Soojustehnika instituut MSE0100 Soojustehnika Praktikum nr. 4 ÕHU ISOBAARSE ERISOOJUSE MÄÄRAMINE Üliõpilane: Matrikli number: Rühm: MATB51 MATB51 MATB51 Töö tehtud: 29.08.2015 Esitatud: Kaitstud: Juhendaja: Lauri Loo Tallinn 2015 1 TÖÖ EESMÄRK
Tallinna Tehnikaülikool Soojustehnika instituut Praktilised tööd aines Soojustehnika Töö nr 4 ÕHU ISOBAARSE ERISOOJUSE MÄÄRAMINE Üliõpilane Kood Rühm Raimond Vaba 112419 AAAB-31 134882 Andres Raag 164034 Oliver Saare Õppejõud Heli Lootus Töö tehtud 01.09.2014
Tallinna Tehnikaülikool Soojustehnika instituut Praktilised tööd aines Soojustehnika Töö nr. 4 ÕHU ISOBAARSE ERISOOJUSE MÄÄRAMINE Üliõpilane: Rühm Õppejõud Allan Vrager Töö tehtud 18.09.2009 Esitatud Arvestatud SKEEM Töö eesmärk Õhu keskmise isobaarse erisoojuse määramine kindla temperatuurivahemiku kohta kalorimeetermeetodiga. Kasutatud seadmed 1. Kõrgrõhuventilaator 2. Läbivoolukalorimeeter 3. Manomeeter 4. Gaasikuluarvesti (gaasikell) 5. Vask-konstantaantermopaarid, nende gradueerimistabelid 6. Millivoltmeeter või potensiomeeter 7. Vattmeeter 8. Elavhõbetermomeeter 9. Autotrafo 10. Ajamõõtur(stopper) Töö käik
TALLINNA TEHNIKAÜLIKOOL SOOJUSTEHNIKA INSTITUUT Praktilised tööd õppeaines soojustehnika Töö nr. 4 Töö nimetus: ÕHU ISOBAARSE ERISOOJUSE MÄÄRAMINE Üliõpilane: Matr. nr. Rühm: MATB31 Üliõpilane: Matr. nr. Üliõpilane: Matr. nr. Juhendaja: Allan Vrager Töö tehtud: 10.09.09 Aruanne esitatud: Aruanne vastu võetud: 1. Töö eesmärk Õhu keskmise isobaarse erisoojuse määramine kindla temperatuurivahemiku kohta
1. Töö eesmärk Õhu keskmise isobaarse erisoojuse määramine kalorimetreerimise meetodil. 2. Tööks vajalikud vahendid 1.Elektrilise küttekehaga varustatud läbivoolukalorimeeter. 2.Kolbkompressor suruõhutorustikuga ja reservuaariga. 3. Manomeeter. 4. Gaasi kulumõõtur. 5. Termopaarid. 6. Potentsiomeeter. 7. Autotransformaator. 8. Vattmeeter. 9. Baromeeter. 10. Elavhõbetermomeeter. 11. Ajamõõtur. 12. Termopaaride gradueerimistabel. 3.Tööpõhimõtte kirjeldus: Töö põhineb katseseadmes eraldunud soojushulga Q mõõtmisel, mis tingib seadet läbinud õhu hulga temperatuuri tõusu t 1-lt t2-le. Katseseadme põhiosaks on klaaskalorimeeter. Soojuskadude vähendamiseks on kalorimeeter ereldatud väliskeskkonnast hõbetatud klaasümbrisega. Õhu kuumutamiseks on kalorimeetris küttekeha. Õhk suunatakse kalorimeetrisse läbi gaasikulumõõturi kompressorist. Õhu ...
