Лабораторные работы по электротехнике

Требования к сборочным чертежам http://matlub.ru/ Курс лекций по начертательной геометрии http://siclas.ru/

Лабораторная работа 8

Изучение эффекта Джоуля-Томсона

Цель работы: экспериментальное наблюдение эффекта Джоуля-Томсона, изучение термодинамической теории этого явления.

В теоретическом введении должны быть рассмотрены следующие вопросы:

1. Общая термодинамическая теория эффекта Джоуля-Томсона.

2. Эффект Джоуля-Томсона для газа Ван-дер-Ваальса.

Экспериментальная установка

Рабочими элементами установки являются текстолитовая гильза (1), в которой находится войлочная пробка (2), образующая пористую перегородку (рис. 1).

Рис. 1

Воздух прокачивают сквозь перегородку с помощью компрессора (3). Избы­точное давление на перегородке регулируют вентилем (4), соединяющим ли­нию с атмосферой. Закрывая вентиль, можно поднимать давление на перего­родке от 0 до 0.6 МПа. Это избыточное давление регистрируют манометром (5). Температуру воздуха перед перегородкой измеряют с помощью хромель-копелевой термопары, горячий спай которой (6) расположен на входе газового потока. Температурный перепад на пористой пробке измеряют с помощью дифференциальной хромель-копелевой термопары, спай которой расположен по обе стороны от перегородки (7).

Термоэдс термопар 6 и 7, регистрирующих температуру потока и темпера­турный перепад на перегородке, заводится на микровольтметр (8). Измерения производят поочередно, переключая тумблер (9) либо в положение (>) — Т, либо в положение (») — ΔТ.

Операционная часть

Включить электропитание тумблером «Сеть».

Включить милливольтметр тумблером «V».

Переключатель термопар (9) поставить в положение “>“ — измерение термоэдс термопарой перед пористой перегородкой.

Включить компрессор и вентилем (4) установить первое значение избыточного давления P1 = 0.1 МПа = 1 кг/см2.

Наблюдая за показаниями милливольтметра, дождаться пока температура воздуха стабилизируется.

Переключатель термопар (9) поставить в положение “»” – измерение термоэдс дифференциальной термопарой. Измерить эту термоэдс 1, соответствующей перепаду давления P1.

Переключатель (а) вернуть в положение “>”. Манипулируя вентилем 4, установить следующий перепад давления на перегородке Pi.

Дождаться стабилизации температуры воздуха на входе 0 и, переключив (9) в положение “»”, произвести новое измерение термоэдс дифференциальной термопары i.

Меняя давление на перегородке, измерить соответствующие температурные перепады для 5 – 6 значений перепада давлений. Результаты измерений занести в табл. 1.

Таблица 1.

№ п/п

P · 10—5, Па

0, мВ

, мВ

T2, K

T2/P, К/Па

1

P1

1



2

Обработка результатов измерений

Для каждого значения избыточного давления ΔРi:

Вычислить изменение температуры воздуха перед перегородкой относи­тельно температуры окружающей среды:

, °С.

Определить изменение температуры при течении воздуха через пористую перегородку под действием перепада давления P0:

t(») = , ºC.

Рассчитать коэффициент Джоуля-Томсона ti/Pi для каждого значения ΔPi.

Рассчитать среднее значение коэффициента Джоуля-Томсона:

.

Учитывая, что коэффициент Джоуля-Томсона связан с поправками «а» и «b» в уравнении Ван-дер-Ваальса:

,

оценить значение поправки «а», пренебрегая влиянием на эффект поправки «b».

Оценить погрешность полученного результата и сравнить с табличным значением.

Рекомендуемая литература

Сивухин Д.В. Курс общей физики. — М.: Наука, 1975, Том 2, §§46, 104.

На главную