Протокол наблюдений

№ п/п	U, В	I, А	t, С	рвак, ат	рабс, кПа	hж.ф., мм	hп.ф., мм	hв., мм	Момент измерения
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
1	U1=0	0							τ=τстац.
2	U2								τ=τстац.
3	U3>U2								τ=τстац.
4	U4=U3			р4<р3					τ=0
									τ=τстац.
5	U5=0								τ=0
									τ=τуст.
6	U6=0			р6<р5					τ=0
									τ=τуст.
7	U7=0			р7<р6					τ=0
									τ=τуст.
Параметры окружающей среды: температура tо.с.= оС, барометрическое давление В= мм. рт. ст. =  133,3 = Па, длина и диаметр стеклянного цилиндра L= мм; D= мм, высота столба жидкости hж= мм, высота столба воздушного объема цилиндра hвозд.= мм.

Ячейки таблицы, в которых подчеркнут текст, означают, что данные параметры изменяются активно в ходе эксперимента. Другие ячейки заполнены в результате наблюдения последующих изменений. Последний столбец таблицы указывает момент времени измерения параметров:  = 0 – означает, что измерения производятся в начальный момент изменения параметра;  = _стац. – означает, что измерения производятся в период стационарный или квазистационарный.

Обработка результатов измерений:

1. Абсолютное давление в системе р_абс., кПа

2. Значения p_s, v', v", i', i", s', s",r, которые определяются в зависимости от температуры, для состояний 2 – 7 таблицы 3.1 из таблицы "Вода и водяной пар в состоянии насыщения"

3. Обработка наблюдения №1:

4. Обработка наблюдения №2:

5. Обработка наблюдения №3:

6. Обработка наблюдения №4:

7. Обработка наблюдения №5:

8. Обработка наблюдения №№ 6, 7:

Оценка точности измерений:

1. Анализ систематических ошибок:

2. Оценка случайных ошибок:

Г рафическое изложение работы:

Выводы:

Вопросы для самопроверки (по выбору преподавателя):

1. В каком состоянии будет находиться система в опытах №6, 7?

2. Что произойдет с системой в опытах № 2 – 7 при разрушении стеклянной колбы?

3. Что произошло бы с системой при разрушении стеклянной колбы при проведении опытов при избыточном (выше атмосферного) давлении системы?

4. Сколько тройных точек существует у воды?

5. Какая тройная точка считается "основной"?

6. При нарушении фазового равновесия за счет падения давления часть воды переходит в состояние пара. Возможна ли ситуация, когда при подобном понижении давления вся жидкая фаза перейдет в паровую фазу?

7. Чем опасна ситуация разрушения трубопровода с "перегретой" водой, т.е. водой, имеющей в установке температуру выше 100С?

8. Как изменяется энергия подобной системы (опыт №6) при резком падении давления?

Дата сдачи:

Оценка работы:

Подпись руководителя:

Лабораторная работа №4

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭНТАЛЬПИИ И СТЕПЕНИ СУХОСТИ

ВЛАЖНОГО ПАРА ВОДЫ

Цель работы:

• закрепление основных теоретических сведений, связанных с состоянием влажного пара;

• экспериментальное определение энтальпии и степени сухости влажного пара;

• обработка и анализ полученных экспериментальных данных.

Объект исследования:

Средства исследования:

Принципиальная схема экспериментальной установки приведена на рис. 4.1.

Паровой котел генерирует влажный пар. Давление пара измеряется манометром.

Поток насыщенного пара поступает в паровой трубопровод, снабженный регулирующим вентилем. Проходя указанный участок парового тракта, пар дросселируется (i=const), в результате чего, его давление понижается до атмосферного. Далее поток пара попадает в калориметр, где конденсируется в объеме воды, нагревая последнюю. Температура воды в калориметре измеряется термометром. Масса воды в калориметре определяется с помощью лабораторных весов.

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 4.1.

Таблица 4.1

Протокол наблюдений, результатов расчета энтальпии и

степени сухости влажного пара

№ п/п	р, ати	р, ата	М1, г	М2, г	Мв, г	t0, С	Мсм, г	t3, С	Мп, г	i, кДж/кг	х, доли
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
Параметры окружающей среды: температура tо.с.= оС, барометрическое давление В= мм. рт. ст. =  133,3 = Па.

