1862. Термодинамика и основы теплотехники

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже.

Подобные документы

Тепловое движение частиц твердого тела. Развитие теории теплоемкости и теплопроводности кристаллической решетки материала. Основные механизмы переноса тепла в твердом теле. Фотоны. Фотонный газ. Электронная теплопроводность. Закон Видемана-Франца.

курсовая работа 242,1 K , добавлен 24.06.2008

Определение коэффициента теплопроводности воздуха при атмосферном давлении и разных температурах по теплоотдаче нагреваемой током нити в цилиндрическом сосуде. Особенности оценки зависимости теплопроводности воздуха от напряжения тока, заданного в цепи.

лабораторная работа 240,1 K , добавлен 11.03.2014

Теплоемкость газов, твердых тел. Примеры значений. Методы определения теплоемкости индивидуальных веществ. Экспериментальное измерение теплоемкости для разных интервалов температур от предельно низких до высоких. Производные потенциалы Гиббса.

реферат 36,4 K , добавлен 11.09.2015

Методы получения температуры между нулем и нормальной точкой кипения жидкого воздуха, ниже нормальной точки кипения. Определение влияния теплопроводности подводящих и пути его снижения. Теплопроводность различных сплавов при низких температурах.

реферат 300,2 K , добавлен 28.09.2009

Определение расхода смеси, ее средней молекулярной массы и газовой постоянной, плотности и удельного объема при постоянном давлении в интервале температур. Определение характера процесса сжатие или расширение . Процесс подогрева воздуха в калорифере.

контрольная работа 404,8 K , добавлен 05.03.2015

Особенности и алгоритм определения теплоемкости газовой смеси воздуха методом калориметра при постоянном давлении. Процесс определения показателя адиабаты газовой смеси. Основные этапы проведения работы, оборудование и основные расчетные формулы.

лабораторная работа 315,4 K , добавлен 24.12.2012

Решение экспериментальных задач по определению плотности твердых веществ и растворов, с различной массовой долей растворенного вещества. Измерение плотности веществ, оценка границ погрешностей. Установление зависимости плотности растворов от концентрации.

курсовая работа 922,0 K , добавлен 17.01.2014

Направления использования теплоты. Механизмы ее передачи. Теплофизические свойства рабочих тел. Дифференциальное уравнение теплопроводности. Лучеиспускательная способность абсолютно черного тела и смеси газов. Интенсивность общего лучистого потока.

презентация 183,9 K , добавлен 24.06.2014

Исследование устройства и принципов работы приборов для измерения влажности и скорости движения воздуха, плотности жидкостей. Абсолютная и относительная влажность воздуха, их отличительные особенности. Оценка преимуществ и недостатков гигрометра.

лабораторная работа 232,2 K , добавлен 09.05.2011

Тепловые свойства твердых тел. Классическая теория теплоемкостей. Общие требования к созданию анимационной обучающей программы по физике. Ее реализация для определения удельной теплоемкости твердых тел проверка выполнимости закона Дюлонга и Пти .

дипломная работа 866,2 K , добавлен 17.03.2011

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Казахский национальный технический университет имени К.И. Сатпаева

Кафедра «Машины и оборудование нефтяной и газовой промышленности»

К.Т. Тулеуов, С.А. Абдукаримов.

ТЕРМОДИНАМИКА И ОСНОВЫ ТЕПЛОТЕХНИКИ

Методические указания к лабораторным работам

для студентов специальностей 050724, 050729, 050708

Издание третье, переработанное

Алматы 2010

УДК 621.536.016 18

СОСТАВИТЕЛИ: К.Т. Тулеуов, С.А. Абдукаримов. Термодинамика и основы теплотехники. Издание третье, переработанное. Методические указания к лабораторным работам. — Алматы: КазНТУ имени К.И. Сатпаева, 2010, с.1-46

Методические указания составлены согласно типовой учебной программе в соответствии с требованиями ГОСО специальностей, учебно-методических комплексов, государственных стандартов, педагогико-психологических основ организации и проведения лабораторных занятий. Они направляют студентов на самостоятельную активизацию учебного процесса и содержит описание пяти лабораторных работ, общие методические указания к лабораторным занятиям, оформлению и защите отчетов.

