Экспериментальная часть работы

Основные этапы работы:

- проверка исходного состояния установки;

- подготовка к эксперименту;

- проведение эксперимента;

- приведение установки в исходное состояние.

Все операции выполняются согласно документации на установку под руководством преподавателя.

Проверка исходного состояния подразумевает проверку наличия воды в сосуде 2, чистоту бомбы 1, целостности контактных проводов, надежности крепления нихромовой проволочки к токовводам.

Подготовка к эксперименту состоит в выполнении следующих операций:

- заполнение колбы горючим (бензином А-80);

- определение массы горючего в колбе;

- определение стехиометрического соотношения компонентов топлива.

При заданном a вычисляется потребная масса окислителя:

m_ок = m_гор a K_o ;

По массе окислителя определяется величина абсолютного давления наполнения бомбы воздухом:

p =m_ок RT/ V,

где R – газовая постоянная воздуха, Дж/кг • К;

Т – температура воздуха при наполнении бомбы, К;

V – объем бомбы, м³.

Последовательность проведения эксперимента:

- установить крышку бомбы 3 (рис. 2.17) на специальный штатив;

- разместить на дне бомбы 1 колбочку 6 с горючим;

- вставить крышку в стакан до упора;

- завернуть накидную гайку 2;

- перенести бомбу в вертикальном положении на стол для наполнения воздухом;

- наполнить бомбу воздухом, для чего:

- навернуть трубку от воздушного редуктора на впускной штуцер;

- нагрузить редуктор, доведя давление в бомбе до расчетного;

- встряхнуть бомбу, с целью механического разрушения ампулы с бензином;

- установить бомбу в сосуд;

- подсоединить контактные провода;

- установить мешалку и термометр;

- закрыть кожух крышкой;

- включить в работу мешалку (она не должна касаться стенок сосуда и бомбы и выходить из воды);

- через 5 - 7 мин (это время необходимо для выравнивания температуры всех частей калориметрической системы) сделать первый отсчет показания термометра;

- замкнуть ток в цепи зажигания;

- следить за подъемом температуры по термометру;

- зафиксировать максимальное значение температуры;

- снять с установки напряжение;

- разобрать калориметрическую систему;

- стравить из бомбы продукты сгорания;

- разобрать бомбу;

- промыть и просушить бомбу.

Расчетная часть работы

Задача расчета состоит в определении величины теплоты сгорания как функции от коэффициента избытка окислителя.

Предлагается следующая последовательность расчета:

- вычислить высшую теплоту сгорания топлива при заданном коэффициенте избытка окислителя:

H_в = W(t₂ – t₁)/m_{т ,}

где W – водяной эквивалент калориметрической системы, Дж/К

(обозначен на установке);

t₁ и t₂ – начальная и конечная температура воды в калориметриче-

ском сосуде, ⁰C;

m_т – масса топлива, кг;

- сравнить величину высшей теплоты сгорания H_b с величинами, полученными на других установках при других значениях избытка окислителя;

- построить зависимость H_b = f( );

- сделать выводы по работе.

Содержание отчета

Кроме оформленного заголовка отчет должен содержать:

1. Схему лабораторной установки.

2. Сведения об измерительных приборах.

3. Расчетные формулы.

4. Исходные данные.

5. Результаты измерений и вычислений.

6. Выводы.

Выводы по данной работе должны содержать объяснение зависимости Н_b = f(a) и оценку точности полученного значения H_b при

a = 1 в сравнении с табличным.

Контрольные вопросы по теме лабораторной работы

1. Перечислите назначение и состав лабораторной установки.

2. Перечислите порядок обработки экспериментальных данных.

3. Поясните, что понимается под топливом.

4. Поясните, как определяется условная химическая формула компонента топлива.

5. Поясните, что такое стехиометрическое соотношение компонентов топлива.

6. Поясните, что понимают под коэффициентом избытка окислителя.

7. Поясните, что понимают под высшей и низшей теплотой сгорания топлива.

Библиографический список

1. Богданов С.Н. Холодильная техника. Свойства веществ.

Справочник. Иванов О.П., Купреянов А.В. – М.: Агропромиздат, 1985, 320 с.

2. Захаров А.А. Практикум по применению теплоты и тепло-

снабжению в сельском хозяйстве. – М.: Колос, 1995. 176 с.

3. Кошман В.С. Словарь терминов и определений по гидравлике, теплотехнике и газовой динамике. В.С. Кошман, А.Т. Манташов. – П.: ФГБОУ ВПО Пермская ГСХА, 2013. 56 с.

4. Манташов А.Т. Теплофизика. Руководство для лабораторных занятий. Манташов А.Т., Рожков С.И. – П.: МО РФ, 2000, 71 с.

5. Манташов А.Т. Теплотехника ч. I. Термодинамика и теплопередача. А.Т. Манташов. – П.: ПГСХА, 2009. – 184 с.

6. Манташов А.Т. Теплотехника ч. II. Теплотехническое обеспечение обитаемости объектов сельскохозяйственного назначения. Учебное пособие. – П.: ПГСХА, 2011. 118 с.

