В. Н. Кузнецов, а. П. Стариков термодинамика и теплопередача Омск 2007

Министерство транспорта Российской Федерации

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Омский государственный университет путей сообщения

_____________________________________________

В. Н. Кузнецов, а. П. Стариков

термодинамика и теплопередача

Утверждено редакционно-издательским советом университета

в качестве методических указаний к лабораторным работам для студентов

нетеплотехнических специальностей

Омск 2007

УДК 621.1: 536.7(075)

ББК 31.311я73

К89

Термодинамика и теплопередача: Методические указания к лабораторным работам для студентов нетеплотехнических специальностей / В. Н. Кузнецов, А. П. Стариков; Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2007. 30 с.

методические указания составлены в соответствии с учебным планом дисциплины «Термодинамика и теплопередача» и содержат семь лабораторных работ, в которых представлены краткие теоретические сведения по изучаемой теме, описание и схемы лабораторных установок, порядок проведения опытов, методика обработки их результатов и контрольные вопросы.

Предназначены для студентов специальностей «Локомотивы», «Вагоны», «Электрический транспорт железных дорог» очной и заочной форм обучения.

Библиогр.: 4 назв. Табл. 8. Рис. 7.

Рецензенты: доктор техн. наук, профессор В. И. Гриценко;

канд. техн. наук, доцент А. С. Анисимов.

©

Омский гос. университет путей сообщения, 2007

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение 5

Лабораторная работа 1. Определение газовой постоянной воздуха 6

1. Схема и описание лабораторной установки 6

2. Порядок проведения опыта 6

3. Обработка результатов опыта 7

4. Содержание отчета 7

5. Контрольные вопросы 8

Лабораторная работа 2. Определение теплоемкости воздуха при постоян-ном давлении 8

1. Схема и описание лабораторной установки 8

2. Проведение опыта и обработка результатов измерений 9

3. Содержание отчета 10

4. Контрольные вопросы 10

Лабораторная работа 3. Изучение процессов течения различных газов 11

1. Теоретические основы течения газов 11

2. Описание лабораторной установки 13

3. Порядок проведения опыта 13

4. Содержание отчета 14

5. Контрольные вопросы 15

Лабораторная работа 4. Определение коэффициента теплопроводности теплоизоляции «методом трубы» 15

1. Теоретические основы «метода трубы» 15

2. Описание лабораторной установки 16

3. Порядок проведения опыта 16

4. Обработка результатов опыта 17

5. Содержание отчета 18

6. Контрольные вопросы 18

Лабораторная работа 5. Определение коэффициента теплоотдачи конвек­цией горизонтальной трубы при свободном движении воздуха 19

1. Теоретические основы метода определения коэффициента тепло­отдачи 19

2. Описание лабораторной установки 20

3. Порядок проведения опыта 20

4. Обработка результатов опыта 21

5. Содержание отчета 22

6. Контрольные вопросы 22

Лабораторная работа 6. Определение коэффициента теплоотдачи конвек­цией вертикальной трубы при свободном движении воздуха 23

1. Теоретические основы метода определения коэффициентов Сиn23

2. Описание лабораторной установки 24

3. Порядок проведения опыта 24

4. Обработка результатов опыта 25

5. Содержание отчета 25

6. Контрольные вопросы 25

Лабораторная работа 7. Определение коэффициента теплоотдачи внутритрубы при вынужденном движении воздуха 26

1. Теоретические основы метода определения коэффициента тепло­отдачи внутритрубы 26

2. Описание лабораторной установки 27

3. Порядок проведения опыта 28

4. Содержание отчета 28

5. Контрольные вопросы 29

Библиографический список 29

ВВЕДЕНИЕ

Предлагаемый цикл лабораторных работ рассчитан на семь двухчасовых занятий, которые предусмотрены учебным планом по курсу «Термодинамика и теплопередача». По каждой из семи лабораторных работ студентам следует ознакомиться с лабораторной установкой и порядком проведения опытов, выполнить опыты, необходимые расчеты, записать полученные результаты в таблицу наблюдений, произвести их анализ, ответить на контрольные вопросы.Из-за значительного объема работы студентам рекомендуетсяготовиться к каждому лабораторному занятию заранее, используя материалы лекций, литературных источников и данных методических указаний. Проработка отдельных вопросов термодинамики и теплопередачи на лабораторных занятиях ведется параллельно изложению их на лекциях, однако к каждой работе приведены основные теоретические сведения, поясняющие смысл лабораторной работы и позволяющие выполнить необходимые расчеты.

Третья лабораторная работа посвящена проведению итерационных опытов на имитационной установке по изучению процессов течения газов. Цель моделирования этих процессов – интенсифицировать процесс обучения студентов благодаря быстрому переходу с одного температурного режима на другой. Более того, представляется возможность исследовать в качестве рабочего тела не только воздух, но и другие газы – гелий и углекислый газ.

При выполнении лабораторных работ студентам необходимо соблюдать следующие требования техники безопасности: запрещается включать и выключать аппаратуру без разрешения преподавателя, открывать крышки приборов, наступать на переносные электропровода, касаться оголенных концов соединительных проводов и нагретых поверхностей; не допускается приносить в лабораторию предметы, оказывающие электромагнитное влияние на измерительную аппаратуру; необходимо проявлять особую осторожность при работе с приборами, содержащими стеклянные элементы (термометры, пикнометры и др.).

Настоящие методические указания могут быть использованы студентами заочной формы обучения на лабораторно-экзаменационной сессии.

Лабораторная работа 1

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГАЗОВОЙ ПОСТОЯННОЙ ВОЗДУХА

Цель работы:

1) закрепление теоретических знаний по разделу «Урав­нение состояния идеальных газов»;

2) освоение метода экспериментального определения газовой постоянной.

1. Схема и описание лабораторной установки

Основными элементами лабораторной установки (рис. 1) являются газовый пикнометр 1, вакуум-насос 2 с вакуумметром 3 и электро­двигатель 4.

Р

ыыы

ис. 1. Схема лабораторной установки

Газовый пикнометр соединен гибким шлангом с всасы­вающим штуцером вакуум-насоса, приводимого во вращение с помощью ременной передачи от электродвигателя.