- Stahuj zápisky z přednášek a ostatní studijní materiály
- Zapisuj si jen kvalitní vyučující (obsáhlá databáze referencí)
- Nastav si své předměty a buď stále v obraze
- Zapoj se svojí aktivitou do soutěže o ceny
- Založ si svůj profil, aby tě tví spolužáci mohli najít
- Najdi své přátele podle místa kde bydlíš nebo školy kterou studuješ
- Diskutuj ve skupinách o tématech, které tě zajímají
Studijní materiály
Hromadně přidat materiály
Termomechanika
2121023TM - Termomechanika
Hodnocení materiálu:
Vyučující: Ing. Jan Matěcha
Zjednodušená ukázka:
Stáhnout celý tento materiál2. SMĚŠOVÁNÍ DVOU PROUDŮ VZDUCHU
1. Cíl měření
Zadání:
Při izobarickém směšování dvou proudů vzduchu srovnejte skutečnou hodnotu teploty smíšeného proudu s hodnotou odpovídající směšování v ideálně tepelně izolované oblasti. Stanovte množství tepla unikajícího do okolí a sestavte bilanci toků entropie. Diskutujte splnění druhého zákona termodynamiky.Proudící medium považujte za ideální plyn. Měření proveďte pro několik různých velikostí hmotnostního toku ohřívaného plynu.
Schéma měření:
2. Materiály a metody
Dáno: d1= 100 mm
d2= 36,5 mm
kpA = 17,363 Pa/mVkpB = 17,412 Pa/mV
r = 287 J/kg.K
cp= 1005 J/kg.K
3. Výsledky
Úkol 1:
Č.m.
ED Equation.3 EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 10,030,7850,1120,39319,71,03425,9520,32529,120,23220,0310,9130,1180,4319,91,04425,420,32529,,5720,23230,0391,0490,1270,46819,91,04424,1520,32530,020,23240,0481,1490,1330,47119,91,04424,0320,32530,920,232
Č.m.
1
288,15
275,35
280,75
273,75
97,667
154,41
2
290,55
275,45
281,45
273,15
162,593
3
293,15
275,65
282,15
273,95
170,08
4
293,15
275,75
282,25
274,05
64,33
185,751
pA1 = kpA . (UpA1 – U0pA) = 17,363 . (25,95 – 20,325) = 97,667 Pa
Úkol 2:
quation.3
Úkol 3:
Určete tepelný to unikající do okolí ze směšovacího prostoru
Úkol 4:
Určete tok entropie unikající do okolí ze směšovacího prostoru
Úkol 5:
Určete rychlost produkce entropie vlivem nevratnosti směšovacího proudu.
Rychlost produkce entropií určíme z bilancí entropií:
4. Závěr :
Systém námi měřený není adiabatický, protože dochází k tepelným ztrátám do okolí Q. Druhý zákon termomechaniky zapíšeme ve tvaru: , kde T, jelikož se jedná o nevratný proces, je teplota okolí.Q < 0, to znamená, že teplo je ze systému odváděno.
Nepřesnosti vypočtených hodnot byly způsobeny nepřesnými naměřenými hodnotami.
5. Literatura
[1]Nožička J.: Základy termomechaniky. Vydavatelství ČVUT, Praha 2004
1. Měření účinnosti odstředivého ventilátoru
1. Cíl práce
Na základě změřených hodnot stanovte měrnou izoentropickou, adiabatickou a polytropickou práci odstředivého ventilátoru a vyhodnoťte jeho adiabatickou a polytropickou termodynamickou účinnost. Zakreslete do p-v a T -s diagramu izoentropickou a polytropickou kompresi s naměřenými hodnotami. Zakreslete do cn-n diagramu bod na hyperbole, který odpovídá měřené polytropické kompresi. Číselně dosaďte do všech vztahů, které používáte při vyhodnocování. V závěru porovnejte vypočtené účinnosti. Doplňte schéma měřené úlohy.
