- •Правила по технике безопасности
- •Теплотехнические измерения
- •Измерения температур
- •Измерение давления
- •Измерение расходов
- •Измерение тепловых потоков
- •Оценка погрешности эксперимента
- •1. Общие сведения
- •2. Вычисление погрешности измерения
- •3. Пример
- •Лабораторная работа № 21 Исследование параметров влажного воздуха в процессах сушки
- •Задание
- •Основы теории
- •Определение относительной влажности по психрометру
- •Проведение опытов
- •Обработка опытных данных
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 22 Измерение теплоемкости воздуха
- •Задание
- •Основы теории
- •Измерение теплоемкости Срт воздуха методом проточного калориметрирования
- •Проведение опытов
- •Обработка опытных данных
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 23 Исследование pv-диаграммы углекислого газа. Опыт Эндрюса
- •Задание.
- •Основы теории
- •Опыт Эндрюса
- •Проведение опытов
- •Обработка опытных данных
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 24 Исследование кривой насыщения влажного пара
- •Задание:
- •Основы теории
- •Проведение опытов
- •Обработка опытных данных
- •Контрольные вопросы
Контрольные вопросы
Понятие «влажный воздух». Особенности изменения состояния влажного воздуха в отличие от идеальной газовой смеси.
Состояние водяных паров во влажном воздухе.
Понятие о температуре точки росы. Методика определения tросы по Hd-диаграмме.
Основные характеристики влажного воздуха. Определение d, , H, pn и pв.
Устройство, принцип действия и назначение психрометра.
Hd-диаграмма влажного воздуха. Графическое представление процессов нагревания и сушки влажным воздухом.
Методика расчета количества теплоты, затраченной на нагревание воздуха. Цель нагревания.
Методика расчета массы вещества, отводимой от высушиваемого материала в процессе сушки.
Понятие о погрешностях измерения, источники погрешностей. Методика расчета систематических погрешностей измерения температур воздуха на входе в установку и на входе из неё.
|
Приложение |
Психрометрическая таблица влажного воздуха |
|
Лабораторная работа № 22 Измерение теплоемкости воздуха
Цель работы: Ознакомиться с понятием теплоемкости вещества, освоить технику измерения теплоемкости воздуха методом проточного калориметрирования.
Задание
Провести опыты по определению удельной изобарной теплоемкости воздуха при тепловом режиме, указанном преподавателем.
Рассчитать средние значения теплоемкостей Cpm и Cvm, изменения внутренней энергии , энтальпии и энтропии , а также показатель адиабаты воздуха k в условиях опыта.
Составить отчет о выполненной работе, который должен содержать: задание, основы теории (кратко), схему экспери-ментальной установки, таблицу опытных данных, обработку опытных данных и результаты опытов в виде таблицы.
Основы теории
При проведении расчетов процессов и аппаратов химической технологии часто приходится определять количество подведенной или отведенной теплоты. Наиболее просто это сделать, используя теплоемкость теплоносителей.
Удельной теплоемкостью называется количество теплоты, которое необходимо подвести к единице количества вещества, чтобы изменить его температуру на 1 градус. В связи с этим определением различают:
удельную массовую теплоемкость
, , откуда , кДж; (1)
удельную объемную теплоемкость
, , откуда , кДж; (2)
удельную мольную теплоемкость
, , откуда , кДж, (3)
где m – масса газа, кг;
Vн.у., нм3 – объем газа, приведенный к нормальным условиям ( , Рн=760 мм рт. ст.=1,013105 Па, Тн=273 К);
L – число киломолей вещества ( ), кмоль;
молекулярная масса газа, кг/кмоль;
х – индекс, указывающий характер процесса подвода теплоты Qx, например, при (Qp), при (Qv).
Поэтому различают:
Ср – изобарная теплоемкость,
Сv – изохорная теплоемкость.
Эти теплоемкости для идеальных газов связаны уравнением Майера:
. (4)
С=f(t)-нелинейная
СХ=a+bt+et2+…
а
С
Т
СХ=const
в
б
С=f(t)-линейная
СХ=a+bt
t
Рис.1. Зависимость теплоемкости от
температуры
, (5)
где удельная массовая теплота, кДж/кг.
Следовательно
, (6)
, (7)
т.е. наиболее точно теплоту можно подсчитать как по значениям теплоемкостей, так и по значениям энтальпий h (при ) и внутренних энергий u (при ). Значения , u и h приводятся в справочной литературе в виде таблиц /2/.
В пределе при уменьшении интервала температур в выражении (5) получим теплоемкость при заданной температуре t, называемую истинной теплоемкостью, Сх,ист.
. (8)
Со средней теплоемкостью она связана соотношением
, . (9)
Для приближенных расчетов можно учесть линейную зависимость теплоемкости от температуры (рис. 1б):
, (10)
где a и b – индивидуальные коэффициенты (из таблиц /2/), .
В соответствии с молекулярно-кинетической теорией внутренняя энергия газов распределяется равномерно по степеням свободы i поступательного и вращательного движения молекул. Для одноатомной молекулы i = 3 степеням свободы поступательного движения, т.е. изменяется положение молекулы в координатах x, y и z. Для двухатомных молекул к трем степеням свободы поступательного движения добавляются две степени свободы вращательного движения i = 3+2 = 5. С некоторой корректировкой для трех- и многоатомных газов число степеней свободы принимается равным i = 7.
Для идеальных газов при не очень высоких температурах на каждую степень свободы при расходуется энергия кДж/(кмольград). Поэтому постоянные (рис.1, в) мольные теплоемкости можно определить по числам степеней свободы i, а по (i + 2) из таблицы 1.
Таблица 1
Атомность газов |
, кДж/(кмольград) |
, кДж/(кмольград) |
1 атомные |
|
|
2 атомные |
|
|
3 и многоатомные |
|
|
Для пересчета различных удельных теплоемкостей удобны соотношения:
, ; , ;
, , (11)
где удельный объем 1 кмоля газа при нормальных условиях, .