4. Обработка опытных данных

1. Для каждого опыта определяются и записываются в отчёт:

1.1. Абсолютные давления воздуха перед соплом и после сопла:

p = p + B, кг/см ;

p = p + В, кг/см

1.2. Отношение давлений по формуле (10.11).

1.3. Скорость w по формуле (10.9).

2. Вычисляется критическое отношение давлений по формуле (10.12).

3. Определяется критическая скорость истечения (местная скорость звука) по формуле (10.13).

4. Строится график зависимости показаний дифференциального манометра от величины ( =f( )), по которому определяется опытное значение .

5. Строится график зависимости расчётной скорости истечения от величины (w = f( )), по которому определяется опытное значение критической скорости w .

6. Определяется относительная погрешность эксперимента:

6.1. Для критического отношения давлений:

= %

6.2. Для критической скорости:

= %

7. По результатам работы оформляется отчёт.

5. Содержание отчёта

В отчёте приводятся:

1. Цель работы.

2. Схема установки и её составные части.

3. Ответы на приведенные ниже контрольные вопросы.

4. Полученные результаты работы с необходимыми расчётами.

5. Графики зависимости показаний дифференциального манометра и расчётной скорости истечения от величины .

6. Контрольные вопросы

1. За счёт чего происходит увеличение кинетической энергии газа в соплах?

2. Чем отличаются сопла от диффузоров?

3. Для чего используются сопла?

4. Какие величины рассчитываются при проектировании сопел?

5. Напишите уравнение первого закона термодинамики для движущегося потока.

6. Какие основные уравнения термодинамики используются при исследовании закономерностей истечения?

7. Когда наступает кризис истечения?

8. Как преодолевается кризис истечения?

9. От чего зависит местная скорость звука в соплах?

Лабораторная работа №11

Определение параметров влажного воздуха

Цель работы: ознакомиться с параметрами, характеризующими состояние влажного воздуха; приобрести навыки пользования психрометром для определения относительной влажности окружающего воздуха и I-d диаграммой влажного воздуха. Рассчитать параметры состояния воздуха в лабораторном помещении.

1. Параметры влажного воздуха

Влажным воздухом называется смесь сухого воздуха с водяным паром. Фактически атмосферный воздух всегда содержит некоторое количество водяных паров, т.е. является влажным.

Водяной пар, содержащийся в воздухе, обычно находится в разрежённом состоянии и подчиняется законам для идеального газа, что позволяет применять эти законы и для влажного воздуха.

Состояние пара в воздухе (перегретый или насыщенный) определяется величиной его парциального давления p , которое зависит от общего давления влажного воздуха p и парциального давления сухого воздуха p :

p = p - p (11.1)

Насыщенный воздух – воздух с максимальным содержанием водяного пара при данной температуре.

Абсолютная влажность воздуха – масса водяного пара, содержащегося

в 1 м влажного воздуха (плотность пара) при его парциальном давлении и температуре влажного воздуха: , (кг / м ).

Относительная влажность воздуха – отношение действительной абсолютной влажности воздуха к абсолютной влажности насыщенного воздуха при той же температуре:

= (11.2)

При постоянной температуре давление воздуха изменяется пропорционально его плотности (закон Бойля – Мариотта), поэтому относительная влажность воздуха может быть определена также и по уравнению:

= , % (11.3)

где p – давление насыщения воздуха при данной температуре;

p – парциальное давление пара при данной температуре:

p = p , кПа . (11.4)

Для сухого воздуха = 0, для насыщенного – = 100%.

Точка росы – температура t , при которой давление пара p становится равным давлению насыщения p . При охлаждении воздуха ниже точки росы водяные пары конденсируются.

Влагосодержание воздуха – отношение пара (влаги) в воздухе М к массе сухого воздуха М , содержащегося во влажном:

d = = , кг / кг сух. воздуха (11.5)

Используя уравнение состояния идеального газа для компонентов влажного воздуха (пара и сухого воздуха), зависимости (11.2), (11.3) и (11.5), а также молекулярные массы воздуха ( = 28,97) и пара ( = 18,016), получают расчётную формулу:

d = 0,622 , кг / кг сух. воздуха (11.6)

Для случая, когда влажный воздух находится при атмосферном давлении,: p=B.

Теплоёмкость влажного воздуха при постоянном давлении определяется как сумма теплоёмкостей 1 кг сухого воздуха и d, кг водяного пара:

c = c + c d, кДж / (кг К) (11.7)

В расчётах можно принять: c = 1, 00 кДж / (кг К), c = 1,93 кДж / (кг К).

Энтальпия влажного воздуха при температуре t определяется как сумма энтальпий 1 кг сухого воздуха и d, кг водяного пара:

I = i + d i = t c + d ( t c + r), кДж / (кг К) (11.8)

Здесь r – скрытая теплота парообразования, равная ~2500 кДж / кг. Таким образом, расчётная зависимость для определения величины энтальпии влажного воздуха принимает вид:

I = [ 1 t + ( 1,93 t + 2500 ) d ] , кДж / кг (11.9)

Примечание: величина I относится к 1 кг сухого воздуха или к (1+d) кг влажного воздуха.

В технических расчётах для определения параметров влажного воздуха обычно используется I–d диаграмма влажного воздуха, предложенная в 1918 году профессором Л.К. Рамзиным.

В I–d диаграмме (см. рис. 11.2) графически связаны основные параметры, определяющие тепловлажностное состояние воздуха: температура t, относи-тельная влажность воздуха , влагосодержание d, энтальпия I, парциальное давление пара P , содержащегося в паровоздушной смеси. Зная два каких-либо параметра, можно найти остальные на пересечении соответствующих

линий I – d-диаграммы.

2. Схема лабораторной установки (прибора)

Относительную влажность воздуха в лабораторной работе определяют с помощью психрометра типа: «Гигрометр психрометрический ВИТ-1».

Психрометр (рис. 11.1) состоит из двух одинаковых термометров:

«сухого» – 1 и «смоченного» – 2 . Смачивание шарика термометра 2 осуществляется с помощью батистового фитиля 3, опущенного в сосуд 4 с водой.

2 1

3 t

4

Рис. 11.1. Схема устройства психрометра

При испарении воды температура смоченного шарика понижается. Чем суше воздух, тем интенсивнее испарение, и тем больше разность температур сухого и мокрого термометров:

t = t - t (11.10)

Зависимость между разностью температур t и влажностью воздуха φ для данного прибора установлена экспериментальным путем. По результатам экспериментов составлена специальная психрометрическая таблица (паспорт), помещённая на лицевой панели лабораторного психрометра.

На интенсивность испарения существенное влияние оказывает скорость обтекания батистового фитиля воздухом, что вносит погрешность в показания обычного психрометра. Эта погрешность учитывается в расчётах введением поправок в соответствии с паспортом прибора.

Примечание: от рассмотренного недостатка свободен психрометр Августа, в котором оба термометра (сухой и смоченный) обдуваются с постоянной скоростью потоком воздуха, создаваемым вентилятором с пружинным двигателем.