TALLINNA TEHNIKAÜLIKOOL SOOJUSTEHNIKA INSTITUUT Praktilised tööd aines Soojustehnika Töö nr. 4 ÕHU ISOBAARSE ERISOOJUSE MÄÄRAMINE Üliõpilane: Kaisa Kaasik Matrikkel 050841 Rühm: AAVB Üliõpilane: Martin Külm Matrikkel 031252 Rühm: AAVB Üliõpilane: Matrikkel Rühm: Õppejõud: Heli Lootus Töö tehtud: 09.09.2009 Aruanne esitatud: 25.11.2009 Aruanne vastu võetud: Katseseadme skeem Tallinn 2009 1. Töö eesmärk
Tallinna Tehnikaülikool Soojustehnika instituut Praktilised tööd aines Soojustehnika Töö nr 4 ÕHU ISOBAARSE ERISOOJUSE MÄÄRAMINE Üliõpilane Kood Rühm Siim Rätsep 09 MATB-52 093632 Oliver Nuut Õppejõud Heli Lootus Töö tehtud Esitatud Arvestatud
Termodünaamika esimene printsiip: termodünaamilisele süsteemile juurde antav soojushulk läheb süsteemi siseenergia suurendamiseks ja süsteemi poolt välisjõudude vastu tehtavaks tööks. Termodünaamika teine printsiip: soojus ei saa üle kanduda külmemalt kehalt soojemale ilma, et sellega kaasneks teisi muutusi nendes kehades või neid ümbritsevates teistes kehades. Masin,mis teeb tööd enegiat kasutamata nim. perpetuum mobile ehk igiliikur. Isobaarse protsessi puhul on gaasi absoluutne temp. võrdeline ruumalaga. Soojusmasin saab töötada ainult siis, kui on on olemas soojusallikas ehk soojendi. Suurust nim. soojusmasina kasuteguriks, mis näitab kui palju juurde antavast doojusest on suudetud tsüklis muuta kasulikuks tööks. Pöördumatuks nim. sellist protsessi, mille pöördprotsess võib toimuda ainult mingi keerukama protsessi osana. Termodünaamikas kasutatakse energia kvaliteedi kirjeldamiseks suurust, mida nim. entroopiaks.
Suitsugaasi käsitleda koosnevana neljast ideaalsest komponendist: veeaur, süsihappegaas, lämmastik ja hapnik, millest kolme osamaht protsentides on antud lähteandmete tabelis. Põlemisel tekkiva suitsugaasi kogus kuupmeetrites sekundi kohta V sg 0 on esitatud normaaltingimustel ( B0 =760 mmHg ja t0 =0 °C). Isobaarse protsessi moolerisoojus kaheaatomilisele gaasile on 29,31 kJ/(kmol·K) ja kolmeaatomilisele gaasile 37,68 kJ/(kmol·K). Aine aatommassi määramisel lähtuda perioodilisustabelis leiduvatest väärtustest. Leida korstna ava minimaalne läbimõõt D tingimusel, et suitsugaasi voolukiirus ei oleks suurem kui 8 m/s. Määrata soojuskadu Q2 kui väliskeskkonna temperatuur on
Puidu põlemisel tekkinud suitsugaas väljub katlamaja korstnast temperatuuril tsg. Suitsugaasi käsitleda koosnevana neljast ideaalsest komponendist: veeaur, süsihappegaas, lämmastik ja hapnik, millest kolme osamaht protsentides on antud lähteandmete tabelis. Põlemisel tekkiva suitsugaasi kogus kuupmeetrites sekundi kohta Vsg0 on esitatud normaaltingimustel (B0=760 mmHg ja t0=0 °C). Isobaarse protsessi moolerisoojus kaheaatomilisele gaasile on 29,31 kJ/(kmol·K) ja kolmeaatomilisele gaasile 37,68 kJ/ (kmol·K). Aine aatommassi määramisel lähtuda perioodilisustabelis leiduvatest väärtustest. Leida korstna ava minimaalne läbimõõt D tingimusel, et suitsugaasi voolukiirus ei oleks suurem kui 8 m/s. Määrata soojuskadu Q2 kui väliskeskkonna temperatuur on tv. Lähteandmed matrikli numbri() järgi: Suitsugaasi temperatuur( t sg ¿ - 130°C Süsihappegaasi osamaht(CO2) - 13%
Entroopia tõestus. Valemid olemas tõesta lõppvalem. 7. Termokeemia. Reaktsiooni soojusefekti arvutamine. Hessi seadus. Soojusefekti sõltuvus temperatuurist. Kirchoffi seadus. 8. Entroopia pööratavates ja mittepööratavates protsessides. Spontaansete protsesside suund. 9. Absoluutse entroopia arvutamine Ei 10. Entroopia statistiline interpretatsioon 11. Gibbsi ja Helmholtzi vaba energia. Vaba energia kui protsessi suuna kriteerium . Helmholtzi 12. Isobaarse potentsiaali sõltuvus rõhust Oluline. Tõesta valem 13. Keemiline potentsiaal. Tuleta reaktsiooni üldvõrrand 14. Keemilise tasakaalu üldvõrrand. Tuleta reaktsiooni üldvõrrand 15. Rõhu ja temperatuuri mõju reaktsiooni tasakaalule. Tasakaalukonstandi erinevad väljendusviisid Kp, Kc ja Kx. 16. Reaktsiooni isoterm. Tasakaalukonstandi sõltuvus temperatuurist Ainult valem. 17. Gibbsi faaside reegel 18.Ühekomponendiliste süsteemide kirjeldamine faasidiagrammi abil.. Vee olekudiagramm. 19
