Termomechanika

4178,1
0,618
748,2
0,7522
0,149
5,06
34
994,4
4178,1
0,620
733,1
0,7373
0,149
4,94
35
994,0
4178,1
0,621
718,5
0,7228
0,150
4,83
36
993,7
4178,1
0,623
704,3
0,7088
0,150
4,73
37
993,3
4178,1
0,624
690,6
0,6953
0,150
4,62
38
993,0
4178,2
0,625
677,4
0,6822
0,151
4,53
39
992,6
4178,3
0,627
664,5
0,6695
0,151
4,43
40
992,2
4178,4
0,628
652,1
0,6572
0,152
4,34
41
991,8
4178,5
0,629
640,0
0,6453
0,152
4,25
42
991,4
4178,7
0,631
628,3
0,6337
0,152
4,16
43
991,0
4178,8
0,632
616,9
0,6225
0,153
4,08
44
990,6
4179,0
0,633
605,9
0,6116
0,153
4,00
45
990,2
4179,2
0,635
595,2
0,6011
0,153
3,92
46
989,8
4179,4
0,636
584,8
0,5909
0,154
3,84
47
989,3
4179,7
0,637
574,7
0,5809
0,154
3,77
48
988,9
4180,0
0,638
564,9
0,5713
0,154
3,70
49
988,5
4180,2
0,640
555,4
0,5619
0,155
3,63
50
988,0
4180,5
0,641
546,1
0,5528
0,155
3,56
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]
51
987,6
4180,8
0,642
537,2
0,5439
0,156
3,50
52
987,1
4181,2
0,643
528,4
0,5353
0,156
3,43
53
986,6
4181,5
0,644
519,9
0,5269
0,156
3,37
54
986,2
4181,9
0,646
511,6
0,5188
0,157
3,31
55
985,7
4182,2
0,647
503,6
0,5109
0,157
3,26
56
985,2
4182,6
0,648
495,7
0,5032
0,157
3,20
57
984,7
4183,0
0,649
488,1
0,4956
0,158
3,15
58
984,3
4183,4
0,650
480,6
0,4883
0,158
3,09
59
983,8
4183,9
0,651
473,4
0,4812
0,158
3,04
60
983,3
4184,3
0,652
466,3
0,4743
0,158
2,99
61
982,8
4184,8
0,653
459,4
0,4675
0,159
2,94
62
982,3
4185,3
0,654
452,7
0,4609
0,159
2,90
63
981,7
4185,8
0,655
446,1
0,4544
0,159
2,85
64
981,2
4186,3
0,656
439,7
0,4482
0,160
2,81
65
980,7
4186,8
0,657
433,5
0,4420
0,160
2,76
66
980,2
4187,3
0,658
427,4
0,4360
0,160
2,72
67
979,6
4187,9
0,659
421,4
0,4302
0,161
2,68
68
979,1
4188,4
0,659
415,6
0,4245
0,161
2,64
69
978,5
4189,0
0,660
409,9
0,4189
0,161
2,60
70
978,0
4189,6
0,661
404,3
0,4134
0,161
2,56
71
977,4
4190,2
0,662
398,9
0,4081
0,162
2,52
72
976,8
4190,9
0,663
393,6
0,4029
0,162
2,49
73
976,3
4191,5
0,664
388,4
0,3978
0,162
2,45
74
975,7
4192,2
0,664
383,3
0,3928
0,162
2,42
75
975,1
4192,8
0,665
378,3
0,3880
0,163
2,38
76
974,5
4193,5
0,666
373,4
0,3832
0,163
2,35
77
973,9
4194,2
0,667
368,6
0,3785
0,163
2,32
78
973,3
4195,0
0,667
364,0
0,3740
0,163
2,29
79
972,6
4195,7
0,668
359,4
0,3695
0,164
2,26
80
972,0
4196,5
0,669
354,9
0,3652
0,164
2,23
81
971,4
4197,2
0,670
350,6
0,3609
0,164
2,20
82
970,7
4198,0
0,670
346,3
0,3567
0,164
2,17
83
970,0
4198,9
0,671
342,1
0,3527
0,165
2,14
84
969,4
4199,7
0,672
338,0
0,3487
0,165
2,11
85
968,7
4200,6
0,672
334,0
0,3448
0,165
2,09
86
968,0
4201,4
0,673
330,1
0,3410
0,166
2,06
87
967,3
4202,3
0,674
326,2
0,3373
0,166
2,03
88
966,7
4203,3
0,675
322,5
0,3336
0,166
2,01
89
966,0
4204,2
0,675
