Изучение эффекта Джоуля-Томсона (Лабораторная работа № 2), страница 3

Термо-ЭДС термопар 6 и 7, регистрирующих температуру потока и температурный перепад на перегородке, заводится на микровольтметр (поз. 8). Измерения производятся поочерёдно, переключая тумблер (поз. 9), либо в положение (>) – T, либо в положение (>>) - .

Схема установки

Рис. 2.

6. Порядок выполнения работы

6.1 Включить электропитание тумблером «Сеть».

6.2 Включить милливольтметр темблером «V».

6.3 Переключатель термопар (9) поставить в положение (>>) – измерение термо-ЭДС дифференциальной термопарой.

6.4 Включить компрессор и вентилем (4) установить избыточное давление на перегородке .

6.5 Через 5-7 минут произвести измерение термо-ЭДС, соответствующей установившейся разности температур воздуха до и после пористой перегородки .

6.6 Выключить компрессор и ещё раз произвести измерение термо-ЭДС  (>>)

6.7 Переключить тумблер (9) в положение (>) – измерение термо-ЭДС термопары, расположенной перед пористой перегородкой. Произвести измерение  (>).

6.8 Включить компрессор. Повторить измерение  (>).

6.9 Переключить тумблер (9) в положение (>>) и произвести измерение  (>>) – термо-ЭДС дифференциальной термопары.

6.10 Пункты 6-9 повторить не менее 5 раз.

6.11 Данные опытов занести в таблицу 1.

7. Таблица замеров

Таблица 1

№ п/п	P, дел.	,Па	, дел.	,	<	<	<<  поток	<< сброс	, К
					,	, К	,	,
1	150		15		1360		90
2	150		15		1390		90
3	150		15		1380		90
4	150		15		1400		90
5	150		15		1420		80
Средн.	150		15		1390	294,88	88

8. Обработка результатов измерений

В опыте измеряется:

8.1.  - давление газа до перегородки:

, [Па], где

          0,04 – 1 единица по манометру (цена деления);

          5 – количество экспериментов;

8.2.  - температура газа на входе в дроссель:

, [К], где

         

8.3.  - разность температур газа на входе и выходе из дросселя:

8.4.  - объём газа, прошедший через дроссель:

.

          По таблице и графику определения расхода воздуха (газа) находим расход воздуха в  и переводим в :

.

Таблица и график определения расхода по воздуху (газу)

Таблица 2

Отметки шкалы	0	20	40	60	80	100
Расход воздуха,	0,018	0,077	0,150	0,231	0,319	0,414

Температура воздуха 100 ;

Атмосферное давление 100100 Па;

Избыточное давление в трубопроводе перед ротаметром 0,0008 МПа.

9. Расчёт

9.1 Определяем температуру за пористой перегородкой

, [К].

9.2 Определяем разность давлений до и после перегородки

, [Па], где

           (давление окружающей среды).

9.3 Определяем коэффициент Джоуля-Томсона:

, [].

9.4 Определяем константу Ван-дер-Ваальса (a). Из (5) и (7) имеем:

                                           (9.15)

           и  - полная энергия по и после дросселирования.

, то есть полная энергия это сумма энергий идеального газа и внутренней энергии взаимодействия.

,

, где ,  - число молей.

Следовательно:

             подставим в (9.15), тогда получим:

, где

, где  - плотность воздуха при (),

                               - относительная молекулярная масса воздуха (кг).

Из , и подставляя , находим , откуда , где  - для 2-х атомного газа, R=8,314 – газовая постоянная для воздуха .

Из  находим .

1)

2)

3)

10. Вопросы для самоконтроля

1. Сущность первого закона термодинамики.

2. Определение дросселирования.

3. Что такое работа «проталкивания»?

4. Что такое энтальпия?

5. Как изменяется энтальпия газа в процессе Джоуля-Томсона?