Изучение процесса смешения при заполнении объема
Целью работы является исследование процесса заполнения емкости с низким давлением воздухом из емкости с высоким давлением, изучения процесса смешения, определение изменения температуры
Для выполнения лабораторной следует соединить емкость ЕМ2 к источнику сжатого воздуха(см.рис. 2.5.1),емкость ЕМ3при этом отсечена от ЕМ1. В емкостях ЕМ2 и ЕМ3 измеряются давления и температура. После установления в емкости ЕМ2 постоянного давления, она отсекается от
источника воздуха. Открытием крана ВН2 емкости ЕМ2 и ЕМ3 соединяются. Воздух из емкости ЕМ2 расширяясь заполняет емкость ЕМ3, смешиваясь с воздухом в ЕМ2. Исследуется процесс изменения температуры.
В целях безопасности не следует повышать давление в емкостях ЕМ1, ЕМ2 или ЕМ3 выше 350 кПа (0.35МПа)
2.5.1 Теоретические основы
При сообщении емкостей ЕМ2 и ЕМ3 воздух, находившийся в ЕМ2, расширяется и его давление падает от р ЕМ2 до давления в сообщенных емкостях – р. В это же время воздух, находившийся в ЕМ3, сжимается и его давление растет от р ЕМ3 до давления в сообщенных емкостях – р, при этом теплый воздух из ЕМ2 перемешивается с холодным в ЕМ3.
Давление воздуха после перемешивания – р можно определить по закону Дальтона, согласно которому: парциальное давление идеального газа в смеси равно давлению, которое будет оказываться, если он занимает тот же объём при той же температуре. Следовательно:
рpl рl
(2.5.1)
Vр V
1 2
p l (V )
1 1 2 ЕМ 2 1
Vр V
p l (V ) .
2 1 2 ЕМ 3 2
1
р
2
рl , l – парциальные давления воздуха в емкостях ЕМ2 и ЕМ3.
Поскольку емкости ЕМ2 и ЕМ3 равны по объему т.е. V1=V2,
p p1 p2
2
(2.5.1).
Процесс сжатия / расширения осуществляется достаточно быстро, и изменения параметров достаточно хорошо описывается зависимостями для политропного процесса.
Показатель политропы определяется экспериментально и имеет значение из промежутка 1 … 1,4. Это означает, что процесс сжатия / расширения близок к изотермическому и адиабатическому процессам.
Следовательно p Vk const или
Tk p1k const ,
где k – показатель политропы.
Следовательно, при расширении от давления р ЕМ2 до давления в сообщенных емкостях – р
T I ЕМ 2k p
1 k
ЕМ 2
T II ЕМ 2k p 1 k .
T I 2ЕМи T II 3ЕМ– температура в емкости ЕМ2 до и после расширения.
Таким образом, температуру воздуха в емкости ЕМ2 после расширения можно вычислить по зависимости:
II I
1k
pЕМ 2 k
T ЕМ 2 T
ЕМ 2
р
. (2.5.2)
Температура воздуха в емкости ЕМ3 после сжатия, при условии пренебрежения приращением температуры за счет смешения.
T ЕМ 3 T
ЕМ 3
p
ЕМ 3
(2.5.3)
Показатель политропы может быть определен по формуле
p
k log p T I
(2.5.4).
ЕМ 2
pЕМ 2
T II
pЕМ 2
ЕМ 2
Рисунок 2.5.1 Схема для выполнения лабораторной работы 2.5.1
Достарыңызбен бөлісу: |