Меню

Давление воздуха по ртутному барометру равно 770 мм

Параметры состояния рабочего тела.

Величины, характеризующие тело в данном состоянии, называют параметрами состояния. Чаще всего состояние рабочего тела определяется следующими параметрами: удельным объемом, давлением и температурой.

1. Удельный объем тела (v) представляет объем единицы его массы. В технической термодинамике за единицу массы принимают килограмм (кг), за единицу объема – кубический метр (м 3 ). Следовательно, удельный объем равен объему в кубических метрах одного килограмма вещества:

м 3 /кг (1.1)

Величина, обратная удельному объему:

кг/м 3 (1.2)

представляет массу единицы объема и называется плотностью.

2. Давление в международной системе единиц (СИ) измеряют в паскалях. Паскаль (Па) – давление, вызываемое силой в 1 ньютон (Н), равномерно распределенной по нормальной к ней поверхности площадью 1м 2 . Во всех термодинамических уравнениях пользуются для измерения давления Па=Н/м 2 , поэтому в формулы следует подставлять числовые значения давления только в этих единицах измерения. Для практических целей давление удобнее измерять в килопаскалях (кПа) и мегапасклях (МПа).

1кПа=10 3 Па=10 3 Н/м 2 ; 1МПа=10 6 Па=10 6 Н/м 2

В табл. 1.1 приводятся соотношения между единицами измерения давления технической системы и единицами системы СИ. Коэффициенты пересчета, приведенные в табл. 1.1, даны с большой точностью.

Для измерения давления используют барометры, манометры и вакуумметры. Барометрами измеряют атмосферное давление, манометры служат для измерения давления выше атмосферного. В термодинамике параметром состояния рабочего тела является только абсолютное давление. Абсолютное давление определяется из соотношения:

где В– атмосферное (барометрическое) давление, Па. Вакуумметры служат для измерения давления ниже атмосферного. Абсолютное давление в этом случае находят из равенства:

Соотношения между единицами давления

Единицы измерений Па бар мм.рт.ст.
Паскаль 10 -5 7,5024 ∙ 10 -3
Бар 10 5 7,5024 ∙ 10 2
Миллиметр ртутного столба 133,322 1,33322 ∙ 10 -3
Миллиметр водяного столба 9,8067 9,8067 ∙ 10 -5 7,35 ∙ 10 -2
Килограмм – сила на квадратный сантиметр 9,8067 ∙ 10 4 9,8067 7,35 ∙ 10 2
Фунт – сила на квадратный дюйм 6,8948 ∙ 10 3 6,8948 ∙ 10 -2 52,2
Единицы измерений Па кгс/см 2 Lbf/in 2
Паскаль 0,102 1,02 ∙ 10 -5 1,45 ∙ 10 -4
Бар 1,02 ∙ 10 4 1,02 14,5
Миллиметр ртутного столба 13,6 1,36 ∙ 10 -3 1,934 ∙ 10 -2
Миллиметр водяного столба 10 -4 1,422 ∙ 10 -3
Килограмм – сила на квадратный сантиметр 10 4 14,223
Фунт – сила на квадратный дюйм 7,0307 ∙ 10 2 7,0307 ∙ 10 -2

Величина поправки на 1000 мм. рт. ст. для различных температур указана ниже.

Температура столба ртути
Поправка на 1000 мм 0,0 0,87 1,73 2,59 3,45 4,31 5,17

При температуре ртути выше 0 0 С указанную поправку нужно вычитать из показаний прибора; при температурах ниже 0 0 С данную поправку нужно прибавлять к показаниям прибора. Приведение показаний ртутного барометра к 0 0 С также легко получить из следующего соотношения:

В=В(1 — 0,000172 t), (1.5)

где В – барометрическое давление, приведенное к 0 0 С;

В – действительное давление при температуре воздуха t 0 С;

0,000172 – коэффициент объемного расширения ртути.

3. Температура характеризует степень нагретости тела. Единицей термодинамической температуры является Кельвин (К) и обозначается — Т .