Diiselmootoris põletatakse aeglasemalt põlevaid kütuseid kui ottomootoris, mistõttu võib põlemise mootori silindris lugeda teoreetiliselt isobaarseks protsessiks ja see eeldab põlemise kulgemist üheaegselt kolvi liikumisega alumise surnud seisu poole. [3] Dieseli ringprotsessi termiline kasutegur sõltub nii mootori surveastmest, isobaarilisest paisumisastmest kui ka adiabaadi astendajast, tõustes mootori surveastme ja adiabaadi astendaja suurenemisel ning isobaarse paisumisastme alanemisel. Kuna diiselmootori surveaste on ottomootori surveastmest kõrgem, on ka diiselmootori kasutegur üldiselt ottomootori kasutegurist suurem. Isobaarne paisumisaste on võrdeline mootori koormusega. Mida suurem on isobaarne paisumisaste, seda kestvam on soouse eraldumine (põlemine) ja kõrgem gaasi temperatuur paisumisprotsessi lõpul, mis põhjustabki mootori termilise kasuteguri alanemise koormuse tõusul. Seetõttu järeldubki, et diiselmootori termiline
-1. Soojuse isohoorne eemaldumine. 40(41). Gaasiturbiinseadmed ja nende ringprotsessid. GTS-i põhiagregaadid. Gaasiturbiinseadmetes toimub soojuse muundamine suure kiirusega liikuva gaasivooluse kin. Energiaks ja seejärel kin. Energia muundamine mehaaniliseks tööks gaasiturbiinis. Kui SPM toimusid kõik protsessid silindri sees, GTS puhul on iga protsessi jaoks eri agregaat(kompressor, turbiin). Gaasiturbiinseadmete jaoks on välja töötatud 2 teoreetilist protsessi: ringprotsess kütuse isobaarse põlemisega ja isohoorse põlemisega, tänapäeval praktikas kasutatakse peamiselt isobaarse põlemisega sest nende põlemiskambri konstruktsioon on tunduvalt lihtsam ja kindalm võrreldes isohoorsega. Kütus PK PK põlemiskamber(katel) K Kompressor p2 p3=p2 T- Turbiin
-1. Soojuse isohoorne eemaldumine. 40(41). Gaasiturbiinseadmed ja nende ringprotsessid. GTS-i põhiagregaadid. Gaasiturbiinseadmetes toimub soojuse muundamine suure kiirusega liikuva gaasivooluse kin. Energiaks ja seejärel kin. Energia muundamine mehaaniliseks tööks gaasiturbiinis. Kui SPM toimusid kõik protsessid silindri sees, GTS puhul on iga protsessi jaoks eri agregaat(kompressor, turbiin). Gaasiturbiinseadmete jaoks on välja töötatud 2 teoreetilist protsessi: ringprotsess kütuse isobaarse põlemisega ja isohoorse põlemisega, tänapäeval praktikas kasutatakse peamiselt isobaarse põlemisega sest nende põlemiskambri konstruktsioon on tunduvalt lihtsam ja kindalm võrreldes isohoorsega. Kütus PK PK põlemiskamber(katel) K Kompressor p2 p3=p2 T- Turbiin
omab karnoo ringprotsess maksimaalset termilist kasutegurit, kuid konstruktiivse keerukuse tõttu on karno ringprotsessil töötava TD keha. On tehtud arvutusi, kus aluseks on võetud reaalsed temp. nagu max temp. ja min temp. on 15 kraadi. Kolvi käik tuleks väga suur. Rõhud tulevad väga suured, ligi 300MPa. Sisepõlemismootorite jaoks on välja töötatud 3 teoreetilist ringpriotsessi: 1. Ringprotsess soojuse isohoorse protsessi (Isohoorse põlemisega ringprotsess). 2. Ringprotsess on isobaarse juurdejuhtimisega (Isobaarse põlemisega). 3. Ringprotsess kombineeritud soojuse juurdejuhtivusega (Sega-ringprotsess). Otto ringprotsess Ottomootorites toimub soojuse isohoorne protsessi juurdejuhtimine see tähendab põlemine toimub isohoorselt. Bensiin põleb niivõrd kiiresti, et põlemisprotsess on vaadeldav isohoorsena. 1-2 kütte segu adiabaatne komprimeerimine. 2-3 kütuse isohoorne põlemine, Q1 juhitakse juurde. 3-4 põlemisproduktide isoentroopne paisumine.
