Wyznaczanie zależności temperatury wrzenia wody od ciśnienia

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Wyznaczanie zależności temperatury wrzenia wody od ciśnienia"

Agata Dąbrowska
7 lat temu
Przeglądów:

1 EM ĆWICZEI Wyznaczane zależnośc teperatry wrzena wody od cśnena CEL ĆWICZEI Główny cele ćwczena est wyznaczene zależnośc teperatry wrzena wody od cśnena. PODSWY EOREYCZE DO SMODZIELEGO OPRCOWI Para nasycona scha para okra, para przegrzana, stopeń schośc, taone cepło parowana (taona entalpa parowana, zależność cśnena pary wodne nasycone od teperatry, wykres stanów dla wody w kładach współrzędnych p-v, -s, h-s, pnkt potróny wody, pnkt krytyczny wody, równane Classa-Clapeyrona, równane ntone'a, etoda naneszych kwadratów. ZESW POMIROWY Przedstawony na rys. zestaw poarowy składa sę z ebranowe popy próżnowe o reglowane ocy ssana 9, dzęk które est ożlwe zyskane podcśnena nad powerzchną wody znadącą sę w szklane kolbe. Do ogrzewana wody znadące sę w kolbe wykorzystywana est czasza grzena o reglowane ocy grzewcze. Wytworzona w kolbe para wodna est skraplana w szklane chłodncy wodne. Poar teperatry pary znadące sę w kolbe est realzowany za poocą rezystancynego cznka teperatry 8 (Pt00 pracącego w kładze tróprzewodowy o rezystorze poarowy wykonany w klase wg P - E : 997 (dla klasy nepewność poar teperatry wyrażone w est równa 0, 0, 005. Odczyt teperatry odbywa sę za poocą przenośnego ernka o teperatry o zakrese poarowy nepewnośc poar (0,5%zakres + dgt. Do poar zan cśnena pary wodne zastosowano przetwornk cśnena 4 o zakrese poarowy 0,6 bar z prądowy sygnałe wyścowy (4 0 lnowe charakterystyce. Dopszczaa teperatra poar cśnena dla tego przetwornka wynos 80. epewność poarowa przetwornka wynos 0,5% zakres poarowego. Przetwornk est zaslany przy poocy stablzowanego zaslacza prąd stałego 5. Poar cśnena w kolbe odbywa sę na podstawe poar spadk napęca na rezystorze 6 o znane rezystanc R, przy poocy cyfrowego woltoerza 7 o nepewnośc poar napęca DC (0,5% wartośc zerzone+ dgt. Do poar cśnena baroetrycznego zastosowano rtęcowy baroetr stacyny. W cylndrze znade sę sbstanca osszaąca (sto oleklarne. aczyne 0 stanow rodza bfor zabezpeczaącego przetwornk cśnena. PROCEDUR POMIROW Przed rchoene stanowska należy sprawdzć szczeość wszystkch połączeń oraz lość wody w kolbe. Włączyć zaslacz stablzowany zanotować wskazane woltoerza 7 przy cśnen atosferyczny panący w kolbe. Zanotować wskazane baroetr. astępne włączyć zaslane czaszy grzene, stawaąc ednocześne reglator ocy grzewcze na aksyaą oc, podgrzać wodę do teperatry ok. 0. Zneszyć oc grzewczą do ok. 50%. Włączyć przepływ wody chłodzące przez chłodncę. Urchoć popę próżnową stawć aksyaą oc ssana za poocą reglatora. Po wystąpen wrzena stalen sę paraetrów zanotować teperatrę wrzena dopowadaące e podcśnene dla perwszego pnkt poarowego (wykonać co nane po pęć odczytów teperatry spadk napęca. astępne należy zwększyć cśnene nad powerzchną wody,

2 zneszaąc oc ssana popy próżnowe ponowne doprowadzć do stan, wrzena cały czas grzeąc wodę w kolbe za poocą czaszy grzene. Ponowne zanotować cśnene tep. wrzena. Procedrę powtórzyć, aż do osągnęca w kolbe cśnena atosferycznego. by wykonać, poar w warnkach cśnena atosferycznego należy wyłączyć popę próżnową wyąc wąż z króćca ssawnego popy. Wykonać poar dla co nane pęc pnktów poarowych. Rys.. Scheat stanowska poarowego OPRCOWIE WYIKÓW POMIRÓW Przed rozpoczęce poarów należy zanotować cśnene atosferyczne oraz teperatrę panącą w laborator. Wykonać co nane pęć odczytów cśnena atosferycznego. Wynk zestawć w tabel. Oblczyć średne z welkośc erzonych oraz standardową nepewność wynk (średne. abela. Wynk poarów cśnena atosferycznego L.p. Odczyt nr -/- nr -/- nr -/- nr 4 -/- nr 5 Średna, x epewność średne ( p a Względna nepewność średne, e % ( x Cśnene atosferyczne, p a Hg W trakce poar dla każdego pnkt poarowego (dla każde teperatry wrzena zanotować teperatrę spadek napęca na rezystorze poarowy. Wykonać co nane po pęć odczytów. Wynk zestawć w tabel przedstawone ponże.