Описание каждой лабораторной работы включает цель работы, задание, основные краткие теоретические сведения, описание и принцип работы экспериментальной установки, методику и порядок выполнения работы и обработки опытных данных и перечень контрольных вопросов.

Методические указания предназначены для студентов специальностей 050724, 050729, 050708. Они могут быть использованы студентами других специальностей, изучающих курс теплотехники.

Ил.6. Табл.9. Прилож.3. Список лит. — 9 назв.

Рецензент А.Г. Танирбергенов, канд. физ.-мат. наук, доцент

Печатается по типовой учебной программе утвержденной Министерством образования и науки Республики Казахстан — 2010 год.

КазНТУ имени К.И. Сатпаева, 2010 г.

ВВЕДЕНИЕ

Настоящий сборник содержит методические указания по проведению пяти лабораторных работ по дисциплине «Термодинамика и основы теплотехники»

Выполнение студентами этих лабораторных работ позволит углубить теоретические знания по теплотехнике, усвоить основы эксперимента по исследованию термодинамических свойств веществ, параметров состояния, термодинамических процессов и физических основ переноса теплоты, а также соответствующие методики.

Цель настоящих методических указаний — дать студенту необходимые методические указания по организации и выполнению лабораторных занятий в период учебного процесса.

Проведению каждой лабораторной работы предшествует контроль и подготовка к ней. Для этого по рекомендуемым учебным пособиям 1-9 , лекциям и настоящему сборнику следует разобраться в содержании заданной лабораторной работы, усвоить основные положения, необходимые для ее выполнения.

Студенты должны проявлять научный и практический интерес к лабораторным занятиям, строго выполнять учебный график, ставить поисковые вопросы и задачи. Кроме того, студент должен самостоятельно работать с литературой и УМК, а также кратко и четко выражать свои мысли при защите отчета.

Методические указания по выполнению лабораторных работ составлены по единой схеме и содержат: цель работы задание краткие теоретические сведения методика проведения работы и описание экспериментальной установки включая схему измерений и общий вид установки с указанием характеристик используемых средств измерения и контроля порядок проведения опыта и обработки результатов измерений оценку погрешностей измерений и контрольные вопросы

Настоящие методические указания переработаны и написаны заново Тулеуовым К.Т. Абдукаримовым С.А.

ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

На первом лабораторном занятии студенты должны знакомиться с лабораторной базой и пройти инструктаж по технике безопасности. Студенты обязаны строго соблюдать требования техники безопасности и правила внутреннего распорядка, установленные в лаборатории.

Получив от преподавателя задание на выполнение лабораторной работы, студент обязан самостоятельно ознакомиться с описанием в настоящем сборнике и подготовиться к коллоквиуму, которому отводиться 10 .15 минут перед выполнением работы. Проведению лабораторной работы предшествует контроль и подготовка к ней. Для этого каждый студент должен к началу лабораторного занятия по рекомендуемым учебным пособиям 1-9 , лекциям и настоящему сборнику изучить теоретическую предпосылку, целью, заданию, методику и порядок выполнения эксперимента предстоящей лабораторной работы и составить краткий конспект, включающий все необходимые расчетно-графические и табличные материалы для выполнения и защиты отчета по выполняемой работе, т.е. следует разобраться в содержании данной лабораторной работы, усвоить основные положения, необходимые для выполнения.

В течение аудиторного времени студент должен успеть получить допуск, провести опыт, обработать его результаты и защитить отчет по ранее выполненной работе. Для получения допуска к работе необходимо знать краткие теории, целью работы, заданию, методику опыта, порядок выполнения и обработки данных эксперимента.

По окончании работы студенту необходимо обсудить с преподавателем полученные экспериментальные данные, занести их в таблицу наблюдений, произвести необходимые расчеты, т.ч. построить, если это требуется, графики и сделать выводы по работе. Результаты лабораторной работы представляются в виде письменного отчета и защищаются студентом до начала выполнения следующей работы.

Отчет по выполненной работе составляется индивидуально в форме пояснительной записки на одной стороне листа бумаги формата А4 210 297 , и титульный лист оформляется по СТ РГП 38944979-09-2009 см. приложение В с указанием темы названия и номер работы, индекс группы и специальности, фамилии и инициалов студента и преподавателя, названия города и даты выполнения, названия учебного заведения кафедры.

