Содержание и оформление отчета по работе

Отчет по работе должен содержать:

1. Цель работы, основные понятия и расчетные формулы;

2. Принципиальную схему экспериментальной установки;

3. Протокол испытаний;

4. Обработку результатов испытаний;

5. Сводную таблицу значений удельных теплоемкостей.

Контрольные вопросы для самопроверки

1. Что такое теплоемкость? Виды удельных теплоемкостей. Единицы измерения.

2. Чем отличается истинная теплоемкость от средней теплоемкости?

3. Напишите уравнение по определению количества теплоты через среднюю теплоемкость.

4. Чем отличаются теплоемкости идеальных и реальных газов?

5. Как измениться значение теплоемкости идеального газа при повышении теспературы?

6. Почему теплоемкость газа при постоянном давлении всегда больше теплоемкости при постоянном объеме?

7. Объясните смысл всех величин, входящих в уравнение Майера.

8. Напишите уравнения массовой, объемной и мольной теплоемкостей для газовых смесей.

9. Допишите формулы ; .

Практические задания для самостоятельного изучения данной темы

Исходные данные для выполнения заданий по теме «Теплоемкость рабочих тел» принимаются по двум последним цифрам зачетной книжки из приложения А.

Литература

[1, с.47-54]; [2, с.63-74]; [5, с. 32-37]; [7, с.19-25].

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3

Исследование процессов влажного воздуха

Цель работы: изучить особенности диаграммы влажного воздуха, особенности процессов, происходящих с влажным воздухом, получить навыки в определении параметров состояния и их применения в процессах с помощью диаграммы.

Задание:

1. Научиться находить по диаграмме изолинии: t-const, d-const, -const, i‑const, P_n-const, t_м- const.

2. Определить значения всех неизвестных параметров состояния влажного воздуха в точке, заданной двумя известными параметрами

3. Построить и определить показатели процессов влажного воздуха: смешивание, нагрев, охлаждение, обработка воздуха водой (увлажнение), сушка влажных материалов в воздухе, кондиционирование.

Основные теоретические положения

Смесь сухих газов (О₂, N₂, CO₂, He, Ar и др.) и водяного пара (H₂O), называется влажным воздухом.

В атмосферном воздухе пар находится под небольшим парциальным давлением и в перегретом состоянии, поэтому влажный воздух можно рассматривать как смесь идеальных газов за исключением того, что при определенных условиях будет происходить конденсация водяного пара.

Сухим называют воздух, в котором не содержится водяной пар. Существует предел содержания в воздухе водяного пара, при превышении которого водяной пар начинает конденсироваться и переходить в туман или росу. Воздух, содержащий максимально возможное количество водяного пара, называют насыщенным воздухом. Воздух, занимающий по содержанию водяного пара промежуточное положение между сухим и насыщенным, называют ненасыщенным.

Физические свойства влажного воздуха характеризуются следующими параметрами: парциальным давлением водяного пара Р_в.п., влагосодержанием d, абсолютной W_абс, максимальной W_max и относительной влажностью , степенью насыщения, энтальпией i, теплоемкостью с, плотностью  (удельным объемом ), температурами по сухому t_с и по мокрому t_м термометрам и температурой точки росы t_р.

Абсолютная влажность воздуха W_абс – масса водяного пара в 1 м³ влажного воздуха. Очевидно, абсолютная влажность воздуха является плотностью находящегося в нем пара при парциальном давлении его, отвечающем температуре влажного воздуха.

, г/м³ (1)

где р_п – парциальное давление водяного пара, кПа;

Т_в.в.- абсолютная температура влажного воздуха, К;

R_п – удельная газовая постоянная водяного пара, кДж/(кгК).

Максимальная влажность воздуха – максимально возможное количество водяного пара в 1 м³ влажного воздуха. Очевидно, что максимальная влажность воздуха является плотностью сухого насыщенного пара.

, г/м³ (2)

где р_нас – парциальное давление насыщенного водяного пара, кПа;

Т_в.в.- абсолютная температура влажного воздуха, К;

R_п – удельная газовая постоянная водяного пара, кДж/(кгК).

Относительная влажность воздуха  :

% (3)

Влагосодержание (d) – масса водяного пара, приходящаяся на 1 кг сухого воздуха.

г/кг_с.в. (4)

При принятом допущении об идеальности водяного пара и сухого воздуха можно записать:

;

Считая, что получим

(5)

Плотность влажного воздуха _в.в. определяется как сумма плотности пара _п и плотности сухого воздуха _в при их парциальных давлениях.

, кг/м³ (6)

Энтальпия влажного воздуха (I_в.в.) относится к 1 кг сухого воздуха или к (1+d) кг влажного воздуха и определяется как сумма энтальпий 1 кг сухого воздуха и d кг водяного пара, т.е.

, кДж/кг_с.в (7)

где с_рс.в., с_рп. – массовая изобарная теплоемкость сухого воздуха и пара, соответственно, кДж/кгК; r₀ – удельная теплота парообразования, кДж/кг.

Температура "мокрого" термометра (t_м) – температура воды, поверхность которой обдувается потоком ненасыщенного влажного воздуха.

Температура "точки росы" (t_p) – температура, при которой из влажного воздуха начинает конденсироваться влага (=100%).

i-d диаграмма влажного воздуха

Для определения параметров и исследования процессов влажного воздуха используется i-d диаграмма влажного воздуха (рис. 1), предложенная Л.К.Рамзиным в 1918 г. Диаграмма построена в косоугольной системе координат для 1 кг сухой части воздуха при давлении р_бар=745 мм. рт.ст. и наглядно показывает взаимосвязь основных параметров влажного воздуха.

На диаграмме по оси ординат откладываются значения энтальпии i(кДж/кг_с.в.) (изолинии направлены под углом 45 к горизонту), а по оси абсцисс – влагосодержание d (г/кг_с.в.).

В области ненасыщенного воздуха под небольшим углом к горизонтальной оси нанесены линии с постоянным значением температуры воздуха (t - const), представляющие собой прямые линии. Здесь же изображены в виде веера кривых, расходящихся вверх, линии постоянной относительной влажности (- const). Самая нижняя линия соответствует состоянию насыщенного воздуха (=100%). В нижней части диаграммы построена линия парциального давления Р_п=f(d), от которой отходят горизонтальные линии постоянных значений парциального давления водяного пара (P_n-const).