Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Лабораторна робота №3
Дослідження процесів теплообміну та порівняння потоків теплоти через різні поверхні термодинамічної системи
Мета роботи: дослідити процеси теплообміну, що відбуваються у вибраній термодинамічній системі та визначити коефіцієнт співвідношення теплових потоків через різні поверхні розділу.
Обладнання: установка для нагрівання рідини; термометр з робочим діапазоном вимірювання температур 0 - 100 °С; секундомір, експериментальні сосуди.
Загальні положення
При розгляді реальних термодинамічних систем часто велика складність виникає у правильному встановленні меж застосування законів термодинаміки, що описують ідеальні термодинамічні процеси (лабораторна робота №1), визначення коефіцієнтів і уточнюючих формул (лабораторна робота №2), які дозволяють наблизитись до максимально точного вирішення поставленої задачі. В окремих випадках є можливість виконати тільки оціночні розрахунки, які непрямо характеризують ефективність розробленої машини, конструкції, теплотехнічного пристрою.
В даній роботі виконується розгляд термодинамічних систем, які складаються з різних сосудів для досліджень, наповнених гарячою водою, яка обумовлює тепловміст системи. Перший (рис. 3.1) – з подвійними скляними стінками (між якими забезпечено розрідження повітря). Другий – контрольний (для порівняння параметрів). Конструкція стінок першого сосуду забезпечує мінімізацію процесів теплопередачі крізь них, але розрахунок цих процесів неможливий при незаданих вхідних умовах – товщині стінок, коефіцієнтів теплопровідності, величини розрідження і т. інш. Основною метою роботи є визначення коефіцієнта співвідношення теплових потоків, що виходять з заданої термодинамічної системи через дві поверхні – відкриту поверхню води та стінки сосуду, тобто оцінка ефективності теплоізолюючих параметрів стінок сосуду.
Кінцевий результат дослідження та розрахунків, є величиною наближеною, неточність якого визначається вимогами до точності визначення проміжних параметрів та прийнятих коефіцієнтів.
Порядок виконання роботи
tср = (t2 + t1)/2 (1)
QΣвтр = c m(t1- t2), Дж (2)
Рис. 3.1. Ескіз першого сосуду для
Дослідження m=530g.
де c – питома теплоємкість рідини (теплоємність води с = 4187 Дж/кг˚С); m – маса води у сосуді, кг; t2 – кінцева температура, ˚C, t1 – початкове значення температури.
Риc. 3.2 Eскіз другого сосуду для дослідження m=500g.
Таблиця 3.1.
|
τ хв |
t1 °С |
tср °С |
tзс°С |
QΣвтр КДж |
Qпв Σвтр, Дж |
QСт Σвтр Дж |
К |
|
|
t2 °С |
QпвК Дж |
QпвВип Дж |
||||||
|
скл. 1200 |
50 |
48,5 |
20 |
6,28 |
1,473 |
4,807 |
||
|
47 |
0,981 |
0,492 |
||||||
|
мет. 1200 |
51,5 |
47,25 |
20 |
18.8 |
2,414 |
16,386 |
||
|
43 |
1,573 |
0,841 |
Згідно законів Кірхгофа та Стефана-Больцмана втрати тепла за рахунок теплообміну випромінюванням, розраховується за формулою:
Qпв ип. = со τ SПВ ((Тcp/100)4 – (Тзс/100)4), Дж (3)
де со = 5,67 Вт/(м2 К4) – коефіцієнт випромінювання абсолютно-чорного тіла;
τ – час процесу, с,
SПВ – площа поверхні води, м2.
Тcp, Тзс – середня абсолютна (за весь дослід) температура води та зовнішнього середовища відповідно, К;
За законом Ньютона-Ріхмана визначається кількість теплоти, що передається за рахунок конвективного теплообміну:
QпвК = α τ SПВ (tcp – tзс), Дж (4)
де α – коефіцієнт тепловіддачі, Дж/(м2с˚С) (взяти його значення з результатів лабораторної роботи №2)
QПВΣвтр = QПВК + QПВ ип. , Дж (5)
QСтΣвтр = QΣвтр – QПВΣвтр , Дж (6)
8. Визначити площу бокової поверхні сосуду Sстін та розрахувати коефіцієнт співвідношення теплових потоків за формулою (7), який показує в скільки разів тепловий потік через одиницю поверхні відкритої поверхні води більший ніж через одиницю поверхні стінки сосуду.
К = (QПВΣвтр Sстін) / (QСтΣвтр SПВ), (7)
Висновок :