Popis úlohy:
Úloha je založena na měření na jednoduché ventilátorové trati. Pro další zpracování je třeba znát teplotu a tlak vzduchu před a za ventilátorem. Měření teplot se provádí pomocí termočlánků. Hodnotu barometrického tlaku se zjistí na staničním barometru. K měření rozdílu tlaků je použit tlakový převodník. Elektrické napětí se odečítá na milivoltmetru.
Schéma měření:
2. Materiály a metody
Změřené hodnoty:
D Equation.3
Úkol 1:
Změřte tlak a teplotu vzduchu vstupujícího do ventilátoru a tlak a teplotu vzduchu vystupujícího z ventilátoru.
Úkol 2:
Určete termodynamickou účinnost nevratné adiabatické komprese ve ventilátoru.
.3
J/(kg.K)
J/(kg.K)
Výpočet izoentropické a adiabatické technické práce:
Výpočet adiabatické účinnosti ventilátoru:
Úkol 3:
Určete polytropický mocnitel a měrnou polytropickou tepelnou kapacitu fiktivní vratné polytropické stavové změny, která by byla ekvivalentní skutečně nevratné adiabatické kompresi vzduchu ve ventilátoru.
Výpočet polytropického exponentu:
Polytropická měrná tepel. kapacita:
J/(kg.K)
J/(kg.K)
Úkol 4:
Uveďte, jaká je závislost u polytropických stavových změn a vyneste tuto závislost graficky. Vyznačte bod odpovídající polytropické stavové změně z úkolu 3.
Závislost:
Graficky:
Úkol 5:
3. Výsledky
vypočteno:
číslo
T 2
T 1
p 1
p 2
T 2S
w tS
w t
n
měření
[K]
[K]
[Pa]
[Pa]
[K]
[J/kg]
[J/kg]
[-]
[-]
1
293,65
293,15
97239,32
97938,34
293,75
-602,7
-502,25
1,2
1,312
4. Závěr
Naměřené a vypočtené hodnoty jsou uvedeny v tabulce, grafy jsou zpracované v Exelu.
Správnost vypočtených hodnot potvrzuje i přiložený graf (T-s), ve kterém je vždy vynesena i adiabata a polytropa.
5. Literatura
[1]Nožička J.: Základy termomechaniky. Vydavatelství ČVUT, Praha 2004
6. Přílohy
Mervart Jan 2/17
4. Var vody za sníženého tlaku
Úkol:
Experimentálně určete závislost teploty varu vody na tlaku v rozsahu teplot 20 oC až 50 oC. Změřené hodnoty vyneste do fázového p-t diagramu spolu s hodnotami zjištěnými z tabulek syté vody a syté vodní páry. Ke každé teplotě, při níž se měřilo, najděte z tabulek teoretický tlak a ke každému tlaku, při němž se měřilo, teoretickou teplotu.
Popis úlohy:
Zařízení se skládá z nádoby s průhlednými bočními stěnami, která je zčásti naplněna destilovanou vodou. Vnitřní prostor nádoby je připojen ke vzdušníku, který je odsáván vývěvou. Tlak ve vnitřním prostoru nádoby je při otevřeném ventilu shodný s tlakem ve vzdušníku. Podtlak oproti atmosférickému tlaku se odečítá na stupnici “ručičkového” manometru, instalovaném na vzdušníku. Ve vodě je umístěn elektrický odporový ohřívač, jímž plynule zvyšujeme teplotu, a čidlo digitálního teploměru.
Postup měření:
Ohřívačem nastavte teplotu kapaliny tm (měří se digitálním teploměrem) a poté otevřete ventil a odsávejte vývěvou do té doby, než se v kapalině začnou projevovat známky varu. V tomto okamžiku odečtěte na manometru podtlak pm. Změřte alespoň 4 body (dvojice údajů teplota varu kapaliny – tlak v nádobě). Pro vyhodnocení je nutné také změřit barometrický tlak pbar (na staničním barometru).
