Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie Wydział Inżynierii Mechanicznej i Robotyki
	Przedmiot: Termodynamika
LABORATORIUM nr 4	SPRAWOZDANIE
Grupa lab.: B7	Temat: Analiza przemian termodynamicznych
	Wykonał: xxx

1. 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. Zamontowano również indykator mechaniczny pozwalający na zarejestrowanie przebiegu ciśnienia w funkcji skoku tłoka w cylindrze sprężarki.

9. Zawór wylotowy.

10. Manometr ciśnienia powietrza sprężonego.

11. Zbiornik powietrza sprężonego.

1. Wyznaczanie wykładnika politropy.

Metoda I:

Wykładnik politropy: m=$\frac{L_{t}}{L}$

gdzie (wyliczone metoda prostokątów):

L_t = 5091,25

L= 4341,25

m=$\frac{L_{t}}{L} = \frac{\ 5091,25}{4341,25} = 1,1728$

Metoda II:

m=$\frac{\log\frac{p_{2}}{p_{1}}}{\log\frac{V_{1}}{V_{2}}} = \ \frac{\log\frac{343350}{98100}}{\log\frac{0,000588}{0,000204}} = 1,1834$

gdzie:

wartości p₁ p₂ V₁ V₂ odczytane z wykresu indykatorowego

Metoda III:

v	p	v*kv	p*kp	log (v*kv)	log (p*kp)	m
61	70	0,0002037	343350	-3,690924	5,535737	1,182287
72,5	57	0,0002422	279585	-3,615916	5,446514	1,18088
84	47	0,0002806	230535	-3,551974	5,362737	1,155135
95,5	40	0,000319	196200	-3,49625	5,292699	1,133784
107	35	0,0003574	171675	-3,44687	5,234707	1,124506
118,5	31	0,0003958	152055	-3,402535	5,182001	1,107905
130	28	0,0004342	137340	-3,36231	5,137797	1,110656
141,5	25	0,0004726	122625	-3,325497	5,088579	1,022731
153	23	0,000511	112815	-3,291562	5,052367	0,997973
164,5	21,5	0,0005494	105457,5	-3,260088	5,023077	1,070258
176	20	0,0005878	98100	-3,230741	4,991669
	mśr	1,108612

gdzie:

k_v = 4905 $\frac{\text{Pa}}{\text{mm}}$

k_p = 0,334*10^-5 $\frac{m^{3}}{\text{mm}}$

1. Porównanie wykreślne politropy z przebiegiem przemian idealnych izotermy i adiabaty izentropowej.

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

• Politropa:

$$T_{2} = \ T_{2}*\left( \frac{p_{2}}{p_{1}} \right)^{\frac{m_{sr} - 1}{m_{sr}}} = \ \ 293,15*\left( \frac{343350}{98100} \right)^{\frac{1,18 - 1}{1,18}} = 354,88\ \lbrack K\rbrack$$

$$\rho_{2} = \frac{p_{2}}{R*T_{2}} = \frac{343350}{187,1*354,88} = 5,17\ \left\lbrack \frac{\text{kg}}{m^{3}} \right\rbrack$$

• Adiabata:

$$T_{2} = \ T_{2}*\left( \frac{p_{2}}{p_{1}} \right)^{\frac{\kappa - 1}{\kappa}} = \ \ 293,15*\left( \frac{343350}{98100} \right)^{\frac{1,41 - 1}{1,41}} = 421,98\ \lbrack K\rbrack$$

$$\rho_{2} = \frac{p_{2}}{R*T_{2}} = \frac{343350}{187,1*421,98} = 4,34\ \left\lbrack \frac{\text{kg}}{m^{3}} \right\rbrack$$

1. Praca techniczna, praca bezwzględna i ciepło przemiany dla politropy, izotermy i adiabaty.

• Politropa:

$$L_{t\ 1 - 2} = \frac{m_{sr}}{m_{sr} - 1}*RT_{1}*\left\lbrack 1 - \left( \frac{p_{2}}{p_{1}} \right)^{\frac{m_{sr} - 1}{m_{sr}}} \right\rbrack =$$

$$L_{t\ 1 - 2} = \frac{1,16}{1,16 - 1} \bullet 187,1 \bullet 293,15 \bullet \left\lbrack 1 - \left( \frac{343350}{98100} \right)^{\frac{1,16 - 1}{1,16}} \right\rbrack \approx - 75005,77\ \left\lbrack \frac{J}{\text{kg}} \right\rbrack\ $$

$$L_{\ 1 - 2} = \frac{L_{t\ 1 - 2}}{m_{sr}} = \frac{- 75005,77}{1,16} \approx 64660,15\left\lbrack \frac{J}{\text{kg}} \right\rbrack$$

$$q_{\ 1 - 2} = \frac{\kappa}{\kappa - 1}*R*\ \frac{m_{sr} - \kappa}{m_{sr} - 1}*\left( T_{2} - T_{1} \right) =$$

$$\frac{1,14}{1,14 - 1} \bullet 187,1 \bullet \frac{1,16 - 1,14}{1,16 - 1} \bullet \left( \ 348,44 - 293,15 \right) \approx 10529,49\ \left\lbrack \frac{J}{\text{kg}} \right\rbrack$$

• Izoterma:

$$L_{t\ 1 - 2} = L_{\ 1 - 2} = q_{\ 1 - 2} = R*T*\ln\frac{p_{1}}{p_{2}} = 187,1*293,15*\ln\frac{98100}{343350} = - 68712\ \left\lbrack \frac{J}{\text{kg}} \right\rbrack$$

• Adiabata:

$$L_{t\ 1 - 2} = \frac{\kappa}{\kappa - 1}*R*\left( T_{1} - T_{2} \right) = \frac{1,41}{1,41 - 1}*187,1*\left( 421,98 - 293,15 \right) = - 82894,56\ \left\lbrack \frac{J}{\text{kg}} \right\rbrack$$

$$L_{\ 1 - 2} = \frac{L_{t\ 1 - 2}}{\kappa} = \frac{- 82894,56}{1,41} = \ - 58790,47\left\lbrack \frac{J}{\text{kg}} \right\rbrack$$

q _1 − 2 = 0

1. Strumień pracy technicznej dla obrotów sprężarki n=130$\left\lbrack \frac{\mathbf{\text{obr}}\mathbf{.}}{\mathbf{\min}\mathbf{.}} \right\rbrack$.

Strumień masy:

$$M = \left( V_{1} - V_{2} \right)*\eta*\frac{p_{1}}{R*T_{1}}*n*\frac{1}{60} =$$

$$= \left( 0,000384 \right)*8*10^{- 6}*\frac{98100}{187,1*293,15}*130*\frac{1}{60} = 1,1*10^{- 8}$$

Strumień pracy technicznej:

L_t  = M * |L_{t 1 − 2}| = 1, 1 * 10⁻⁸ * |−75716,4| = 0, 0009 W