Отчет по каждой выполненной лабораторной работе включает:

1 цель и задание лабораторной работы

2 краткое описание работы с указанием основного положения теории и эксперимента

3 количественные расчетные и табличные и графические работы

4 принципиальная схема экспериментальной установки с указанием характеристик используемых средств измерения

5 протокол испытания, подписанным преподавателем

6 оценку ошибок определяемых величин и выводы

7 список использованной литературы.

Результаты обработки экспериментальных данных должны быть представлены в системе СИ. На защиту отчета выносится основные теоретические положения, методика, порядок и результаты экспериментального исследования, выводы студенты по работе. Кроме того, каждый студент при защите лабораторной работе должен ответить на все приведенные контрольные вопросы, содержащиеся в конце лабораторной работы. Графики, таблицы, рисунки, диаграммы и т.п. оформляются по государственным стандартам или по стандартам организации КазНТУ имени К.И, Сатпаева СТ РГП 38944979-09-2009

При неправильных оформлениях и результатах работы преподаватель бракует лабораторную работу и она подлежит повторному выполнению студентами во внеучебное время.

К экзамену по изучаемому курсу допускаются лишь те студенты, которые выполнили и защитили предусмотренные лабораторные работы.

1. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГАЗОВОЙ ПОСТОЯННОЙ ВОЗДУХА

1.1 Цель работы

Цель работы — экспериментальное определение газовой постоянной воздуха, получение навыков проведения эксперимента по определению параметров состояния идеального газа воздуха

1.2 Задание

1 Экспериментальным путем найти значение газовой постоянной воздуха.

2 Расчетным путем по формуле 1.6 найти расчетное значение газовой постоянной воздуха.

3 Сравнить экспериментальное значение газовой постоянной воздуха 1.12 с его расчетным по формуле 1.14 и литературным 287Дж/ кг К значениями по формуле 1.15 .

4 Определить погрешность эксперимента по формуле 1.16 .

5 Составить и защитить отчет по выполненной работе.

1.3 Краткие теоретические сведения

Воздух представляет собой газовую смесь, состоящую из кислорода. азота. углекислого газа. аргона. водяных паров и одноатомных газов. Объемные доли r этих газов в воздухе соответственно равны: 0,7803 0,21 0,0003 0,0093.

При давлениях, близких к атмосферному, и комнатной температуре воздух обладает свойствами идеального газа. Под идеальным газом понимают воображаемый газ, в котором отсутствуют силы взаимодействия между молекулами, а объемом самих молекул можно пренебречь по сравнению с объемом газом. Все реальные газы при высоких температурах и малых давлениях по своим свойствам практически не отличаются от идеального газа.

Характеристическое уравнение или уравнение состояния идеального газа связывает между собой основные параметры состояния — давление, объем и температуру — и может бать представлено уравнением Клапейрона для 1 кг идеального газа

P RT или P сRT, 1.1

где Р,Т — абсолютные давления, Па, и температура, К с 1/ m/V — плотность газа V/m — удельный объем, R — индивидуальная газовая постоянная для 1 кг газа, Дж/ кг К V,m — объем, и масса воздуха, кг.

Для произвольной массы m, кг газа уравнение состояния идеального газа можно получить путем умножения обеих частей 1.1 на массу m:

Pm mRT или PV mRT. 1.2

Для 1 кмоль газа уравнение состояния уравнение Клапейрона-Менделеева можно получить путем умножения обеих частей 1.1 на молярную массу газа м

Pм мRT или P мRT T. 1.3

где м — объем 1 кмоля газа. При нормальных условиях физических условиях 1,01325 Па 273,15 К для всех газов 22,41 мR8314,2 Дж/ кмоль К — универсальная газовая постоянная для 1 кмоль газа, одинаковая для всех газов м — молярная масса газа, кг/кмоль.

Численное значение можно получить из уравнения 1.3 , записав его, например, для нормальных условий:

/ 1,01325 22,41/273,15 8314,2 Дж/ кмоль К 1.4

Универсальное уравнение состояния, отнесенное к 1 кмоль газа 1.3 может быть переписано в виде

P 8314,2 Т. 1.5

Индивидуальная газовая постоянная R есть работа 1 кг идеального газа в процессе при постоянном давлении и при изменении температуры на один градус С или К .

