКИ

А тмосферный воздух поршневым компрессором 1 (рис. 7.11.) нагнетается в ресивер 2, откуда по шлангу 3 через запорный кран 4 поступает в полый цилиндр 5, на котором установлены трубчато-пружинные манометры 6,7,8.

Вопросы для самостоятельной подготовки

1. Давление как параметр термодинамического состояния газа.

2. Единица измерения давления в системе СИ; допускаемые к использованию несистемные единицы измерения; соотношения между ними.

3. Какие виды давления используют в технических расчетах? Формулы связи между ними.

4. Классификация средств измерения давления по принципу преобразования давления в показания прибора.

5. Деформационные манометры и дифманометры.

6. Принцип действия жидкостных манометров и дифманометров.

Лабораторная работа № 8

Определение удельной теплоты парообразования воды

Цель работы: усвоение и закрепление теоретического материала по разделу термодинамики «Водяной пар», а также овладение методом экспериментального определения удельной теплоты парообразования жидкости.

Задание

1. Экспериментальным путем определить величину удельной теплоты парообразования воды.

2. Рассчитать основные параметры воды и водяного пара в состоянии насыщения.

3. Определить относительную погрешность полученного значения удельной теплоты парообразования (по отношению к справочному значению).

Методические указания

Парообразование – это превращение вещества из жидкого или твердого состояния в газообразное; причем, при подведении теплоты к жидкости при некоторой температуре, зависящей от ее физических свойств и давления происходит кипение – парообразование и на свободной поверхности и внутри жидкости.

Внутренняя энергия кипящей жидкости определяется по формуле:

u = i - pv, (8.1.)

где p – давление, кПа;

i - энтальпия кипящей жидкости, кДж/кг;

v - удельный объем кипящей жидкости, м³/кг.

В процессе кипения при постоянном давлении температура остается постоянной, пока не испарится последняя капля жидкости. В этом конечном состоянии получается сухой насыщенный пар.

Количество теплоты, затраченное на превращение 1 кг кипящей жидкости в сухой насыщенный пар данного давления, называется удельной теплотой парообразования.

r = i - i, (8.2.)

где i - энтальпия сухого насыщенного пара, кДж/кг.

Водяной пар по своим свойствам значительно отличается от идеального газа. Уравнения состояния паров сложны и для расчетов не применяются, поэтому для практических целей используются таблицы и диаграммы, составленные на основании опытных и теоретических данных. Одним из основных параметров, характеризующих состояние насыщенного пара является степень сухости – массовая доля сухого насыщенного пара во влажном.

х = М_С / М_В = М_С / (М_С + М_Ж), (8.3.)

где М_С – масса сухого насыщенного пара, кг;

М_В – масса влажного насыщенного пара, кг;

М_Ж – масса кипящей жидкости, содержащейся во влажном паре, кг.

Таким образом, кипящая жидкость имеет степень сухости х = 0; сухой насыщенный пар – х = 1; а влажный насыщенный – 0 < х < 1.

Внутренняя энергия сухого насыщенного пара:

u = i - pv, (8.4.)

где v - его удельный объем, м³/кг.

В паровых котлах над поверхностью испарения получается только влажный насыщенный пар с той или иной степенью сухости и температурой, равной температуре кипения воды при данном давлении.

Удельный объем влажного насыщенного пара определяется как объем смеси, состоящей из сухого насыщенного пара и кипящей воды.

v_х = хv + (1 – х) v (8.5.)

Энтальпия влажного пара:

i_х = i + хr, (8.6.)

где хr – количество теплоты, израсходованной на испарение х доли воды.