Материал: Методика

цовом сопротивлении Uо, которое непосредственно не используется в расчетах показателей работы установки. Образцовое сопротивление в составе экспериментальной установки обусловлено особенностями ее электрической схемы.

Далее в качестве примера представлена последовательность обработки результатов измерений.

1) Массовый (в кг/с) расход воздуха через калориметр Gс определяется так:

молярная масса воздуха, = 28,96 кг/кмоль; T1, t1 температура воздуха на входе в ротаметр соответственно в К и в °С: t1 принимается равной температуре воздуха в помещении лаборатории tа: t1 = tа.

Если в формуле (31) p1 подставить в мм рт. ст. (1 мм рт. ст. = = 133,322Па), Vт.г. (объемный расход воздуха на входе в ротаметр по тарировочному графику) – в дм3/мин, то эта формула запишется следующим образом:

2)Средняя изобарная теплоемкость воздуха cp,m (в Дж/(кг∙К)) рассчитывается по формуле (30).

3)Средняя изохорная теплоемкость воздуха cv,m (в Дж/(кг К)) определяется по формуле

21

4) Вычисляется показатель адиабаты для воздуха:

cv,m

5) Определяется плотность воздуха (в кг/м3) при его параметрах (p1 = pa, t1= = ta) на входе в экспериментальную установку 1

Теплоемкость cv,m можно рассчитать также из формулы (5).

7) Поскольку при абсолютном нуле (Т0 = 0 К) энтальпия воздуха принимается равной нулю (h0 = 0), удельная энтальпия воз-

8) Показатели для воздуха, рассчитанные в п.п. 1) 7), необходимо сопоставить с их табличными значениями, которые, в свою очередь, получены в результате эталонного, то есть образцового, эксперимента. Табличные значения интересующих нас показателей определяются при среднеарифметической температуре tm,A = 0,5(t1+t2). Относительная (в %) погрешность определения показателей для воздуха в нашем эксперименте, по сравнению с

эталонным П, такова:

Пэ

где П, Пэ значения рассматриваемого показателя соответственно в нашем и в эталонном экспериментах: П − cp,m, cv,m, k, h2.

22

2.4.Пример обработки экспериментальных данных

Врезультате эксперимента получены следующие среднеарифметические значения показателей работы установки, необходимые для расчета сpm:

давление воздуха в помещении лаборатории p1 755 мм рт. ст.;

температура воздуха на входе в калориметр t1 – 20,5 оС;

температура воздуха на выходе из калориметра t2 – 40,0 оС;

объемный расход воздуха через ротаметр, определенный по тарировочному графику Vт.г 37,8 дм3/мин;

мощность электрического нагревателя Nэ.н 14,8 Вт.

Алгоритм обработки экспериментальных данных.

1) Массовый расход воздуха через калориметр Gc определяет-

ся по форуле (33):

2) Средняя изобарная теплоемкость воздуха в интервале температур (t1 t2) cp,m рассчитывается по формуле (30):

23

5) Плотность воздуха при его параметрах (p1 = pa, t1= ta) на входе в лабораторную установку 1 определяется по формуле

(36):

6) Средняя изобарная объемная теплоемкость воздуха в интервале температур (t1 t2) c p,m рассчитывается по формуле (2):

cp,m ρ cp,m ; cp,m ρ cp,m 1,194 1,0093 1, 2051 кДж .

м3 К

7) Средние в интервале температур (t1 t2) мольные изобарная c p,m и изохорная cv,m теплоемкости воздуха вычисляются по формуле (3):

Тот же результат получим, если cv,m определим по формуле (5)

(небольшое различие в значении cv,m , рассчитанной двумя способами, обусловлено погрешностью, появляющейся при округлении).

24

Таблица 2

Термодинамические показатели воздуха при атмосферном давлении [3]

8) Удельная энтальпия воздуха на выходе из калориметра h2 рассчитывается по формуле (37):

9) По таблице 2 находим термодинамические показатели для воздуха при атмосферном давлении и среднеарифметической его температуре в калориметре tm,А:

tm,A = 0,5∙(t1 + t2); tm,A = 0,5∙(20,5 + 40,0) = 30,3 оС

25