Методические указания к выполнению лабораторной работы по курсу \"Теоретические основы теплотехники\" для студентов направления 140100 \"Теплоэнергетика\" Томск 2010 icon

Методические указания к выполнению лабораторной работы по курсу "Теоретические основы теплотехники" для студентов направления 140100 "Теплоэнергетика" Томск 2010



Смотрите также:
Методические указания к выполнению лабораторной работы по курсу «Теоретические основы энерго- и...
Методические указания к выполнению лабораторной работы №4 по курсу “Основы измерительной...
Методические указания к выполнению лабораторной работы №4 «Cтруктурные модели и их применение»...
Методические указания к выполнению лабораторной работы по курсу «Безопасность жизнедеятельности»...
Методические указания к выполнению лабораторной работы по курсу «Безопасность жизнедеятельности»...
Методические указания к выполнению лабораторной работы №5 «Исследование устойчивости линейных...
Методические указания к выполнению лабораторной работы №2 «Исследование частотных характеристик...
Методические указания к выполнению лабораторной работы по курсу «Безопасность жизнедеятельности»...
Методические указания к выполнению лабораторной работы по курсу «Химическое сопротивление...
Методические указания к выполнению лабораторной работы по курсу «Химическое сопротивление...
Методические указания к выполнению лабораторной работы по курсу «Химическое сопротивление...
Методические указания к выполнению лабораторной работы по курсу «Химическое сопротивление...



скачать


Министерство образования и науки Российской Федерации


Государственное образовательное учреждение высшего

профессионального образования

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

______________________________________________________________




Измерение давления




Методические указания к выполнению лабораторной работы

по курсу "Теоретические основы теплотехники"

для студентов направления 140100 - "Теплоэнергетика"


Томск 2010


УДК 536.2 (075)

Измерение давления. Методические указания к выполнению лабораторной работы по курсу "Теоретические основы теплотехники" для студентов направления 140100 - "Теплоэнергетика". – Томск: Изд.ТПУ, 2010. – 7 с.


1. Введение


В инженерной практике при проведении теплового расчета технического устройства или организуемого технологического процесса необходимо знание термодинамических параметров рабочего тела: давление, температура. Значения этих параметров определяются с помощью измерительных приборов.

При выполнении работы закрепляются знания законов термодинамики, приобретаются навыки проведения и обработки научного эксперимента.
^

2. Цели и задачи лабораторной работы


Целью работы является получение навыков экспериментального определения давления жидкостным прибором.

Задачами исследования являются:

1) закрепление теоретических знаний по основным законам термодинамики;

2) составление отчета по выполненной работе.

^

3. Основные теоретические сведения




Давление является термодинамическим параметром состояния системы (тела) и представляет собой силу, действующую по нормали к поверхности тела и отнесенную к единице площади этой поверхности.


Для измерения давления в экспериментальных установках используют различные типы манометров [1]. Все манометры измеряют разность давлений. Если это различные и отличающиеся от атмосферного давления (например, в разных частях установки), то манометр называют дифференциальным (дифманометр). Если одно из давлений – давление окружающей среды (барометрическое давление pб), то полное (абсолютное) давление p может быть рассчитано по измеренному значению избыточного (манометрического) давления pизб:

. (1)

Формула справедлива, если . Если абсолютное давление p меньше барометрического давления, т.е. измеряется разряжение (вакуум), то прибор, называемый вакуумметром, измеряет разность

. Отсюда

. (2)

Возможен и третий случай, когда при измерении манометром разности давлений одно из давлений искусственно делается равным нулю путем вакуумирования соответствующей полости манометра. Такие манометры измеряют не избыточное, а абсолютное давление, и называют их поэтому манометрами абсолютного давления. Тогда, величина pб в формуле (1) равна нулю.

В настоящее время в лабораторной практике используют несколько единиц давления.

Нормативными документами [2, 3] предписывается обязательное применение единиц Международной системы измерения (СИ), в которой давление измеряется в паскалях

1 Па = 1 Н/м2 = 1 кг/(м·с2).

Эта единица слишком мала для практического использования (она меньше атмосферного давления примерно в 100 000 раз), и поэтому чаще пользуются кило- и мегапаскалем: 1 кПа=103 Па, 1 МПа =106 Па. Иногда используют единицу давления – бар:

1 бар=105 Па.
^

Ряд единиц давления:


1 кгс/м2=9,80665 Па,

1 техн.атм=1кгс/см2=0,980665 бар,

1 мм.рт.ст.=133,322 Па,

1кгс/см2=735,55 мм рт. ст.,

1 бар=750,062 мм рт. ст.,

1 физ. атм=760 мм рт. ст.,

1 мм вод. ст.=9,80665 Па,

1кгс/см2=10 м вод. ст.,

1 бар=10,1972 м вод. ст.


Жидкостной манометр. U-образный жидкостной манометр, приведенный на рис 1, является наиболее простым прибором для измерения небольших давлений. Избыточное давление уравновешивается столбом жидкости высотой h. Это давление может быть определено так:

,

где s – площадь сечения трубки, м2; ρ – плотность манометрической жидкости, кг/м3; g – ускорение свободного падения, м/с2.