Газовую постоянную воздуха смеси идеальных газов, если заданы массовые доли -x компонентов смеси можно определить по формуле

. 1.6

Среднюю молярную массу смеси можно выразить через молекулярные массы компонентов и их объемные доли формулой

. 1.7

Согласно закону Амага для идеального газа молярная доля равна объемной доле -й компоненты газа. Молярные массы газов берут из приложения А.

Если абсолютное давление в сосуде больше барометрического атмосферного . то определяется по формуле

+, 1.8 а если меньше, то по формуле

-. 1.9

В уравнениях 1.8 и 1.9 и — избыточное манометрическое и вакуумметрическое разрежение давления, Па, измеряемые соответственно манометром и вакуумметром.

1.4 Методика проведения работы и описание экспериментальной установки

В данной работе экспериментальное определение газовой постоянной воздуха осуществляется следующим образом.

В сосуде 7 в соответствии с рисунком 1.1 с неизменным объемом V содержится воздух массой при атмосферном давлении и температуре помещения. Начальные параметры его состояния связаны уравнением состояния

V . 1.10

После откачки части воздуха из сосуда и закрытие крана 6, его давление станет. масса. а новое состояние будет описываться уравнением

V . 1.11

Если экспериментально определить параметры этих равновесных состояний воздуха, то вычтя 1.11 из 1.10 , можно определить газовую постоянную

, Дж/ кг К 1.12

где — разрежение или вакуум в сосуде, измеряемое вакуумметром в Па, — температура окружающей среды измеренная лабораторным термометром в К.

Объем сосуда V показан на стенде. Схема экспериментальной установки показана на рис. 1.1.

Экспериментальная установка состоит из точного электронного веса 8, на которой находится опытный сосуд 7, имеющий кран 6. Последний с помощью металлических стеклянных 4 и резиновых трубок 5 соединяется с вакуум-насосом 1 и вакуумметром 3. Между вакуум-насосом 1 и сосудом 7 подключен ресивер 2 для сглаживания пульсации давления при откачке воздуха.

1-вакуум-насос 2-ресивер 3-вакуумметр 4-металлические стеклянные трубки 6-кран зажим 7-опытный сосуд 8-лабораторный электронный вес.

Рисунок 1.1 — Схема экспериментальной установки

1.5 Порядок проведения работы и обработка результатов эксперимента

С помощью резиновой или стеклянной трубки 5 отсоединяем опытный сосуд 7 от вакуумной системы. Открыв кран 6 необходимо подождать 2 3 минуты и проверить равенство весов сосуда 7, т.е. с помощью электронного веса 8 определить первоначальный вес опытного сосуда 7 заполненный воздухом. При этом давление и температура воздуха в сосуде 7, очевидно будут равны давлению и температуре окружающего лабораторного помещения. которые определяются с помощью барометра — анероида и термометра. Затем сосуд 7 с помощью резиновой или стеклянной трубки 5, крана 6 подключается к вакуум-насосу 1, вакуумметру 3, ресиверу 2 и проводится откачка части воздуха их сосуда 7, наблюдая за величиной разрежения по вакуумметру 3. После откачки части воздуха до заданной преподавателем величины выждать 2 3 мин. и в этом состоянии необходимо измерить вакуумметром разрежение в сосуде 7. За это время обычно устанавливается тепловое состояние сосуда с окружающей средой. Затем кран 6 закрывается, отсоединяются резиновые трубки 5 и с помощью лабораторного электронного веса 8 определяется вес масса сосуда 7 с учетом откаченного воздуха. При этом мы имеем меньшую массу сосуда. Тогда вес откаченного воздуха дает величину

-, 1.13

где — масса сосуда с краном и резиновой или стеклянной трубкой до начала опыта — масса сосуда с краном и резиновой или стеклянной трубкой в конце опыта. Опыт повторяется при трех значениях разрежения. До начала опыта необходимо заготовить таблицу наблюдений таблица 1.1 .

Объем опытного сосуда 7: V . Измерить температуру окружающей среды лабораторным термометром, а давление барометром

Таблица 1.1

Результаты измерений и обработки результатов эксперимента.

Комментарии запрещены.

Реклама