2.1.1 (812673)
Текст из файла
Îò÷åò î âûïîëíåíèè ëàáîðàòîðíîé ðàáîòû2.1.1Èçìåðåíèå óäåëüíîé òåïëîåìêîñòè âîçäóõà ïðèïîñòîÿííîì äàâëåíèèÌèõàèë Ëàøèí, 813 ãðóïïà 1 êóðñà ÔÐÒÊ29 ìàðòà 2019 ã.Àííîòàöèÿèçìåðèòü ïîâûøåíèå òåìïåðàòóðû âîçäóõà â çàâèñèìîñòè îò ìîùíîñòè ïîäâîäèìîãî òåïëà è ðàñõîäà ïðè ñòàöèîíàðíîìòå÷åíèè ÷åðåç òðóáó; èñêëþ÷èâ òåïëîâûå ïîòåðè, ïî ðåçóëüòàòàì èçìåðåíèé îïðåäåëèòü òåïëî¼ìêîñòü âîçäóõà ïðè ïîñòîÿííîì äàâëåíèè. ðàáîòå èñïîëüçóþòñÿ: òåïëîèçîëèðîâàííàÿ ñòåêëÿííàÿ òðóáêà;ýëåêòðîíàãðåâàòåëü; èñòî÷íèê ïèòàíèÿ ïîñòîÿííîãî òîêà; àìïåðìåòð, âîëüòìåòð (öèôðîâûå ìóëüòèìåòðû); òåðìîïàðà, ïîäêëþ÷åííàÿ ê ìèêðîâîëüòìåòðó; êîìïðåññîð; ãàçîâûé ñ÷¼ò÷èê; ñåêóíäîìåð.Öåëü ðàáîòû:Òåïëîåìêîñòü íåêîòîðîãî òåëà â ïðîèçâîëüíîì ïðîöåññå îïðåäåëÿåòñÿêàêδQC=dTÏðè ýêñïåðèìåíòàëüíîì îïðååäåëåíèè òåïëîåìêîñòè íåèçáåæíî âîçíèêàþò ïîãðåøíîñòè, ñâÿçàííûå ñ òåïëîâûìè ïîòåðÿìè.
Äëÿ êîððåêòíîñòèîïûòà, íåîáõîäèìî, ÷òîáû êîëè÷åñòâî òåïëà, çàòðà÷èâàåìîå íà íàãðåâàíèå èññëåäóåìîãî òåëà, ñóùåñòâåííî ïðåâîñõîäèëî òåïëî, ðàñõîäóåìîå íàíàãðåâàíèå ñàìîãî êàëîðèìåòðà, à òàêæå íà ïîòåðè òåïëà èç óñòàíîâêè.Äëÿ óâåëè÷åíèÿ êîëè÷åñòâà íàãðåâàåìîãî ãàçà ïðè íåèç-ìåííûõ ðàçìåðàõ óñòàíîâêè â íàøåé ðàáîòå èññëåäóåìûé ãàç (âîçäóõ) ïðîäóâàåòñÿ÷åðåç êàëîðèìåòð, âíóòðè êîòîðîãî óñòàíîâëåí íàãðåâàòåëü.