Читайте также:  Замена датчика высокого давления поло седан

Термодинамическая температура также может быть выражена в градусах Цельсия ( 0 С); она обозначается символом t. Температура таяния льда равна 273 К, что на 0,01 0 ниже температуры тройной точки воды. Поэтому температура в градусах Цельсия определяется выражением:

t = Т – Т, О С

где Т – абсолютная температура, выраженная в кельвинах; Т=273,15 К.

Цена деления стоградусной шкалы Цельсия равна цене деления абсолютной шкалы Кельвина.

В США и Англии для измерения температуры применяют шкалу Фаренгейта. На этой шкале ( 0 F) температура таяния льда и температура кипения воды обозначены соответственно через 32 0 и 212 0 . для перевода показаний этой шкалы в 0 С и обратно служат соотношения:

t 0 С=5/9(t 0 F — 32 0 ); (1.6)

t 0 F=9/5∙t 0 С+32 0 ; (1.7)

Задачи

1.1.Масса 2 м 3 метана при определенных условиях составляет 1.4 кг. Определить плотность и удельный объем метана при этих условиях.

Ответ: r=0.7 кг/м 3 ; v=1.429 м 3 /кг.

1.2. Плотность воздуха при определенных условиях равна 1.293 кг/м 3 . Определить удельный объем воздуха при этих условиях.

1.3. В сосуде объемом 0.9 м 3 находится 1.5 кг окиси углерода. Определить удельный объем и плотность окиси углерода при указанных условиях.

Ответ: v=0.6 м 3 /кг ; r=1.67 кг/м 3 .

1.4. Давление воздуха по ртутному барометру равно 770 мм рт. ст. при 0 0 С.Выразить это давление в паскалях.

Ответ: р=102660 Па=102.7 кПа.

1.5. Найти абсолютное давление пара в котле, если манометр показывает р=0.13МПа, а атмосферное давление по ртутному барометру составляет В=680 мм рт. ст. (90660 Па) при t=25 0 С.

Показание барометра получено при температуре ртути t=25 0 C.

Чтобы исключить погрешность ртутного барометра воспользуемся уравнением:

Тогда абсолютное давление пара в котле

1.6. Определить абсолютное давление в паровом котле, если манометр показывает 0.245 МПа, а атмосферное давление по ртутному барометру составляет В=93325 Па (700мм рт.ст.) при t=20 0 C.

1.7. Давление в паровом котле р=0.04 МПа при барометрическом давлении В01= 96660 Па(725 мм рт. ст.).Чему будет равно избыточное давление в котле, если показание барометра повысится до В02=104660 Па(785 мм рт. ст.), а состояние пара в котле (Рабс ) останется прежним?

Барометрическое давление приведено к 0 0 С.

Абсолютное давление в котле

Избыточное давление при показании барометра В02=104660 Па. Следовательно, Ризб=136660-104660=0.032 МПа.

1.8.Ртутный вакууметр, присоединенный к сосуду показывает разрежение Рвак =56 кПа (420 мм рт.ст.) при температуре ртути в вакууметре t=20 0 С. Давление атмосферы по ртутному барометру В=102.4 кПа (768 мм рт. ст.) при температуре ртути t=18 0 C. Определить абсолютное давление в сосуде.

Рис. 1.1

На основании формулы(1.5) получаем, что разрежение в сосуде, приведенное к 0 0 С,

Рвак =56(1-0.000172∙20)=56∙0.99656=55.8 кПа=418.5 мм рт.ст.,

а барометрическое давление, приведенное к 0 0 С,

В=102,4(1-0.000172∙18)=102.4∙0.9969=102.1 кПа (765.6 мм рт. ст.).

Абсолютное давление в сосуде по формуле (1.4)

Ответ: Рабс =46300 Па

1.9. Присоединенный к газоходу парового котла тягомер показывает разряжение, равное 780 Па (80 мм вод. ст.).Определить абсолютное давление дымовых газов, если показание барометра В=102658 Па(770 мм рт.ст.) при t=0 0 C.

