Исследование политропных процессов

Пермский  государственный технический университет

Кафедра теплотехники

 

 

 

 

 

 

 

Отчет

по  лабораторной работе по теплотехнике

 

на  тему:

«ИССЛЕДОВАНИЕ ПОЛИТРОПНЫХ ПРОЦЕССОВ»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Преподаватель:                                          Селянинов Ю. А.

 

Студент группы ТСП-99-1                                                   Подшивалкин С.А.

 

 

 

 

 

 

 

 

Пермь 2010

Задание

1. Провести  политропное  расширение   воздуха.
2. Рассчитать  параметры  состояния  газа в характерных  точках  и  построить   рабочую диаграмму процессов .
3. Определить показатель политропы расширения.
4. Вычислить энергетические  характеристики процессов.

Лабораторная  установка

Рис. 1. Схема установки.

Принципиальная  схема  лабораторной  установки  представлена  на рис. 1.  В состав установки входит металлический  бак (1), объемом 35 литров, оснащенный  клапаном  для стравливания газа. Нагнетание воздуха в бак производится при помощи компрессора (2) .  Для измерения избыточного давления в баке служит U-образный жидкостной манометр (3), заполненный дистиллированной водой.

 

Таблица 1

Избыточное давление,  мм  Н2О		Параметры атмосферного воздуха
Р1 изб	Р3 изб	t ,оС	Ратм , Па
465	50	225,2	100100

 

 

 

При расчетах  используем уравнение  состояния идеального газa

  ,

принимая  значение  газовой постоянной воздуха R=287 Дж/(кг×К).

Для нахождения  параметров  точки  4  используем  уравнение адиабатного процесса         в виде  .

Для  воздуха,  как  смеси двухатомных  газов, принимаем значение показателя адиабаты  k = 1,4 .

Определение показателя политропы

Вычисляем показатель политропы экспериментально проведенного расширения воздуха по формуле

   ,

учитывая, что  в силу  изотермичности процесса 1-3

     ,

а для изохорного процесса    2-3:

       .

 

 

 

Таблица 2

Точки	1	2	3	4
Р, кПа	104,7	100,1	100,6	100,1
Т,   К	298,35	296,88	298,35	294,58
v, м3/кг	0,8181	0,8512	0,8512	0,8446
m,  кг	0,0428	0,0411	0,0411	0,0414

 

 

           Р, кПа

 

 

 

 

 

                                                                                                         

                                                                                                  v, м³/кг

                                                                                                        

                                                                                                

 

 

Расчет энергетических характеристик

Для всех пяти процессов, изображенных на диаграмме, вычисляем массовую  теплоемкость  воздуха  с,  количество  теплоты Q,  изменение внутренней энергии U и энтальпии I, а также работу деформации L и располагаемую работу  L¢  термодинамической системы.

Для нахождения изохорной и изобарной  теплоемкостей используем уравнение  Майера

     

и соотношение     .

В процессах, протекающих с переменной массой, используем ее среднее значение.

Параметры	Процессы
	1-2	1-4	4-2	2-3	3-1
n	1,1233	1,4	0	-	1
cφ, Дж/(кг К)	-1610,2	0	1004,5	717,5	-
DU , Дж	-44,3	-133,88	68,16	43,35	0
L ,  Дж	142,15	-32,42	-27,29	0	160,21
Q , Дж	99,4	0	-95,42	43,35	160,21
L¢ , Дж	159,68	-45,39	0	-	160,21
DI , Дж	-61,99	-159,4	-95,42	60,69	0

       Таблица 3