Расчетные значения параметров полученного пара

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5

Определение характеристик состояния влажного пара

(2 часа)

Цель работы

Получение практических навыков определения характеристик состояния влажного пара.

Задачи работы

1. Изучить установку для получения водяного пара;

2. Уметь проводить измерения параметров состояния водяного пара;

3. Получить навыки работы с h, s – диаграммой.

Обеспечивающие средства

Экспериментальная установка, порядок проведения опыта, h, s - диаграмма водяного пара.

Краткие теоретические сведения

Влажный насыщенный пар (ВНП) – это неоднородное тело, он представляет собой смесь жидкости с паром, находящихся в равновесном состоянии при температуре насыщения для данного давления.

Экспериментальная установка и порядок проведения работы

На рисунке 6 представлена схема экспериментальной установки. Ниже приводится ее описание и порядок выполнения опыта.

Управление парогенератором (5) осуществляется посредством щита управления (18). Для автоматического контроля и индикации уровня воды в парогенераторе используется прибор САУ-М7Е (16) с тремя датчиками уровня (10) (верхний, промежуточный, нижний).

Для поддержания требуемой температуры в парогенераторе используется двухканальный измеритель-регулятор 2ТРМ1 (17). Данный прибор служит для индикации температуры воды в колбе (1), а также индикации и поддержания требуемой температуры влажного пара в парогенераторе (5) посредством включения электронагревателя (11). Определение температуры осуществляется посредством термометров сопротивления ТСМ-50М (2, 9).

5.2. Порядок выполнения опыта

1. Включить питание щита (18), нажав кнопку «Пуск» (12);

2. По индикаторам уровня прибора САУ-М7Е (16) проверить уровень воды в парогенераторе (5). Начало опыта возможно только при заполнении водой парогенератора выше промежуточного уровня. В случае необходимости добавить в парогенератор воды через заливное отверстие (6).

3. Закрыть пробку заливного отверстия (6) и шаровый кран (7). Переключателем (14) включить электронагреватели парогенератора. Сигнализацией о включении электронагревателей служит лампочка «Нагрев» (15).

4. Взвешиванием определить массу пустой колбы (1) – m_к, а также на 2/3 заполненной водой из водопровода m_к1. Измерить температуру воды в колбе t₁.

5. При достижении в парогенераторе давления 0,4 бар (8), направив трубку подачи пара (4) в пол, соблюдая осторожность, открыть кран (7) и продуть паропровод от остатка конденсата. Закрыть колбу (1) пробкой (3) и открыть кран (7), так отрегулировать расход пара, чтобы давление в парогенераторе оставалось постоянным на протяжении всего опыта, но не превышало 0,4 бар.

6. Опыт заканчивать рекомендуется при достижении температуры воды в колбе 50-60 °С. Желательно при проведении опыта через определенные промежутки времени записывать показания манометра (8) в табл. 5.1. Например, через каждые 10 °С повышения температуры воды в колбе.

7. Окончание опыта. Выключить электронагреватели переключателем (14), обесточить щит управления, нажав на кнопку «Стоп» (13). Не закрывая кран (7), соблюдая осторожность вынуть пробку (3) из колбы так, чтобы трубка подачи пара (4) не касалась воды. После чего закрыть кран (7), измерить температуру воды t₂ и определить массу колбы со сконденсировавшимся паром – m_к2.

8. Результаты измерений занести в табл. 5.1.

Таблица 5.1

Опытные данные

Номер опыта	m _к, кг	m _к1, кг	m _к2, кг	t ₁, °С	t ₂, °С	р_и, бар	B, мм рт. ст.	р_а, кПа

Рис. 6. Схема установки для определения степени сухости пара:

1 – колба; 2, 9 – термометр сопротивления; 3 – пробка; 4 – трубка;

5 – парогенератор; 6 – заливное отверстие; 7 – шаровый кран;

8 – манометр; 10 – датчики уровня; 11 – электронагреватель;

12, 13 – кнопки; 14 – переключатель; 15 – лампочка;

16 – САУ-М7Е; 17 – 2ТРМ1; 18 – щит управления

5.3. Обработка результатов опыта

Состояние влажного пара однозначно характеризуется давлением р либо температурой насыщения T _н и степенью сухости – x. Давление и температура взаимосвязаны и легко определяются соответствующими приборами (манометр, термометр). Степень сухости x влажного пара определяется методом его конденсации. Пар пропускают через холодную воду калориметра. Он конденсируется и отдает воде количество теплоты Q, кДж, равное

(5.1)

где m _п – масса сконденсировавшегося пара, кг; h_x – энтальпия влажного пара, кДж/кг; h _в – энтальпия воды после пропуска пара, кДж/кг.

Масса сконденсировавшегося пара, m, кг, определяется по формуле

. (5.2)

Энтальпия влажного пара, h_x, кДж/кг, зависит от степени сухости и определяется по формуле

(5.3)

где – энтальпия жидкости при температуре кипения, кДж/кг (табл. П.6.2); r – теплота парообразования, кДж/кг (табл. П.6.2).

Энтальпия воды в калориметре h _в, кДж/кг, определяется по выражению

(5.4)

где c _в – теплоемкость воды при нормальных условиях , кДж/(кг·К), c_в=4,19 кДж/(кг·К); t ₂ – температура воды в калориметре после конденсации пара, °С.

Количество теплоты, Q, кДж, аккумулированной в калориметре, находится из выражения

(5.5)

где m _в – масса воды в калориметре до конденсации пара, кг; t ₁ – температура воды в калориметре до конденсации пара, °С.

Масса воды в калориметре до конденсации пара, m, кг, определяется по формуле

. (5.6)

Из уравнений 5.1-5.6 получим расчетную формулу для определения степени сухости влажного пара

. (5.7)

По формуле 5.7 находим значение степени сухости влажного пара.

Удельный объем, u _x, м³/кг, определяется по выражению

, (5.8)

Энтальпия, h_x, кДж/кг, определяется по выражению

, (5.9)

Энтропия, S_x, кДж/(кг K), определяется по выражению

, (5.10)

Внутренняя энергия, U_x, кДж/кг, определяется по выражению

U_x=h_x-p_au _x , (5.11)

По h,s-диаграмме и паровым таблицам определяем параметры полученного пара и заносим их в табл. 5.2.

В р,u и Т,s-диаграммах нужно изобразить схематично процесс получения влажного пара.

Таблица 5.2

Расчетные значения параметров полученного пара

Параметры	Размерность	Численная величина по h,s-диаграмме	Численная величина по паровым таблицам
р_а	кПа
t	°С
T	К
u _x	м³/кг
h_x	кДж/кг
s_x	кДж/(кг·°К)
u_x	кДж/кг
r_x	кДж/кг
x	-

Примечание: параметры u _x , h_x , s_x , u_x , r_x рассчитываются с использованием данных табл. П.6.2.

Контрольные вопросы и задания к защите лабораторных работ

1. Что называется паром?

2. Как происходит процесс превращения жидкости в пар?

3. Как происходит процесс конденсации?

4. Виды водяного пара.

5. Каковы основные и тепловые характеристики состояния водяного пара?

6. Графическое изображение в р,u; Т, s и h, s - координатах основных термодинамических процессов водяного пара.

Дата добавления: 2023-01-08; просмотров: 40; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

Мы поможем в написании ваших работ!