318,8
0,3300
0,166
1,98
90
965,3
4205,2
0,676
315,2
0,3266
0,167
1,96
91
964,6
4206,2
0,677
311,7
0,3231
0,167
1,94
92
963,9
4207,2
0,677
308,2
0,3198
0,167
1,91
93
963,2
4208,2
0,678
304,8
0,3165
0,167
1,89
94
962,5
4209,3
0,679
301,5
0,3132
0,168
1,87
95
961,8
4210,4
0,679
298,2
0,3101
0,168
1,85
96
961,1
4211,5
0,680
295,0
0,3069
0,168
1,83
97
960,4
4212,6
0,681
291,8
0,3038
0,168
1,81
98
959,7
4213,7
0,681
288,6
0,3007
0,168
1,79
99
959,0
4214,9
0,682
285,4
0,2976
0,169
1,77
100
958,4
4216,1
0,682
282,3
0,2945
0,169
1,75

L4: Tepelná bilance výměníku tepla/

L1: MĚŘENÍ ÚČINNOSTI ODSTŘEDIVÉHO VENTILÁTORU
Popis úlohy
Cílem úlohy je popsat stavovou změnu vzduchu, která probíhá v odstředivém ventilátoru. Tento ventilátor žene vzduch jednoduchou měřicí tratí; ta umožňuje plynulou regulaci pracovních podmínek ventilátoru a měření tlaku a teploty vzduchu před a za ventilátorem.
Úkol 1:
Změřte tlak a teplotu vzduchu vstupujícího do ventilátoru a tlak a teplotu vzduchu vystupujícího z ventilátoru.
Poznámky:
Měření tlaků
Předpokládejte, že . Barometrický tlak se určí pomocí staničního barometru.
Rozdíl tlaků je měřen pomocí diferenčního tlakového převodníku, který převádí rozdíl tlaků na elektrický signál. Převod měřeného napětí na výstupu převodníku na tlakový rozdíl je . Zde
.......rozdíl tlaků
.......převodní konstanta tlakového převodníku
.......měřené napětí
.......napětí nezatíženého převodníku ....... odpovídá .
Měření teplot
Teploty jsou měřeny pomocí termočlánků - každý termočlánek má dva konce. Jeden je umístěn v místě, kde chceme změřit teplotu a druhý v místě, kde teplotu známe. Při rozdílných teplotách konců termočlánku na něm vzniká termoelektrické napětí. Závislost napětí na teplotě není lineární, proto se měřená teplota určuje pomocí převodní tabulky, jak je dále popsáno. Hodnoty napětí termočlánku Fe–Ko pro teploty 0°C až 40°C při teplotě jednoho konce tref = 0 °C jsou uvedeny v příloze P[1] „Tabulka pro převod mV na teplotu ve °C u Fe-Ko termočlánků“.
Konce termočlánku jsou v místech měření teploty a v pouzdře s referenční teplotou tref, kterou měříme digitálním teploměrem. Referenční teplota ovšem nebude rovna 0°C, proto provedeme vyhodnocení měřené teploty následujícím postupem:
v tabulce nalezneme fiktivní termoelektrické napětí U(tref) odpovídající teplotě tref
U(tref) přičteme k naměřenému termoelektrickému napětí Ui
pro takto získanou hodnotu opět pomocí tabulky najdeme skutečnou měřenou teplotu ti
ti [°C] = fce [Ui + U(tref)], kde i = 1, 2
Naměřené teploty převeďte ze stupňů Celsia na kelviny: ti [°C]Ti [K]
Úkol 2:
Určete termodynamickou účinnost nevratné adiabatické komprese vzduchu ve ventilátoru.
