Описание лабораторной установки

Установка для исследования политропного сжатия воздуха представлена на рис. 2.2. Она представляет собой толстостенный прозрачный цилиндр в металлическом корпусе, внутри которого находится воздух. Давление внутри цилиндра, определяют по показаниям манометра.

Изменение давления воздуха в цилиндре происходит путем накачивания воды во внутрь цилиндра снизу, и вода становится поршнем сжимающим воздух.

Р_{абсолютное} =Р _{манометрическое} + Р_{барометрическое}

ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ

1. Изучить методические указания, заготовить форму отчета о проведенной работе, в которую внести название и цель работы, основные сведения об изучаемых процессах, схему экспериментальной установки рис.2.2., таблицу 2.1 для записи результатов измерений.

2. Измерить и записать температуру и давление воздуха, переведя барометрическое давление в кг/см², Па.

3. Измерить высоту столбы воздуха (м) при котором давление в цилиндре по манометру равно 0,05 кг/см².

4. Накачивая ручным насосом (2) воду установить давление по манометру Р_{1 ман} = 1 кг/см²(98070 Па). Измерить высоту столба воздушного пространства.

Обратить внимание на то, что при остановке движения поршня давление цилиндра в течение некоторого времени изменяется. Поэтому при переходе на новое давление необходимо всякий раз фиксировать Р _{ман .начальное.}

Рис. 2.2 – Принципиальная схема демонстрации политропного процесса сжатия воздуха: 1–цилиндр; 2– насос водяной; 3– емкость воды;

4. Повторить эксперимент по п. 3 при давлениях Р_{2 ман} = 2 кг/см²(196140 Па); Р_{3 ман} = 3 кг/см²(294210 Па); Р_{4 ман} = 4 кг/см² (392280 Па).

5. Привести установку в исходное состояние.

Обработка полученных результатов

1. О бработку опытных данных начинаем с расчета массы воздуха , заключенной в цилиндре

где ₁ – плотность воздуха при атмосферном давлении (₁= 1,29 кг/м ³);

h₁– высоты цилиндра, м (участок цилиндра занимаемый воздухом).

2. Рассчитываем среднее арифметическое значение показателя политропы исследуемого процесса

где h₂ , h₃ , h₄ – длины участков занимаемые воздухом и соответствующие показаниям манометра для Р₂, Р₃, Р₄

3. Изменение температуры в процессе

4. Работа сжатия

где R=0,287 кДж/(кгК) – универсальная газовая постоянная воздуха

5. Количество тепла, отводимого через стенки цилиндра, кДж

где - теплоемкость воздуха в исследуемом процессе;

С_v =0,72 кДж/(кгК) – изохорная теплоемкость воздуха;

6. Изменение внутренней энергии воздуха, кДж

7. Изменение энтальпии воздуха в процессе, кДж

где С_р=1 кДж/(кг/К) – изобарная теплоемкость воздуха

8. Изменение энтропии воздуха, кДж

7. По результатам измерений рассчитываем величины и данные заносим в таблицу 2.2..

8. По рассчитанным величинам строим графики политропного процесса сжатия воздуха на диаграммах Р-V и T-S.

Таблица 2.1