Описание экспериментальной установки. Лабораторная установка (рисунок 3,4) состоит из вакуумного насоса с коллектором

Лабораторная установка (рисунок 3,4) состоит из вакуумного насоса с коллектором, через который с помощью вакуумного насоса откачивается воздух из рабочих емкостей. Через крышку емкостей в вакуумируемые объемы вводятся два датчика температуры и электрические датчики абсолютного давления. Вторая емкость содержит колбу с нагревателем.

Рисунок 3 – Схема лабораторной установки «Фазовые переходы»

1 – вакуумный насос, 2 – испытуемый материал, 3 – термопара, 4 – первая рабочая емкость, 5 и 13 – датчики давления, 6 – крышка первой рабочей емкости, 7 – цифровой измеритель ТРМ 200, 8 – кран сброса вакуума, 9 и 10 – краны, 11 – регулятор ТРМ 202, 12 – крышка второй рабочей емкости, 14 – термопара, 15 – вторая рабочая емкость, 16 – нагреватель, 17 – колба.

Рисунок 3 – Фотография установки

При вакуумировании рабочих емкостей давление паровой фазы в них уменьшается, температура насылающих паров падает и в какой-то момент становится равной температуре жидкой фазы испытываемого образца. При этом можно наблюдать кипение воды при температурах существенно меньших 100°С или интенсивное испарение влажного материала и резкое снижение его температуры.

Порядок проведения работы:

1. Изучить методические указания, заготовить форму отчета о проведенной работе, в которую внести название и цель работы, основные сведения об изучаемых процессах, схему экспериментальной установки, заготовить таблицу 2 и 3 для записи результатов измерений и вычислений.

2. Установить в камеру пористый влажный материал с температурой 50-70°С, предварительно взвесив его в сухом () и влажном состоянии () на электронных весах с точностью 0,1 г.

3. Датчик температуры (3) установить внутрь испытываемого материала.

4. Подсоединить вакуумные камеры (4 и 15) и герметично закрыть крышками (6 и 12).

5. Открыть краны (9 и 10) соединяющие рабочие емкости с вакуумным насосом. Кран (8) сброса вакуума оставить закрытым.

6. Включить лабораторную установку с помощью автоматического выключателя 220В.

7. Включить компьютер и запустить программу проведения лабораторной работы «Вакуумное охлаждение» (рис. 5).

8. Включить в сеть вакуумный насос кнопкой «ВК1».

9. С компьютера снять показания температур внутри образца (T1) и давление в емкости (P) для пяти моментах времени.

10. Продолжать вакуумирование до прекращения падения давления и уменьшения температуры газовой среды. Автоматическая система измерения при этом фиксирует текущую величину давления в эксикаторе и температуру.

11. При установлении равновесной температуры и давления закрыть кран, и выключить насос.

12. Записать полученные данные в таблицу 2.

13. Перенести в отчет график фазового перехода вода-пар, зафиксированный системой автоматического измерения.

14. Сбросить давление краном (8), извлечь объект испытаний и измерить его массу (), на электронных весах с точностью 0,1 г.

15. Рассчитать потери влаги

Рисунок 5 – Лицевая панель программы.

16. Вычислить среднее значение теплоты испарения по формуле

r = (c_в*(т_о-т_м)+с_м*м_м)*(t_о-t_к))/(т_о-т_к)

17. Полученные результаты записать в таблицу 3.

18. Установить в камеру пористый влажный материал с полным совпадением характеристик с первым испытуемым.

19. Датчик температуры (3) установить внутрь испытываемого материала.

20. Подсоединить вакуумные камеры (4 и 15) и герметично закрыть крышками (6 и 12).

21. Закрыть кран (10) и открыть кран (9) оставив одну рабочую емкость (4) соединенную с вакуумным насосом (1). Кран (8) сброса вакуума оставить закрытым.

22. Включить вакуумный насос (1) кнопкой «ВК1».

23. С компьютера снять показания температуры внутри образца (T1) и давление в емкости (P) для пяти моментах времени.

24. При установлении равновесной температуры и давления закрыть кран, и выключить насос.

25. Записать полученные данные в таблицу 2.

26. По таблице 2 построить графики зависимости температуры от времени и температуры от давления.

27. Повторить пункты с 3 по 26 для второго испытуемого материала.

28. Сравнить, сделать и записать выводы. Ответить на контрольные вопросы.

Таблица 2. Экспериментальные данные

Две емкости
Время τ, с
Температура T1, K
Давление P, Па
Одна емкость
Время τ, с
Температура T1, K
Давление P, Па

Таблица 3. Экспериментальные данные

№ п/п	Измеряемые величины	Объект исследования
Материал №1	Материал №2
1.	Начальная масса образца, г
2.	Масса образца в конце эксперимента, г
3.	Убыль влаги, ℅
4.	Начальное давление, кПа
5.	Конечно давление, кПа
6.	Начальная температура образца, °С
7.	Конечная температура образца, °С
8.	Начальная температура в камере, °С
9.	Конечная температура в камере, °С
10.	Время эксперимента, мин

Контрольные вопросы

1. Из каких представлений строится физическая модель вакуумно-испарительного охлаждения влажных материалов?

2. Какие положения являются принципиальными для физической модели вакуумно-испарительного охлаждения влажных материалов?

3. Как изменяется температура внутри материала при конвективном и вакуумно-испарительном охлаждении?

Литература

1. Зорин В. М., Клименко А. В., Зорина В. М., Клименко А.В Теплоэнергетика и теплотехника: М. – Издательство МЭИ, 2001 г. ISBN: 5-7046-0512-5, 5-7046-0515-X

2. Малахов Н.Н., Плаксин Ю.М., Ларин В.А. Процессы и аппараты пищевых производств.- Орел.: Издательство ОрелГТУ, 2001.- 687с.

Дата добавления: 2015-07-07