Poznámky:
Vzhledem k tomu, že se teplota proudícího vzduchu příliš neliší od teploty okolního prostředí, je možné považovat sdělené teplo mezi tímto vzduchem a okolím za zanedbatelné a tím i kompresi vzduchu ve ventilátoru za adiabatickou.
Vzduch považujte za ideální plyn (, r = 287 J/kgK)
Vše potřebné najdete v [1] str.63-64 nebo v [2] str.75-76.
Úkol 3:
Určete polytropický mocnitel a měrnou polytropickou tepelnou kapacitu fiktivní vratné polytropické stavové změny, která by byla ekvivalentní skutečné nevratné adiabatické kompresi vzduchu ve ventilátoru.
Poznámky:
Hledaná náhradní vratná změna musí mít stejný počáteční a konečný stav jako skutečná nevratná změna.
Vzduch považujte za ideální plyn (, r = 287 J/kgK).
polytropická změna ideálního plynu.....[1] str.55-58 nebo [2] str.67-70
Úkol 4:
Uveďte, jaká je závislost u polytropických stavových změn a vyneste tuto závislost graficky. Vyznačte bod odpovídající polytropické stavové změně z úkolu 3.
Poznámky:
Návod najdete v [1] str.55-58 nebo [2] str.67-70.
Úkol 5:
V diagramu:
vyneste izobary a
vyznačte stavy 1 a 2 vzduchu před a po kompresi ve ventilátoru
vyneste polytropickou změnu z úkolu 3
vyznačte ideální kompresi s termodynamickou účinností ze stavu 1 na tlak
(stav po této kompresi označte 2s)
Uveďte rovnice izobar , a vynesené polytropy v diagramu ().
Uveďte hodnoty tlaku, teploty a měrné entropie vzduchu ve stavech 1, 2 a 2s.
Poznámky:
Vzduch považujte za ideální plyn (, r = 287 J/kgK).
Vše potřebné najdete v [1] str.49-58 nebo v [2] str.62-70.
Návod na sestrojení izobar
Pro entropii (měrnou entropii) je definován její přírůstek při vratné stavové změně (). Při určování její absolutní hodnoty se vychází ze smluvně zvoleného stavu, kterému byla přisouzena nulová entropie. Pro vzduch je to stav o teplotě () a tlaku jedné atmosféry ().
Využijte znalosti stavu [0,1013Mpa][273,15K][0 J/kgK] a vztahů pro izoentropickou změnu k určení bodů s nulovou entropií ležících na hledaných izobarách.
[p1][T01][ 0 J/kgK] a [p2][T02][ 0 J/kgK]
Dosaďte tyto body do obecné rovnice izobary v T – s diagramu a získáte rovnice konkrétních izobar p1 a p2.
Vypracovaný referát bude obsahovat:
schéma uspořádání měřicí trati
naměřené hodnoty
číselné dosazení do všech použitých vztahů
výsledky: úloha 1: , , ,
úloha 2:
úloha 3: ,
úloha 4: graf
úloha 5: T – s diagram, rovnice izobar a polytropy, , , ,
závěr
použitou literaturu
Doporučená literatura:
[1]Nožička J.: Základy termomechaniky. Vydavatelství ČVUT, Praha, 2004
[2]Nožička J.: Termomechanika. Vydavatelství ČVUT, Praha, 1998
t
(°C)
*,0
*,1
*,2
*,3
*,4
*,5
*,6
*,7
*,8
*,9
0,000
0,005
0,010
0,015
0,020
0,026
0,031
0,036
0,041
0,046
1
0,052
0,057
0,062
0,067
0,072
