2020-04-07
101
1. Определить количество электрической энергии (кВт·ч), подве-денное к нагревателю и затраченное на нагрев воды:
(1.5)
где п – число оборотов диска электросчетчика за время 
, шт.;
. (1.6)
2. Определить количество теплоты (Дж), полученное водой:
. (1.7)
3. Вычислить значение теплового эквивалента электрической энер-гии (Дж/кВт·ч).
. (1.8)
4. Повторить опыт при новом значении , 
, 
, заданных пре-подавателем.
Полученные данные занести в таблицу 1.
Таблица 1 – Результаты экспериментальных измерений
| номер эксперимента |  , оС
|  , оC
|  , число оборотов диска электросчетчика
| , с
|
| 1 | ||||
| 2 | ||||
| … | ||||
| n |
5. Определить среднее значение теплового эквивалента электри-ческой энергии.
6. Определить погрешности найденного в опыте значения коэф-фициента теплового эквивалента электрической энергии и табличного значения (%):
. (1.9)
7. Сделать вывод по работе.
Контрольные вопросы
1. Дайте определение теплового эквивалента электрической
энергии.
2. Какие виды эквивалентов вы знаете?
3. Понятие о килокалории.
4. Первый закон термодинамики для изолированных систем.
5. Первый закон термодинамики для отрытых систем.
6. Понятие о полной внутренней энергии.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2. Построение индикаторной диаграммы поршневого компрессора
Цель работы: познакомиться с работой поршневого компрессора, построить его индикаторную диаграмму, рассчитать показатели политропы процессов расширения и сжатия.
Теоретическая часть
Компрессорами называют машины, предназначенные для сжатия и нагнетания газа. Они являются одним из основных элементов газотур-бинных двигателей, холодильных установок и т.п.
По принципу действия компрессоры разделяют на объемные и лопаточные.
В объемных компрессорах повышение давления газа происходит в результате принудительного уменьшения его объема. К объемным относятся поршневые, ротационные и винтовые компрессоры.
В лопаточных компрессорах давление газа увеличивается от действия инерционных сил, возникающих при вращении колеса компрессора. Иначе их называют турбокомпрессорами и разделяют на центробежные и осевые.
Поршневые компрессоры используют для сжатия до больших давлений (0,5; 1,0; 5,0; 10,0; 20,0 МПа и выше) при невысоких производительностях. Турбокомпрессоры, напротив, предназначены для подачи больших количеств газа при сравнительно невысоких давлениях (0,15–1,5 МПа).
На рисунке 2 изображена схема одноцилиндрового поршневого компрессора простого действия.
Он состоит из цилиндра 1, снабженного охлаждающей рубашкой 2, передвигающегося в нем поршня 3. Поршень соединен шатуном 4 с коленчатым валом 6 компрессора через кривошип 5 и совершает возвратно-поступательное движение. В крышке цилиндра имеются клапаны: всасывающий 7 и нагнетательный 8.
Поршень имеет два крайних положения, называемые верхней и нижней мертвыми точками (ВМТ и НМТ). Расстояние между этими положениями, умноженное на площадь поршня F, называется рабочим объемом компрессора:
. (2.1)
1 – цилиндр компрессора; 2 – охлаждающая рубашка; 3 – поршень;
4 – шатун; 5 – кривошип; 6 – коленчатый вал;
7 – всасывающий клапан; 8 – нагнетательный клапан
Рисунок 2 – Схема одноцилиндрового компрессора
Объем между крышкой цилиндра и ВМТ поршня называют вредным пространством. Обозначают его 
. Величина вредного пространства составляет 
. Отношение объема вредного пространства к рабочему объему называют относительным объемом вредного пространства:
. (2.2)
Из-за вредного пространства производительность компрессора уменьшается.
Совокупность процессов, происходящих в любой работающей поршневой машине, изображает так называемая индикаторная диаграмма. Ее получают с помощью особого прибора – индикатора. В настоящей работе для этой цели используется специальная установка.
Индикаторная диаграмма представляет собой замкнутый контур, состоящий из ряда отдельных процессов, каждый из которых дает графическое изображение характера изменения давления и объема рабочего тела в различные периоды работы машины. Длина индика-торной диаграммы дает в некотором масштабе объем, описываемый поршнем при его ходе из крайнего положения в другое.
Индикаторная диаграмма поршневого компрессора представлена на рисунке 3.
1–2 – сжатие рабочего тела; 2–3 – выталкивание сжатого газа;
3–4 – расширение оставшегося во вредном пространстве сжатого газа;
4–1 – всасывание рабочего тела (воздуха или другого газа)
Рисунок 3 – Индикаторная диаграмма компрессора
Опишем работу поршневого компрессора, используя его индика-торную диаграмму.
При движении поршня от НМТ впускной клапан 7 закрыт и воздух, имеющийся в цилиндре, сжимается. В точке 2 давление в цилиндре оказывается равным давлению воздуха в нагнетательном патрубке. Однако давление в цилиндре повышается дополнительно, что обеспечивает открытие клапана 8 и выталкивание воздуха в нагнетательный патрубок (в воздушный ресивер с давлением Р2). По мере приближения поршня к ВМТ скорость его движения уменьшается, перепад давлений между цилиндром и ресивером также уменьшается, и при достижении ВМТ давление в цилиндре и ресивере сравнивается.
При движении поршня в обратном направлении давление в цилиндре падает, клапан 8 закрывается и воздух, сжатый в объеме Vс вредного пространства, расширяется (процесс 3–4).
В точке 4 давление в цилиндре оказывается равным давлению Р 1 окружающей среды, и при дальнейшем движении поршня в цилиндре образуется некоторое разряжение, обеспечивающее открытие впускного клапана 7 и всасывание воздуха в цилиндр из окружающей среды. В точке 1 впускной клапан закрывается и при обратном движе-нии поршня сжимается новая порция воздуха.
