Sprawozdanie z Termodynamiki

Laboratorium nr 4

Przemysław Gorzelany
Gr. 1A Rok II A

WIMiR

CEL ĆWICZENIA:

Identyfikacja rzeczywistej przemiany termodynamicznej poprzez wyznaczenie wykładnika politropy.

ZAKRES TEMATYCZNY:

I. Rejestracja zmienności ciśnienia w cylindrze sprężarki (wykres indykatorowy).

II. Wyznaczenie wartości wykładnika politropy, rzeczywistej krzywej sprężania różnymi metodami.

III. Porównanie przebiegu, rzeczywistej krzywej sprężania z idealnym sprężanie; izotermicznym i izentropowym.

PRZEBIEG ĆWICZENIA:

I. NA PODSTAWIE WYKRESU INDYKATOROWEGO UZYSKANEGO NA STANOWISKU POMIAROWYM OKREŚLIĆ RÓŻNYMI 3 METODAMI WYKŁADNIK POLITROPY RZECZYWISTEJ PRZEMIANY SPRĘŻANIA.

II. SCHEMAT STANOWISKA POMIAROWEGO:

Opis schematu urządzenia pomiarowego:

1. Silnik elektryczny prądu przemiennego.

2. Koło pasowe mniejsze zamocowane na wale silnika elektrycznego.

3. Pas klinowy napędzający.

4. Koło pasowe duże sprzężone z mechanizmem korbowo – wodzikowym.

5. „Korba”.

6. Obudowa tłoka silnika.

7. Tłok układu sprężającego.

8. Przewód łączący komorę tłoka (komorę spalania) ze zbiornikiem na sprężone medium.

9. Zawór wylotowy.

10. Manometr ciśnienia powietrza sprężonego.

11. Zbiornik powietrza sprężonego.

W pkt. nr 8. zamontowano indykator mechaniczny pozwalający na zarejestrowanie przebiegu ciśnienia w funkcji skoku tłoka w cylindrze sprężarki.

1 Wyznaczanie wykładnika politropy

1. Metoda pierwsza wyznaczenie za pomocą planimetru biegunowego mechanicznego lub elektrycznego

gdzie:

Lt- praca techniczna [równa polu powierzchni obszaru od osi ciśnienia do wykresu badanego odcinka -pkt. 1-2]

L- praca bezwzględna [równa polu powierzchni obszaru od osi objętości do wykresu badanego odcinka –pkt.1-2]

1. Obliczenie wykładnika politropy poprzez podzielenie interesującego nas

odcinka 1 – 2 na 10 odcinków i odczytanie dla każdego z powstałych punktów

Lp	V [mm]	p [mm]	V ∙ kv [m3]	p ∙ kp [Pa]	log (V ∙ kv ) [m3]	log (p ∙ kp) [Pa]	m
1	65	64	0,0002171	313920	-3,66	5,50	-1,50
2	75	54	0,0002505	264870	-3,60	5,42	-1,51
3	86	46	0,00028724	225630	-3,54	5,35	-1,51
4	97	39	0,00032398	191295	-3,49	5,28	-1,51
5	107	35	0,00035738	171675	-3,45	5,23	-1,52
6	118	32	0,00039412	156960	-3,40	5,20	-1,53
7	128	28	0,00042752	137340	-3,37	5,14	-1,53
8	139	26	0,00046426	127530	-3,33	5,11	-1,53
9	150	24	0,000501	117720	-3,30	5,07	-1,54
10	161	22	0,00053774	107910	-3,27	5,03	-1,54
	mśr	-1,52

Otrzymane wyniki logarytmuje się i dla otrzymanych wartości sporządza wykres (wykres zbliżony do linii prostej)

1. Obliczanie wykładnika politropy wykorzystując znane z wykresu indykatorowego parametry stanu gazu punktów początkowego 1 i końcowego 2 przemiany.

p1=98100 [ Pa ]

p2= 343350 [ Pa ]

V1= 0,00058784 [ m³]

V2= 0,0002037 [m³ ]

2 Wykres politropy dla mśr , izotermy dla m=1 i adiabaty izentropowej dla m=1,14

3 Temperatura i gęstość powietrza w pkt. 2 procesu sprężania politropowego i adiabatycznego.

1. Temperatura

T1=20 [ stC ] = 293,15 [ K ]

p1, p2 – wartość ciśnienia dla pkt. 1 i 2

p1=98100 [ Pa ]

p2= 343350 [ Pa ]

mśr = 1,52

1. Gęstość

Dane:

p2= 343350 [ Pa ]

R= 187,1 [ J/kg *K ]

T2 = 450,061 [ K ]

4. Teoretyczna praca techniczna i bezwzględna oraz ciepło przemiany dla politropy (dla mśr - średniego) i przemian idealnych izotermy i adiabaty izentropowej.

a) politropa

- praca techniczna

-praca bezwzględna

- ciepło przemiany

2. izoterma

3. adiabata izentropowa

- praca techniczna

-ciepło właściwe przy stałym ciśnieniu

- praca bezwzględna

- ciepło przemiany

5. Strumień pracy technicznej (moc) dla ilości obrotów sprężarki

n = 130 [obr./min]

- strumień masy

- strumień pracy technicznej (moc sprężarki)

WNIOSKI:

Do obliczeń wykorzystujemy równanie Clapeyrona, które upraszcza dana przemiana, w której któryś ze składników jest stały (np. temperatura przy przemianie izotermicznej). W przemianie politropowej zmuszeni jesteśmy do wyznaczenia wykładnika „m”. Wykorzystujemy więc jedną z 3 metod. Po wyliczeniu wykładnika „m” z powodzeniem możemy stosować równanie Clapeyrona. Praca techniczna oraz praca bezwzględna może przyjmować różne wartości lub może wynosić 0, przy różnej przemianie, jak również ciepło.