Лабораторной работы 1

 

В соответствии с разд. 3 проводится опыт и заполняется журнал наблюдений.

 

Журнал наблюдений к работе 1

 

Дата «__»______200 г. Подпись студента ________________

Подпись преподавателя ___________

Атмосферное давление В=__ мм рт. ст.

Показания термометра в лаборатории t_о=__ ^oC

 

Таблица 4.1. Экспериментальные данные

Номер опыта	tо1, оС	tо2, оС	Dp, МПа	t1оп, оС	t2оп, оС	N, дел. рот.

 

В табл. 4.1 приведены следующие величины:

t_о1 и t_о2 – температуры воздуха до и после дроссельного устройства в начале опыта;

t_1оп и t_2оп – температуры воздуха до и после дроссельного устройства в конце опыта;

Dр – перепад давлений на дроссельном усройстве;

N – число делений на шкале ротаметра, соответствующее положению его поплавка во время опыта.

Первоначально определяется объемный расход воздуха через установку. Для этого необходимо перевести показания ротаметра в объемный расход воздуха при параметрах воздуха в опыте (по табл. 4.2).

Таблица 4.2. Градуировочная шкала ротаметра

N, число делений
Расход ×106, м3/с	4,66	8,21	11,44	14,47	17,37	20,15
Расход G×106, кг/с	5,5	9,69	13,5	17,08	20,49	23,78
Расход при параметрах воздуха: to=24 oC, Po=755 мм рт. ст., ρо=1,18 кг/м3

 

Аппроксимированное выражение массового расхода по ротаметру соответствует уравнению

, (4.1)

где G – массовый расход воздуха, кг/с;

N – число делений на шкале ротаметра.

Перерасчет объемного расхода воздуха градуировочной шкалы ротаметра на действительные параметры воздуха выполняется по формуле

, (4.2)

где – объемный расход воздуха по градуировочной таблице ротаметра, м³/с;

– объемный расход воздуха в пересчете на параметры воздуха перед ротаметром в опыте, м³/с;

ρ_о – плотность воздуха по градуировочной таблице ротаметра, ρ_о=1,18 кг/м³;

ρ₂ – плотность воздуха при его параметрах на входе в ротаметр, кг/м³.

Плотность воздуха на входе в ротаметр определяется по уравнению состояния идеального газа

, (4.3)

где р₂ – давление воздуха на входе в ротаметр, принимается равным атмосферному давлению;

Т₂ – температура воздуха на входе в ротаметр.

Абсолютные значения температур перед дроссельным устройством t₁ и за ним t₂ корректируются по значениям температур в начале и конце каждого опыта в соответствии с выражением

, (4.4)

где и .

Массовый расход воздуха G, кг/с, проходящего через установку, не требует корректировки значения в зависимости от параметров воздуха на входе в ротаметр.

Значение удельного объема на входе в ротаметр определяется уравнением

. (4.5)

Значение удельного объема перед дроссельным устройством определяется по уравнениям состояния идеального газа до и после дросселирования в соответствии с выражениями

, , (4.6)

где р₁ и р₂ – давления воздуха до и после дросселирования.

Давления р₁ и р₂ рассчитываются по уравнениям

, . (4.7)

Полученные величины записывают в табл. 4.3 результатов обработки опытных данных.

Таблица 4.3. Результаты обработки опытных данных

Номер опыта		G,	v2	t1, оС	t2, оС	p1, МПа	p2, МПа	v1	а

 

Далее определяется константа уравнения Ван-дер-Ваальса а для воздуха. Расчет этой константы в данном опыте возможен двумя методами.

 

Метод 1. Определение константы а непосредственно

из уравнения Ван-дер-Ваальса

 

Этот метод базируется на уравнении (2.2), когда константа b принимается равной нулю. Такое допущение не внесет большой погрешности в определении константы а, т.к. при данных параметрах воздуха собственный объем молекул воздуха несоизмеримо мал с объемом, занимаемым воздухом.

Расчетное выражение этой константы в данном случае будет иметь вид

, (4.8)

где параметры воздуха соответствуют состоянию воздуха за дроссельным устройством.

 

Метод 2. Определение константы а по процессу

дросселирования воздуха

 

В этом методе используется уравнение (2.13)

,

в котором с_v – удельная массовая изохорная теплоемкость воздуха, величина постоянная, рассчитывается по уравнению идеального газа.

Результаты в определении константы а по этим методам могут иметь расхождение. Необходимо сделать вывод, какой из этих методов дает более точный результат, сопоставив опытные значения констант а со значениями этой константы, приведенными в разд. 2.1.