Обработка результатов измерений

На рис.2 представлен типичный график изменения температуры калориметрической системы во времени. Такой ход температурной кривой объясняется тепловой инерцией системы и наличием небольших потерь в окружающую среду за счёт излучения и конвекции.

Если бы тепловые потери отсутствовали, то повышение температуры было бы выше, чем величина , зарегистрированная в опыте. Это снижение температуры системы за счёт потерь тепла учитывают с помощью поправки d, которая может быть определена по данным опыта:

(2)

где m – темп охлаждения калориметрической системы (его величина определяется экспериментально и для нашего калориметра m = … с-1);

t1 – температура воды в бачке калориметра в момент подачи пара;

- средняя температура оболочки калориметрической системы;

- время опыта с момента подачи пара до момента достижения температуру в бачке.

(3)

Величина J эквивалентна заштрихованной площади на рис.2 и определяется графическим интегрированием.

Таким образом, изменение температуры в бачке калориметра без потерь равно:

 

(4)

Однако при небольших и малоинтенсивных тепловыделениях, когда разность температур между калориметрической жидкостью и водой в охранной оболочке мала, величина поправки d незначительная и исключение её при определении теплоты парообразования даёт погрешность не более 3 ÷ 4%. Поэтому при выполнении условия принимают , т.е. считают

 

(5)

рис. 2. Изменение температуры калориметрической системы во времени

В данной работе это условие выполняется.

В противном случае величину определяют по описанной выше методике. Полученные результаты вносят в таблицу 3.

Опыт №1 Таблица 3

, 0С , 0С , 0С 0С , 0С B, Па , кДж/кг , кДж/кг r, кДж/кг rтабл, кДж/кг Погрешность%
23,5 27,1 - - 3,6 100049,25 2677,9 2550,4 2189,05 2254,6 2,9

 

Опыт №2

, 0С , 0С , 0С 0С , 0С B, Па , кДж/кг , кДж/кг r, кДж/кг rтабл, кДж/кг Погрешность%
27,1 30,8 - - 3,7 100049,25 2677,9 2557,7 2260,7 2254,6 0,27

 

Опыт №3

, 0С , 0С , 0С 0С , 0С B, Па , кДж/кг , кДж/кг r, кДж/кг rтабл, кДж/кг Погрешность%
30,8 34,4 - - 3,6 100049,25 2677,9 2564,1 2202,75 2254,6 2,29

 

В таблицу 3 также помещают величину барометрического давления B, определенную по барометру.

Зная величину , искомую теплоту парообразования r можно найти из уравнения теплового баланса калориметра в адиабатных условиях. Процесс в змеевике калориметра представлен на рисунке 3 в T,s – диаграмме.

Тепло, отданное паром при конденсации Мк∙r и конденсатором при охлаждении от температуры насыщения до конечной температуры опыта , идет на нагревание калориметрической системы:

.

Отсюда теплота парообразования, кДж/кг,

(6)

где h – энтальпия конденсата в точке насыщения при атмосферном давлении B (определяется по таблицам [2]);

h2 – энтальпия конденсата при конечной температуре t2, определяется по таблицам [2].

Рис.3 Процесс в змеевике калориметра

 

Определив величину r, находят соответствующее значение теплоты парообразования по таблицам [2] rтабл, после чего подсчитывают относительную ошибку опыта. Эти данные заносят в таблицу 3, делается вывод о точности метода измерения, возможных ошибках измерений.

 

кДж/кг (опыт №1)

кДж/кг (опыт №2)

кДж/кг (опыт №3)

(опыт №1)

(опыт №2)

(опыт №3)

 

Вывод:в ходе выполнения данной работы мы с помощью калориметрического метода определили теплоту парообразования воды при атмосферном давлении. Погрешность определяемой величины от табличного значения в трех опытах составила ε = 2,9%,

ε = 0,27%, ε = 2,29%, что связано с погрешностью в измерениях величин. Мы получили следующие значения для теплоты парообразования воды: r = 2189,05 кДж/кг,

r = 2260,7 кДж/кг, r = 2202,75 кДж/кг.

 

Список литературы

 

1. Кириллин В.А., Сычев В.В., Шейндлин А.Е. Техническая тер­модинамика/

М.: Наука, 1979. 512 с.

2. Ривкин С.Л., Александров А.А. Теплофизические свойства воды и водяного пара. М.: Энергия, 1980. 288 с.

3. Бартенев О. А. Лобастов А. И. Лабораторный практикум по курсу «Теоретические основы теплотехники». Часть 1. Термодинамические процессы.