Масова частка сухого насиченого пара у вологому - це ступінь сухості (Х), масова частка киплячої рідини у вологому парі - ступінь вологості (1 - Х). Отже, Х = m_сп / m_вп, для киплячої рідини при температурі насичення Х = 0, а для сухого насиченого пару

Х = 1, для вологого насиченого пару 0 < X < 1. Стан сухого насиченого пару визначається одним параметром, а вологого - двома.

Теплотою паротворення r (питомою) є кількість теплоти, що необхідно затратити на перетворення одиниці маси (1 кг) киплячої рідини в сухий насичений пар. Теплота паротворення визначається тиском або температурою. З зростанням останніх вона змень-шується й у критичній точці дорівнює нулю. Фізичний зміст теплоти паротворення полягає в тому, що вона витрачається на зміну внутрішньої потенційної енергії (ρ) або на роботу дисгрегації (роз'єднання) і на зовнішню роботу розширення

ψ =

де ρ - внутрішня теплота паротворення;

ψ - зовнішня теплота паротворення.

Отже,

r = ρ + ψ.

4.2 Методика проведення експерименту

Експеримент проведіть на установці, принципова схема якої приведена на рисунку 4.1. Установка складається з термоста-туйованій судини 1, термостійкої судини 2, електричного нагріва-ча 3, термометрів 4 і сполучної трубки 5. Експеримент проведіть в такій послідовності:

1. Налийте в термостатуйовану судину за допомогою мірної судини біля 1000 мл води і щільно закрийте кришку термостата, через кілька хвилин запишіть показання термометра, встанов-леного на термостаті.

2. Поставте скляну судину, заповнену на ½ водою, на нагрівач і включите нагрівач у сіть.

3. Занесіть у таблицю початкову масу і температуру води в термостаті.

4. Коли вода почне кипіти, з'єднаєте скляну судину з термостатом за допомогою трубки 5.

5. По показанню термометра на скляній судині визначте температуру киплячої води і по показанню барометра запишіть атмосферний тиск.

6. При досягненні температури води в термостаті, що перевищує на 40...45…45⁰С початкову температуру, роз’єднайте трубку від термостата та відключите нагрівач від сіті.

7. По різниці маси води в термостаті після досвіду й до нього визначте масу конденсату.

8. При температурі кипіння води в скляній судині визначите ентальпію киплячої рідини й теплоту паротворення по таблиці водяної пари.

9. Всі ці дані занести в таблицю 4.1.

10. Обчислите ступінь сухості вологого пару по формулі (4.5)

Таблиця 4.1 - Результати вимірів і розрахункові дані

Атмос-ферний тиск В, бар	Началь-на маса води m , кг	Початко-ва темпе- ратура води t1, 0С	Кінцева темпе-ратура води, t2, 0С	Темпе-ратура води , що кипіть, tк, oС	Маса кон-ден-сата, m, кг	Енталь-пія води, що кипіть, I, кДж/кг	Тепл. парот-воренняr, кДж/кг	Тепло-ємність води, Ср, кДж/(кгК)	Х

---

1 – термостатуйована судина; 2 - термостійка судина;

3 - електричний нагрівач; 4 - термометри; 5 - сполучна трубка

Рисунок 4.1 - Принципова схема установки

4.3 Методика визначення ступеня сухості

У основу визначення ступеня сухості пари призначений метод його конденсації й передачі теплоти паротворення й фізичного тепла води в термостаті. Майте на увазі, що процес відбувається при постійному тиску (рівному атмосферному), кількість тепла , що виділилось , можна визначити за формулою

Q = m_k ( i_x - i₂ ), (4.1)

де m_k - маса конденсату, кг;

i_x - ентальпія вологої пари, кДж/кг;

i₂ - ентальпія води, кДж/кг.

Ентальпію вологого пари обчислите за формулою

i_x = (4.2)

де - ентальпія киплячої води, кДж/кг;

r - теплота паротворення, кДж/кг;

х - ступінь сухості.