Читайте также:  Чем снизить давление если анаприлин не помогает

Ответ: Рабс =101870 Па (764.1 мм рт. ст.).

1.10. Тягомер показывает разрежение в газоходе, равное 412 Па(42 мм вод. ст.).Атмосферное давление по ртутному барометру В=100925 Па (757 мм рт. ст.) при t=0 0 С.Определить абсолютное давление дымовых газов.

Ответ: Рабс =100250 Па (751.96 мм рт.ст.).

1.11.Температура пара, выходящего из перегревателя парового котла, равна 950 0 F.Перевести эту температуру в 0 С.

1.12.Скольким градусам шкалы Цельсия соответствуют температуры 100 0 F и -4 0 F и скольким градусам шкалы Фаренгейта соответствуют температуры 600 0 С и -5 0 С?

Ответ: 100 0 F=37.8 0 C; -4 0 F=-20 0 C; 600 0 C=1112 0 F; -5 0 C=+23 0 F.

1.13. Водяной пар перегрет на 45 0 С.Чему соответствует этот перегрев по термометру Фаренгейта ?

При переводе разности температур, выраженной градусами шкалы Цельсия, в градусы Фаренгейта и наоборот надо исходить только из цены деления того и другого термометров. Поэтому формулы (1.6) и (1.7) принимают следующий вид;

Dt 0 C=5/9 Dt 0 F; Dt 0 F=9/5 Dt 0 C

Следовательно, для нашего случая

Dt 0 F=9/5Dt 0 C=9/5∙45=81 0 F.

Ответ: перегрев пара Dt 0 F=81 0 F.

Дата добавления: 2014-11-13 ; просмотров: 271 ; Нарушение авторских прав

Источник

Задания для практических работ

1.1 Определить абсолютное давление в паровом котле, если манометр показывает 0,245 МПа, а атмосферное давление по ртутному барометру составляет В = 93 325 Па (700 мм рт. ст) при t = 20 0 С.

1.2 Масса 1 м 3 метана при определенных условиях составляет 0,7 кг. Определить плотность и удельный объем метана при этих условиях.

Ответ:.р == 0,7 кг/м 3 ; v = 1,429 м 3 /кг;

1.3 Плотность воздуха при определенных условиях равна 1,293 кг/м 3 .Определить удельный, объем воздуха при этих условиях.

Ответ: v = 0,773м 3 /кг.

1.4 В сосуде объемом 0,9 м 3 находится4,5 кг окиси углерода. Определить удельный объем и плотность окиси углерода при указанных условиях.

Отв. v = 6,6 м 3 /кг; ρ = 1,67 кг/м 3

1.5 Давление воздуха по ртутному барометру равно 770 мм рт. ст. при 0° С.

Выразить это давление в Паскалях.

Ответ: р = 102 660 Па = 102,7кПа

1.6 Давление воздуха, измеренное ртутным барометром, 765 мм рт. ст. при температуре ртути t = 20° С. Выразить это давление в паскалях.

Ответ: В = 101 640 Па.

1.7 Определить абсолютное давление в сосуде (смотри рисунок 1), если показание присоединенного.к нему ртутного манометра равно 66,7 кПа (500 мм рт. ст.), а атмосферное давление по ртутному барометру составляет 100 кПа (750 мм рт. ст.). Температура воздуха в месте установки приборов равна 0° С.

Ответ: рабс. = 0,1667 МПа.

1.8 Какая высота водяного столба соответствует 10 Па?

1.9 какая высота ртутного столба соответствует 100кПа?

1.10 Определить абсолютное давление в конденсаторе паровой турбины, если показание присоединенного к нему ртутного вакуумметра равно 94 кПа (705 мм рт. ст.), а показание ртутного барометра, приведенное к 0° С, В = 99,6 кПа (747 мм рт. ст.). Температура воздуха в месте установки приборов t = 20° С.