Обработка результатов измерений:

1. Абсолютное давление в системе р, ата

2. Масса воды в калориметре М_в, г

3. Масса пара (конденсата), поступившего в калориметр М_п, г

4. Энтальпия влажного пара, поступающего в калориметр, i₂, кДж/кг

5. Определение энтальпии влажного пара из баланса теплоты i₂, кДж/кг

6. Расчет параметров воды в состояниях 1 и 2 (рис. 4.2. лабораторного практикума)

7. Степень сухости влажного пара (отобранная из котла проба) х, доли

8. Степень сухости влажного пара, осредненная по всему количеству воды в котле, х₃, доли

Оценка точности измерений:

1. Относительная ошибка при определении величины степени сухости пара может быть найдена из соотношения:

2. Анализ систематических ошибок:

3. Оценка случайных ошибок:

Г рафическое изложение работы:

Выводы:

Вопросы для самопроверки (по выбору преподавателя):

1. В каких пределах может находиться численное значение энтальпии влажного пара при данном давлении, степени сухости?

2. Как установить положение точки 2 (рис. 4.2 лабораторного практикума) в конце процесса дросселирования, если заканчивается процесс в области: а) влажного пара; б) перегретого пара?

3. Как рассчитать теплоемкость жидкой воды при давлении до 10 МПа?

4. Определите количество теплоты, необходимое для перевода влажного пара в состояние насыщенного пара

5. Нарисуйте сечение паропровода влажного пара и покажите распределение в нем потоков составляющих компонентов влажного пара

6. Зарисуйте схему распределения потока влажного пара в трубопроводе при повороте последнего

7. Получите из уравнения энергии процесса смешения воды и пара в калориметре уравнение теплового баланса указанного процесса

8. Определите теплоту конденсации влажного пара состояния 1, протекающей при давлении р₁, и конденсации из состояния 2 при давлении р = В (см. рис. 4.2 лабораторного практикума)

9. Объясните причину вибрации стакана калориметра в опыте в момент конденсации парового потока. Как похожее явление, возникающее при работе насосов, называется и к чему оно приводит в конечном итоге?

10. Чему равна постоянная интегрирования i₀ при определении энтальпии воды?

11. Почему принципиально невозможно точное определение степени сухости потока влажного пара?

12. Почему на стенке котла (на стенке трубопровода) в паровом объеме неизбежно присутствует пленка жидкой фазы?

13. Рассчитайте все параметры влажного пара в состоянии осредненном на все количество воды в объеме котла

14. Оцените погрешность, связанную с рассеиваемой в окружающую среду энергией от калориметра

Дата сдачи:

Оценка работы:

Подпись руководителя:

Лабораторная работа №5

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭНТАЛЬПИИ ПЕРЕГРЕТОГО ПАРА ВОДЫ

Цель работы:

• закрепление основных теоретических сведений, связанных с состоянием перегретого пара;

• экспериментальное определение энтальпии перегретого пара;

• обработка и анализ полученных экспериментальных данных.

Объект исследования:

Средства исследования:

Принципиальная схема экспериментальной установки приведена на рис. 5.1.

Паровой котел генерирует влажный пар. Давление пара измеряется манометром.

Поток насыщенного пара поступает в паровой трубопровод, снабженный регулирующим вентилем. Проходя участок парового тракта, пар дросселируется (i=const), в результате чего, его давление понижается до атмосферного. Далее поток пара попадает в пароперегреватель, где доводится до перегретого состояния в изобарном процессе подвода теплоты от нагревателя. В зависимости от состояния в конце процесса дросселирования, пар в перегревателе подсушивается и перегревается, либо только перегревается. Температура пара за перегревателем измеряется хромель-копелевой термопарой в комплекте с милливольтметром. Далее поток перегретого пара попадает в теплообменник – охладитель перегрева пара, в котором от пара отводится теплота перегрева и он переходит в состояние сухого насыщенного пара. Из теплообменника пар направляется в конденсатор, где вода переходит в жидкое насыщенное состояние и далее в жидкое состояние. Теплота изобарного перехода из состояния перегретого пара в состояние насыщенной жидкости передается охлаждающей воде термостата ТС-12. Температура воды в термостате до и после пропуска пара измеряется лабораторным термометром. Масса воды в термостате М_в близка к 12 кг.

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 5.1.

Таблица 5.1