Ртутный вакуумметр присоединенный к сосуду
Филиал федерального государственного бюджетного
образовательного учреждения высшего профессионального образования
“Национальный исследовательский университет “МЭИ”
в г. Смоленске
Кафедра пищевой инженерии
Специальность: Пищевая инженерия малых предприятий
РАСЧЕТНОЕ ЗАДАНИЕ
По курсу: «Теплотехника»
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 |
Студент: Новиков А.О.
Группа: ПИ – 09
Преподаватель: Синявский Ю.В.
Вариант: №15
Смоленск 2011 г.
- Параметры состояния
Задание
Ртутный вакуумметр, присоединенный к конденсатору паровой турбины, показывает разрежение рвак = 280 мм рт.ст. при температуре t1=40 0С. Атмосферное давление по ртутному барометру р0 = 760 мм рт.ст. при температуре ta=30 0С. Определить абсолютное давление в конденсаторе.
Решение
Переведем значения давлений из мм рт.ст. в Па:
р1 = 280 * 133 = 37240 Па р0 = 760 * 133 = 101080 Па
Так как измерение проводится ртутными приборами, то для учета не только показаний приборов, но и температуры самой ртути, приведем показания к 0 0С с использованием следующего соотношения:
р = рпр * (1 – 0,000172·t)
где р – показание, приведенное к 0 0С, рпр – показание прибора при температуре t 0С.
р1 = 37240 * (1 – 0,000172 * 40) = 36867,6 Па
р0 = 101080 * (1 – 0,000172·* 30) = 100069,2 Па
Абсолютное давление в конденсаторе определяется с помощью соотношения:
рабс = р0 – рвак
рабс = 100069,2 – 36867,6 = 63,201 кПа
Ответ
рабс = 63,201 кПа
- Первое начало термодинамики
Задание
В канале произвольной формы течет воздух с массовым расходом G = 5 кг/с. На входе в канал энтальпия газа, скорость потока и высота входного сечения над некоторой плоскостью сравнения соответственно h1 = 293 кДж/кг, ω1 = 30 м/с, z1 = 30 м, на выходе из канала – h2 = 300 кДж/кг, ω2 = 15 м/с, z2 = 10 м. При течении в канале газ получает извне теплоту мощностью N = 30 кВт. Какую техническую работу совершает поток газа?
Решение
Воспользуемся первым началом термодинамики для одномерного стационарного потока:
δ
Так как газ течет из точки 1 в точку 2, получает теплоту извне и необходимо определить работу, совершенную газом, то после интегрирования данного уравнения, получаем:
Откуда, с помощью подстановки, получаем:
lтех = 30000- 5 (300 – 293)·103 – 5 (152/2 – 302/2) – 5·9,81 (10 – 30) = 29,33 кДж
Ответ
lтех = 29,33 кДж
- Процессы с идеальным газом
Задание
Кислород массой т = 5 кг при начальном давлении р1 = 2 МПа и начальной температуре t1= 30 0С расширяется по политропе до конечного давления р2 = 100 кПа и конечной температуры t2 = 27 0С. Определить показатель политропы, начальный и конечный объемы, работу расширения, количество подведенной теплоты и изменение внутренней энергии.
Решение
Переведем температуру в кельвины: T1 = 303 K, T2 = 300 К.
При политропном процессе сп = const, поэтому можно воспользоваться формулой:
Откуда, после математических преобразований, получаем:
Начальный и конечный объемы определим их уравнения состояния:
Для кислорода µ = 32·10-3кг/моль, подставляя в данное уравнение давление и температуру, получим удельные объемы, умножая их на массу m = 5 кг, найдем начальный и конечный объемы:
Работу расширения вычислим по уравнению:
Количество подведенной теплоты найдем по формуле:
где для кислорода i = 5
k = 1.4 cn = – 8 кДж/кг·К, q = 24 кДж
Изменение внутренней энергии рассчитаем по формуле :
Δu = q – l ” Δu =0.14 кДж
Ответ
, q = 24 кДж, Δu = 0.14 кДж
- Теплоемкость
Задание
Газовая смесь имеет следующий массовый состав: . Какое количество теплоты выделится при изобарном охлаждении смеси массой m = 1 кг газов от температуры t1 = 90 °С, до температуры t2 = 5 °С. В расчете использовать данные прил. Б.