Schéma měření:
Naměřené a teoretické hodnoty:
pbar = 748 Torr = 99511 Pa
č.
tm
pm
pm
Tvar
Pvar
oC
kPa
kPa
oC
kPa
1.
40
-92,5
7,012
69
-70
Číselné dosazení do používaných vztahů:
pm = pbar – | pm | = 99,511 – 92,5 = 7,012 kPa
Teplota varu při tlaku na Mount Everestu
Tlak:
Teplota varu: z tabulek přibližně 69°C
Závěr:
Z důvodu porouchání teploměru a nedostatku času jsme nebyli schopni správně a dostatečně změřit potřebné hodnoty k lineární interpolaci. Zjistili jsme že na nejvyšším bodě naší planety Mount Everestu je teplota varu přibližně 69°C
Jan Mervart 2/17
L3: OHŘEV PROUDU VLHKÉHO VZDUCHU
Popis úlohy
Odstředivý ventilátor nasává vzduch z okolí. Do výtlaku ventilátoru je vřazen jednoduchý průtokový ohřívač, v němž je proudící vzduch ohříván odporovými topnými tělesy. Pro stanovení hmotnostního toku proudícího vzduchu je za ohřívač dále zařazena měřicí clonková trať. Regulace protékajícího hmotnostního toku se provádí škrcením ve výtlaku ventilátoru vkládáním desek s různě velkými otvory.
Schéma:
Úkol 1:
Stanovte relativní vlhkost vzduchu v laboratoři pomocí Assmanova aspiračního psychrometru.
Poznámky:
U(t1)
U(t2)
U(t3)
U(tOK)
tREF
U(tREF)
U0((pcl)
U((pcl)
mV
mV
mV
mV
°C
mV
mV
mV
1
0,122
0,620
0,55
-0,037
22
1,156
21,26
75,5
2
0,15
0,828
0,7
-0,032
22
1,156
21,26
69,4
3
0,17
0,97
0,82
-0,026
22
1,156
21,26
60,9
4
0,2
1,08
0,88
-0,023
22
1,156
21,26
48,6
Tlakový spád:
Z tabulky syté kapaliny a syté páry vody odečteme tlak syté páry při
teplotě:
barometrický tlak:
relativní vlhkost:
Úkol 2:
Určete měrnou vlhkost vzduchu .
Úkol 3:
Pro čtyři různá nastavení měřicí tratě změřte:
příkon topných těles [W]
teplotu vzduchu v laboratoři [K]
teplotu vzduchu před topnými tělesy [K]
teplotu vzduchu za topnými tělesy [K]
teplotu vzduchu proudícího clonkou [K]
tlakový spád na clonce [Pa]
t1
t2
t3
tOK
p"
ppředcl
P
(pcl
(pcl / ppř
°C°C°C°CPaPaWPa-124,433,932,621,32491,25100753,76701242,180,01219224,937,835,421,42502,941006146701102,480,01085325,340,537,721,52514,64100419,3670907,810,00896425,942,638,821,62526,34100137,6670626,130,00619
Úkol 4:
Určete hmotnostní tok vzduchu tratí.
(
(
-
-
1,00
0,624
1,00
0,624
1,00
0,624
1,00
0,624
Průměr potrubí je a průměr otvoru clonky .
Měrná konstanta vlhkého vzduchu:
Hustota vlhkého vzduchu:
Hmotnostní tok:
Úkol 5:
Určete tepelný tok[W], který se dostává do proudícího vzduchu z topných těles a spočítejte účinnost ohřevu . ,
Hmotnostní tok suchého vzduchu:
Hmotnostní tok přehřáté páry:
Tepelný výkon předaný proudícímu vlhkému vzduchu:
Účinnost energetické přeměny:
Úkol 6:
Vyneste graficky závislosti a .
