3.Описание экспериментальной установки и методики измерений
Экспериментальная установка (рис.3) состоит из сосуда 3, заполненного водой, с расположенным в нем электрическим нагревателем 5. Сосуд может сообщаться с атмосферой
1 2 3 4 7 5 6 Рис. 1.
Принципиальная схема установки: 1 – лабораторный
термометр; 2 – образцовый манометр; 3 -
герметичный металлический сосуд; 4 –
автотрансформатор; 5 – электронагреватель;
6 – пробка; 7 – лабораторный термометр
с помощью пробки 6. Измерение давления и температуры производится соответственно манометром 4 и термометром 5. Изменение давления в сосуде осуществляется автотрансформатором 4 в режиме нагревания или в режиме охлаждения при отключении прибора от электросети после достижения предельно допустимого давления.
При проведении работы придерживаются
следующей последовательности. При
открытом кране 6 включают электронагреватель
и доводят воду в сосуде до состояния
кипения. После пропаривания прибора
(удаления из его рабочей полости воздуха)
закрывают пробку. Далее включают
электронагреватель и в режиме нагрева
повышают избыточное давление пара в
сосуде до 2,5…3 кгс/см2, затем
отключают прибор от электросети. Замеры
проводят в режиме охлаждения установки.
При достижении соответствующего
избыточного давления
в сосуде, фиксируют температуру
парообразования. Аналогичным образом
проводят опыт при других значениях
.
Результаты измерений (не менее 8…10)
заносят в таблицу I
приложения.
4.Обработка результатов наблюдений
По измеренным
значениям
(С),
(Па),
(кгс/см2) рассчитывают температуру
насыщения по шкале Кельвина и абсолютное
давление насыщенного пара:
(
),
(7)
(Па). (8)
Результаты
вычислений записывают в таблицу I
и представляют графически в координатах:
,
как показано на рис.2. Постоянные А, В в
соответствии с уравнени
Рис.2.
Графическая интерпретация кривой
насыщения: точки -опытные данные;
сплошная линия - аппроксимирующая
зависимость (6); штриховая линия -
табличная кривая по данным[4] ем (6) можно
легко определить графически: А - отрезком,
отсекаемым прямой, построенной по
опытным точкам, на оси ординат; В -
величиной тангенса угла наклона прямой
относительно оси
Математически строго обоснованным и
широко распространенным в практике
теплотехнических исследований видом
обобщения и описания (аппроксимации)
опытных данных является метод
наименьших квадратов (МНК), связанный
со статическим законом распределения
случайных ошибок эксперимента [3].
Сущность метода заключа-
.
ется в том, что он обеспечивает минимальное значение суммы квадратов отклонений опытных точек от расчетной зависимости. описывающей экспериментальные данные.
Применительно к рассматриваемой задаче расчетные соотношения для коэффициентов А, В имеют вид:
B=
, (9)
А=
, (10)
где
,
,
n – число опытов.
Определение опытных коэффициентов и статистическую обработку результатов наблюдений удобно проводить на ПК, используя математические программы MathCAD, Maple, Mathematica, Matlab, а также современные специализированные пакеты научной и инженерной графики: TableCurve, DataFit, SigmaPlot, Origin и др. На рис.3 в качестве примера приведено окно программы TableCurve, в котором представлены значения расчетных коэффициентов (A = a, B = b), статистические показатели (квадрат коэффициента корреляции, среднеквадратичное отклонение точек от линии регрессии, описывающей экспериментальные точки кривой насыщения, критерий Фишера [3]), а также сама линия регрессии.
Рис.4. Пример обработки опытных данных по кривой насыщения воды в программе
TableCurve Wndows v1.10