Решение
Количество теплоты для смеси газов может быть рассчитана:
Удельное количество теплоты, выделившейся при изобарном охлаждении, определяется по формуле:
Зависимость теплоемкости от температуры дл газов может быть приближено функцией:
где ai – коэффициент, приведенный в приложении Б.
Общая формула для расчета удельного количества теплоты отдельного газa:
Расчет дает:
Окончательно, количество теплоты, выделившееся при изобарном охлаждении смеси газов:
Т.к. величина количества теплоты получилась отрицательной, то процесс охлаждения идет не с выделением, а с поглощением тепла.
Ответ
.
- Энтропия. Второе начало термодинамики
Задание
Из-за влияния местных гидравлических сопротивлений параметры текущего по трубопроводу азота изменяются от р1 = 1.5 МПа и t1 = 300 °С до р2 = 0.5 МПа и t2 = 200 °С. Параметры окружающей среды: р0 = 0.1 МПа и t1 = 10 °С. Определить изменение эксэргии азота в этом процессе, считая его идеальным газом с постоянной теплоемкостью.
Решение
Переведем температуру в кельвины: T1 = 573 K, T2 = 473 К, T3 = 283 К.
Расчет изменения эксэргии проведем по формуле:
Эксэргию для каждого состояния определим по формуле . Теплоемкость азота как идеального газа определяется по формуле, учитывая, что молекула N2 является двухатомной, а молекулярная масса μ = 28 ∙ 10-3 получаем:
аналогично для второго состояния:
окончательно, изменение эксэргии получается равным:
Ответ
- Свойства воды и водяного пара
Задание
В целях регулирования температуры перегретого пара в смеситель впрыскивается холодная вода. Какое удельное (на 1 кг пара) количество воды требуется подавать в смеситель, чтобы снизить температуру пара с t1 = 450 °C до t2 = 300 °C. Начальное давление пара и поступающей воды р = 3.0 МПа, начальная температура воды t0 = 70 °C.
Решение
Так как вода, поступающая в смеситель сначала должна нагреться, испариться и охладить уже имеющийся в смесителе пар, то можно составить систему из двух уравнений:
где m = 1 кг – количество пара, заданное по условию, с = 4200 Дж/(кг ∙ К) – удельная теплоемкость парообразования воды, t = 100 °С – температура кипения (парообразования) воды, ht – энтальпия при 100 °С.
Будем считать, что процесс обмена теплотой между водой и паром происходит без рассеивания тепла в окружающем пространстве, то есть является адиабатным, а значит, Qпара = Qводы, откуда искомая масса может быть вычислена:
По h,s – диаграмме (приложение Г) [1, с.114] водяного пара определим энтальпии для каждой температуры:
при t1 = 450 °С h1 = 3250 Дж/кг
при t2 = 300 °С h2 = 2900 Дж/кг
при t0 = 70 °С ht = 419 Дж/кг (по приложению В1)
расчет дает:
Ответ
- Истечение и дросселирование газов и паров
Задание
Влажный водяной пар при давлении p1 = 350 кПа и степени сухости х = 0.96 дросселируется до давления p2 = 80 кПа. Определить изменение температуры и степени сухости пара.
Решение
Решение данной задачи произведем с помощью h,s – диаграммы водяного пара (прил.Г) [1, с.114].
Найдем на диаграмме точку соответствующую степени сухости х=0.96 и давлению p1=350 кПа (3.5 бар), температура, соответствующая этой точке t1 = 90 °C.
Т.к. процесс дросселирования реальных газов протекает при постоянной энтальпии, то для нахождения точки 2 проведем через точку 1 линию, параллельную оси энтропий до пересечения с изобарой 90 кПа (0.9 бар). Данной точке соответствуют степень сухости х2=0,99 и температура t2=154°C.
Изменение температуры и степени сухости при данных значениях определяются:
Ответ
- Циклы холодильных машин
Задание
Сухой насыщенный пар R-22 сжимается в компрессоре теплонасосной установки и поступает в конденсатор, где конденсируется при t2 = 50 °C. Полученный конденсат переохлаждается в изобарном процессе до t3 = 20 °C, дросселируется и направляется в испаритель, где кипит при температуре t1 = 10 °C. Определить параметры в характерных точках схемы и теоретическую мощность на привод компрессора, если теоретическая тепловая мощность установки Q = 300 кВт. Среднюю изобарную теплоемкость жидкого фреона определить по данным прил. Д.
