Исследование состояния и процессов влажного воздуха в различных сечениях воздушного канала

1. Цель работы

2. Схема опытной установки с коротким описанием принципа её действия

3. Порядок выполнения опыта

4. Результаты измерений

5. Обработка результатов измерений

6. Диаграмма влажного воздуха Вывод

1. Цель работы

Целью работы является исследование состояния и процессов влажного воздуха в различных сечениях воздушного канала.

2. 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 ДР 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.

2. Тумблером «Сеть» подается напряжение на стенд; загорается индикаторная лампочка.

3. Тумблером 7 включается электронагреватель калорифера

4. Регулятором «Калорифер» устанавливается заданное значение напряжения.

5. Тумблером «Потенциометр» включается потенциометр.

6. В таблицу измерений заносят первоначальные показания всех приборов (таблица 4.1).

7. Производится регистрация экспериментальных значений.

8. 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

4. Результаты измерений

Таблица 4.1 — Результаты измерений

Рисунок 4.1 — Диаграмма процессов Процесс 1−2: нагревание в калорифере.

Процесс 2 — 3: сушка.

Таблица 4.2 — Параметры влажного воздуха

5. Обработка результатов измерений

1) 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.

2) Массовый расход воздуха, проходящего через установку, определяется по формуле:

где бf = 5.434· 10−6 м2 — постоянная установки;

p — плотность воздуха, кг/м3;

p — перепад давления на U — образном манометре, Па;

1 мм водяного столба = 9,81 Па.

3) Массовый расход сухого воздуха находят по формуле:

Где di — влагосодержание воздуха на входе в установку, г/кг

4) Количество испаренной влаги на 1 кг сухого воздуха определяется по разности влагосодержания на выходе и входе установки:

d = d3 — d1= 23 — 8 =15 г/кг

5) Затраты тепла в установке на испарение 1 кг влаги находят по формуле:

6) Тепловые потери в окружающую среду:

7) Доля тепла, теряемого установкой в окружающую среду, от тепла, выделяемого электронагревателем:

8) 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%.