0,078
0,083
0,088
0,093
0,098
2
0,104
0,109
0,114
0,119
0,124
0,130
0,135
0,140
0,145
0,150
3
0,156
0,161
0,166
0,171
0,176
0,182
0,187
0,192
0,197
0,202
4
0,208
0,213
0,218
0,223
0,228
0,234
0,239
0,244
0,249
0,254
5
0,260
0,265
0,270
0,275
0,280
0,286
0,291
0,296
0,301
0,306
6
0,312
0,317
0,322
0,327
0,332
0,338
0,343
0,348
0,353
0,358
7
0,364
0,369
0,374
0,379
0,384
0,390
0,395
0,400
0,405
0,410
8
0,416
0,421
0,426
0,431
0,436
0,442
0,447
0,452
0,457
0,462
9
0,468
0,473
0,478
0,483
0,488
0,494
0,499
0,504
0,509
0,514
10
0,520
0,525
0,530
0,535
0,540
0,546
0,551
0,556
0,561
0,566
11
0,573
0,578
0,583
0,588
0,594
0,599
0,604
0,610
0,615
0,620
12
0,626
0,631
0,636
0,641
0,647
0,652
0,657
0,663
0,668
0,673
13
0,679
0,684
0,689
0,694
0,700
0,705
0,710
0,716
0,721
0,726
14
0,732
0,737
0,742
0,747
0,753
0,758
0,763
0,769
0,774
0,779
15
0,785
0,790
0,795
0,800
0,806
0,811
0,816
0,822
0,827
0,832
16
0,838
0,843
0,848
0,853
0,859
0,864
0,869
0,875
0,880
0,885
17
0,891
0,896
0,901
0,906
0,912
0,917
0,922
0,928
0,933
0,938
18
0,944
0,949
0,954
0,959
0,965
0,970
0,975
0,981
0,986
0,991
19
0,997
1,002
1,007
1,012
1,018
1,023
1,028
1,034
1,039
1,044
20
1,050
1,055
1,060
1,065
1,071
1,076
1,081
1,087
1,092
1,097
21
1,103
1,108
1,113
1,118
1,124
1,129
1,134
1,140
1,145
1,150
22
1,156
1,161
1,166
1,171
1,177
1,182
1,187
1,193
1,198
1,203
23
1,209
1,214
1,219
1,224
1,230
1,235
1,240
1,246
1,251
1,256
24
1,262
1,267
1,272
1,277
1,283
1,288
1,293
1,299
1,304
1,309
25
1,315
1,320
1,325
1,330
1,336
1,341
1,346
1,352
1,357
1,362
26
1,368
1,373
1,378
1,383
1,389
1,394
1,399
1,405
1,410
1,415
27
1,421
1,426
1,431
1,436
1,442
1,447
1,452
1,458
1,463
1,468
28
1,474
1,479
1,484
1,489
1,495
1,500
1,505
1,511
1,516
1,521
29
1,527
1,532
1,537
1,542
1,548
1,553
1,558
1,564
1,569
1,574
30
1,580
1,585
1,590
1,595
1,601
1,606
1,611
1,617
1,622
1,627
t
(°C)
*,0
*,1
*,2
*,3
*,4
*,5
*,6
*,7
*,8
*,9
31
1,633
1,638
1,643
1,648
1,654
1,659
1,664
1,670
1,675
1,680
32
1,686
1,691
1,696
1,701
1,707
1,712
1,717
1,723
1,728
1,733
33
1,739
1,744
1,749
1,754
1,760
1,765
1,770
1,776
1,781
1,786
34
1,792
1,797
1,802
1,807
1,813
1,818
1,823
1,829
1,834
1,839
35
1,845
1,850
1,855
1,860
1,866
1,871
1,876
1,882
1,887
1,892
36
1,898
1,903
1,908
1,913
1,919
1,924
1,929
1,935
1,940
1,945
37
1,951
1,956
1,961
1,966
1,972
1,977
1,982
1,988
1,993
1,998
38
2,004
2,009
2,014
2,019
2,025
2,030
2,035
2,041
2,046
2,051
39
2,057
2,062
2,067
2,072
2,078
2,083
2,088
2,094
2,099
2,104
40
2,110
2,115
2,120
2,125
2,131
2,136
2,141
2,147
2,152
2,157
41
2,164
2,169
2,174
2,180
2,185
2,191
2,196
2,201
2,207
2,212
42
2,218
2,223
2,228
2,234
2,239
2,245
2,250
2,255
2,261
2,266
43
2,272
2,277
2,282
2,288
2,293
