Материал: Термодинамика. Методичка

прибора неизвестен. В этом случае относительная погрешность показания милливольтметра определяется:

e e 100%, e

где e абсолютная погрешность принимается равной половине цены деления шкалы прибора, в нашем случае с учетом чувствительности прибора составляет 5 мВ; е замеренные показания прибора, предположим е = 200

мВ;

Затем по показанию милливольтметра по градуировочному графику t f e определяется t t2 t1 . При этом допускается появление еще двух погрешностей:

где на миллиметровой бумаге x = 0,5 мм, y = 0,5 мм.

В данном примере на е = 200 мВ приходится х = 75 мм, а соответственно y = 57,5 мм.

Таким образом, только при измерении разности температур возможная погрешность измерения составила

По градуировочному графику при П =16 величина Vx =

m pV , кг/с, RT

куда кроме объемного расхода воздуха еще входят измеряемые в опыте давление р (принимается равным барометрическому В, цена деления шкалы барометра 0,5 мм рт. ст.) и температура Т, определяемая по ртутному термометру с ценой деления 0,2 С. Измеренные значения давления и температуры: B=755 мм.рт.ст., Т = 293 К. Тогда

Следовательно, погрешность измерения массового расхода составит:

m V 2 p2 T 2 1,702 0,0332 0,0342 1,70%

.

Таким образом, с учетом всех ошибок при измерениях относительная среднеквадратическая погрешность определения теплоемкости составляет:

c Q2 m2 t 2 2,122 1,702 2,732 3,85%.

Подробнее эти вопросы рассмотрены в [1].

14

Лабораторная работа № 21

Исследование параметров влажного воздуха в процессах сушки

Цель работы: ознакомиться с основными характеристиками влажного воздуха и Hd-диаграммой; освоить методику экспериментального исследования процесса нагревания воздуха и сушки материалов нагретым воздухом.

Задание

1.Исследовать процессы нагревания воздуха и сушки материалов (мокрые фарфоровые бусинки и мокрые стенки сушильной камеры) нагретым воздухом:

а. Измерить расход и параметры воздуха на входе воздуха в установку и на выходе из нее;

б. Рассчитать тепловой поток, полученный воздухом в нагревательной камере Q, Вт (1 Вт = 1 Дж/с);

в. Рассчитать массу влаги mвл, г влаги/ч, получаемую нагретым воздухом от высушиваемого материала за единицу времени;

г. Подсчитать затраты теплоты и расход воздуха на испарение 1 кг влаги.

2.Составить отчет о выполненной работе, который должен содержать: задание, основы теории (кратко), схему экспериментальной установки, результаты измерений и вычислений (в виде таблиц и расчетов). Представить процессы нагревания и сушки в Hd-диаграмме.

Основы теории

Влажным воздухом называют смесь сухого воздуха с водяным паром. В качестве рабочего тела влажный воздух используется в сушилках, компрессорах и т.п. Состояние атмосферного воздуха нас интересует также как фактор влияния на самочувствие человека, состояние сырья, полуфабрикатов и изделий в производственных и складских помещениях и как фак-

15

тор, приводящий к резкому изменению видимости при появлении тумана, что опасно, например, для водителей и транспорта.

Процессы во влажном воздухе часто протекают при давлениях, близких к атмосферному, когда свойства сухого воздуха и водяного пара близки к свойствам идеального газа. Поэтому далее будет рассматриваться влажный воздух при атмосферном давлении и температуре не выше 100 оС. Такой воздух можно рассматривать как смесь идеальных газов, однако с существенной особенностью, что водяной пар во влажном воздухе при определенных условиях может конденсироваться, т.е. вести себя как реальный газ [4].

Согласно закону Дальтона, каждый газ, входящий в смесь, находится под своим парциальным давлением, а сумма парциальных давлений компонентов равна давлению смеси:

где рсм давление влажного воздуха; рсв парциальное давление сухого воздуха; рп парциальное давление водяного пара; В

– атмосферное давление.

Чем больше водяного пара содержится во влажном воздухе, тем больше его парциальное давление. Однако рп во влажном воздухе не может быть выше давления насыщения рнас при данной температуре влажного воздуха, т.е. рп рнас.

Влажный воздух, в котором рп < рнас, называется ненасыщенным, а влажный воздух, в котором рп равно рнас – насыщенным.

Рассмотрим pv-диаграмму водяного пара (рис. 1). В точке 1 приt t1 водяной пар, содержащийся в ненасыщенном влажном воздухе, находится в перегретом состоянии. Если понижать тем-

пературу этого воздуха до t2 ‹ t1, сохраняя его давление в точках 1 и 2 одинаковым, то можно достигнуть состояния насыщения. В точке 2 –сухой насыщенный пар. При этом парциальное давление пара станет равным давлению насыщения р1п р2нас.

16

При дальнейшем охлаждении насыщенного влажного воздуха водяной пар начнет конденсироваться, образуется туман и выпадет роса. Таким образом, водяной пар во влажном воздухе может находиться в трех различных состояниях: в точке 1 – перегретый пар; в точке 2 сухой насыщенный пар; в точке 3 – влажный насыщенный пар.

Температура t2, при которой парциальное давление водяного пара становится равным давлению насыщения, называется температурой точки росы, tросы. Учитывать температуру точки росы tросы важно при проведении процессов с влажном воздухом или другими влажными газами, например, продуктами горения. Высокая влажность после начала конденсации водяных паров создает благоприятные условия для интенсивной коррозии материалов, из которых изготовлены каналы, камеры или установки, и ускоряет их разрушение.

Рассмотрим некоторые характеристики влажного воздуха. Абсолютной влажностью воздуха называется масса водяного пара, содержащегося в 1 м3 влажного воздуха. Численно она равна плотности водяного пара при своем парциальном давлении рп и температуре смеси сухого воздуха и водяного па-

ра:

где mп – масса водяного пара во влажном воздухе, кг; 17