Решение
- Компрессоры
Задание
Воздух сжимается в одноступенчатом компрессоре от начальных параметров p1 = 120кПа, t1 = 20 °С до конечных p2 = 700 МПа, t2 = 90 °С. В результате уменьшения интенсивности охлаждения компрессора, теоретическая работа, затрачиваемая на провод компрессора увеличивается на 15%. Определить температуру воздуха в конце сжатия при уменьшении интенсивности охлаждения.
Решение
Так как в общем случае сжатие в компрессоре происходит в политропном режиме, то теоретическую работу, затрачиваемую на привод компрессора рассчитаем по формуле (1.9.4) [1, с.47]:
для расчета показателя политропы воспользуемся формулой (1.3.19) [1, с.16]
расчет дает: n = 1.025, lтеор = – 8.119 ∙ 105 Дж
так как по условию теоретическая работа компрессора увеличивается на 15%, то в конце сжатия при уменьшении интенсивности охлаждения теоретическая работа будет равна:
подставляя полученное значение в формулу (1.9.4) и решая его относительно n, получаем:
nкон = 1.058. Выражая из формулы (1.3.19) значение конечной температуры, учитывая значение nкон, окончательно получаем:
Ответ
11. Процессы с влажным воздухом
Задание
Для сушки макарон используется воздух с относительной влажностью , забираемый из окружающей среды с температурой . В воздушном подогревателе его нагревают до температуры и направляют в сушильную камеру, откуда он выходит с температурой . Определить конечное влагосодержание воздуха, расход теплоты и воздуха на 1 кг испаренной влаги. Процесс насыщения влагой воздуха считать адиабатным.
Решение
Процесс сушки изображаем в h,d-диаграмме, учитывая, что процесс нагревания идет при постоянном влагосодержании и изображается отрезком вертикальной прямой, а адиабатный процесс насыщения сушильного агента влагой изображается наклонной линией, параллельной адиабатам диаграммы.
Влагосодержание, соответствующее начальной точке , конечной точке -. Энтальпия начальной точки и точки 1 соответственно равны:
Количество воздуха, необходимого для удаления 1 кг влаги, определяется выражением:
Расчет дает
Количество теплоты, необходимо для удаления 1 кг влаги, определяется соотношением:
Расчет дает.
Ответ
, , .
Источник
Прибор для перегонки соединяют с насосом при помощи толстостенных резиновых трубок. Между прибором и насосом включают укороченный ртутный манометр (вакуумметр), предназначенный для измерения остаточного давления, а также трехходовой стеклянный кран, позволяющий по желанию соединять [c.31]
Если нет необходимости отбирать несколько фракций (как в случае перегонки нитробензола), в качестве приемника используют колбу Вюрца, на отвод которой одевают толстостенную резиновую трубку, присоединенную к вакуум-насосу. Между приемником и насосом устанавливают укороченный ртутный манометр (вакуумметр) для измерения остаточного давления и трехходовой стеклянный кран, позволяющий соединять прибор с вакуумметром или с атмосферой. [c.111]
Прибор для перегонки в вакууме (рис. 16) соединяют с насосом нри помощи толстостенных резиновых трубок. Между прибором и насосом включают укороченный ртутный манометр (вакуумметр), предназначенный для измерения остаточного давления, а также трехходовой стеклянный кран, позволяющий по желанию соединять прибор с насосом или с атмосферой. При пользовании ртутным манометром необходимо следить, чтобы в трубку манометра не попадала вода и другие загрязнения. Наличие даже маленького пузырька воздуха в запаянном колене манометра сильно искажает показания прибора. Манометр снабжается подвижной шкалой. Нулевое деление шкалы устанавливают на уровне ртути в открытом колене, а отсчет делают по делению шкалы, находящемуся против мениска ртути в другом колене. [c.46]
Прибор для перегонки соединяют с насосом при помощи толстостенных резиновых трубок. Между прибором и насосом включают укороченный ртутный манометр (вакуумметр) для измерения давления и трехходовой стеклянный кран, позволяющий соединять прибор с насосом или с атмосферой. Вместо крана можно поставить стеклянный тройник с надетыми на резиновые трубки винтовыми зажимами. При пользовании ртутным манометром нужно следить, чтобы в трубку манометра не попадала вода и другие загрязнения. Наличие даже маленького [c.38]