3 Dla każdego pnkt poarowego oblczyć średne z welkośc erzonych oraz standardową nepewność wynk (średne. abela. Wynk poarów cśnena nasycena w fnkc teperatry. Odczyt nr -/- nr -/- nr -/- nr 4 -/- nr 5 Średna, x epewność średne ( x Względna nepewność średne, e % ( x I pnkt poarowy II pnkt poarowy -ty pnkt poarowy V pnkt poarowy ep. ep. ep. ep. wrzena wrzena, wrzena wrzena napęca na rezystorze, V Uwaga: Przyąć zasadę podawana edne cyfry znaczące nepewnośc. Ostatna cyfra znacząca w każdy wynk pownna być tego saego rzęd (stać na ty say esc dzesętny co błąd. Dla lczby nezależnych poarów eksperyentae welkośc x, o ednakowych nepewnoścach, nabardze warygodny przyblżene est średna arytetyczna x x x, ( gdze : -lczba poarów. alepszy przyblżene nepewnośc średne arytetyczne x est odchylene standardowe średne (est to tzw. nepewność typ, -est oparta na etodze określana nepewnośc poar na podstawe analzy statystyczne ser wynków poarów ( x, ( lb operąc nepewnoścą względną: x x ( x x e ( x. ( x by określć nepewność całkowtą poar welkośc erzone, należy dodatkowo względnć nepewność typ, która est oblczana na podstawe rozkład prawdopodobeństwa przyętego przez eksperyentatora. Generae etoda słży do x napęca na rezystorze, V napęca na rezystorze V napęca na rezystorze V

4 szacowana nepewnośc nstrentae. epewność standardową typ określa sę na drodze analzy, oparte na wszystkch ożlwych nforacach. W skład nepewnośc typ wchodzą np.: nepewność wzorcowana (kalbrac przyrząd poarowego, nepewność eksperyentatora, nepewność tablcową (nepewność danych zaczerpnętych z lteratry tp. Przye sę, że nepewność typ est równa odchylen standardowe rozkład ednostanego, czyl: x ( x, (6 gdze: x (błąd granczny np. nepewność wzorcowana przyrząd poarowego, nepewność eksperyentatora, nepewność tablcowa tp. Łączna nepewność typ oże być przedstawona zależnoścą: ( x x, (7 lb operąc nepewnoścą względną: ( x e( x. (8 x Uwaga: W dokentac technczne, nforace o dokładnośc poar przyrząde cyfrowy podawane są często w postac proszczone: np. ±(0,%+dgt. ak zaps należy nterpretować ako sę błęd równego 0,% wartośc erzone błęd, odpowadaącego -krotne rozdzelczośc pola odczytowego. Wynk oblczeń nepewnośc teperatry, napęca cśnena atosferycznego należy przedstawć w tabelach,4, 5. abela. epewność typ poar teperatry. L.p. eperatra epewność typ teperatry, ( I pnkt poarowy II pnkt poarowy III pnkt poarowy IV pnkt poarowy V pnkt poarowy Średna arytetyczna, epewność cznka teperatry, cz (cz łąd granczny cznka tep.: cz 0, 0, 005 łąd granczny ernka tep.: 05, %zakres dgt epewność ernka teperatry, ( Łączna nepewność typ teperatry, ( ( cz ( Łączna względna nepewność typ teperatry, % ( e(