Ïðè ýòîìèçìåðÿþòñÿ ìîùíîñòü íàãðåâàòåëÿ, ìàññà âîçäóõà, ïðîòåêàþùåãî â åäèíèöó âðåìåíè (ðàñõîä), è ïðèðàùåíèå åãî òåìïåðàòóðû. Äëÿ ïîòîêà ãàçà,Ðèñ. 1: Íàãðåâ ãàçà ïðè òå÷åíèè ïî òðóáåïðîòåêàþùåãî ñòàöèîíàðíî ÷åðåç òðóáó ïîñòîÿííîãî ñå÷åíèÿ, â êîòîðîéóñòàíîâëåí íàãðåâàòåëüíûé ýëåìåíò (ñì. ðèñ. 1) ïîëó÷èì ñëåäóþùåå çíà1÷åíèå óäåëüíîé òåïëîåìêîñòè ïðè ïîñòîÿííîì äàâëåíèè:cP =N − Nïîòq∆T(1)ãäå N ìîùíîñòü íàãðåâà, Nïîò ìîùíîñòü òåïëîâûõ ïîòåðü, q [êã/ñì] ìàññîâûé ðàñõîä ãàçà â òðóáå, ∆T ðàçíîñòü òåìïåðàòóð ãàçà íà âõîäåè âûõîäå òðóáêè.Áîëåå ïîäðîáíîå ðàññìîòðåíèå òå÷åíè ãàçà ïî òðóáå ïîçâîëÿåò óñòàíîâèòü, ÷òî ôîðìóëà (1) ñïðàâåäëèâà äàæå â òîì ñëó÷àå, åñëè ïåðåïàääàâëåíèé íà êîíöàõ òðóáû íå ìàë, ïðè óñëîâèè, ÷òî ãàç ìîæíî ñ÷èòàòüèäåàëüíûì, à åãî êèíåòè÷åñêîé ýíåðãèåé ìîæíî ïðåíåáðå÷ü.
Êðîìå òîãî,äëÿ ïðàêòè÷åñêîãî èñïîëüçîâàíèÿ (1) äîëæíû áûòü ìàëû ïîòåðè òåïëà èòåïëîâûäåëåíèå èç-çà òðåíèÿ (ïî ñðàâíåíèþ ñ ìîùíîñòüþ íàãðåâàòåëÿ).Ýêñïåðèìåíòàëüíàÿ óñòàíîâêàÐèñ. 2: Ñõåìà óñòàíîâêèÑõåìà óñòàíîâêè èçîáðàæåíà íà ðèñ. 2. Âîçäóõ, íàãíåòàåìûé êîìïðåññîðîì, ïðîêà÷èâàåòñÿ ÷åðåç êàëîðèìåòð. Êàëîðèìåòð ïðåäñòàâëÿåò2ñîáîé ñòåêëÿííóþ öèëèíäðè÷åñêóþ òðóáêó ñ äâîéíûìè ñòåíêàìè, çàïàÿííûìè ñ òîðöîâ. Íà âíóòðåííþþ ïîâåðõíîñòü ñòåíîê òðóáêè íàíåñåíîñåðåáðÿíîå ïîêðûòèå äëÿ ìèíèìèçàöèè ïîòåðü òåïëà çà ñ÷åò èçëó÷åíèÿ.Âîçäóõ èç ïðîñòðàíñòâà ìåæäó ñòåíêàìè êàëîðèìåòðà îòêà÷àí äî âûñîêîãî âàêóóìà (10−5 òîðð) äëÿ ìèíèìèçàöèè ïîòåðü òåïëà, îáóñëîâëåííûõòåïëîïðîâîäíîñòüþ.Íàãðåâàòåëü â âèäå íàìîòàííîé íà ïåíîïëàñò íèõðîìîâîé ïðîâîëîêè ðàñïîëîæåí âíóòðè êàëîðèìåòðà íåïîñðåäñòâåííî â âîçäóøíîì ïîòîêå. Íàãðåâ ïðîâîëîêè ïðîèçâîäèòñÿ îò ðåãóëèðóåìîãî èñòî÷íèêà ïîñòîÿííîãîòîêà (ÈÏ).
