Расчетные формулы и расчеты

4.1. Атмосферное давление находится с учетом температурного расширения столбика ртути барометра по формуле

4.2. Перевод показаний образцовых манометров Р_м, Р_1м, Р_2м' и Р_2м в абсолютные значения давлений по формуле

,                                 

где g − ускорение свободного падения, равное 9,81 м/сек²; Р_мj − показания одного из четырех манометров из таблицы наблюдений.

4.3. Перепад давления воздуха на диафрагме

,                                    

где ρ – плотность воды в U-образном вакуумметре, равная 1000 кг/м³; Н – показание дифманометра, переведенное в м вод.ст.

4.4. Плотность воздуха по состоянию перед диафрагмой:

                                       ,                                    

где R –газовая постоянная воздуха, равная 287 Дж/кг·°К.

4.5. Действительный расход воздуха через диафрагму (следовательно, через сопло):

4.6. Теоретическая скорость истечения в выходном сечении сопла:

4.7. Значения энтальпий воздуха h₁ и h₂ в сечениях на входе и на выходе из сопла определяется по общему уравнению:

                                                  ,                              

где с_р – теплоемкость воздуха при постоянном давлении, которая может быть принята не зависящей от температуры и равной 1,006 кДж/(кг·°С);

t_j – температура в рассматриваемом сечении, °С;

j – индекс рассматриваемого сечения.

4.8. Теоретическое значение температуры в выходном сечении сопла находится из условия адиабатного процесса истечения по формуле:

                     , а t₂=T₂-273, ⁰C,                   

где β – значение отношения давлений. Величину β принимают по данным таблицы результатов расчета (табл. 2) для конкретного опыта, когда режим истечения докритический, т.е. β > β_кр; для всех остальных опытов, когда β = β_кр − критический и β < β_кр− сверхкритический режимы, величина β в формуле (20) равна β_кр (независимо от данных таблицы 2) и находится по уравнению (3) при k = 1,4.

4.9. Действительный процесс истечения сопровождается увеличением энтропии и температуры Т_2д (рис. 4).Действительная скорость истечения при этом также уменьшается и может быть найдена по уравнению

4.10. Коэффициент потери энергии находится по формуле (8).

4.11. Коэффициент потери скорости находится по формуле (10).

4.12. Коэффициент полезного действия канала рассчитывается по формуле (11) или (12).

4.13. Результаты расчетов должны быть продублированы в форме сводной таблицы 2.

Таблица 2

№ п/п	Измеримая величина	Обозначе-ние	Единицы измерения	Номер опытов
				1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
1	Давление перед диафрагмой	Р	Па
2	Давление перед соплом	Р1	Па
3	Давление в выходном сечение сопла	Р2’	Па
4	Давление за соплом	Р2	Па
5	Перепад давления на диафрагме	β	-
6	Перепад давления на диафрагме	Р	Па
7	Плотность воздуха перед диафрагмой		кг/м3
8	Действительный расход воздуха (с точностью до трех значащих сил)	Gд	кг/сек
9	Теоретическая температура в выходном сечении сопла	Т2	0К
10	Действительная температура в выходном сечении сопла	Т2д	0К
11	Теоретическая скорость истечения	W2	м/сек
12	Действительная скорость истечения	W2	м/сек
13	Коэффициент потери энергии		-
14	Коэффициент потери скорости		-
15	Коэффициент полезного действия		-

4.14. По результатам расчетов построить в соответствующем масштабе график зависимости расхода газа от отношения давлений.

ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ

ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

1.1. Перед началом работы в лаборатории студенты проходят инструктаж по технике безопасности, что должно быть отражено в журнале лаборатории.

1.2. Включение лабораторных установок производится только под наблюдением преподавателя или лаборанта; студентам запрещается в процессе работы открывать или закрывать вентили, включать или выключать электронагревательные элементы, приводы насоса и вентилятора.

1.3. Запрещается повышать параметры на установках: давления и температуры за пределы, указанные в паспортах на лабораторные работы.

1.4. Запрещается прикасаться руками к неизолированным трубопроводам с греющей средой или к токоведущим элементам установок.

1.5. При обнаружении неисправности в работе установки необходимо немедленно сообщить об этом преподавателю и отключить установку.

1.6. После окончания работы установка должна быть отключена от электропитания, а после окончания работ в лаборатории необходимо произвести отключение установок на общем щите; закрыть все вентили и краны на трубопроводах.

Библиографический список

1. Нащокин, В.В. Техническая термодинамика и теплопередача / В.В. Нащокин. – М.: Высш. школа, 1980. – 469 с.

2. Кириллин, В.А. Техническая термодинамика/ В.А. Кириллин, В.В. Сычев, Л.Е.Шейдлин. –М.: Энергия, 1974. – 320 с.

3. Теплотехнический справочник / Под ред. В.Н. Юренева и П.Д. Лебедева. Т.2. – М.: Энергия, 1976. – 896 с.

4. Макаров Е.Г. MathCAD: Учебный курс.- СПб.: Питер, 2009. – 384 с.