7. Преображенский В.П. Теплотехнические измерения и приборы. – М.: Энергия, 1978, 704 с.

8. Теплоэнергетика и теплотехника: Справочник. /Под общей ред. В.А. Григорьева и В.М. Зорина. – М.: Энергия, 1980. 530 с.:

Приложение

Т а б л и ц а 1

Т а б л и ц а 2

Обозначения и единицы измерения физических величин

Наименование	Обозначение	Наименование единицы измерения	Обозначение единицы измерения
Основные единицы
Длина	l	метр	м
Масса	m	килограмм	кг
Время	t; t	секунда	с
Термодинамическая температура	T	кельвин	К
Температура Цельсия	t	градус Цельсия	0С
Количество вещества	М	моль	моль
Производные единицы
Площадь	F; S	квадратный метр	м2
Объем	V	кубический метр	м3
Плотность	r	килограмм на кубический метр	кг/м3
Удельный объем	u	кубический метр на килограмм	м3/кг
Удельный вес	γ	ньютон на кубический метр	Н/м3
Молярная масса		килограмм на моль	кг/моль
Давление	р	паскаль	Па
Скорость	c	метр в секунду	м/с
Скорость звука	a	метр в секунду	м/с
Массовый расход, массовая подача		килограмм в секунду	кг/с
Объемная подача. Объемный расход		кубический метр в секунду	м3/с
Вес	G	ньютон	Н
Сила	P	ньютон	Н
Энергия	E	джоуль	Дж
Мощность	N	ватт	Вт
Количество теплоты	Q	джоуль	Дж
Приведенная теплота	q	джоуль на килограмм	Дж/кг
Работа	L	джоуль	Дж
Приведенная работа	l	джоуль на килограмм	Дж/кг
Внутренняя энергия	U	джоуль	Дж
Приведенная внутренняя энергия	u	джоуль на килограмм	Дж/кг
Энтальпия	I; H	джоуль	Дж
Удельная энтальпия	i; h	джоуль на килограмм	Дж/кг
Энтропия	S	джоуль на кельвин	Дж/К
Удельная энтропия	s	джоуль на килограмм -кельвин	Дж/(кг·К)
Теплота фазового перехода	r	джоуль на килограмм	Дж/кг
Газовая постоянная	R	джоуль на килограмм- кельвин	Дж/(кг·К)
Универсальная газовая постоянная		джоуль на моль- кельвин	Дж/(моль К)
Ускорение свободного падения	g	метр на секунду в квадрате	м/с2
Коэффициент температурного расширения		паскаль в минус первой степени	Па -1
Динамический коэффициент вязкости		паскаль - секунда	Па
Кинематический коэффициент вязкости		квадратный метр в секунду	м2/с
Теплоемкость удельная массовая	c	джоуль на килограмм- кельвин	Дж/(кг·К)
Теплоемкость удельная молярная		джоуль на моль- кельвин	Дж/(моль К)
Теплоемкость удельная объемная		джоуль на кубический метр - кельвин	Дж/(м3 К)
Теплоемкость удельная при постоянном давлении		джоуль на килограмм- кельвин	Дж/(кг·К)
Теплоемкость удельная при постоянном объеме		джоуль на килограмм - кельвин	Дж/(кг·К)
Тепловой поток		ватт	Вт
Плотность теплового потока		ватт на квадратный метр	Вт/м2
Температурный градиент	grad T	кельвин на метр	К/м
Коэффициент теплопроводности	l	ватт на метр - кельвин	Вт/(м·К)
Коэффициент теплоотдачи	a	ватт на квадратный метр - кельвин	Вт/(м2·К)
Коэффициент теплопередачи	k	ватт на квадратный метр - кельвин	Вт/(м2·К)
Коэффициент температуропроводности	a	квадратный метр в секунду	м2/с
Лучистый тепловой поток	Ф	ватт	Вт
Излучательная способность	Е	ватт на квадратный метр	Вт/м2
Интенсивность излучения	I	ватт на кубический метр	Вт/м3
Часовая тепловая нагрузка		килоджоуль в час	кДж/ч
Удельная отопительная характеристика объекта	от.х.	килоджоуль на метр кубический-час -кельвин	кДж/(м3
Тепловая мощность	N	киловатт	кВт
Частота вращения	n, ω	секунда в минус первой степени	с -1
Сила электрического тока	I	Ампер	А
Напряжение электрического тока	U	Вольт	В
Омическое сопротивление	R	Ом	Ом

Т а б л и ц а 3

Соотношения между единицами энергии

Единицы измерения	Килоджоули	Килокалории	Килограммометры	Киловатт-час
1 кДж		0,239		0,278∙10-3
1 ккал	4,19			1,163∙10-3
1кг∙м	9,81∙10-3	2,342∙10-3		2,724∙10-6
1кВт∙ч	3,6 ∙103	859,8	367∙103

Т а б л и ц а 4