Íàïðÿæåíèå U íà íàãðåâàòåëå è òîê I ÷åðåç íåãî ðåãèñòðèðóþòñÿ öèôðîâûìè ìóëüòèìåòðàìè. Òàêèì îáðàçîì, ìîùíîñòü íàãðåâàðàâíàN = IUÄëÿ èçìåðåíèÿ ðàçíîñòè òåìïåðàòóð ∆T ñëóæèò ìåäíî-êîíñòàíòàíîâàÿòåðìîïàðà. Îäèí ñïàé òåðìîïàðû ðàñïîëîæåí â ñòðóå âîçäóõà, âõîäÿùåãî â êàëîðèìåòð, è íàõîäèòñÿ ïðè êîìíàòíîé òåìïåðàòóðå, à âòîðîé â ñòðóå âûõîäÿùåãî íàãðåòîãî âîçäóõà. Êîíñòàíòàíîâàÿ ïðîâîëîêà òåðìîïàðû ðàñïîëî-æåíà âíóòðè êàëîðèìåòðà, à ìåäíûå ïðîâîäíèêè ïîäêëþ÷åíû ê öèôðîâîìó âîëüòìåòðó. Âîçíèêàþùàÿ â òåðìîïàðå ÝÄÑ Eïðîïîðöèîíàëüíà ðàçíîñòè òåìïåðàòóð ∆T ñïàåâ:E = β∆Tòåðìîïàðû âãäå β = 40 ìêÂÊ ÷óâñòâèòåëüíîñòü ìåäíî-êîíñòàíòàíîâîé◦ðàáî÷åì äèàïàçîíå òåìïåðàòóð (2030 C ).
ÝÄÑ ðåãèñòðèðóåòñÿ ñ ïîìîùüþ ìèêðîâîëüòìåòðà.Îáú¼ì âîçäóõà, ïðîøåäøåãî ÷åðåç êàëîðèìåòð, èçìåðÿåòñÿ ãàçîâûì ñ÷¼ò÷èêîì ÃÑ. Äëÿ ðåãóëèðîâêè ðàñõîäà ñëóæèò êðàí Ê. Âðåìÿ ∆t ïðîõîæäåíèÿ íåêîòîðîãî îáúåìà ∆V âîçäóõà èçìåðÿåòñÿ ñåêóíäîìåðîì.Ìàññîâûé ðàñõîä âîçäóõàq = ρ0ãäå∆V∆tµP0RT0 ïëîòíîñòü âîçäóõà â ëàáîðàòîðèè, P0 àòìîñôåðíîå äàâëåíèå, T0 òåìïåðàòóðà âîçäóõà â ëàáîðàòîðèè, µ = 29 ã/ìîëü ìîëÿðíàÿ ìàññàρ0 =3ñóõîãî âîçäóõà.Ó÷èòûâàÿ îñîáåííîñòè óñòðîéñòâà êàëîðèìåòðà, ñëåäóåò îæèäàòü, ÷òîìîùíîñòü íàãðåâàòåëÿ ðàñõîäóåòñÿ íå òîëüêî íà íàãðåâ ìàññû ïðîêà÷èâàåìîãî âîçäóõà, íî è ÷àñòè÷íî òåðÿåòñÿ çà ñ÷åò íàãðåâà âíóòðåííèõñòåíîê òåðìîñòàòà è ðàññåÿíèÿ òåïëà ÷åðåç òîðöû òåðìîñòàòà. Ìîæíîïðåäïîëîæèòü, ÷òî ïðè íåáîëüøîì íàãðåâå ∆T T0 ìîùíîñòü ïîòåðüòåïëà Nïîò ïðÿìî ïðîïîðöèîíàëüíà ðàçíîñòè òåìïåðàòóð:Nïîò = α∆Tãäå α íåêîòîðàÿ êîíñòàíòà.