2,299
2,304
2,309
2,315
2,320
44
2,326
2,331
2,336
2,342
2,347
2,353
2,358
2,363
2,369
2,374
45
2,380
2,385
2,390
2,396
2,401
2,407
2,412
2,417
2,423
2,428
46
2,434
2,439
2,444
2,450
2,455
2,461
2,466
2,471
2,477
2,482
47
2,488
2,493
2,498
2,504
2,509
2,515
2,520
2,525
2,531
2,536
48
2,542
2,547
2,552
2,558
2,563
2,569
2,574
2,579
2,585
2,590
49
2,596
2,601
2,606
2,612
2,617
2,623
2,628
2,633
2,639
2,644
50
2,650
2,655
2,660
2,666
2,671
2,677
2,682
2,687
2,693
2,698
51
2,704
2,709
2,714
2,720
2,725
2,731
2,736
2,741
2,747
2,752
52
2,758
2,763
2,768
2,774
2,779
2,785
2,790
2,795
2,801
2,806
53
2,812
2,817
2,822
2,828
2,833
2,839
2,844
2,849
2,855
2,860
54
2,866
2,871
2,876
2,882
2,887
2,893
2,898
2,903
2,909
2,914
55
2,920
2,925
2,930
2,936
2,941
2,947
2,952
2,957
2,963
2,968
56
2,974
2,979
2,984
2,990
2,995
3,001
3,006
3,011
3,017
3,022
57
3,028
3,033
3,038
3,044
3,049
3,055
3,060
3,065
3,071
3,076
58
3,082
3,087
3,092
3,098
3,103
3,109
3,114
3,119
3,125
3,130
59
3,136
3,141
3,146
3,152
3,157
3,163
3,168
3,173
3,179
3,184
60
3,190
3,195
3,200
3,206
3,211
3,217
3,222
3,227
3,233
3,238
L1: Měření účinnosti odstředivého ventilátoru/
Příloha P[1] „Tabulka pro převod mV na teplotu ve °C u Fe-Ko termočlánků“.
U = U(t) , tref = 0 °C , Fe–Ko (mV)

L2: SMĚŠOVÁNÍ DVOU PROUDŮ VZDUCHU
Popis úlohy
Dva paralelně zapojené ventilátory A a B dodávají množství vzduchu a do potrubí o průměrech d1. Ventilátor A má před vstupem umístěnou topnou spirálu, která ohřívá vzduch z teploty tok na teplotu tA. Potrubí přechází na svém konci z průměrů d1 na průměry d2 a dále jsou spojena do výstupního potrubí. Přechod z d1 na d2 je realizován dýzou. Ve výstupním potrubí se přibližně izobaricky mísí dva proudy vzduchu o teplotě tA a tB . Hmotnostní tok se reguluje na sání ventilátoru A otočnou klapkou.
Schéma
Úkol 1:
Pro čtyři nastavení sací klapky ventilátoru A změřte:
teplotu proudu vzduchu A:
teplotu proudu vzduchu B: EMBED Equation.3
teplotu smíšeného proudu:
teplotu okolí:
rozdíl statických tlaků na dýze v potrubí A:
rozdíl statických tlaků na dýze v potrubí B:
barometrický tlak: (stejný pro všechna měření)
Poznámky:
Postup určování teplot a tlaků je popsán v návodu k laboratorní úloze L1: Měření účinnosti odstředivého ventilátoru.
Konstanty tlakových převodníků jsou: kpA = 17,363 Pa/mVa kpB = 17,412 Pa/mV
Úkol 2:
Stanovte poměr hmotnostních toků dvou proudů vzduchu při čtyřech různých nastaveních sací klapky ventilátoru A .
Poznámky:
Vzduch považujte za ideální plyn (, r = 287 J/kgK).
Průměry potrubí jsou: a ....viz. schéma
Pro určení hmotnostního toku musíte znát, kromě průřezu potrubí, hustotu proudícího vzduchu a jeho střední rychlost.
K určení hustot vzduchu v po