AKADEMIA TECHNICZNO - ROLNICZA

w Bydgoszczy

LABORATORIUM TERMODYNAMIKI

Ćwiczenie nr 1

Temat : Pomiar ciśnienia i wydatku .

Wykonali :

1. Mizikowski Jarosław

2. Kędzierski Oktawian

3. Michalski Rafał

Studium inż .

Grupa ,,G''

I. Cel ćwiczenia :

Zapoznanie się z metodami pomiaru ciśnienia Pd , Ps , Pc oraz wyznaczenie wydatku

objętościowego i masowego .

II. Część teoretyczna .

Ciśnienie jest to stosunek siły do powierzchni na którą działa :

p = P / A

Z pojęciem ciśnienia w płynach wiążą się następujące stwierdzenia :

- ciśnienie w danym punkcie płynu będącego w spoczynku jest

jednakowe we wszystkich jego kierunkach ,

- ciśnienie w płynie znajdującym się w stanie równowagi jest w każdym

punkcie prostopadłe do powierzchni na którą działa ,

- przy pominięciu sił ciężkości i innych sił masowych ciśnienie w każdym

punkcie płynu jest jednakowe .

Ciśnienie całkowite p_c w dowolnym punkcie jest równe w ruchu ustalo-nym sumie ciśnienia płynu nieruchomego p_s ( ciśnienia statycznego ) w tym pun-kcie i ciśnienia prędkości p_d ( ciśnienia dynamicznego ) :

p_c = p_d + p_s

gdzie : p_d =

Ciśnienie statyczne w przepływie ustalonym jest to ciśnienie, które oddziaływuje na przyrząd pomiarowy poruszający się z prędkością strumienia i w jego kierun-ku .

Ciśnienie dynamiczne jest to przyrost ciśnienia na płaszczyźnie prostopad-łej do kierunku przepływu strumienia i wyhamowującej całkowicie ten przepływ .

Wydatek jest to ilość substancji przepływającej w jednostce czasu .

Wydatek masy jest to iloraz masy płynu jaka przepływa przez przekrój odniesienia i czasu trwania tego przepływu :

m = m /

Wydatek objętości jest to iloraz objętości płynu jaki przepływa przez przekrój odniesienia i czasu trwania przepływu .

V = V / τ

Strumień objętości płynu oblicza się przez całkowanie bryły prędkości

wzór

Dopuszcza się obliczenie strumienia prędkości zapomocą zależności :

V = C _{śr *} A

Prędkość przepływu :

C = .....

III. Wnioski :

Uzyskane wyniki z pomiarów różnymi metodami różnią się od siebie .

Różnice między nimi wynikają z popełnionych błędów takich jak :

- niedokładność przyrządów pomiarowych ,

- niedokładność ustawienia przyrządów ,

- niepewnością ustawienia równoległego sondy w osi otworu ,

- duże znaczenie ma również fakt , że wartości mierzonych ciśnień były

niewielkie , a ich odczytu można było dokonać z dokładnością do 1mm ,

- średnica otworu sondy nie była zgodna z zalecanymi normami kreślający-

mi metodę pomiaru ,

- pomiar anemometrem skrzydełkowym realizowany był u wyltu przewodu , co

powoduje niedokładność spowodowaną spadkiem ciśnienia na wylocie i wzrost

prędkości ,

- korpus anemometru był mniejszy od średnicy przewodu i chcąc zmierzyć w nim

średnią prędkość trzeba było poruszać przyrządem równolegle do całej płaszczyzny

przekroju rury ( brak pewności co do prostopadłości anemometru do osi przewodu ) .

AKADEMIA TECHNICZNO - ROLNICZA

w Bydgoszczy

LABORATORIUM TERMODYNAMIKI

Ćwiczenie nr 2

Temat : Ciepło spalania paliw stałych , ciekłych i gazowych.

Wykonali :

1. Mizikowski Jarosław

2. Kędzierski Oktawian

3. Michalski Rafał

Studium inż .

Grupa ,,G''

I. Cel ćwiczenia :

Celem ćwiczenia było oznaczenie ciepła spalania paliw ciekłych

przy pomocy kalorymetru Junkersa .

II. Podstawy teoretyczne .

Ciepłem spalania Q_s nazywa się ilość ciepła wydzieloną przy cał-

kowitym i zupełnym spaleniu jednostki masy paliwa i schłodzenia pro -

duktów spalania do temperatury otoczenia .

W wartości Q_s jest zawarte ciepło kondensacji pary wodnej , pow -

stałej w wyniku spalania wodoru i odparowania wilgoci zawartej w pali -

wie .Temperatura spalin uchodzących z komory spalania i z urządzenia

jest na tyle wysoka , że wilgoć w nich zawarta znajduje się w postaci pa-

ry .Dlatego dla wyznaczenia efektu energetycznego wprowadza się poję -

cie wartości opałowej .

