sbornik_lab_po_TOT

Методическое указание составлено к.т.н., доцентом Юхиным Д.П.

Методическое указание одобрено и рекомендовано к печати кафедрой «Теплотехника и энергообеспечение предприятий»

Ответственный за выпуск:

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение

Лабораторная работа№1 «Изучение приборов и методов измерения параметров термодинамических систем»

Лабораторная работа№2 «Исследование процесса парообразования в закрытом объеме»

Лабораторная работа№3 «Определение отношения теплоемкостей воздуха»

Лабораторная работа№4 «Исследование режима работы компрессионного термотрансформатора»

Лабораторная работа№5 «Определение основных показателей работы холодильной машины»

Лабораторная работа№6 «Исследование процесса дросселирования атмосферного воздуха»

Лабораторная работа№7 «Определение термического сопротивления сыпучего слоя»

Лабораторная работа№8 «Исследование процесса теплоотдачи в ограниченном объеме при свободном движении воздуха»

Лабораторная работа№9 «Определение коэффициента температуропроводности методом двух температурных точек при регулярном режиме охлаждения»

Лабораторная работа№10 «Исследование процесса теплоотдачи при пузырьковом кипении жидкости»

Лабораторная работа№11 «Исследование процесса конденсации пара на ох-

лаждаемых поверхностях»

Лабораторная работа№12 «Определение коэффициента массопередачи при конвективной сушке материала»

Лабораторная работа№13 «Исследование процесса абсорбционной осушки атмосферного воздуха»

Лабораторная работа№14 «Исследование тепломассообменных процессов при ректификации»

Введение

Перед выполнением лабораторной работы студент, должен изучить описание, рекомендуемую литературу, подготовить пункты 1…4 отчета и устные ответы на контрольные вопросы.

При выполнении работы студент обязан строго выполнять правила безопасности.

Обработку данных следует проводить по мере получения результатов измерений, чтобы своевременно обнаружить измерения, искаженные нарушением стационарного теплового режима. Вычисления проводить с округлением до 3-х значных цифр.

Масштаб построения графиков выбирается так, чтобы зависимость была наглядной и занимала место не менее 100х80 мм и в виде равномерной цифровой шкалы наносится на координатные оси в пределах изменения независимой переменной, откладываемой по оси абсцисс и ее функции по оси ординат. На осях указываются обозначения величин и размерности.

При оценке ошибки определения исследуемой величины абсолютные предельные погрешности измеряемых параметров принимаются 0,5 цены

деления шкалы измерительного прибора. Абсолютные погрешности дли-

ны и диаметров принимаются l=1мм и d=0,1 мм.

Отчет по выполненной работе должен содержать:

-название, цель и задачи работы;

-понятие об исследуемом процессе;

-схему установки;

-таблицы;

-обработку данных с постановкой в формулы исходных цифровых вели-

чин по одному из опытов;

-результаты обработки всех опытов, занесенных в таблицы;

-графики исследуемых процессов;

-выводы по полученным зависимостям и сравнение их с литературными данными.

Лабораторная работа№1

«Изучение приборов и методов измерения параметров термодинамических систем»

Цель работы - изучить конструкцию и принципы действия приборов для измерения температуры, давления, влажности воздуха, расхода и скорости движения вещества.

Оборудование: термометры, манометры, вакуумметры, анемометры, пси-

хрометры, гигрометры, расходомеры.

1 Обшие сведения

Приборы и методы определения основных параметров при теплотех-

нических измерениях отличаются большим разнообразием и зависят от ряда поставленной задачи, от способа подвода и отвода теплоты к объек-

там измерения, а также от других факторов.

При контроле над работой теплотехнического оборудования и для ве-

дения нормального технологического процесса при обработке различных

продуктов растениеводства и животноводства, для создания оптимального микроклимата измеряются температура, давление, влажность, расход и скорость движения вещества.

1.1 Измерение температуры

Температура есть мера интенсивности теплового движения молекул:

ее численное значение однозначно связано с кинетической энергией моле-

кул вещества.