5 abela 4. epewność typ poar napęca. L.p. napęca na rezystorze Średna arytetyczna U, V epewność przetwornka cśnena, V czu (U cz epewność napęca, (V epewność ernka, V (U U Łączna nepewność typ napęca, V (U cz (U Łączna względna nepewność typ, % (U e(u U I pnkt poarowy II pnkt poarowy III pnkt poarowy IV pnkt poarowy V pnkt poarowy łąd granczny cznka cśnena: czu S R0, 5%zakres łąd granczny ernka.: U 0, 5%U dgt (bez względnena nepewnośc rezystora abela 5. epewność typ poar cśnena atosferycznego Cśnene atosferyczne, p at, bar łąd granczny baroetr.: epewność średne, bar cz pat ( pat epewność welkośc erzonych bezpośredno est są nepewnośc standardowych typ typ : ( cz p at hpa x ( x ( x. (9 by określć cśnene bezwzględne ake pane w kolbe należy na podstawe charakterystyk przetwornka przelczyć wskazywane napęce na wartość cśnena z następące zależnośc: Uat U p pat, (0 S R gdze: p at - cśnene atosferyczne, S-człość przetwornka, U at -napęce na rezystorze odpowadaące cśnen atosferyczne, U -napęce na rezystorze odpowadaące podcśnen w kolbe w -ty pnkce poarowy, R- rezystanca rezystora poarowego. Dla przetwornka lnowego człość S wyraża sę zależnoścą: Yax Yn S, ( X X ax Względna nepewność średne, ( pat e( pat % p n at

6 gdze: X ax - aksyay sygnał weścowy przetwornka, X n - nay sygnał weścowy przetwornka Y ax - aksyay sygnał wyścowy, Y ax - nay sygnał wyścowy. Całkowta nepewność cśnena oże być oblczona na podstawe prawa propagac nepewnośc w poarach pośrednch dla welkośc weścowych neskorelowanych: c ( p ( x p x. ( Całkowta nepewność teperatry oże być oblczona na podstawe wyrażena (9. Wynk poarów teperatry, cśnena ch nepewnośc całkowte dla wszystkch pnktów poarowych należy zestawć w tabel 6. abela 6. Wynk poarów cśnena teperatry wrzena. L.p. eperatra Cśnene I pnkt poarowy II pnkt poarowy III pnkt poarowy IV pnkt poarowy IV pnkt poarowy Średna arytet., K Całkowta nepewność średne (, K (z równana 9 Całkowta względna nepewność średne, % Średna arytet. p, bar Całkowta nepewność średne (p, bar (z równana Całkowta względna nepewność średne, % astępne wykorzystąc etodę naneszych kwadratów dokonać aproksyac danych poarowych przy poocy równana Classa Clapeyrona: h ( p lg C, R ( gdze: -taona entalpa (cepło parowana kj/kg, R - ndywdaa stała gazowa hlg kj/kgk, C-stała całkowana, - teperatra, K. Powyższe równane ożna przekształcć do postac: a b, (4 hlg gdze: p,, a, b=c. R Ostateczne otrzye sę równane ln proste w kładze współrzędnych,. Wykorzystąc etodę naneszych kwadratów ożna oblczyć współczynnk a b równana (4:

7 a, (5 b, (6 gdze: - lczba pnktów poarowych. epewnośc standardowe współczynnków a b oblcza sę następąco: y s ( a, (7 y s ( b, (8 b a s y. (9 Wykorzystąc etodę naneszych kwadratów dokonać aproksyac danych poarowych przy poocy równana ntone a: R C p (, (0 gdze:, - stałe w równan entalp parowana w fnkc teperatry (do wyprowadzena równana ntone a przyęto, że entalpa parowana est lnową fnkcą teperatry: h lg, R - ndywdaa stała gazowa kj/kgk, C-stała całkowana, - teperatra, K. Powyższe równane ożna przekształcć do postac:, ( gdze: p,, R, =, =C.

8 Przedstawć wynk poarów wraz z ch nepewnośca całkowty dla wszystkch pnktów poarowych na wykrese w kładze (p, -. by wyznaczyć stałe,, występące w równan (, należy rozwązać kład równań:. ( aszkcować na wykrese równane (4 (0. Porównać własne wynk poarów z dany lteratrowy. Dodatkowo wyznaczyć taone cepło parowana wody na podstawe równana Classa Clapeyrona oraz ntone a lg h (wykorzystać lg R h a, h lg. Uwaga: Równana (5,6,7,8,9, są słszne, w przypadk gdy nepewnośc poar teperatry są znkoo ałe w stosnk do nepewnośc poar cśnena oraz gdy nepewnośc cśnena są ednakowe.

Podobne dokumenty

± Δ. Podstawowe pojęcia procesu pomiarowego. x rzeczywiste. Określenie jakości poznania rzeczywistości

± Δ. Podstawowe pojęcia procesu pomiarowego. x rzeczywiste. Określenie jakości poznania rzeczywistości Podstawowe pojęca procesu pomarowego kreślene jakośc poznana rzeczywstośc Δ zmerzone rzeczywste 17 9 Zalety stosowana elektrycznych przyrządów 1/ 1. możlwość budowy czujnków zamenających werne każdą welkość