5. Обработка результатов эксперимента
Обработка результатов опыта ведется в следующей последовательности:
Массовый расход воздуха при использовании диафрагмы в качестве измерительного устройства определяется по формуле:
,
(8)
где k – постоянный коэффициент,
– коэффициент расхода,
d – диаметр диафрагмы,
р – перепад давлений, создаваемый диафрагмой,
– плотность воздуха.
Так как диафрагмы, установленные для замера расхода воздуха, имеют одинаковые размеры, а воздух в местах их установки – одинаковые параметры, то отношение массовых расходов потоков воздуха будет соответствовать выражению
,
которые позволяют определить отношение расходов, а следовательно и массовые доли смешивающихся потоков. Для этого необходимо решить систему двух уравнений:
(9)
Определяется теоретическая температура смеси по формуле (2)
,
где
.
Полученное значение tсм(теор) сравнивается с опытным значением tсм(опыт). При соотношении температур tсм(теор) > tсм(опыт) делается вывод о наличии потерь теплоты в камере смешения в окружающую среду.
Определение потерь теплоты на 1 кг смеси за счет теплообмена воздуха с окружающей средой в камере смешения ведется по формуле
.
Определение возрастания энтропии системы на 1 кг смеси за счет необратимости теплообмена воздуха в камере смешения с внешней средой ведется по формуле (6):
.
Определение возрастания энтропии системы на 1 кг смеси за счет необратимости смешения при отсутствии потерь теплоты в окружающую среду ведется по формуле (4):
.
Определение полного возрастания энтропии системы за счет процесса смешения и процесса теплообмена газа с внешней средой ведется по формуле (7):
.
Все результаты расчета сводятся в таблицу.
Таблица. Результаты расчета процесса смешения
g1 |
g2 |
t1 |
t2 |
tсм(опыт) |
tсм(теор) |
sсм |
sто |
sс |
|
|
oC |
oC |
oC |
oC |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Изображается процесс смешения потоков воздуха в T,s- координатах и на основании результатов расчета (Табл.) выполняется его термодинамический анализ.
6. Требования к оформлению отчета
Отчет должен содержать:
1. Задание.
2. Схему экспериментальной установки.
3. Журнал наблюдений, подписанный преподавателем.
4. Расчет основных параметров процесса смешения и увеличения энтропии системы в этом процессе;
5. Анализ необратимостей процесса смешения и его изображение в T,s- координатах.
Пояснения к пункту 5: при анализе необратимостей процесса смешения необходимо отразить в численных значениях и на графике в T,s- диаграмме качественное и количественное их соотношение.
Например, на рис. 8 показано, что необратимость обусловленная потерей теплоты во внешнюю среду составляет примерно 1/3 часть от общей необратимости всего процесса смешения.
