Эксперимент политропного расширения воздуха (Кафедра теплотехники. Лабораторная работа №1)

Лабораторная работа №1
ИССЛЕДОВАНИЕ ПОЛИТРОПНЫХ ПРОЦЕССОВ
Задание:
Провести эксперимент политропного расширения воздуха.
Рассчитать параметры состояния газа в характерных точках и построить рабочую диаграмму процессов.
Определить показатель политропы расширения.
Вычислить энергетические характеристики процессов.

Ознакомьтесь с лабораторной установкой
и приступайте к выполнению лабораторной работы.

Схема лабораторной установки…
В состав установки входит металлический бак 1, объемом 35 литров, оснащенный клапаном для стравливания газа. Нагнетание воздуха в бак производится при помощи компрессора 2. Для измерения избыточного давления в баке служит U-образный жидкостной манометр 3, заполненный дистиллированной водой.

Закройте клапан.

С помощью компрессора проведите нагнетание воздуха в бак до избыточного давления 500...800 мм вод. ст.
500...800 мм

Cделайте выдержку 5-7 минут,
необходимую для выравнивания
температур воздуха в баке и
окружающей среды.
При достижении установившихся показаний жидкостного манометра определите величину избыточного давления Р1 изб.
P1изб

Откройте клапан для расширения воздуха до атмосферного давления,
дождитесь, пока
избыточное давление
в баке не упадет
до нуля,
после чего немедленно
закройте клапан.

Cделайте выдержку 5-7 минут,
необходимую для нагрева воздуха в баке до комнатной температуры.
P3изб
При достижении установившихся показаний жидкостного манометра определите величину избыточного давления Р3 изб .

Определите значения
атмосферного давления
и комнатной температуры

После того, как определены
величины P1изб и P3изб, а также параметры атмосферного воздуха,
полученные данные занесите в таблицу 1.
Таблица 1
Например так…

Определите показатель политропного расширения воздуха.
Рассчитайте абсолютные давления в точках 1, 2, 3,
помня, что
Р = Ратм + Р изб
Показатель политропы процесса 1-2 вычислите по формуле:

Полученное значение показателя политропы
проверьте на компьютере и
покажите преподавателю!!!
После его одобрения
можете продолжать дальнейшие вычисления.

Определите для всех четырех характерных точек процессов параметры состояния воздуха, а также его массу.
Вычисления проводите с точностью до четырех знаков после запятой.
При расчетах используйте
уравнение состояния идеального газа в виде:
принимая значения
удельной газовой постоянной воздуха
R = 287 Дж / (кг К) ,
показателя адиабаты
k =1,4 .

Результаты вычислений параметров состояния
занесите в таблицу 2
Таблица 2
Например так…

По найденным значениям параметров состояния постройте рабочую диаграмму пяти термодинамических процессов.

Рассчитайте энергетические характеристики.
Для всех пяти процессов, изображенных на диаграмме, вычислите массовую теплоемкость воздуха сφ, количество теплоты Q, изменение внутренней энергии U и энтальпии I, а также работу деформации L и располагаемую работу L′ термодинамической системы.
Для нахождения изохорной и изобарной теплоемкостей
используйте уравнение Майера
и соотношение
В процессах, протекающих с переменной массой,
используйте её среднее значение.

Результаты вычислений энергетических характеристик занесите в таблицу 3.
Таблица 3
Например так…

По дополнительному заданию преподавателя
изобразите тепловую диаграмму
рассмотренных термодинамических процессов
в T-s координатах.