Ïðè ýòîì óñëîâèè îñíîâíîå ñîîòíîøåíèå(1) ïðèíèìàåò âèä:N = (cp q + α)∆T(2)Ñëåäîâàòåëüíî, ïðè ôèêñèðîâàííîì ðàñõîäå âîçäóõà (q = const) ïîäâîäèìàÿ ìîùíîñòü è ðàçíîñòü òåìïåðàòóð ñâÿçàíû ïðÿìîé ïðîïîðöèîíàëüíîñòüþ (∆T (N ) ëèíåéíàÿ ôóíêöèÿ).Âûïîëíåíèå ðàáîòûÏðîâåäåì èçìåðåíèÿ çàâèñèìîñòè ∆T (N ) ðàçíîñòè òåìïåðàòóð ∆T êîíöîâ òåðìîïàðû îò ìîùíîñòè íàãðåâà N = IU ïðè íåñêîëüêèõ ôèêñèðîâàííûõ çíà÷åíèÿõ ðàñõîäà q âîçäóõà. Äëÿ çàìåðà ðàñõîäà íåîáõîäèìîâû÷èñëèòü ïëîòíîñòü âîçäóõà â ëàáîðàòîðèè èñõîäÿ èç èçìåðåíèé åãîìàêðîñêîïè÷åñêèõ ïàðìåòðîâ:Têîì = 24, 6 ± 0, 2 ◦ C = 297, 6 ± 0, 2 KPàòì = 96660 ± 10 ÏàÂëàæíîñòü = 67%êã0, 029 · 96660= 1, 13271 3ρ=8.31 · 297, 6ìr σP 2σT 2êãσρ = ρ+= 7, 7 · 10−4 3PTì(3)Èñòðóìåíòàëüíóþ ïîãðåøíîñòü ñåêóíäîìåðà ïðèìåì ðàâíîé 0,1 ñåê.4Òàáëèöà 1: Èçìåðåíèå ðàñõîäà âîçäóõà q ÷åðåç ãàçîâûé ñ÷åò÷èê äëÿ äâóõñåðèé èçìåðåíèét1 , ñ 25,11t2 , ñ 35,5625,3135,8525,2535,4125,4335,7225,2535,5425,3735,38tñð , ñ25,2935,58Ñëó÷àéíàÿ è ïîëíàÿ ïîãðåøíîñòè èçìåðåíèÿ âðåìåíè:vu 6u1 Xσt1 , ñëó÷ = t(ti − tñð )2 ≈ 0, 11 ñ5 i=1vu 6u1 Xσt2 , ñëó÷ = t(ti − tñð )2 ≈ 0, 18 ñ5 i=1q22+ σñëó÷≈ 0, 15 ñσt1 , ïîëí = σñèñòq22σt2 , ïîëí = σñèñò+ σñëó÷≈ 0, 21 ñÎòñþäà ìàññîâûé ðàñõîä âîçäóõà â äâóõ ýêñïåðèìåíòàõ:∆V= 0, 224 · 10−3t1s 22σρσt1σq1 = q1+= 0, 001 · 10−3ρt1q1 = ρ∆V= 0, 159 · 10−3t2s 22σt2σρσq2 = q2+= 0, 001 · 10−3ρt2q2 = ρì3cì3cì3cì3cÇàôèêñèðóåì çàâèñèìîñòü ðàçíîñòè òåìïåðàòó îò ìîùíîñòè íàãðåâåòåëÿ.Ðåçóëüòàòû èçìåðåíèé ïðåäñòàâëåíû â òàáëèöå 2.NÐàññ÷èòàííûå çíà÷åíèÿ ∆T= b è q ïîçâîëÿþò çàïèñàòü ñèñòåìó ëèíåéíûõ óðàâíåíèé îòíîñòèåëüíî âåëè÷èí Cp è α.(1= C p · q1 + αb1(4)1=C·q+αp2b25Òàáëèöà 2: Çàâèñèìîñòü ∆T (N )Ïåðâàÿ ñåðèÿ èçìåðåíèé (ïðè ìàêñèìàëüíîì ðàñõîäå) U,  I, ÀE, ÂN, Âò∆T, K1 1,995 0,0700 0,000021 0,1396500,5159712 3,154 0,1107 0,000054 0,3491481,3267813 4,781 0,1678 0,000120 0,8022522,9484034 5,477 0,1922 0,000161 1,0526793,9557745 6,198 0,2174 0,000206 1,3474455,061425Âòîðàÿ ñåðèÿ èçìåðåíèé (ïðè äðóãîì ðàñõîäå) U,  I, ÀE, ÂN, Âò∆T, K1 1,237 0,0434 0,000015 0,0536860,3685502 2,061 0,0723 0,000034 0,1490100,8353813 3,532 0,124 0,000085 0,4379682,0884524 4,493 0,1577 0,000137 0,7085463,3660935 6,046 0,2121 0,000233 1,2823575,724816Ðåøàÿ ýòó ñèñòåìó, ïîëó÷èì çíà÷åíèÿ Cp ≈ 738 KÄæè α ≈ 0, 129·êãÊîýôôèöèåíòû a è b ëèíåéíîé àïïðîêñèìàöèè ðàñ÷èòàíû ñ ïîìîùüþÌÍÊ, èõ ñîîòâåòñâóþùèå ïîãðåøíîñòè:1b11=b2σ1 =b1σ1b2σb1 = 0, 082σb = 0, 175 2σb1≈ 0, 006b1 σb2≈ 0, 009b2Âûðàçèâ Cp b α èç ñèñòåìû, ïîëó÷èì111−·Cp =bbq −q 1 2 2 111q1α=−b1 b2q2 − q1Ó÷èòûâàÿ ïîãðåøíîñòè âõîäÿùèõ â âûðàæåíèå âåëè÷èí, ïîëó÷èìσCp ≈ 1486ÄæK · êãÐèñ.