Простые ртутные манометры (вакуумметры), которые применяют для контроля за процессом перегонки под вакуумом, представляют собой и-образную трубку и рассчитаны на диапазон давления от О до приблизительно 200 я м рт. ст. (рис. 299). Шкала может быть подвижной, тогда ее нулевую точку устанавливают на уровне мениска столба ртути в запаянном колене, или неподвижной. В этом случае для определения давления следует складывать расстояния между нулем и обоими менисками. [c.325]
Реакционным сосудом является колба из прозрачного кварца емкостью 750 мл, соединенная с одной стороны с капиллярным ртутным манометром, а с другой стороны – через кран – с колбой для исходного углеводорода, насосами, вакуумметром Мак-Леода и т. д. Манометр обогревается с помощью нихромовой проволоки сопротивления до температуры 100-110° С во избежание конденсации продуктов термического превращения. Реакционная колба нагревается в электрической печи, температура которой должна регулироваться с точностью до 1° 0. Максимальный температурный градиент вдаль [c.7]
Статический метод определения давления насыщенного пара основан на непосредственном измерении давления при заданной температуре. Пары исследуемого вещества, находящегося в эвакуированном закрытом приборе с короткой манометрической трубкой, заполненной наполовину ртутью, создают в ней некоторую разность давления. Эта разность давлений выравнивается введением воздуха во второе колено манометрической трубки. Давление пара исследуемого вещества отсчитывается непосредственно по обычному ртутному манометру или вакуумметру, присоединенному к установке. [c.169]
В лабораториях должны приниматься все меры к тому, чтобы в работе не использовались приборы с открытой поверхностью ртути. Приборы, Б которых используется ртуть (например, манометры, вакуумметры), должны помещаться на большие пластмассовые или эмалированные лотки. Необходимо бережно обращаться с ртутными термометрами. [c.18]
Удобным вакуумметром, часто применяемым в органических лабораториях, является так называемый укороченный ртутный манометр (рис. 71). В и-образной трубке находится ртуть, полностью заполняющая левое колено трубки. Когда манометр будет присоединен к эвакуированному прибору, уровень ртути в этом колене начнет понижаться и остановится на такой высоте, при которой разность уровней ртути в обоих коленах соответствует давлению (в мм рт. ст.) в эвакуированной [c.86]
Рабочий напор на установке измеряется при помощи ртутного манометра 15 и вакуумметра 14. В соответствии с обозначениями иа ч хеме рабочий напор [c.168]
Между прибором и насосом необходимо ставить предохранительную склянку, чтобы препятствовать возможности переброса воды из насоса в прибор. При работе на масляном насосе необходимо, кроме того, еще ставить поглотительную систему, состоящую из колонок с активированным углем (для улавливания легколетучих органических веществ), с гидроксидом натрия (для удаления легколетучих кислот) и с хлоридом кальция (для улавливания воды). Измеряют остаточное давление с помощью вакуумметра (укороченный ртутный манометр), включенного между насосом и прибором. Перегонку в вакууме можно вести только в защитных очках или маске Нельзя делать никакие исправления в приборе при наличии вакуума в системе Перед началом перегонки в вакууме необходимо проверить пустой прибор на герметичность. Для этого на отвод паука надевают резиновый шланг от насоса, включают насос. Затем перекрывают поворотом трехходового крана сообщение прибора с атмосферой, закрывают зажимом резиновую трубку, присоединенную к трубке с капилляром, если последний недостаточно тонок. После этого открывают кран у манометра и проверяют установившееся остаточное давление в системе. Выключение вакуума производят в обратном порядке по сравнению с включением. При этом сначала закрывают кран у манометра. Затем постепенно открывают зажим на капиллярной трубке. Постепенно открывают трехходовой кран для впуска воздуха в систему и, наконец, выключают насос. Если прибор не дает нужного разрежения, т. е. где-то происходит подсасывание воздуха в систему, то необходимо проверить еще раз все составные части по отдельности. Для этого еще раз немного смазывают пробки или шлифы и плотнее соединяют каждую часть Включая насос, проверяют этот узел прибора и так по частям весь прибор. [c.43]