1.11 Разрежение в газоходе парового котла измеряется тягомером с наклонной трубкой (рисунок 3). Угол наклона трубки α = 30°. Длина столба воды, отсчитанная по шкале, l = 160 мм. Определить абсолютное давление газов, если показание ртутного барометра, приведенное к 0° С, В = 98,7 кПа (740 мм рт. ст.).

Читайте также:  Как посчитать перепад давления в трубопроводе

Ответ: р = 97,9 кПа (734,1 мм рт, ст.).

Рисунок 3- Газоход парового котла с тягомером и наклонной тубкой

1.12 Для предупреждения испарения ртути, пары кото­рой оказывают вредное действие на человеческий орга­низм, обычно при пользовании ртутными манометрами над уровнем ртути наливают слой воды.

Определить абсолютное давление в сосуде, если разность столбов ртути в U-образном манометре составляете 580 мм при температуре ртути 25° С, а высота столба воды над ртутью равна 150 мм. Атмосферное давление по ртутному барометру В=102,7 кПа при t = 25° С.

1.13 В трубке вакуумметра высота столба ртути составляет 570 мм при температуре ртути 20° С. Над ртутью находится столб воды высотой 37 мм. Барометрическое давление воздуха 97,1 кПа при 15° С.

Найти абсолютное давление в сосуде.

1.14 Присоединенный к газоходу парового котла тягомер показывает разрежение, равное 780 Па (80 мм. рт. ст.).

Определить абсолютное давление дымовых газов, если оказание барометра В =102 658 Па (770 мм рт. ст.) при t = 0°С.

Ответ: р = 101 870 Па (764,1 мм рт. ст.).

1.15 Тягомер показывает разрежение в газоходе, рав­ное 412 Па (42 мм вод. ст.). Атмосферное давление по ртут­ному барометру В =100 925 Па (757 мм рт. ст.) при t= 15° С.

Определить абсолютное давление дымовых газов.

Ответ:р = 100 250 Па (751,96 мм рт. ст.).

1.16 Найти абсолютное давление в газоходе котельного агрегата при помощи тягомера с наклонной трубкой, изображенного на рисунке 3. Жидкость, используемая в.тягомере,— спирт с плотностью ρ=800 кг/м 8 . Отсчет ведут по_наклонной шкале l = 200 мм. Угол наклона трубки α = 30 0 . Барометрическое давление В = 99 325 Па (745 мм рт. ст.) приведено к 0° С.

Ответ: р = 98 525 Па (739 мм рт. ст.).

1.17Для измерения уровня жидкости в сосуде иногда исполь­зуется устройство, схема которого изображена на рисунке 5.

Определить уровень бензина в баке, если h = 220 мм рт. ст., а его плотность ρ == 840 кг/м 3 . ;

Рисунок 5 – Устройство для измерения уровня жидкости в баке

1.18 В газгольдер объемом V = 200 м 3 подается газ по трубо­проводу диаметром d = 0,1 м со скоростью 3 м/с. Удельный объем газа v = 0,4 м 3 /кг.

За какое время наполнится газгольдер, если плотность газа, заполнившего газгольдер, равна 1,3 кг/м 3 ?

1.19 Перевести давление р = 15 МПа в lb/in 2 .

Ответ: р = 2175 lb/in 2 .

1.20 Давление в сосуде равно 200 кПа. Выразить это давление в lb/in 2 .

Ответ:р = 290 lb/in 2 .

Практическая работа №2

«Применение газовых законов к решению задач» — 2 часа

Цель работы:сформировать умения и навыки при расчете характеристик термодинамических систем.

Форма проведения ПР: интерактивная форма, кейс — задания – 2 часа

проводится в форме решения практических задач в виде расчетов по исходным данным в течение 45 минут у доски преподавателем, используя знания аудитории студентов; в следующие 45 мин. группа делится на 4 подгруппы и каждой подгруппе выдается по одной задаче, после решения которой, проводится анализ решения задач.

Источник

Adblock
detector