Лабораторная установка по термодинамике

 

Изобретение предназначено для проведения учебных занятий и позволяет повысить экономичность лабораторной установки по термодинамике. Лабораторная установка содержит корпус в виде вертикально установленной трубы с установленным в нем нагревателем в виде электронагревателя, смесителем потока, установленным за нагревателем, автотрансформатором и ваттметром. На корпусе со стороны его внешней поверхности нанесена тепловая изоляция, а труба корпуса в средней части и выходной патрубок выполнены сужающимися. 1 ил.

Лабораторная установка по термодинамике предназначена для проведения учебных занятий по дисциплинам "Техническая термодинамика" и "Теплотехника".

Известно устройство для определения теплоемкости потока жидкости или газа (см. а.с. 2902112, БИ 2, 1971), содержащая трубку, центральная часть которой снабжена нагревателем с установленными на концах термоэлементами и измерительную схему. Каждый термоэлемент выполнен в виде конденсатора, образованного парой концевых электродов, введенных в проточке на трубке, выполненной из термочувствительной керамики.

Данное устройство является менее эффективным для учебных целей за счет сложности конструкции, и конструкция содержит много элементов.

Наиболее близким техническим решением, взятым за прототип, является лабораторная установка по термодинамике (см. патент 2126175, М. кл. 6 G 09 В 23/16, 1999 г.), содержащая корпус с клапаном и установленным в корпусе нагревателем, причем она дополнительно снабжена увлажнителем, сосудами для воды, смесителями потока, автотрансформатором и ваттметром, при этом в качестве нагревателя установлен электронагреватель, корпус выполнен в виде вертикально установленной трубы, в которой смонтированы электронагреватель и увлажнитель, на корпусе со стороны внешней его поверхности нанесена тепловая изоляция, смесители потока установлены за нагревателем и за увлажнителем, а клапан, предназначенный для измерения расхода потока, установлен в выходном сечении корпуса.

Недостатками данной лабораторной установки является ее меньшая эффективность за счет сложности изготовления и наличия в установке различных загромождающих устройств.

Целью изобретения является создание экономичной лабораторной установки по термодинамике для определения изобарной теплоемкости воздуха, повышение точности измерения температуры.

Цель достигается тем, что создана лабораторная установка по термодинамике, содержащая корпус в виде вертикально установленной трубы с установленным в нем нагревателем в виде электронагревателя, смесителем потока, установленным за нагревателем, автотрансформатором и ваттметром, на корпусе со стороны его внешней поверхности нанесена тепловая изоляция, причем труба корпуса в средней части и выходной патрубок выполнены сужающимися.

Выполнение в лабораторной установке по термодинамике трубы корпуса в средней части сужающейся позволяет создать эффективную установку за счет лучшего смешения слоев воздуха. А создание выходного патрубка трубы корпуса сужающимся позволяет наиболее точно определить среднюю скорость потока.

Данная установка удобна в работе, имеет малые габариты, позволяет для демонстрации конструкции быстро снимать теплоизоляцию.

Лабораторная установка по термодинамике поясняется на чертеже.

Лабораторная установка по термодинамике содержит следующие основные элементы: корпус 1, электронагреватель 2, лабораторный автотрансформатор 3, ваттметр 4, термопару 5, суживающийся выходной патрубок корпуса 6, тепловую изоляцию 7, нанесенную снаружи корпуса 1 и наружного электронного анемометра 8, установленного в верхней части корпуса. Температура воздуха определяется термометром Корпус 1 установлен вертикально и выполнен из стеклянной трубки круглого сечения. Электрический нагреватель 2 смонтирован на оси трубки и изготовлен из нихромовой проволоки. Мощность нагревателя 2 регулируется автотрансформатором 3 и измеряется ваттметром 4. Корпус 1 в средней части выполнена сужающейся и предназначен для выравнивания температуры потока перед измерением. Корпус 1 в верхней части имеет сужающийся патрубок 6 для удобства измерения средней скорости потока в выходном сечении. На внешней поверхности нанесен слой тепловой изоляции 7 из минеральной ваты для предотвращения потерь теплоты в окружающую среду.

Конструкция теплоизоляции позволяет легко ее снимать, чтобы продемонстрировать студентам устройство корпуса.

Установка работает следующим образом.

Включают электронагреватель 2 и с помощью автотрансформатора 3 устанавливают по ваттметру 4 определенную величину мощности. Нагревающиеся слои воздуха за счет свободной конвекции перемещаются вверх, проходят через суживающейся участок корпуса 1, после чего измеряется температура потока термопарой 5. Затем воздух проходит через сужающийся патрубок 6, на выходе из которого измеряется скорость потока с помощью электронного анемометра. 8. Температура окружающего воздуха определяется термометром.

Лабораторная установка по термодинамике изготовлена на кафедре "Теплоснабжение и вентиляция" КрасГАСА и показала следующие преимущества: она проста по конструкции, дешева, наглядна, быстро выходит на режим, не требует применения вентилятора.

Формула изобретения

Лабораторная установка по термодинамике, содержащая корпус в виде вертикально установленной трубы с установленным в нем нагревателем в виде электронагревателя, смесителем потока, установленным за нагревателем, автотрансформатором и ваттметром, на корпусе со стороны его внешней поверхности нанесена тепловая изоляция, отличающаяся тем, что труба корпуса в средней части и выходной патрубок выполнены сужающимися.

РИСУНКИ

Рисунок 1