Давление выше 10 Па измеряют с помощью механических деформационных, пьезоэлектрических и некоторых других типов манометров. Меньшие давления измеряют с помощью термоэлектрических, ионизационных и других вакуумных манометров (вакуумметров). Градуировку этих манометров выполняют с помощью жидкостных (масляных или ртутных) и-образного и компрессионного манометров, которые, однако, редко используют для непосредственных измерений, поскольку они неудобны в эксплуатации. Каждый тип манометра имеет предел измерений (рис. 3.2), определяемый принципом его действия. Например, предварительный вакуум измеряют тепловым манометром, а высокий – ионизационным манометром. [c.81]
Для измерения давления порядка 0,76 О – -0,20 10 Л4Ж рт. ст. применяются механические манометры (вакуумметры), для измерения давления порядка 0,760 10 -1 10 мм рт. ст. применяются гидростатические г/-образные манометры (ртутные или масляные), для измерения давления порядка 0,1-10 -1 Ю л ж рт. ст. применяются ртутные компрессионные манометры Мак Леода, для измерения давления порядка Ь 10- – 1 10- применяются ионизационные манометры. [c.9]
Ртутно-чашечный вакуумметр принципиально устроен так же, как и ртутно-чашечный манометр, но измеряет он не избыток давления, а недостаток его до атмосферного (рис. 28, б). [c.39]
Для определения удельной поверхности глин адсорбционным методом была применена вакуумная установка (рис. 2), состоящая из четырнадцати кювет 1, калиброванной колбы 2, ртутного манометра 3, дифференциального манометра 4, колбы с азотом 5, ампулы с активированным углем 6, манометрической лампы 7, вакуумных кранов 8-15, форвакуумного насоса, термопарного вакуумметра типа ВИТ-1, ловушки и соединительных трубок. [c.308]
Ртутные манометры и вакуумметры [c.154]
Ртутные манометры и вакуумметры применяются значительно реже, чем пружинные. В основном ртутные мано.метры и вакуумметры состоят из и-образной трубки (рис. 78), открытой с одного конца в [c.154]
Поэтому все ртутные устройства (манометры, вакуумметры, барометры, реле с ртутными свинками , азотометры, полярографические приборы) должны иметь предохранительные стальные коробки или противни. Категорически запрещается использовать для этого, луженые консервные банки, противни, спаянные оловом, коробки, склеенные из оргстекла, стеклянные стаканы, банки и т. п. Это объясняется [c.169]
Контроль производства. Уровень плава в котлах замеряется поплавковым указателем. При помощи термопары с регистрирующим прибором измеряется температура плава в котлах. Температура топочных газов, которая должна быть не выше 1200° С, измеряется в топке и газоходах и регистрируется прибором. Регулирование температуры достигается. изменением расхода топливного газа или воздуха. Температура отходящих газов (при выходе в атмосферу) 300-400° С. Давление и вакуум в котлах измеряется и-образным ртутным манометром. На общей коллекторной линии и у вакуум-насоса разрежение измеряется вакуумметрами. [c.331]
В приборе создаются низкие давления. Давление от 0,133 до 133 Па измеряется термоэлектрическим вакуумметром, более высокое давление от 133 до 26 600 Па- ртутным манометром и от 26 600 до 101 325 Па – пружинным манометром. Тепловой поток определяют по количеству испарившегося жидкого азота (по реометру). [c.55]
Схема замкнутой испытательной установки изображена на на рис. 3-26. Насос 1 подключен к гер.метическому кавитационному баку 2. На всасывающем трубопроводе у всасывающего патрубка насоса установлены пружинный или ртутный манометр 4 (нормальные испытания насоса) и пружинный или ртутный вакуумметр 14 (кавитационные испытания насоса). На напорном трубопроводе установлены пружинный или ртутный манометр 5, расходомер 6 с ртутным дифференциальным манометром 7 и регулировочная задвижка 3, установленная за расходомером. Мощность на валу насоса определяется при помощи мотор-весов 8 с регулируемым числом оборотов. Число оборотов измеряется тахометром 9. [c.168]