Toimub suure kiirusega liikuva gaasi vooluse kin.energia muundamine kasulikuks tööks. Kin.energia saavutab gaasivool düüsides. Gaasiturbiinis muutub kin.energia rõhuenergiaks , mille arvel tehakse tööd (turbiini võlli pöörlemine). Võll on ühendatud mingi seadmega, mida see turbiin peab käivitama. Gaasiturbiinide jaoks on välja töötatud 2 ringprotsessi: 1)Ringprotsess soojuse isohoorse juurdejuhtimisega (isohoorse põlemisega). 2)Soojuse isobaarse protsessi juurdejuhtimisega (levinum).Gaasiturbiinseade koosneb: 1)õhukompressor (tsentrfugaal või telg), 2)põlemiskamberpõlemisgaasid turbiini 3)gaasiturbiin - tema ehitus sarnaneb auruturbiinile, turbiini korpuse küljes on düüsid. Töölabadel toimub paisumine ja gaasid teevad paisumistööd. Gaasiturbiin seadme ringprotsess PV ja TS diagr-l Isobaarse põlemisega: 12 õhu isoentroopne komprimeerimine, 23 soojuse isobaarne pts-I
sealt eemaldav, mis märgatavalt suurendab gaasiturbiinseadme keerukust ja mõõtmeid. Gaasiturbiinseadmetes toimub soojuse muundamine suure kiirusega liikuva gaasivooluse kin. Energiaks ja seejärel kin. Energia muundamine mehaaniliseks tööks gaasiturbiinis. Kui SPM toimusid kõik protsessid silindri sees, GTS puhul on iga protsessi jaoks eri agregaat(kompressor, turbiin). Gaasiturbiinseadmete jaoks on välja töötatud 2 teoreetilist protsessi: ringprotsess kütuse isobaarse põlemisega ja isohoorse põlemisega, tänapäeval praktikas kasutatakse peamiselt isobaarse põlemisega sest nende põlemiskambri konstruktsioon on tunduvalt lihtsam ja kindalm võrreldes isohoorsega. Gaasi- ja auruturbiiniga liitjõuseadmes on soojusjõumasinaid siduvaks lüliks põlemiskamber, milles paiknev soojusvahetuspind täidab aurugeneraatori osa. Seadmes sisaldub põlemisgaasilt aurugeneraatori toiteveele soojust ülekandev regeneraator. Kompressorist K väljuv õhk surutakse
U V q C P - CV = p + dSsys = rev = dStr + dSpr V T T P T V V nR q q C P - CV = [ p ] ; C P dS tr V== nR = rev 12. Isobaarse potentsiaali sõltuvus rõhust ; = -C T P T P p T T 13. Keemiline potentsiaal. pnR q rev q G
mootor oleks tehniliselt korras , ekspluatatsioonis avastatud hälbed ja rõhk enne turbiini, Kombineeritud ülelaadimist kasutatakse eeskätt suure võimsusega 2- rikked oleksid kõrvaldatud. Eriti suurt tähelepanu peab pöörama - väljalaskegaasid juhtida turbiini võimalikult väikese taktiliste isobaarse ülelaadimise korral, kus manööverreziimidel mootori kütteaparatuuri ja gaasijaotusseadmete korrasolekule. Nende läbimõõdu ja lühikeste torude kaudu, millega väheneb lülitakse tööle elektriajamilt töötav ülelaadimisõhu kompressor. seadmete tehnilisest seisukorrast sõltub otseselt reguleerimise gaaside paisumise võimalus enne turbiini, tulemus - põlemisprotsessi täielikkus ja mootori ökonoomsus