Обидва ці розміри визначите по таблиці водяної пари при температурі кипіння (або при атмосферному тиску).

Ентальпію води знайдіть по формулі

i₂ = С_р t₂, (4.3)

де С_р - ізобарна теплоємність води, що може бути прийнята рівною 4,19 кДж/(кг. К);

t₂ - температура води в термостаті після конденсації вологого пару ( наприкінці опиту ), ^оС.

Рахуючи, що усе тепло, віддане паром при конденсації, акумулюється водою, налитою в термостат, одержимо

Q = m_в C_p (t₂ - t₁), (4.4)

де m_в - маса води в термостаті на початку опиту, кг;

t₁ і t₂ - температура води в термостаті відповідно до і після конденсації, ^оС.

Розглядаючи спільно формули 4.1 - 4.4, можна одержати тепло-вий баланс процесу, із якого вивести формулу для визначення ступеня сухості вологого пару

(4.5)

4.4 Вимоги до звіту

Звіт повинний містити:

1. Титульний лист по установленій формі.

2. Назву і ціль роботи.

3. Стислу теоретичну частину.

4. Схему досвідченої установки і її опис.

5. Результати вимірів і розрахункові дані ( у виді таблиці ), основні розрахункові формули.

6. Висновки про роботу.

Контрольні питання

1. Що називається кипінням, паротворенням, конденсацією та випаром?

2. Що таке насичена пара?

3. Який пар називається вологим насиченим, сухим насиченим і перегрітим паром?

4. Дайте визначення фізичного змісту теплоти паротворення.

5. Від яких параметрів залежить температура кипіння?

6. Що таке ступінь сухості і ступінь вологості?

7. Зобразите процес паротворення на Р - діаграмі.

8. Як визначаються параметри води і сухого насиченого пару?

9. Як визначаються параметри вологого насиченого і перегрітого пару?

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА 5

(Для ММК эту работу не выполняют)

ВИЗНАЧЕННЯ ПАРАМЕТРІВ ВОЛОГОГО ПОВІТРЯ

Ціль - виробити навички експериментального визначення параметрів вологого атмосферного повітря, розрахункового і графічного визначення параметрів вологого повітря в процесах нагрівання й сушіння, побудова процесів нагрівання й сушіння на Jd - діаграмі.

---

5.1 Загальні вказівки

Перед виконанням роботи вивчите дійсні методичні вказівки, що відповідають поділам конспекту лекцій і роботи [4], підготуйте відповіді на контрольні питання й заготовте бланк звіту.

Необхідно знати, що вологе повітря - це суміш, що складається із сухого повітря й водяних парів. Вологе повітря знаходить широке застосування в сушильній техніці, де він використовується в якості сушильного агента. При щодо невеличких тисках (близьких до атмосферного) вологу повітря можна розглядати як газову суміш, до якої застосовні закони для ідеальних газів. Загальний тиск вологого повітря, відповідно до закону Дальтона, дорівнює сумі парціальних тисків сухого повітря й водяного пару: Р = Р_В + Р_П. Водяний пар у повітрі може знаходитися в перегрітому або насиченому станах, у першому випадку повітря є ненасиченим, а в другому - насиченим. Стан пару в цих умовах характеризується розміром його парціального тиску Р_П.