Понятно, что не только вакуумные установки, печи, вытяжные шкафы, но и другие приборы со ртутью должны работать в условиях, исключающих загрязнение помещений и атмосферы ртутью и ее парами. Надо тщательно следить за тем, чтобы ртутные манометры, вакуумметры, барометры, реле со свинками в различных устройствах, азотометры, полярографические приборы и другие ртутные устройства имели предохранительные стальные коробки или противни. Категорически запрещается использовать в качестве предохранительных коробок луженые консервные банки, противни, спаянные оловом, стеклянные стаканы, банки и т. д., так как олово хорошо амальга-мгаруется ртутью, а стеклянная посуда является механически не (П роч1ной. [c.73]
Упрощенный ПНД (рис. 1) состоит из ртутного манометра 15 со шкалой, сосуда для ртути 12, ловушки 17, дилатометра 14, манометрических ламп ЛТ-2 и ЛМ-2, паромасляного диффузионного насоса 21 (например, типа ЦВЛ-100 С), форвакуумного насоса ВН-461М, вакуумметра ВИТ-1 и моста постоянного тока МО-62. Насос 21 (металл) соединен с ПНД (стекло) с помощью патрубка 19, поддерживающего металлический стакан 18 с пицеином. Кроме того, может быть использовано вакуумно-плотное соединение с помощью ковара или специальных конусных уплотнений [3]. [c.230]
Измерительная аппаратура включает в себя ртутный манометр 8, ртутный вакуумметр 9 и водослив 14. Для определения потребляемой насосом мощности, установка снабжена амперметром и вольтметром постоянного тока, смонтированными на щите. Для измерения скорости вращения используются тахометр или тахоскоп. [c.372]
Важнейшей частью этих весов является кварцевая спиральная пружина, находящаяся в стеклянном кожухе (поз. 7). Пружина оканчивается двумя крючками. Верхним крючком она через систему подвесов крепится к неподвижному крючку колбы. Иа нижнем крючке ее подвешена чашечка с навеской адсорбента. Растяжение пружины пропорционально массе поглощенного вещества и фиксируется по положению чашечки с помощью отсчетного мпкроскопа – катетометра. Нижняя часть кожуха с пружинкой помещается в термостат 8. Регенерация образца адсорбента (удаление ранее поглощенного вещества) производится его длительной откачкой при остаточном давлении порядка 1-10″ Па (1-10 5 мм рт. ст.) с одновременным нагревом. Максимально допустимая температура нагрева определяется природой адсорбента обычно она составляет 350 °С в случае цеолита илп угля, 200 °С – в случае силикагеля. Вакуум в системе создается двумя последовательно включенными насосами форвакуумным насосом 1 п насосом глубокого вакуума 2. Для измерения давления в системе предусмотрены две лампы, термопарная и ионизационная, соединенные с вакуумметром, например ВИТ-1. Периодическая проверка показаний прибора производится по манометру Мак-Леода 4. Равновесное давление газа (пара) в системе измеряется манометром Мак-Леода или ртутным манометром 5, снабженным отсчетЕым микроскопом. Точность измерения давления манометром 5 составляет около 6 Па (5-10-2 мм рт. ст.). [c.39]
Прибор для проведения реакции состоит из высоковакуумной гребенки, соединенной с ртутным манометром и вакуумметром, с колбой для йодистого метила, с источниками азота и двуокиси углерода и, наконец, с трехгорлой конической реакционной колбой емкостью 150 мл. Реакционная колба снабжена магнитной мешалкой и обратным холодильником, охлаждаемым смесью сухого льда с ацетоном (примечание 1). [c.16]
В гребенку (участок между кранами 9 и 21) впаяны манометр Мак-Леода VIII и через кран 15 манометрические лампы вакуумметра для измерения вакуума U-образный ртутный манометр IX для измерения давления в гребенке от 1 до 800 мм рт. ст. ловушка с молекулярными ситами для улучшения вакуума колбы с рабочими газами XVIII, XIX, XXI и XXII. Через кран 16 осуществляется соединение установки с атмосферой и подключение переносных установок для получения газов. [c.151]
Источник