Wartość opałowa Q_j jest to ciepło spalania pomniejszone o ciepło

parowania wody zawartej w spalinach

Q_j = Q_s - r _* m_w

gdzie :

r - ciepło parowania wody ,

m_w - masa wody powstała ze spalenia wodoru i odparowania

wilgoci zawartej w jednostce masy paliwa .

Oznaczenie ciepła spalania paliw ciekłych można przeprowadzić

dwiema metodami :

- przez spalenie w bombie kalorymetrycznej ,

- za pomocą kalorymetru Junkersa .

Ciepło spalania odważki paliwa spalonego w kalorymetrze Junkersa :

Q_s = m_{w *} c_w ( t₂ - t₁ ) / m.

gdzie :

m. - masa paliwa spalonego w palniku ,

m_w - masa wody chłodzącej ,

c_w - średnie ciepło właściwe wody

t_{2 ,} t₁ - średnia temperatura wody chłodzącej na wejściu

i wyjściu

Wartość opałowa :

Q_j = Q_s - [ m_s * r / m. ]

gdzie :

r - ciepło parowania w temperaturze spalin ,

m_s - masa skroplin .

III. Schemat aparatury do oznaczania ciepła spalania paliw

płynnych ( kalorymetr Junkersa ) .

1- komara spalania 7 - naczynie do wody chłodzącej

2 - płaszcz wodny 8 ,9 - termometry

3 - naczynie przelewowe dopływowe 10 - rura wypływu skroplin

4 - naczynie przelewowe odpływowe 11 - przewód dopływowy wody

5 - zawór 12 - nawilżacz powietrza

6 - kurek trójdrożny 13 - palnik

IV. Pomiary i obliczenia .

1. Ciepło spalania paliwa :

Q_d = Q_w

m_{p *} Q_j = m_{w *} c_w ( T_śr2 - T_śr1 )

Q_j = m_{w *} c_w ( T_śr2 - T_śr1 ) / m_p

m_w = 28 kg

c_w = 4.19 kJ / kg K

T_śr2 = 295.6

T_śr1 = 288.5

m_p = 38.4 g = 0.0384 kg

Q_j =

Q_j = 21691.97 kJ / kg

2. Wartość opałowa

Q_w = Q_j - r _* m.''

r = 2500 kJ / kg m'' = m_s / m_p

m._s = 0.004 kg

m_p = 0.0384 kg Q_w = 21691.97 - 2500 _*

Q_w = 21431.55 kJ / kg

V. Wnioski :

Po przeprowadzeniu pomiarów i wykonaniu obliczeń ciepła spalania i wartości opałowej

okazało się że, otrzymane wyniki odbiegają nieco od wartości rzeczywistych badanego

paliwa . Różnice w tych wartościach mogły wynikać z faktu nieustabilizowania się do końca

warunków pomiaru ( zmiany natężenia strumienia wody chłodzącej ) , a także z błędów

odczytu wskazań poszczególnych .

Naszym zadaniem było określenie wpływu zawartości popiołu w paliwie na jego

ciepło spalania i wartość opałową przy zawartości 15 % , 25 % , 40 % popiołu w paliwie .

Jak wiadomo popiół powstający z niepalnej mineralnej części paliwa obniża wartość

opałową i utrudnia proces spalania .

Uważamy , że wyniki otrzymane na komputerze są złe , ponieważ wartość opałowa

ze wzrostem zawartości popiołu powinna maleć , a w tym przypadku jest odwrotnie .

Ciepło spalania w tym przypadku jest wartością w miarę dobrą , lecz także i tutaj

pojawia się nieścisłość , ponieważ wraz ze wzrostem procentowej zawartości popiołu ciepło

spalania powinno się obniżać , co nie jest zgodne z uzyskanymi przez nas wynikami . Po -

wodem tych błędów może być błąd w komputerze , a także pewna niedokładność przy

dokonywaniu pomiarów .

AKADEMIA TECHNICZNO - ROLNICZA

w Bydgoszczy

LABORATORIUM TERMODYNAMIKI

Ćwiczenie nr 3

Temat : Pomiar temperatur .

Wykonali :

1. Mizikowski Jarosław

2. Kędzierski Oktawian

3. Michalski Rafał

Studium inż .

Grupa ,,G''

I. Cel ćwiczenia :

Celem ćwiczenia było zapoznanie się ze sposobami pomiaru temperatury ( w zależności

od wielkości mierzonej temperatury ) oraz rodzajami i budową termometrów . Celem było

również wyznaczenie błędów wskazań wartości wielkości mierzonej termometrów badanych

z termometrem wzorcowym .

II. Część teoretyczna .

Temperatura jest jednym z parametrów stanu termodynamicznego stanu ciała ( układu )

charakteryzujący stopień jego nagrzania .

Pomiaru temperatury można dokonać wykorzystując fakt , że prawie wszystkie

właściwości ciała np.: długość , objętość , gęstość , właściwości sprężyste , elektryczne i

magnetyczne zmieniają się przy ogrzewaniu lub ochładzaniu . Zmiana którejś z tych

właściwości może być podstawą do zmierzenia temperatury , jeżeli jest znana zależność

funkcyjna danej właściwości od temperatury,chociażby dla jednego ciała termometrycznego .