3: Çàâèñèìîñòü ∆T (N ) ïðè ðàçëè÷íûõ ðàñõîäàõσα ≈ 0, 02Îòñþäà ìîùíîñòü òåëîâûõ ïîòåðü:Nïîò = α∆T ≈ 0, 74 ± 0, 11 Âò7Âûâîäû õîäå ëàáîðàòîðíîé ðàáîòû áûëà óñòàíîâëåíà ëèíåéíàÿ çàâèñèìîñòüïîâûøåíèÿ òåìïåðàòóðû âîçäóõà îò ìîùíîñòè è ïîäòâåðæäåíà ïðèìåíèìîñòü òåîðåòè÷åñêîé ìîäåëè. Óñòàíîâëåíà è î÷åíü õîðîøî âûïîëíÿëàñüëèíåéíàÿ çàâèñèìîñòü ðàçíîñòè òåìïåðàòóð îò ïîäàâàåìîé ìîùíîñòè.. Îò òåîðåòè÷åñêîÐàññ÷åòíàÿ òåïëîåìêîñòü ñîñòàâèëà Cp ≈ 738±148 KÄæ·êãÄæãî çíà÷åíèÿ Cp = 1003 K·êã ïîëó÷åííîå çíà÷åíèå îòëè÷àåòñÿ íà âåëè÷èíó,âäâîå áîëüøóþ ïîãðåøíîñòè.Ìîùíîñòü òåïëîâûõ ïîòåðü â ñëó÷àå ìàêèñìàëüíîé ðàçíèöû òåìïåðàòóð íà âûõîäàõ òóáêè ñîñòàâèëà Nïîò = 0, 74 ± 0, 11 Âò (â ïðèáëèæåíèè,÷òî ìîùíîñòü òåïëîâûõ ïîòåðü ëèíåéíî çàâèñèò îò ðàçíèöû òåìïåðàòóð), ÷òî ñîñòàâëÿåò îêîëî ïîëîâèíû ïîäàâàìîé ìîùíîñòè (N = 1, 28 Âòäëÿ ýòîãî ñëó÷àÿ).  íàøåé ìåòîäèêå èçìåðåíèé ýòè ïîòåðè íå áûëè,ó÷òåíû íàïðÿìóþ, ÷òî îáúÿñíÿåò çíà÷èòåëüíîå ðàçëè÷èå ïîëó÷åííîãîðåçóëüòàòà ñ òåîðèòè÷åñêèìè äàííûìè.
Òàêæå âëèÿíèå íà ïîëó÷åííûåäàííûå ìîãëî îêàçàòü íåñòàáèëüíîñòü óñëîâèé âîçäóõà âîêðóã ýêñïåðèìåíòàëüíîé óñòàíîâêè. Èñõîäíûå ïîêàçàíèå òåðìîïàðû ïðè âûêëþ÷åííîì íàãðåâàòåëå áûëè îòëè÷íû îò íóëÿ, óñòàíîâêà áûëà ðàñïîëîæåíà íàïóòè ñêâàîçíûõ ïîòîêîâ âîçäóõà â ïîìåùåíèè.8.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
