Исследование состояния и процессов влажного воздуха в различных сечениях воздушного канала
Содержание
1. Цель работы
2. Схема опытной установки с
коротким описанием принципа её действия
. Порядок выполнения опыта
. Результаты измерений
. Обработка результатов
измерений
. Диаграмма влажного воздуха
Вывод
. Цель работы
Целью работы является исследование
состояния и процессов влажного воздуха в различных сечениях воздушного канала.
. Схема опытной установки с коротким
описанием принципа её действия
Рисунок 2.1 - Схема экспериментального
стенда
Главной частью стенда является воздушный канал,
представляющий собой последовательно соединенные калорифер 1 и сушильную камеру
3. Конструкция калорифера обеспечивает «лабиринтное» движение воздуха от
поверхности калорифера к его центральной зоне, в которой установлен
электрический нагреватель 2. Регулирование воздуха через установку
осуществляется с помощью шибера 4, изменяющего проходное сечение воздушного
канала. Параметры воздуха, поступающего из лаборатории в установку,
определяются с помощью барометра 5 и психрометра 6, которые показывают
барометрическое давление Рб и температуры «сухого» (t’х.в)
и «мокрого» (t’м) термометров.
Падение давления ΔР на входе в
установку определяется по U-образному
манометру 7. Нагрев воздуха в калорифере регулируется с помощью переменного
сопротивления 8, а мощность электронагревателя измеряется по показаниям
амперметра 9 и вольтметра 10. Температура горячего воздуха tг.в.
на выходе из калорифера измеряется с помощью термопары 11. Температура
подключена к автоматическому электронному потенциометру 12, на ленте которого
непосредственно идет запись температур. Термопара не имеет холодного спая, так
как в автоматическом потенциометре имеется специальное компенсирующее
устройство, заменяющее холодный спай термопары.
3. Порядок выполнения опыта
Порядок выполнения опыта:
1. При полностью закрытом шибере 7 включается
вентилятор.
. Тумблером «Сеть» подается напряжение на стенд;
загорается индикаторная
лампочка.
. Тумблером 7 включается электронагреватель
калорифера
. Регулятором «Калорифер» устанавливается
заданное значение напряжения.
. Тумблером «Потенциометр» включается
потенциометр.
. В таблицу измерений заносят первоначальные
показания всех приборов (таблица 4.1).
. Производится регистрация экспериментальных
значений.
. Опыт заканчивается выключением потенциометра,
электронагревателя, а затем вентилятора.
По полученным данным на i,
d - диаграмме
(рисунок 4.1) строят процессы, происходящие в установке.
Рисунок 3.1 -Расчетная схема однопоточной сушильной
установки
. Результаты измерений
Таблица 4.1 - Результаты измерений
|
I,
А
|
U,
В
|
tг.в.,
°С
|
tс”, °C
|
tм”,°C
|
tс’,°C
|
tм’,°C
|
ΔP,
ммвод.ст.
|
Рб,
кПа
|
|
0,54
|
15
|
80
|
32
|
28
|
21
|
15,5
|
25
|
102.3
|
Рисунок 4.1 - Диаграмма процессов
Процесс 1-2: нагревание в
калорифере.
Процесс 2 - 3: сушка.
Таблица 4.2 - Параметры
влажного воздуха
|
№
опыта
|
tC, °С
|
tM, °С
|
φ,
%
|
d, г/кг
|
i, кДж/кг
|
РП,
кПа
|
|
1
|
21
|
15.5
|
51
|
8
|
41
|
1,06
|
|
2
|
80
|
-
|
8
|
102
|
1,06
|
|
3
|
32
|
28
|
74
|
23
|
88
|
3,19
|
. Обработка результатов измерений
) Плотность воздуха на выходе из калорифера
находим по уравнению состояния идеального газа:
,
где Pб -
барометрическое давление в лаборатории, Па;
V - удельный
объем газа, м3/кг;
R=287
Дж/(кг*К) - газовая постоянная воздуха;
Тг.в.= tг.в.+273
-абсолютная температура воздуха на выходе из калорифера, К.
) Массовый расход воздуха,
проходящего через установку, определяется по формуле:
,
где αf =
5.434·10-6 м2 - постоянная установки;
p - плотность
воздуха, кг/м3;
Dp - перепад давления на U - образном
манометре, Па;
мм водяного столба = 9,81 Па.
) Массовый расход сухого воздуха
находят по формуле:
Где di -
влагосодержание воздуха на входе в установку, г/кг
) Количество испаренной влаги на 1
кг сухого воздуха определяется по разности влагосодержания на выходе и входе
установки:
Dd = d3 - d1= 23 - 8 =15 г/кг
) Затраты тепла в установке на испарение 1 кг
влаги находят по формуле:
) Тепловые потери в окружающую среду:
) Доля тепла, теряемого установкой в
окружающую среду, от тепла, выделяемого электронагревателем:
) В теоретической сушилке, т.е. без
потерь тепла в окружающую среду, процесс сушилки будет происходить при
постоянной энтальпии, тогда
Доля тепла:
опыт установка влажный воздух
Рисунок 5.1 - Диаграмма влажного воздуха
Процесс 1-2 нагревание влажного воздуха; 2-3
сушка.
Вывод
В результате опыта на учебном стенде
установлено, что экспериментально найденное значение доли тепла, теряемого установкой,
практически не отличается от теоретического значения, разница составляет 2,2%.