LABORATORIUM

CHŁODNICTWA I KRIOGENIKI

Prowadzący: dr inż. Marek Żak

Skład grupy:

1. Jolanta Pęcherz

2. Katarzyna Poznalska

3. Jakub Szpala

4. Karolina Żegiestowska

Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia było uzyskanie efektu ziębienia przy użyciu roztworu mieszaniny eutektycznej oraz sprawdzenie parametrów (temperatura, wilgotność, entalpia) występujących w laboratorium przy użyciu trzech różnych metod.

Przebieg pomiarów

W pierwszej części doświadczenia odważono zadane ilości lodu oraz soli. Substancje umieszczono w uprzednio przygotowanym termosie, a następnie energicznie mieszano aż do momentu osiągnięcia przez roztwór spodziewanej temperatury.

Przyrządy, które użyto do wykonania ćwiczenia:

• termos

• waga A400 (max = 4000g, min = 2g, dokładność wagi: 1g)

• drewniane mieszadło

• termometr alkoholowy (dokładność: 0,2 ºC)

W drugiej części doświadczenia badano parametry otoczenia w trzech różnych miejscach laboratorium. W tym celu posłużono się psychrometrem, gdzie pięciokrotnie odczytywano zmiany temperatur (co minutę) z dokładnością do 0,2 ºC, termometrem suchym i mokrym (dokładność pomiaru temperatury termometru mokrego: 0,2 ºC, dokładność pomiaru temperatury termometru suchego: 1 ºC) oraz higrometrem (dokładność pomiaru temperatury: 1 ºC, dokładność pomiaru wilgotności: 5%). Wszystkie wyniki pomiarów zapisano w zamieszczonym protokole.

Wyniki pomiarów

I. Badanie mieszaniny eutektycznej.

Substancja	Masa, g	Temperatura, ⁰C
NaCl	49,5	-21,0
lód	150,0

Tab.1.Zestawienie proporcji oraz wynik badania mieszaniny eutektycznej.

II. Badanie parametrów otoczenia w laboratorium

Próba	ts	tm	φ
	⁰C	⁰C	%
I	21,1	21,9	-
	17,0	21,1	-
	16,1	21,2	-
	15,8	21,5	-
	15,8	21,4	-
	15,6	21,2	-
II	21,0	-	60
III	22,0	18,5	-

Tab.2.Zestawienie wyników pomiaru temperatury i/lub wilgotności w pomieszczeniu laboratorium.

Wyliczenie parametrów dla części drugiej doświadczenia

Przy pomocy załączonego wykresu i-x odczytano resztę parametrów dla każdej z danych prób. Wyniki zestawiono w poniższej tabeli.

Próba	ts	tm	φ	i
	⁰C	⁰C	%	kJ/kg
I	15,6	21,2	55	44
II	21,0	16,0	60	45
III	22,0	18,5	70	52

Tab.3. Zestawienie wyników otrzymanych na podstawie interpretacji wykresu Molliera dla części drugiej doświadczenia.

Wnioski

W części pierwszej badano zachowanie się mieszaniny eutektycznej, złożonej z lodu i soli. Roztwór mieszano do momentu osiągnięcia temperatury -21 ⁰C, co jest wynikiem dobrym – najniższą otrzymaną za pomocą takiej mieszaniny temperaturą było -21,2 ⁰C. Oczekiwanej, podręcznikowej temperatury nie osiągnięto z powodu zbyt krótkiego czasu przeznaczonego na daną część ćwiczenia. W każdym razie fizycznie dowiedziono, iż zastosowanie dwóch łatwo dostępnych substancji może spowodować oczekiwane obniżenie temperatury, co sprawdzi się jako alternatywa dla typowych sposobów chłodzenia.

Część druga doświadczenia dostarczyła interesujących informacji na temat warunków panujących w jednym pomieszczeniu. Okazało się, że wbrew pozorom pewne parametry otoczenia mogą się znacznie od siebie różnić. Pomiar wilgotności za pomocą higrometru wykazał, iż ustaliła się ona na poziomie 60%. Tymczasem interpretacja wyników przy użyciu wykresu Molliera wykazała, iż w przypadku badania psychrometrem wilgotność względna wynosiła 55%, a w przypadku zestawu dwóch termometrów osadzonych kilka metrów dalej – już 70%. Na rozbieżności wpłynęło wiele czynników, m.in. stan zwilżenia termometrów mokrych, nasłonecznienie, nawiew, ewentualne wystawienie na działanie podmuchów powietrza. Spory wpływ miały również osoby będące w pobliżu stanowisk, mogące dotykać czy też dmuchać na termometry. Niemniej jednak za najdokładniejszy wynik można uznać ten, który został uzyskany za pomocą psychrometru – pole zakreskowane na wykresie Molliera jest w tym przypadku najmniejsze.