Расчетные формулы и расчеты

4.1. Атмосферное давление находится с учетом температурного расширения столбика ртути барометра по формуле:

ПА (10)

4.2. Перепад давления воздуха в воздухомере ΔР

, Па, (11)

где ρ – плотность воды в U-образном вакуумметре, равная 1000 кг/м³;

g – ускорение свободного падения, равное 9,81 м/сек²;

Н – показание вакуумметра («горло») воздухомера, переведенное в м вод.ст.

4.3. Плотность воздуха по состоянию в «горле» воздухомера ρ_в

кг/м³, (12)

где R – газовая постоянная воздуха, равная 287 Дж/кг·°К.

4.4. Расход воздуха G

кг/сек. (13)

4.5. Абсолютное давление в сечении на выходе из компрессора и на входе в горизонтальную трубу Р_2а

, Па, (14)

где Н_н- показание пьезометра (после компрессора), переведенное в м вод.ст.

4.6. Плотность воздуха на выходе из компрессора и на входе в горизонтальную трубу ρ_2а

кг/м³, (15)

где t_2а – температура воздуха на выходе из компрессора и на входе в горизонтальную трубу (сечение IIa), °С.

4.7. Плотность воздуха на выходе из трубы ρ₂

кг/м³, (16)

где t₂ – температура воздуха на выходе из трубы (сечение II), °С.

4.8. Значение энтальпии воздуха h в сечениях I, IIa и II определяется по общему уравнению

кДж/кг (17)

где с_р – теплоемкость воздуха при постоянном давлении, которая может быть принята не зависящей от температуры и равной 1,006 кДж/(кг·°С);

t_j – температура в рассматриваемом сечении, °С;

j – индекс рассматриваемого сечения (I, IIa или II).

4.9. Средняя скорость потока W_j в сечениях IIa и II определяется по общему уравнению

м/сек, (18)

где F – площадь проходного сечения для потока воздуха, одинаковая для сечений IIa и II и равная 1,35·10^{-3 м2};

ρ_j – плотность воздуха в рассматриваемом сечении, кг/м³;

j - индекс рассматриваемого сечения (IIa или II).

Скорость потока воздуха в сечении I (на входе в воздухомер из окружающей среды) должна быть принята равной W₁ = 0.

4.10. Изменение потенциальной энергии на участке I − IIа ΔЭ_пот

кДж/кг (19)

Так как в данной работе (Z_2а – Z₁) = 0,4 м, то ΔЭ_пот = 0,0039 кДж/кг одинаково для всех опытов и сравнительно мало. Поэтому величиной этого слагаемого в уравнении (5) можно пренебречь.

4.11. Работа электрического тока l_э1 на I-ом участке (подсистеме)

кДж/кг (20)

где I_к – сила тока, потребляемая электродвигателем компрессора, а;

U_к – напряжение, подаваемое на электродвигатель компрессора, в.

4.12. Работа электрического тока l_э2 на II-ом участке (подсистеме)

кДж/кг (21)

где I_н – сила тока, потребляемая на нагрев трубы, а;

U_н – напряжение, подаваемое на нагрев трубы, в.

4.13. Результаты расчетов должны быть продублированы в форме сводной таблицы.

Сводная таблица

4.14. Пояснения к расчетам некоторых величин при заполнении таблицы:

К строке 10:

К строке 11:

К строке 12:

К строке 14:

К строке 15:

К строке 16:

К строке 17: