Изследване на политропно процес - studopediya
Целта на тази работа е практически определянето на индекса на политропно, когато газът от кораба в околната среда.
Обобщение на теорията
Името на този процес е комбинацията от двете гръцки думи "поли" - и много от "TROPOS" - начин, т.е. политропно.
Съотношението на термични параметри (П, V, Т) в политропно метод се характеризира със следната зависимост:
PV п = конст или N; (11)
Телевизия п-1 = конст или п-1; (12)
TP (1-п) | п = конст или (1-п) / п; (13)
където Р - абсолютно налягане, Н2 / m; V - специфичен обем, m3 / кг; Т - абсолютна температура, К; п - политропно експонента п в частност термодинамичен процес може да бъде всяка стойност в диапазона от - ∞ до + ∞, оставайки константа); CV, СР и С специфични (маса) на топлинния капацитет на процеса, съответно изохорен, изобарни и политропно, J / (кг х К).
Специфична топлина в политропно процес зависи от политропно индекс и може да бъде определена от формулата,
Н = (C-CP) / (С-CV), което се трансформира получи
където R - съотношението на специфичните топлини,
# 956; CP и # 956; CV - специфични (kilomolnaya) топлина на газа през изобарно и изохорен съответно, J / (К х Kmol).
Цифровата стойност на R адиабатно индекс за различни атомни газове могат да бъдат определени чрез формула (15) чрез използване на таблица 2 данни.
Както се вижда от таблица. 2, разликата # 956; CP - # 956; CV за различни атомни газове има същата стойност, която е равна на 8314 J / (К х Kmol). Тази разлика е означен с # 956; R се нарича универсална газова константа, а изразът
Когато R = # 956; R / # 956; - газ постоянна J / (кг х К).
Kilomolnaya топлина при Р = конст и V = конст и адиабатни индекс стойности за различни газове валентност
Фигура 3. Зависимостта на специфичната топлина на политропно индекса
Графичен зависимост от специфичната топлинна мощност на политропно индекс е показано на фиг. 3, от което следва, че топлинен капацитет С в политропно процес, ако к> п> 1 е отрицателна стойност. Затова в процеси, протичащи при дадена стойност на индекса на политропно, ГД и дТ имат различни алгебрични знаци. С други думи, ако работна течност в процес на к> п> 1 се подава топлина, неговата температура намалява и когато отнемане на топлина - се увеличава. (Анализирани следния пример потвърждава тази позиция).
Местоположение политропно в PV и Ts - координати за различни стойности на политропно индексът п, е показана на Фиг. 4, която показва, че политропно процес промяна на състоянието на газ по отношение на конкретен термодинамични процеси (изохорен, изобарни, изотермични и адиабатни) е чадър.
Всъщност, ако в уравнението (11), за да:
п = 0, ние получаваме уравнението на Isobar (р = конст);
п = 1, се получи изотерма уравнение (PV = конст).
п = к. Получават адиабатно уравнение (PV R = конст);
п = ± ∞. isochore ние получаваме уравнението (V = конст).
Специфичен топлинен капацитет на частните термодинамични процеси може да се определи от фиг. 1 или с формула (13); когато п = 0 (изобарен процес) специфичното Ср топлинен капацитет;
>> п = 1 (процес изотермични) >> С т = ± ∞;
>> п = к (адиабатен метод) >> Cs = ± ∞;
>> п = ± ∞ (изохорен процес) >> Cv = ± ∞.
Използвайки един от диаграмите (фигура 2) може да се определи като конкретен процес по време на разширение или свиване на газ и известната политропно експонентата променя налягането на газа, обема, температурата, вътрешната енергия и ентропията и също извършва или отстранява от процеса топлина на газа. Например, известно е от практиката, че компресията на въздух (двуатомен газ) в цилиндъра компресор, който е снабден с кожух за охлаждане с вода, се провежда при политропно експонента п ≈1,35.
В този случай, въздух компресия polytrope (К-стойност = 1.41, за които) е разположена между изотерма 1-4 "и 1-5 адиабатно" и к> п> 1 (вж. Фиг. 2), който може да се определи и логично ,
Теоретично има два крайни случаи на процес за компресиране на газ в компресора:
1. освободената топлина на компресия газ е напълно прибран в външната среда и температурата на сгъстен газ остава непроменена - изотермичната компресия.
(Изотермична сгъстяване е възможно в случай, когато процесът е безкрайно дълъг период от време, при температурна разлика между изгаря газ и външната среда дТ = 0).
2. Компресиране на газ, произведен в стената на цилиндъра, които са
Фиг. 4. Области на възможните политропен (а) и (б) класациите TS PY
абсолютен изолатор и топлината, освободена от газ компресия е напълно консумирани за отопление сгъстен газ (aziabatnogo случай на компресия).
В реалния компресора газът се компресира в краен (относително малък) период от време; стената на компресора цилиндър, изработен от термично проводим материал (охладена вода отвън). Ето защо, в реалния компресора, Чота и топлинна енергия се обменя между szhatymnagrevshimsya газ и вода за охлаждане, като следствие от бързи процеси на това компресия до края на време, за да се измъкне сам. Това променя не само термични параметри Т, р и V. но газ т.е. ентропията S. има политропно процес на компресия, която се намира между изотермични и адиабатно.