Úkol 7:
Do Mollierova diagramu vyznačte bod 0 odpovídající stavu vzduchu v laboratoři a body 1 a 2 odpovídající stavům vzduchu v místech měření teplot a . (Body 1 a 2 vyznačte jen pro měření s nejmenším hmotnostním tokem.)
Z diagramu odečtěte (a vyznačte způsob odečtu veličin):
měrné vlhkosti a vzduchu ve stavech 1 a 2
měrné entalpie , , vzduchu ve stavech 0, 1 a 2
Použitá literatura:
[1]Nožička J.: Základy termomechaniky. Vydavatelství ČVUT, Praha 2004
P[1]: Průtokový a expanzní součinitel clonky
Tabulka pro určení průtokového součinitele clonky
m
(
0,05
0,598
0,10
0,602
0,15
0,608
0,20
0,615
0,25
0,624
0,30
0,634
Graf pro určení expanzního součinitele clonky
L3: Ohřev proudu vlhkého vzduchu/
L4: Tepelná bilance výměníku teplaJan Mervart 2/17
Popis úlohy:
Základním dílem měřicího zařízení je tepelný výměník, vyrobený ze dvou souosých trubek. Vnitřní trubkou výměníku protéká teplejší proud vody, který je poháněn čerpadlem. Po průchodu výměníkem proud vytéká do sběrné nádoby, v níž jsou umístěna čtyři topná tělesa, každé o elektrickém výkonu 2,4 kW. Teplo, dodané těmito topnými tělesy, je odváděno jednak do okolí, jednak je předáváno studené vodě proudící vnější trubkou výměníku (mezikružím). Ta je přiváděna hadicemi přes přepouštěcí ventily, které můžeme nastavit tak, že vytvoříme souproudé, resp. protiproudé zapojení výměníku.
Souproudé zapojeníProtiproudé zapojení
Úkol 1:
Pro souproudé i protiproudé zapojení výměníku tepla změřte:
hmotnostní tok chlazené vody:
hmotnostní tok ohřívané vody:
teploty chlazené vody na levém a pravém konci výměníku:,
teploty ohřívané vody na levém a pravém konci výměníku:,
teplotu okolního vzduchu:
Teplota okolního vzduchu :
SOUPROUDÉ ZAPOJENÍ:
Equation.3
Teplá voda
42,2
40,2
Studená voda
11,1
15,1
Teplá voda:
Střední teplota:
Z přílohy P[1] „Fyzikální vlastnosti vody při tlaku 98,1 kPa, popř. při tlaku na mezi sytosti“ pro střední teplotu určíme měrnou tepelnou kapacitu a hustotu vody.
= 4178,5 [J kg-1 K-1]
= 991,8 [kg m-3]
Hmotnostní tok:
Studená voda:
Střední teplota:
Z P[1] pro střední teplotu určíme měrnou tepelnou kapacitu a hustotu vody.
= 4188,0 [J kg-1 K-1]
= 999,4 [kg m-3]
Hmotnostní tok:
PROTIPROUDÉ ZAPOJENÍ:
Teplá voda
42,2
40,3
Studená voda
15
11,3
Teplá voda:
Střední teplota:
Z přílohy P[1] „Fyzikální vlastnosti vody při tlaku 98,1 kPa, popř. při tlaku na mezi sytosti“ pro střední teplotu určíme měrnou tepelnou kapacitu a hustotu vodyation.DSMT4 .
= 4178,5 [J kg-1 K-1]
= 991,8 [kg m-3]
Hmotnostní tok:
Studená voda:
Střední teplota:
Z P[1] pro střední teplotu určíme měrnou tepelnou kapacitu a hustotu vody.