Майте на увазі, що розрізняють абсолютну вологість, відносну вологість і вологоємкість. Під абсолютною вологістю потрібно розуміти масу водяних парів, укладених у 1 м³ вологого повітря, чисельно рівну щільності пару при парціальному тиску. Кількість водяного пару, що знаходиться у вологому повітрі, віднесене до 1 кг сухого повітря, називають вологоємкістю d. Вологоємкість можна висловити як відношення маси пару m_n у вологому повітрі до маси сухого повітря m_в у ньому: d = m_n / m_в або d = p_п / p_в. Отже, розмір d вимірює масу пару, що утримується в 1 кг сухого повітря або (1 + d ) кг вологого повітря. Користуючись рівнянням стана ідеальних газів, можна одержати таке вираження для визначення вологоємкості

d = 0, 622 Р_п / ( Р - Р_п ) кг/ кг. сух. пов. (5.1 )

Варто знати, що насичене повітря містить при даній температурі максимальну кількість водяного пару, а ненасичене повітря не містить максимально можливої кількості водяного пару при даній температурі. Важливою характеристикою вологого повітря є відносна вологість. Вона являє собою відношення дійсної абсолютної вологості ненасиченого повітря до максимально можливої абсолютної вологості повітря при тієї ж температурі φ = ρ _п / ρ _макс =

= ρ _п / ρ _нас. Відносна вологість повітря, якщо вважати її ідеальним газом, чисельно дорівнює відношенню парціального тиску водяного пару в ньому до максимально можливого тиску водяного пару при температурі суміші φ = Р_п / Р_макс = Р_п / Р_нас.. Відносна вологість може змінюватися від φ = 0 (сухе повітря) до φ = 1 (насичене повітря) або від 0 до 100 %. Якщо вологе повітря остудити, то відносна вологість буде збільшуватися й навпаки.

Температура t_р , при котрої ненасичене повітря (φ < 1) стає насиченим (φ = 1) при даному парціальному тиску, є температурою точки роси. При охолодженні повітря нижче температури точки роси відбувається конденсація водяних парів. Температура точки роси t_р визначається за допомогою гігрометра, а парціальний тиск пару Р_п - за допомогою психрометра.

---

Необхідно знати, що ентальпія вологого повітря обчислюється за формулою

J = i_в + d i_n = t + ( 2490 + 1,97 t_н ) d, (5.2)

де i_в - ентальпія сухого повітря;

i_n - ентальпія водяних парів;

d – вологоємкість.

5.2 Методика проведення експерименту

Експерименти проведіть на установці, принципова схема якої приведена на рис. 5.1. Установка складається з електричного калорифера 1, зволожувачів (сушарки) 2, повітроводу 3 і вентилятора 4, автотрансформатора 5, реостата 6, сполучних трубок 7, кранів 8, бака з водою 9, водозбірника 10, термометрів 11, барометра 12, психрометра 13 і ватметра 14.

Після вивчення експериментальної установки приступіть до виконання лабораторної роботи.

1. Включіть електрокалорифер і вентилятор у мережу, після чого за допомогою автотрансформатора встановите необхідну потужність нагрівача і протягом усього досвіду підтримуйте її постійної;

2. Одночасно на зволожувачі подайте (безупинно протягом усього досвіду) воду, попередньо відчинив крани 8.

3. Прогрів установки продовжуйте доти, поки не установиться стаціонарний режим (орієнтовно 20 - 25 хвилин), про що можна судити по показанню термометрів, встановлених після калорифера й зволожувачів (коли температура повітря за калорифером і зволожувачами перестануть змінюватися).

4. Поки установка підігрівається запишіть показання барометра (В) і психрометра ( t_м, t_с) .

5. Після досягнення стаціонарного режиму роботи установки запишіть температури повітря після калорифера й зволожувачів.

6. Занесіть дані в таблицю і виключите установку (відключите вентилятор і калорифер від мережі і припиніть подачу води в бак).

7. Визначте параметри вологого повітря по Jd - діаграмі або розрахуйте їх.

5.3 Методика визначення параметрів вологого повітря по

Jd - діаграмі

Перед визначенням параметрів вологого повітря старанно вивчите діаграму. Роботу виконаєте в такій послідовності:

1. Знайдіть на діаграмі точку, що характеризує стан вологого повітря перед калорифером. Ця точка знаходиться на перетинанні ліній температур мокрого і сухого термометрів. Визначите в цій точці по діаграмі відносну вологість ( φ ₁₎, вологоємкість (d₁) і парціальний тиск водяних парів ( ).