Таким образом, схема измерения давления жидкостным манометром непосредственно следует из представления о давлении как о силе, приходящейся на единицу площади.

В качестве манометрических жидкостей* чаще всего используют ртуть и дистиллированную воду. При точных измерениях давления необходимо учитывать изменение плотности жидкости от температуры и зависимость g от географической широты, а также изменение с температурой длины шкалы, по которой производится отсчет высоты столба жидкости. Эти поправки составляют в сумме редко более 0,5% измеряемого давления. Расчетные формулы для этих поправок даны во многих работах, например в [4].

U-образный жидкостной манометр используется и для измерения вакуума. В этом случае манометрическая жидкость будет втягиваться внутрь сосуда, находящегося под вакуумом.

Абсолютная погрешность измерения давления жидкости манометрами при визуальном определении положений уровня составляет 1-2 мм, что соответствует классу точности 0,1-0,2 (при h=1 м).

U-образные манометры могут быть изготовлены самостоятельно.

Промышленностью выпускаются жидкостные дифманометры с ртутью в качестве манометрической жидкости на абсолютные давления до 15 МПа, которые можно применять как манометры избыточного давления с верхним пределом измерения 1,3·105 Па. Абсолютная погрешность измерения давления этими манометрами колеблется от 250 до 2000 Па.

Кроме жидкостных манометров находят применение грузопоршневые, деформационные манометры, специальные манометры.


4. Контроль знаний студента


Входной теоретический контроль позволяет оценить усвоенные студентом знания и получить допуск к работе.

  1. Какой (какие) фундаментальные законы природы лежат в основе работы приборов для измерения давления?

  2. Объясните физический смысл давления.

  3. Какие виды давлений вы можете назвать? В чем их отличие?

  4. В чем заключается суть эксперимента?



5. Программа исследования


5.1. Описание экспериментальной установки


Схема экспериментальной установки подробно описана в [5].


5.2. Проведение опыта


После ознакомления с описанием экспериментальной установки необходимо заготовить форму протокола для записи наблюдений. Проведение эксперимента осуществляется по следующей схеме:

1. Записать данные установки, условия опыта.

2. Создать напор газа на измеряемом участке.

3. Снять показания манометра h при трех различных напорах и измерить температуры газа до и после измерительной диафрагмы.

6.  Выключить приборы и стенд.


6. Обработка результатов исследования


Вычислить абсолютное давление за измерительной диафрагмой, если перед диафрагмой, будем считать, давление равно атмосферному давлению.

Определить абсолютную температуру и удельный объем газа до и после измерительной диафрагмы.


Определение плотности влажного воздуха выполняется по уравнению состояния идеального газа



где р2 ‒ давление воздуха перед диафрагмой, принимается равным давлению атмосферного воздуха В, определенному по лабораторному барометру и выраженному в Па; Т2 ‒ температура воздуха перед диафрагмой, К; Rвв ‒ газовая постоянная воздуха.

Расчет перепада давления на диафрагме определяется по показаниям U-образного манометра при плотности воды в нем ρH2O = 1000 кг/м3:

Δp= ρH2OgΔh

где ρ ‒ плотность влажного воздуха, определяемая по формуле (3); Δh ‒ разница уровней воды в манометре, м; g ‒ ускорение свободного падения, g = 9,81 м/c.


7. Анализ результатов

Плотность воздуха при температуре окружающей среды определить с помощью таблиц свойств сухого воздуха и сравнить с расчитанной.

Рассчитать относительную погрешность.


8. Требования к содержанию отчета по работе


Рекомендуется следующая структура отчета по лабораторной работе:

  1. Титульный лист.

  2. Задание к лабораторной работе.

  3. Описание схемы экспериментального участка установки и методики расчёта.

  4. Результаты расчета оформить в виде табл.

  5. Анализ результатов и выводы по работе.



Литература


1. Зубарев В.Н. и др. Практикум по технической термодинамике: учеб. пособие для вузов. – М.: Энергоатомиздат, 1986. – 304 с.

2. СТ СЭВ 1052-78. Метрология. Единицы физических величин.

3. ГОСТ 8.417-81. Государственная система обеспечения единства измерений. Единицы физических величин.

4. Преображенский В.П. Теплотехнические измерения и приборы. М.: Энергия, 1978. – 704 с.

5.Борисов Б.В. и др. Практикум по технической термодинамике и тепломассообмену





Скачать 67,94 Kb.
оставить комментарий
Дата29.09.2011
Размер67,94 Kb.
ТипМетодические указания, Образовательные материалы
Добавить документ в свой блог или на сайт

Ваша оценка этого документа будет первой.
Ваша оценка:
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rudocs.exdat.com

Загрузка...
База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2017
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Анализ
Справочники
Сценарии
Рефераты
Курсовые работы
Авторефераты
Программы
Методички
Документы
Понятия

опубликовать
Документы

наверх