= 4188,0 [J kg-1 K-1]
= 999,4 [kg m-3]
Hmotnostní tok:
Úkol 2:
Pro souproudé i protiproudé zapojení výměníku tepla určete:
střední teplotní (logaritmický) rozdíl:
tepelný tok odcházející ve výměníku z chlazené vody:
tepelný tok přicházející ve výměníku do ohřívané vody: Equation.3
SOUPROUDÉ ZAPOJENÍ:
Střední teplotní rozdíl:
Tepelný tok odcházející z teplé vody:
Tepelný tok přicházející do studené vody:
PROTIPROUDÉ ZAPOJENÍ:
Tepelný tok odcházející z teplé vody:
Tepelný tok přicházející do studené vody:
Úkol 3:
Pro souproudé i protiproudé zapojení výměníku tepla určete tepelný tok mezi výměníkem a okolím.
SOUPROUDÉ ZAPOJENÍ:
Tepelný tok mezi výměníkem a okolím:
PROTIPROUDÉ ZAPOJENÍ:
Tepelný tok mezi výměníkem a okolím:
Úkol 4:
Závěr:
Rozdíly ve výsledcích získaných měřením a teoretickým výpočtem se značně liší. Příčinou je pravděpodobně nepřesnost empiricky získaných vztahů.
Doporučená literatura:
[1]Nožička J.: Základy termomechaniky. Vydavatelství ČVUT, Praha, 2004
Příloha P[1]: Fyzikální vlastnosti vody při tlaku 98,1 kPa, popř. při tlaku na mezi sytosti
t
cp
106
106
106 a
Pr
[°C]
[kg m-3]
[J kg-1 K-1]
[W m-1 K-1]
[Pa s]
[m2 s-1]
[m2 s-1]
[1]
0
999,8
4217,8
0,552
1793,7
1,7940
0,131
13,71
1
999,9
4214,2
0,555
1733,7
1,7339
0,132
13,17
2
999,9
4210,80,5581676,71,67680,13212,6631000,04207,70,5611622,41,62250,13312,1841000,04204,90,5631570,81,57080,13411,7351000,04202,30,5661521,61,52170,13511,306999,94199,90,5681474,81,47490,13510,907999,94197,70,5711430,21,43030,13610,528999,94195,70,5731387,71,38790,13710,159999,84193,90,5761347,11,34740,1379,8110999,74192,20,5781308,31,30870,1389,4911999,64190,70,5801271,31,27180,1399,1812999,54189,30,5821235,91,23650,139
8,89
13
999,4
4188,0
0,585
1202,1
1,2028
0,140
8,61
14
999,3
4186,8
0,587
1169,7
1,1706
0,140
8,35
15
999,1
4185,8
0,589
1138,7
1,1398
0,141
8,10
16
999,0
4184,8
0,591
1109,0
1,1102
0,141
7,86
17
998,8
4184,0
0,592
1080,6
1,0819
0,142
7,63
18
998,6
4183,2
0,594
1053,3
1,0547
0,142
7,41
19
998,4
4182,5
0,596
1027,1
1,0287
0,143
7,21
20
998,2
4181,8
0,598
1001,9
1,0037
0,143
7,01
21
998,0
4181,3
0,600
977,7
0,9797
0,144
6,82
22
997,8
4180,7
0,601
954,5
0,9566
0,144
6,64
23
997,6
4180,3
0,603
932,1
0,9344
0,145
6,46
24
997,3
4179,9
0,605
910,6
0,9130
0,145
6,29
25
997,1
4179,5
0,606
889,8
0,8924
0,145
6,13
26
996,8
4179,2
0,608
869,8
0,8726
0,146
5,98
27
996,5
4179,0
0,609
850,6
0,8535
0,146
5,83
28
996,3
4178,7
0,611
832,0
0,8351
0,147
5,69
29
996,0
4178,5
0,613
814,1
0,8174
0,147
5,55
30
995,7
4178,4
0,614
796,7
0,8002
0,148
5,42
31
995,4
4178,3
0,615
780,0
0,7837
0,148
5,30
32
995,0
4178,2
0,617
763,9
0,7677
0,148
5,17
33
994,7
Vloženo: 11.05.2009
Velikost: 1,06 MB
Komentáře
Copyright 2024 unium.cz