Do określenia skali temperatury są potrzebne stałe punkty termodynamiczne odpowiadające stanom cieplnym , w których zachodzą ściśle określone zjawiska jak np. : zmiana stanu skupienia pewnych ciał . Punktom tym przypisuje się wartości liczbowe . Podział na części przedziału między stałymi punktami termodynamicznymi tworzy skalę termometryczną , umożliwiającą wyrażenie temperatury za pomocą liczby i jednostki miary . Rozróżnia się następujące skale temperatur : Kelvina , będącą podstawową jednostką w układzie SI , oraz skalę Celsjusza , Fahrenheita i Rankine' a .

Zależność miedzy skalami Celsjusza i Fahrenheita :

t_c = 5/9 ( t_f - 32 )

T_k = t_c + 273.15

T_k - temperatura w skali Kelvina ,

Zależność między temperaturą Rankine' a i Fahrenheita :

T_r = t_f + 459.67

III. Podział przyrządów do pomiaru temperatury .

Metody pomiar temperatury można podzielić na stykowe i bezstykowe .

Przyrządy wykorzystujące metody stykowe nazywa się termometrami . Czujniki temperatury na kontakt bezpośredni z ciałem lub badanym ośrodkiem i wymiany ciepła na drodze przewodzenia , konwekcji lub promieniowania .

Bezstykowe metody pomiaru temperatury wykorzystują zjawisko wysyłania promieniowania cieplnego przez nagrzane ciało : polegają na pomiarze wielkości charakteryzującej promieniowanie zależnej od temperatury . Przyrządy takie najczęściej wykonuje się jako optyczne , nazywane pirometrami .

ZOSTAWIĆ MIEJSCE DLA JARKA

IV . Przykład obliczeń .

Błąd bezwzględny można obliczyć ze wzoru :

Δt =

t_w - temperatura wskazana przez termometr wzorcowy ,

t_i - termometr badany .

V. Wnioski .

Przeprowadzając dyskusję błędów na podstawie pomiaru temperatur wykonanych na stanowisku oraz na podstawie wykresu T-P. ( T_wz )

AKADEMIA TECHNICZNO - ROLNICZA

w Bydgoszczy

LABORATORIUM TERMODYNAMIKI

Ćwiczenie nr 4

Temat : Pomiar mocy indykowanej .

Wykonali :

1. Mizikowski Jarosław

2. Kędzierski Oktawian

3. Michalski Rafał

Studium inż .

Grupa ,,G''

I. Cel ćwiczenia .

Celem ćwiczenia jest określenie rzeczywistych zmian ciśnienia , jakie zachodzą we wnętrzach cylindrów silników, oraz wyznaczenie ich mocy indykowanej .

II. Część teoretyczna .

Indykatory służą do rejestracji zmian ciśnienia w funkcji określonej zmiennej , np. czasu , kata obrotu wału , położenia tłoka . Podstawa wytwarzanych silników lub sprężarek są teoretyczne obiegi termodynamiczne . Niestety wierne odtworzenie złożonych w obiegach przemian jest z reguły niemożliwe . Przyczyny tkwią w stratach ciepła towarzyszących tym przemianom . Straty natomiast są wynikiem rzeczywistych warunków odbiegających od teoretycznych założeń .Przykładowo realizacja przemian adiabatycznych jest wykluczona z powodu konieczności chłodzenia ścianek cylindrów i głowic , procesy spalania nie przebiegają idealnie zjawisk dławienia i oporów przepływu nie da się uniknąć . Stwarza to konieczność posiadania możliwości odtworzenia rzeczywistych zmian ciśnienia , jakie zachodzą we wnętrzu cylindrów . Rolę tą spełniają indykatory mocy .

Powierzchnie wykresów indykatorowych określa się najczęściej przy pomocy planimetrów . Na podstawie pomiarów pól wykresów możemy wyznaczyć pracę i moc indykowaną ( rzeczywistą ) , a także określić jak daleko przemiana rzeczywista odbiega od przemiany teoretycznej .

Analiza błędów .

W analizie błędów nalezą względni błąd powstały podczas pomiaru planimetrem , a w szczególności poślizg ruchomego wałka po roboczej powierzchni . Błąd ten może spowodować znaczne przkłamanie wyników .

Wykresy otrzymane w wyniku pracy siłownika pneumatycznego :

Wnioski .

W analizie błędów należy uwzględnić błąd powstały podczas pomiaru planimetrem , a w szczególności poślizg ruchomego wałka po roboczej powierzchni stołu . Dlatego więc jakość wykonania tego pomiaru w dużym stopniu wpływa na wartość wyniku końcowego . W naszym przypadku mieliśmy doczynienia z silnikiem pneumatycznym . Tak samo możemy wyznaczyć pracę innych silników np. : spalinowych . W przypadku silników wielocylindrowych pomiar pracy indykatorowej należy wykonać dla każdego cylindra osobno .

---