Katedra Silników Spalinowych i Pojazdów ATH ZAKŁAD TERMODYNAMIKI. Wyznaczanie ciepła właściwego c p dla powietrza

Transkrypt

1 Katedra Silików Saliowych i Pojazdów ATH ZAKŁAD TERMODYNAMIKI Wyzaczaie cieła właściweo c dla owietrza

2 Wrowadzeie teoretycze Cieło ochłoięte rzez ciało o jedostkowej masie rzy ieskończeie małym rzyroście temeratury wyraża się wzorem: dq c c (1) dzie wikość c jest ciełem właściwym ciała: dqc c [J/kK] () jeżi cieło właściwe zależy od temeratury (cc(t)), wówczas ilość cieła ochłoięteo rzez ciało orzae od temeratury t 1 do t jest rówa: q c 1 c( t) (3) Rozatrywaym ciałem może być zarówo ciało stałe, ciecz jak i az. W rzyadku azu wyróżia się az doskoały oraz az rzeczywisty. Przy założeiach azu doskoałeo cieło właściwe jest stałe i ie zależy od temeratury. Wzór (3) uraszcza się do zależości: q c ( ) c t t 1 (4) Jeżi temeratura azu rzeczywisteo ie jest zbyt wysoka to może o być traktoway jak az doskoały. Gaz ółdoskoały różi się od doskoałeo tym, że w jeo drobiach wystęują draia, których eeria zależy od temeratury. Cieło właściwe azów ółdoskoałych zależy więc od temeratury i obowiązuje wzór (3). Moża zdefiiować średie cieło właściwe w ewym zakresie temeratur: c( t) 1 c t t1 t t1 (5) Wykorzystując tą wikość moża wyzaczyć cieło ochłoięte rzez az ze wzoru:

3 q c c t 0 t1 t t t c 0 t1 c t1 ( t ) 1 (6) Wartość t c 0 są odawae w tablicach. Wartość cieła właściweo azu zależy od rodzaju rzemiay termodyamiczej, jakiej odlea az odczas wymiay cieła: rzemiaa izochorycza az jest ochładzay lub odrzeway rzy stałej objętości: videm, cc v rzemiaa izobarycza odczas odrzewaia lub orzewaia azu ciśieie ie zmieia się: idem, cc Między c i c v zachodzi związek: c c v + R R idywiduala stała azowa, [J/kK]. Związek te dyczy rówież azów ółdoskoałych. Zasada omiaru. Podczas ćwiczeia dokoyway jest omiar cieła właściweo azu (owietrza) rzy stałym ciśieiu. Przeływający rzez rurę az jest odrzeway rzejikiem ektryczym. Strumień rzeływająceo azu V mierzoy jest rametrem, a rzyrost temeratury azu t -t 1 mierzoy jest termoarami zamotowaymi wewątrz rury rzy jej wlocie i wylocie. Mierzoa jest rówież moc rzejika ektryczeo. Cieło wydzioe rzez rzejik jest ochłaiae rzez rzeływający az i częściowo oddaway do oczeia. lub + (7) iaczej zaisując: m c t) + 1 ( (7a) m 1 c ( t) (7b) czyli

4 ( ) 1 η (8) dzie η część cieła rzejika tracoeo do oczeia. Jeżi odrzeway az moża uzać za doskoały to wówczas: m c ( ) t t 1 c m t t 1 ( ) Jeżi badaym azem jest owietrze, to moża je traktować jako dwuatomowy az doskoały o masie drobiowej M8,96k/kmol. Wartość moloweo cieła właściweo dla owietrza wyosi więc: (9) (Mc ) M c [J/kmol K] Wartość tę ależy orówać z wartością moloweo cieła dla dwuatomoweo azu doskoałeo. Pomiar W ćwiczeiu mierzymy strumień owietrza rzeływająceo rzez rurę z rzejikiem, moc rzejika ektryczeo oraz temeraturę owietrza a dolocie i wylocie z rury. Objętościowy strumień owietrza mierzoy jest rametrem, wyskalowaym od 0 do 100. Z charakterystyki rametru moża odczytać strumień w m 3 /h. Charakterystyka ta sorządzoa jest dla owietrza o temeraturze t 15 C i ciśieiu Pa. Prziczeie wskazań rametru a rzeczywiste arametry owietrza t i odbywa się w zależości V V ρ V ρ T T (10) Gdzie: ρ ęstość owietrza w warukach omiaru ρ ęstość owietrza w warukach ormalych, t. Masowy strumień owietrza wyosi

5 m V ρ (11) Temeraturę azu mierzymy termoarami Fe-Ko umieszczoymi w strumieiu azu rzed i za rzejikiem. Naięcie a termoarze może być rziczoe a temeraturę w zależości: t C U + t Gdzie: t U C temeratura odiesieia, [ C] aięcie termoary, [mv] stała termoary Fe-Ko. Po astawieiu żądaeo rzeływu owietrza oraz mocy rzejika oczekać a osiąięcie rzez układ cieleo stau ustaloeo, rejestrując temeratury owietrza co 1mi. Po osiąięciu stau ustaloeo odczytać wskazaia rametru, termoar oraz moc rzejika. Pomiar owtórzyć dla iej mocy rzejika. Rys. 1. Schemat staowiska omiaroweo.

6