Однако кинетическую энергию непосредственно практически изме-

рить невозможно. Поэтому для измерения температуры используют раз-

личные косвенные методы, зависимость каких-либо свойств вещества от температуры и по изменению этих свойств судят об изменении температу-

ры.

К таким приборам относят: термометры расширения, манометриче-

ские термометры, термометры сопротивления, термоэлектрические тер-

мометры (термопары), специальные термометры.

Стеклянные жидкостные термометры. Принцип действия стеклян-

ных жидкостных термометров основан на различии теплового расширения термометрической жидкости и стекла термометра. В качестве термомет-

рической жидкости применяют ртуть (для измерения температуры от -35

до +80°С) или этиловый спирт (от -80 до +80°С).

В схемах сигнализации и автоматического регулирования температу-

ры применяют ртутные контактные термометры. Один электрический кон-

такт термометра впаян в нижнюю точку капилляра и всегда соприкасается с ртутью, другие (обычно один или два) впаяны в капилляр на определен-

ных отметках шкалы и соприкасается с ртутью только при соответствую-

щих значениях температур измеряемой среды.

Если среда в аппарате или трубопроводе находится под избытком дав-

ления или вакуумом, то в местах измерения температуры устанавливают жидкостные термометры с защитным кожухом (гильзой). Для лучшего те-

плообмена пространство между резервуаром термометра и гильзой запол-

няют машинным маслом (t до 150°С) или мелкими опилками из красной меди.

Гильзы устанавливают в каналах или отводах трубопровода навстречу потока. Глубина погружения гильз не менее 85 мм.

Дилатометрический термометр. Действие этих термометров основа-

но на использовании разности удлинений стержней, изготовленных из двух различных металлов, которые должны значительно отличаться один от другого коэффициентами линейных расширений а. Обычно применяют такие пары: латунь-сталь или латунь-инвар.

Рисунок 1 Дилатометрический термометр: 1 - стержень из инвара (или стали); 2 - трубка латунная; 3 - показывающий механизм

Принцип действия термометра показан на рисунке 1. Стержень из ин-

вара (стали) одним концом укреплен на дне латунной трубки , а другой его конец касается призмы показывающего механизма 3. В зависимости от температуры стержень, воздействует на показывающий механизм 3.

Манометрические термометры. Их применяют для дистанционного измерения температуры. Действие их основано на увеличении давления жидкости, газа или пара с повышением температуры. Манометрический термометр рисунок 2 состоит из термобаллона 3, воспринимающего изме-

нение температуры измеряемой среды, манометра 1, проградуированного

в единицах температуры (°С), и соединенной капиллярной трубки 3, длина которой в газовых термометрах допускается до 60 м.

Рисунок 2 Манометрический термометр: 1 - манометр; 2 - капилярная трубка; 3 - термобаллон

В жидкостных манометрических термометрах рабочим веществом яв-

ляется ртуть, метиловый спирт и глицерин. Газовые термометры заполня-

ют азотом, паровые легкокипящий жидкостью (фреонами, хлорэтилом,

этиловым эфиром и т.д.).

Пределы температур, измеряемых манометрическими термометрами зависят от вида его рабочего тела и могут изменяться -160° до +600°С для азота.

Термометры сопротивления. Термометры сопротивления являются наиболее точными из всех термометров, так как методы измерения элек-

трических сопротивлений достаточно разработаны и имеют высокую точ-

ность. Они обладают высокой механической прочностью, значительной чувствительностью и могут быть использованы для измерения большого диапазона температур.

Рисунок 3 Термометр сопротивления: а - схема термометра; б – установка термометра; 1 - проволока; 2 - защитный кожух; 3 - каркас

Рисунок 4 Схема измерения сопротивления термометра потенциометрическим методом: П - потенциометр; RK - контрольное сопротивление; Rt, - термометр сопротивления;

Термометр сопротивления рисунок 3 состоит из тонкой платиновой или медной проволоки 1, бифилярно намотанной на каркас слюды, кера-

мики или пластмассы и защищенной герметическим кожухом 2 от меха-

нических повреждений и агрессивного воздействия измеряемой среды.

Платиновые термометры сопротивления применяются для измерения температуры от -200 до +650°С, медные от -50 до +180°С.