3. Схема лабораторной установки

1 – калорифер

2 - нагреватель

3 - сушильная камера

4 - шибер

5 - барометр

6 – психрометр

7 - U - образный манометр

8 - сопротивление

9 – амперметр

10 – вольтметр

11 - термопара

12 - электронный потенциометр

4. Результаты опытов и расчёты

Таблица 2.1 - Величины, непосредственно измеренные

I	U	tг.в.	tс′	∆Р	Рб
А	В	°С	°С	мм вод. ст.	кПа
0.54	15	124	34	26	101.9
0.54	15	124	34	26	101.9
0.54	15	124	34	26	101.9

Плотность воздуха на выходе из калорифера находится по уравнению состояния идеального газа:

Р_бυ = RT_г.в.→ ρ = 1/υ = Р_б/ RT_г.в, кг/м³, (16)

где где Р_б- барометрическое давление в лаборатории, Па;

υ - удельный объем газа, м/кг;

R = 287 Дж/(кг∙К) - газовая постоянная воздуха;

Т_г._в. ⁼ t_г.в. + 273 - абсолютная температура воздуха на выходе из калорифера, К.

ρ = 101900/287/(124+273) = 0.923 кг/м³

Массовый расход воздуха, проходящего через установку, определяется по формуле:

m = αf∙√(2ρ∆Р), кг/с, (17)

где αf - постоянная установки, м²;

ρ - плотность воздуха, кг/м³;

∆Р - перепад давления на U - образном манометре, Па.

αf = 3.6365 *10^-6 м²

m = 3.6365 *10^-6 ∙ √(2 ∙ 0.923 ∙ 255.06) = 7.891 ∙ 10^-5 кг/с

Изобарная теплоемкость вычисляется по формуле:

С_р = (I ∙ U)/m(t₂ – t₁), (18)

где U — падение напряжения на нагревателе, В;

I - сила тока, протекающего через нагреватель, А;

т - массовый расход воздуха через установку, кг/с;

t_г.в., t_с- температура воздуха соответственно на выходе из калорифера и на входе в него, °С.

С_р = (0,54 ∙ 15)/ (7.891 ∙ 10^-5 /(124 – 34)) =931 Дж/(кг*град)

После определения по формуле (18) изобарной теплоемкости вычисляется изохорная теплоемкость по уравнению Майера:

С_р — С_V = R

С_V = С_р - R

С_V = 931– 287 = 644 Дж/(кг*К)

Затем вычисляется показатель адиабаты:

k = С_р/С_V

k = 931/644= 1.4

Полученные значения С_р, С_V, k необходимо сравнить с табличными значениями.

Табличные значения:

С_р = 931 Дж/(кг*град)

С_V = 644 Дж/(кг*К)

k = 1.45

Относительные погрешности:

δ(С_р) = (1005– 931)/1005 ∙ 100% = 7.4%

5. Анализ полученных данных. Выводы

В данной лабораторной работе экспериментально определена изобарная теплоемкость

воздуха при помощи проточного калорифера с самоулавливателем тепловых потерь: С_р =931 Дж/(кг*град). На основе изобарной теплоемкости определена изохорная теплоемкость по уравнению Майера: С_V = 644 Дж/(кг*К) и показатель адиабаты: k =1.45 Относительные погрешности для измеренных величин составили: изобарная теплоемкость – 7.4%;

Список использованных источников.

1. Троян Е.Н.

Определение теплоемкости воздуха: Методические указания к лабораторной работе № 2 по технической термодинамике / Е.Н. Троян, И.А. Бахтина. - Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2001.-16с.