inertsjõud. Sisepõlemis mootorites kõik põhiprotsessid toimusid mootori silindris. Gaasiturbiin seadmetes toimuvad protsessid erinevates agregaatides: -kompenseemine kompressoris 1 (tsentrifugaal kompressor) -põlemine toimub põlemiskambris 2, kütust pumbatakse pumba 5 abil -paisumine toimub düüsides 3 ja turbiini töölabade vahelistes kanalites 4. põhimõtteskeem Ringprotsess gaasiturbiini jaoks. On välja töödatud 2 teoreetilist ringprotsessi: RP isobaarse põlemisega (valdavalt levinud, sest põlemis kamber on lihtsama ehitusega) ja isohoorse põlemisega. p T v s 1-2 põlemisõhu adiabaatne isotroopne komprimeermine p1->p2, õhk läheb edasi põlemiskambrisse 2-3 soojuse isobaarne juurde juhtimine protsessi (isobaarne põlemine) 3-4 põlemisgaaside isoentroopne paisumine düüsides 3 ja töölabadel 4 ja tehakse kasulikku
teel komprimeerimistakti lõpus. Kolbmootori Dieseli ringprotsessis (vt Joonis 5 .42) suunatakse soojus protsessi püsival rõhul. Ideaalne Dieseli ringprotsess koosneb kahest isoentroobist, ühest isobaarist ja ühest isohoorist: õhu isoentroopse komprimeerimise 1 2 on korraldatud nii, et komprimeerimise lõpuks ületaks temperatuur kütuse isesüttimistemperatuuri (600 800ºC); seejärel pritsitakse silindrisse diiselkütust, muud rasket vedelkütust või põlevgaasi, mis süttib; isobaarse paisumise 2 3 kestel kütus põleb ja soojushulk q1 viiakse protsessi; järgneb isoentroopne paisumine 3 4 ja isohoorne paisumine 4 1, mille käigus koos termodünaamilise kehaga eemaldatakse protsessist soojushulk q2 ja toimub jahtumine temperatuurilt T4 algtemperatuurini T1 . Dieseli ringprotsessi termiline kasutegur avaldub seosega 1 k -1 D =1 - × (5.0)
ideaalgaaside olekuvõrrandist, et V/T = R/p = konst , ehk gaasi üleminekul olekust 1 olekusse 2 v1/v2 = T1/T2 Seega isobaarses protsessis on gaasi maht võrdeline absoluutse temperatuuriga ja gaasi mahu suhe absoluutsesse temperatuuri protsessi igal ajahetkel on konstantne suurus v1/T1 = v2/T2 Isobaarsel paisumisel gaasi temperatuur tõuseb, komprimeerimisel aga alaneb. Isobaariline protsess on pv-diagrammil kujutatav horisontaalse joonena (joonis 10). Joonis 10. Isobaarse protsessi kujutamine pv-diagrammil. Isobaarse protsessi mehaaniline töö on avaldatav pindalana v112 v2v1 Soojuse juurdeviimisel protsessi kulgeb joon vasakult paremale, soojuse eemaldamisel vastassuunas. Isobaarses protsessis tehnilist tööd ei sooritata. Gaasi ühikumassi töö on l 1,2 = p (v2 - v1) Isobaarse protsessi töö avaldub keskmise jäävruumala erisoojuse vahendusel: T2 Qp = mcpksk (T2 T1 ) (72)
Eestis on min 200DU päevas ja mitte üle 400DU , 546 rekord. eestis on talvel veeauru rõhk 3-4 mbari ja suvel 12-15 mbari. Veeauru küllastumise temperatuur T= 374 C Osoonikihi kõrgus on 15-30 km. Eestis kestab välk 0.5s ja aastas on umbes 10-20 äikesepäeva. Osooni paksus 1-6 mm Magnuse valemiga saab küllastunud veearuru rõhku leida Mendelejev-Clap.. valemia saab ideaalse gaasi oleku rõhku vms Von Mieghem aluspinna turbulentsuse valem Mayeri valem isobaarse protsessi soojusmahtuvuse valem vms Väisälä-Brunti õhu võnkesageduse arvutamiseks Coriolise parameter e. sagedus Geostroofiline tuul puhub paralleelselt isobaaridega Homogeenses atmosfääris kahaneb tuul ühtlaselt.
annaabi.ee 