2. Далі знайдіть на діаграмі другу точку, що характеризує стан вологого повітря після калорифера. Пам'ятаєте, що процес нагрівання повітря в калорифері відбувається при незмінному значенні вологоємкості (d= сonst). Отже, у процесі нагрівання повітря змінюється тільки відносна вологість, вона зменшується, а

d₁ = d₂ , . Точку знайдіть на перетинанні лінії вологоємкості і ізотерми, що відповідає значенню температури повітря після калорифера ( t₂ ). Визначите відносну вологість φ ₂ у другій точці. З’єднав точки 1 і 2 вертикальною лінією, одержіть зображення процесу нагрівання повітря в калорифері.

---

3. Знайдіть на діаграмі третю точку, що характеризує стан вологого повітря після зволожувачів (сушарки). Пам'ятаєте, що теоретично процес випару (сушіння ) відбувається при постійній ентальпії (J = const ). Тому з другої точки проведіть лінію паралельно ізоентальпі до перетинання з ізотермою, що відповідає температурі вологого повітря після зволожувачів ( t₃ ). З’єднав другу і третю точки, одержіть лінію процесу випару (сушіння ) на діаграмі. У цьому процесі змінюються всі три параметри вологого повітря, вони збільшуються. Знайдіть відносну вологість ( φ ₃₎, вологоємкість (d₃) і парціальний тиск (Р_{П 3}) у третій точці.

4. Обчислите параметри вологого повітря за розрахунковими формулами, приведеними вище, і зіставте їх із знайденими значеннями по Jd - діаграмі.

5. Визначите кількість вологи, випарюваної у зволожувачах (сушарці) 1 кг сухого повітря.

6. Отримані значення d, φ і Р_п занесіть у таблицю 5.1.

7. Зобразите процеси нагрівання і випару (сушіння) на Jd - діаграмі.

Таблиця 5.1 - Результати експериментальних і розрахункових

даних

В е л и ч и н и	Позначення	Розмірність	Р е з у л ь т а т и
			по Jd – діагр.	Розра-хункові
Барометричний тиск	В	мм. рт. ст
Температура мокрого термометра	tM	oC
Температура cухого термометра	tC	oC
Температура після калорифера	t2	oC
Температура після сушарки	t3	oC
Вологоємкість перед калорифером	d1	г / кг
Відносна вологість перед калорифером	φ1	%
Парціальний тиск перед калорифером		мм. рт. ст.
Відносна вологість після калорифера	φ2	%
Вологоємкість після сушарки	d 3	г / кг
Відносна вологість після сушарки	φ3	%
Парціальний тиск після сушарки		мм. рт. ст.
Кількість випарної вологи	Δ d	г / кг

5.4 Вимоги до звіту

Звіт повинний містити:

1. Титульний лист по установленій формі.

2. Назва і ціль роботи.

3. Стислу теоретичну частину.

4. Принципову схему досвідченої установки і її стислий опис.

5. Результати вимірів, дані, отримані за допомогою Jd - діаграми і розраховані ( у виді таблиці).

6. Зображення процесів нагрівання і сушіння на Jd - діаграмі.

7. Аналіз отриманих результатів і висновків про роботу.

Контрольні питання

1. Що називається вологим повітрям?

2. Що таке насичене і ненасичене повітря?

3. Що називається абсолютною вологістю, вологоємкістю і відносною вологістю повітря?

4. Що таке температура точки роси?

5. В яких межах змінюється відносна вологість ?

6. Для яких цілей використовуються гігрометр і психрометр ?

---

Смотрите также файлы

• ЛЕКЦИИ ПО ИСТОРИИ ПЕДАГОГИКИ.docx

• ОСНОВИ АУДИТУ.doc

• методичні вказівки основи аудиту.doc

• Задание_У (РГР_ГО).doc

• оборудование и инструмент.doc