Кафедра “Промышленная теплоэнергетика и теплотехника”

Министерство образования Республики Беларусь

Белорусский национальный технический университет

Кафедра "Промышленная теплоэнергетика и теплотехника"

ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ

по курсу "Техническая термодинамика"

Исполнитель

Руководитель

Минск, 20

Лабораторная работа №1

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ИЗОТЕРМИЧЕСКОГО СЖАТИЯ

ДИОКСИДА УГЛЕРОДА

Цель работы:

• изучение закономерностей изменения состояния реальных веществ при изотермическом сжатии в области температур выше и ниже критической температуры;

• аппроксимация экспериментальных данных;

• расчет свойств диоксида углерода.

Объект исследования:

Средства исследования:

Установка, используемая при проведении эксперимента, представлена на рис. 1.1.

Кроме того, при проведении лабораторной работы необходимы: барометр для измерения атмосферного давления, лабораторный термометр для определения температуры окружающего воздуха, лабораторные весы и разновесы к ним.

Диоксид углерода находится в толстостенном стеклянном капилляре, позволяющем достигать давления до 10 МПа. Давление внутри капилляра создается с помощью масляного пресса, который посредством ртутного затвора воздействует на диоксид углерода. Снижение давления в установке осуществляется открытием игольчатого вентиля, установленного на перепускном канале пресса. Давление внутри капилляра определяется, с некоторым приближением, равным давлению масла и измеряется манометром. Изменение объема диоксида углерода определяется по границе раздела с ртутным столбиком, положение которой устанавливается отсчетом по шкале измерительной линейки. Температура диоксида углерода определяется равной температуре термостатирующей воды, для чего необходимо поддерживать равновесное состояние между этими двумя системами. Температура термостатирующей воды определяется лабораторным термометром, а поддерживается на заданном уровне с помощью термостата ТС-16.

М етодика исследования:

Результаты эксперимента:

Значения, полученные в результате проведения опыта, представлены в таблице 1.1.

Таблица 1.1

Протокол наблюдений

№ п/п	Данные измерений				Данные расчета
	t, С	р, ати	Положение мениска на шкале, мм		р, ата	Длина столба жидкой и газовой фаз диоксида углерода; воздуха, мм
			hж.ф	hрт		hСО2ж.ф	hСО2г.ф	hвозд
Параметры окружающей среды: температура tО. С.= оС, барометрическое давление В= мм. рт. ст. =  133,3 = Па, длина капилляра hк= мм.

Обработка результатов измерений:

1. Проверка точности выполнения соотношения для изотермического процесса в ходе выполнения опыта

2. Масса воздуха, М_в, кг

3. Длины столбов воздуха h_j (мм) и парциальный объем воздуха V_j (м³) в каждом состоянии

4. Длины столбов газообразного диоксида углерода в каждом состоянии, h_г.ф.СО2 ,мм:

5. Удельные объемы диоксида углерода в состояниях на пограничной кривой v'_СО2 (v"_СО2), м³/кг:

6. Масса диоксида углерода, М_СО2 , кг:

7. Удельные объемы диоксида углерода в каждом состоянии, которое соответствует данным таблицы 1.1, v_СО2 , м³/кг:

8. Коэффициенты уравнения состояния газообразного диоксиды углерода, А, В:

Оценка точности измерений:

1. Анализ систематических ошибок:

2. Оценка случайных ошибок:

Г рафическое изложение работы:

Выводы:

Вопросы для самопроверки (по выбору преподавателя):

1. Что означает стационарное состояние системы?

2. Почему термостатирующая вода подается в стеклянную колбу в нижнем сечении, а отводится в верхнем?

3. Назовите критические параметры для диоксида углерода

4. Покажите, что соотношение давления и объема реального газа в изотермическом процессе для близких состояний соответствует закону Бойля-Мариотта

5. Рассчитайте степень сухости влажного пара диоксида углерода на участке фазового перехода для экспериментальных точек

6. Что такое парциальный объем газа, являющегося компонентом смеси?

7. Что такое коэффициент сжимаемости (не идеальности) вещества?

Дата сдачи:

Оценка работы:

Подпись руководителя:

Лабораторная работа №2

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗАВИСИМОСТИ МЕЖДУ ТЕМПЕРАТУРОЙ И ДАВЛЕНИЕМ ВОДЫ В СОСТОЯНИИ НАСЫЩЕНИЯ НА КРИВОЙ ПАРООБРАЗОВАНИЯ

Цель работы:

• закрепление основных сведений по устойчивому равновесию гетерогенной однокомпонентной системы;

• изучение свойств воды по таблицам, фазовым диаграммам, аналитическим зависимостям, относящимся к состоянию насыщения на кривой парообразования;

• экспериментальное исследование зависимости между температурой и давлением воды на кривой парообразования;

• обработка полученной экспериментальной зависимости и ее анализ.

Объект исследования:

Средства исследования:

Установка, используемая при проведении эксперимента, представлена на рис. 2.1.

Прозрачный стеклянный цилиндр длиной L 540 мм и наружным диаметром D 25 мм, толщиной стенок  1,5 мм заполнен водой. Высота столба жидкости h. Над поверхностью воды в цилиндре находится воздух. Давление внутри стеклянного баллона устанавливается на минимальном уровне с помощью вакуумного насоса, а измеряется вакуумметром, который может работать и как манометр. Температура описываемой системы измеряется лабораторным термометром. Длина баллона термометра 380 мм, диаметр 10 мм. С помощью нагревательного элемента и автотрансформатора к системе подводится энергия в требуемом количестве и выделяется в форме теплоты. Постоянство потока энергии контролируется по показаниям вольтметра, измеряющего падение напряжения на нагревательном элементе.

Кроме того, при проведении лабораторной работы необходимы: барометр для измерения атмосферного давления, лабораторный термометр для определения температуры окружающего воздуха.

Методика исследования:

Результаты эксперимента:

Значения, полученные в результате проведения опыта, представлены в таблице 2.1.

Таблица 2.1