Материал: методичка

4.Продолжить заполнение таблицы, увеличивая давление на 0,2 ат. Закончить заполнение столбца, если давление рср окажется больше давления р2.

5.Установить начало отсчёта τ = 0. Время заполнения ёмкости введётся автоматически.

Таким образом, измеряя время заполнения τ тарированного объема расх при известной постоянной расходомера, определяется действительный расход водяного пара, кг/с, по формуле:

где расх - объем емкости-расходомера; −плотность воды при атмосферном давлении и комнатной температуре; τ - время заполнения емкости-расходомера, с;− постоянная емкости-расходомера, г (задаётся преподавателем; перевести в систему СИ).

После измерения расхода в журнал записываются измеряемые параметры1, 1, 2, ср. Запись измеряемых величин вести по форме журнала наблюдения (Таблица, представленная в рабочей программе Excel).

Обработка результатов измерений

После окончания всех измерений приступить к обработке полученных опытных данных. Обработку опытных данных провести в следующей последовательности.

1.Рассчитать абсолютные давления и заполнить свободные ячейки в соответствие с рассчитанными величинами.

2.Вычислить энтальпию полного адиабатного торможения 0 по формуле:

,

где 1 определяется из уравнения неразрывности 1 = 1 1, считая, что параметры состояния потока пара 1, 1 измеряются в цилиндрической камере диаметром 1=25 мм. По величине 0 и 0 = 1, определяем параметры полного адиабатного торможения – давление 0 и температуру 0.

3. Построить график зависимости 2= ( ср).

Определить давление кризиса течения с помощью графических построений по результатам измеренных значений давлений. В начале на координатную сетку

нанести экспериментальные точки всех измеренных состояний, приведенных к системе СИ, как показано на рисунке 2.

Из графика 2= ( ср) найти кр как среднее арифметическое значение точек2, лежащих на горизонтальной прямой (все точки с давлением р < р0 ∙ 0,546). При этом усредненном давлении на графике нанести горизонтальную линию. Далее

ной линии определить точку кризиса течения.

Рис. 2. Зависимость давления пара на выходе из сопла от давления среды за соплом, представленная физически обоснованными линиями

Построить график зависимости действительного расхода пара от β, как показано на рисунке 3.

Рис. 3. Зависимость массового расхода от = ср⁄0

4. Рассчитать коэффициент расхода μ для двух режимов течения:

(3)

при β> кр (дозвуковой режим течения) давление на выходе из сопла 2будет равно давлению среды в камере за соплом ср; при β < кр (критический режим течения).

Для определения коэффициента расхода μ теоретический массовый расход водяного пара mτ, кг/с, рассчитать по уравнению неразрывности:

где 0– энтальпия полного адиабатного торможения на входе в сопло, кДж⁄кг;2– энтальпия водяного пара в выходном сечении сопла (в обратимом процессе истечения), кДж⁄кг.

5.Рассчитать коэффициенты скорости φ = w2д/w2 для двух режимов течения: - при β > кр (дозвуковой режим течения)

- при β < кр (критический режим течения).

Действительный процесс истечения (с учетом трения) находим методом последовательного подбора, используя уравнения:

где 2д – энтальпия водяного пара на выходе из сопла (в действительном процессе истечения), кДж⁄кг; д – действительный расход водяного пара через сопло (для выбранного режима), кг⁄с; 2д – удельный объем водяного пара в выходном сечении сопла (в действительном процессе истечения), м3⁄кг.

Выходная скорость 2д должна получиться одинаковой при расчете по уравнениям (9) и (10) (различие полученных значений скорости не должно превышать 1,5 м/с). Нахождение действительной скорости выполняется в несколько приближений. В первом приближении к температуре, соответствующей расчетной энтальпии (h2) добавляется 2 оС, округляя её до табличного значения. Для этого состояния находятся h2д и v2д первого приближения. Если расхождение скоростей превышает 1,5 м/с, то аналогично выполняется второе приближение и т.д. После нахождения действительной скорости истечения 2д определяем скоростной коэффициент = 2д⁄ 2. В критическом режиме течения скорость в обратимом процессе равна местной скорости звука – а.

Номера процессов в протоколе для расчета коэффициента скорости и коэффициента расхода (пп. 4- 6 методических указаний) задает преподаватель (в файле с индивидуальным заданием).

6.По результатам проведенных расчетов построить h,s-диаграмму, как показано на рисунке 4.

а) критический режим истечения б) докритический режим истечения Рис. 4. H,s-диаграмма режимов истечения водяного пара из суживающегося сопла

Отчет о работе

Отчет о работе должен содержать:

1.Принципиальную схему установки и краткое описание работы.

2.Журнал наблюдений (заполненная таблица в соответствии с файлом Excel).

3.Графики зависимостей = ( ) и 2 = (ср).

4.Расчеты скоростного коэффициента сопла φ и коэффициента расхода μ для двух режимов при < кр и > кр(режимы указывает преподаватель).

Вопросы к защите лабораторной работы

При защите лабораторной работы №7 студент должен знать:

1.Экспериментальную установку и методику обработки экспериментальных данных.

2.Аналитическое выражение 1-го закона термодинамики для потока вещества и вариации этого уравнения.

3.Уравнение неразрывности, формулы для расчета скорости истечения, массового и объемного расхода.

4.Что такое работа расширения, техническая работа, работа проталкивания, располагаемая работа. Показать эти работы в p-vдиаграмме.