Използване на диаграми (Фигура 2). определи как промените в този процес, ние се интересуват от стойността на:
1) обемът на понижения газ - (# 916; V <0);
2) пресоване газ работа - отрицателен (L <<->>), Която следва от формула # 916; L = р # 916; V;
3) температурата на сгъстен газ се увеличава - (# 916; T> 0);
4) на вътрешната енергия на газа (# 916; U> 0) увеличава като # 916; U = С # 916; Т;
5) газово налягане, компресиран в компресора се увеличава (# 916; F> 0);
6) газ ентропията намалява (# 916; S <0), поскольку его сжатие ведется с отводом теплоты (Δq <0 или q <<->>) И ентропията и топлината, свързана с DS = DQ / Т;
7) стойността на политропно индекс «п» е в к> п> 1.
Специфична работа, J / кг, разширяване на газ в политропно процес може да се определи от една от следните формули:
Специфична топлина J / кг, политропно процес
и промяна на ентропията газ J / (кг х К),
За да се определи индексът на политропно н в реален процес, има доста прости начини. По този начин, ако процесът на разположение индикатор диаграма (.. виж фигура 2), а след това да се определи средната стойност п, например в процеса 1-6, като се използва уравнение (10) за двете точки при което стойността на V р и известни параметри:
След логаритмуване има
Редът на изпълнение на лабораторните упражнения
Определяне на политропно индексът п за въздуха по време на разширяване се осъществява в лабораторен настройка в такава последователност (Фигура 5.):
С вентилатора в цилиндъра 1, с отворен кран 2 се инжектира въздух.
2. След създаването на свръхналягане вътре в контейнера PM1 = 1,000 N / m2 кран 2 е затворен, и вентилаторът е изключен от изпускателната дюза.
3. Тъй като температурата на такса въздух в резултат на компресия ще бъде малко по-висока от температурата на околната среда, а след това да се премахне тази разлика прави някои експозиция (пет минути). Когато това се случи изохорен процес - понижаване на температурата вътре в контейнера, като постоянен обем. За изохорен процес, съотношението на топлинна параметри р и Т се изразява с уравнението
Фиг. 5. схема на настройка работата на лаборатория 2:
1 - стъклен контейнер; 2 - propkovy кранове; 3 - образна течност манометър
На подравняването време на сгъстения въздух в температурата на цилиндър до температурата на околната среда в края обещание измерване на налягането вътре в съда, се определя с помощта на U - образен манометър 3. прекомерен натиск на сгъстен въздух, като по този начин донякъде намалява от PM1 да P3.
4. Отваряне на клапана 2. В резултат на разширяване на газа налягане цилиндър пада до атмосферното. При тази температура, разположен в намалява резервоар. Намаляването на температурата на газа по време на нейното разширяване се дължи на факта, че работата на разширяване се осъществява за сметка на вътрешната енергия, т.е. намаляване него. Вътрешната енергия на газа е свързана с температурата връзка U = ППО.
5. крана 2 е затворен. След получаване на експозиция (пет минути), за да се изравни температурата на въздуха в цилиндъра от температурата на външната среда. Когато това се случи в процеса на цилиндър изотермични (с доставка на топлинна енергия от околната среда във въздуха в резервоара).
На подравняването време на температурата на газа в цилиндъра и външния въздух в края на процеса на измерване на налягането вътре в цилиндъра, определен от чрез U на - образна манометъра.
Абсолютната P3 налягане в контейнера става по-голям от сумата на атмосферното Rb PM3.
Политропен показател за газа за изпитване въз основа на следните съображения са изчислени в политропно процес.
В резултат на адиабатно разширение на съотношението на газ от термични параметри Т и Р се изразява чрез уравнение (12).
След адиабатно разширяване на газ процес трябва изохорен процес отопление, за които, съгласно точка (20), съотношението на параметрите Т и F изразена чрез уравнението
Въпреки това, експерименталните условия, Т1 = T3 = Tamb следователно имат
Prolagorifmiruem последния израз:
п = ----------, (25)
където Р1 = P m1 + Rb; RB - барометричното налягане по време на опита; PM1 - манометър (манометър) налягане на газа в резервоара преди неговото разширение; P3 = Rb + P м3; PM3 - манометър (манометър) налягане на газа в контейнера след неговото разширение и след това последвано от изохорен отопление.
Както е указано от главата на стойността на Р1. Rb и R3 във формула (25) е заместен в една от следните единици: N / m2; mm воден стълб (Kg / m 2); мм живачен стълб и др.
В доклада следната информация трябва да бъде включена на лабораторна работа:
1.) Целта и реда на изпълнение;
2.) Схемата на лаборатория за настройка;
3.) Резултатите от експерименталните данни, обобщени в Таблица 5;
4.) Промените в процес държавна газова изображение при опити р о Ts - координатите и неговото сравнение с изохорен, изобарен, изотермичен и адиабатно.
1. дейността на лабораторната работа.
2. Топлотехника (политропно и частни) процеси наблюдавани в природата и технологиите.
3. съотношението на термични параметри в политропно процес.
4. топлинен капацитет и частни политропен термодинамични процеси.
6. Изображение политропен в PV и Цвети - координати и тяхното сравнение с частни термодинамични процеси.
7. Определяне на политропно схема индекс процес дисплей.
/ 4 /, стр. 25-55; / 5 / сек. 57-58.