Описание экспериментальной установки. Схема экспериментальной установки приведена на рисунке 2.

Схема экспериментальной установки приведена на рисунке 2.

На передней панели находится двухканальный измеритель температуры 6 типа 2ТРМ0, подключённый к двум хромель-копелевым термопарам t₁ и t₂ (рисунок 3 и 4), манометр 5 для измерения давления воздуха на входе в дроссель, ротаметр 4 для измерения объёмного расхода воздуха, кран К₁ для регулирования давления воздуха на входе в дроссель.

Рисунок 2 - Общий вид установки: К1 –кран регулирования давления; 4 – ротаметр; 5 – манометр; 6 – измеритель температуры	На рисунке 3 приведена схема рабочего участка. Цилиндрическая гильза (8) из текстолита, запрессованная в дюралевую оболочку (9), заполнена уплотнённым войлоком (10). Плотность войлока регулируется накидной гайкой (11). Со стороны высокого давления вводится термопара ХК t1,а со стороны низкого давления – t2. Вывод термоэлектрических проводов к измерителю температуры 2ТРМО осуществляется через уплотнения (12) и (13). Гильза с войлоком находится в теплоизоляции (14).
Рисунок 3 - Рабочий участок установки	Рисунок 4 - Принципиальная схема установки: 5 – манометр; 13 – рабочий участок; 15 – компрессор; 16 – сепаратор; 17 - холодильник; 18 – дроссель

На рисунке 4 приведена пневматическая схема установки. Компрес-сор (15) подаёт сжатый воздух в дроссель (18) через сепаратор (16) и холодильник (17). При этом краном К₁ регулируется давление P₁ воз-духа на входе дросселя и расход воздуха.

Принцип работы установки состоит в следующем. Сжатый воздух с помощью компрессора (9) подается в дроссель (12) через сепаратор (10) и холодильник (11). Давление воздуха на входе в дроссель регулирует­ся краном (3). Манометр (6) измеряет избыточное давление ∆Р по от­ношению к атмосферному. Т.е. давление на входе в дроссель Р ₁ = Р_атм+∆ P, а на выходе Р₂ = Р_атм. Шкала манометра градуирована в еди­ницах кгс/см².

Порядок проведение опыта

После ознакомления с описанием экспериментальной установки необходимо заготовить форму протокола для записи наблюдений. Проведение эксперимента осуществляется по следующей схеме:

1. Перед началом работы повернуть кран регулировки давления (К₁) до упора против часовой стрелки.

2. Включить установку тумблером «Сеть». Включить измеритель температуры (5).

3. Измерить температуры воздуха Т₁ на входе и Т₂ выходе дросселя. Если они не меняются и совпадают (± 0,1⁰С), можно начинать опыт.

4. Включить компрессор и установить начальное избыточное давле­ние на входе ∆Р = 8 кгс/см². По показаниям ротаметра определить объемный расход воздуха через дроссель (ниже см. дополнитель­ную информацию по пользованию ротаметром).

5. Через 2-3 минуты по показаниям измерителя температуры (7) произвести отсчет температур Т₁ и Т₂.

6. Повторить измерения, описанные в пунктах 4 - 5, для давлений на входе ∆Р=9,10,11 и 12 кгс/см².

7. Убрать давление, выключить компрессор.

8. Полагаем, что объем воздуха после его перетекания через порис­тую перегородку за 1 секунду V₂ = G. Вычислим число молей в

объеме V₂: , моль/с.

9. Объем того же количества молей ν воздуха до перетекания через перегородку приближенно можно оценить по формуле: , м³/с.

10. Константу Ван-дер-Ваальса a определить по формуле (9) для каждой серии опытов. Далее необходимо вычислить среднее зна­чение. Для полученного значения a вычислите поправку к давлению воздуха. По формуле (4) оцените величину поправки b к объему воздуха. 11. Оценить погрешность измерений.

Контрольные вопросы

Теоретический контроль позволяет оценить усвоенные студентом знания.

1. Укажите основные отличия реального газа от идеального?

2. Напишите уравнение Ван-дер-Ваальса для газа и поясните физи-ческий смысл констант, входящих в это уравнение?

3. В чем заключается суть эффекта Джоуля-Томсона?

4. Какой (какие) законы природы лежат в основе рабочей установки и в основе проведения эксперимента.

5. Какой процесс называется адиабатным? Почему на практике сложно реализовать адиабатный процесс?

6. Чем объясняется погрешность измерений?

Контрольное задание «Дросселирование»

Водяной пар с давлением р₁ и степенью сухости х₁ дросселируется до состояния сухого насыщенного пара (х₂=1). Значения х₁ даны в таблице 1. исходных данных.

Определить давление пара (р₂) и уменьшение температуры при дросселировании (t₁>t₂), пользуясь таблицами термодинамических свойств воды и водяного пара.

Представить процесс дросселирования водяного пара в hs-диаграмме.

Таблица 1 - Исходные данные

Первая цифра варианта	p1, бар	Вторая цифра варианта	х1
			0,62
			0,69
			0,72
			0,76