Шпоры по ФОПИ

1.Понятие тепловых явлений, измерение тепловых величин.

Внутренняя энергия может изменяться как за счет работы, так и за счет контакта с телами, т.е. в процессе теплообмена.

Энергия, передаваемая при теплообмене наз-ся кол-вом теплоты.

Энергия передаваемая при подведении тепла называется положи-тельной - если получает, отрицательной - если отдает тепло.

При соприкосновении двух тел происходит обмен энергией движу-щихся структурных частиц.Интенсивность движ-ся тел имеющих низкую t-ру тела увел-ся и наоборот. Поток энергии передаваемый от более к менее горячим телам наз-ся тепловым потоком. Для возникновения теплообмена необходима разность температур тел, направленная в сторону меньшей температуры.

Энергия посредством лучеиспускания– в космических условиях, условиях близких к вакууму, где отсутствуют эл-ые частицы.

В вещественной среде распространение тепла всегда связано с движением структурных частиц, однако,перенос тепла может прохо-дить в рез-те передачи энергии,в рез-те перемешивания сред, сос-тоящих из большого кол-ва молекул ,образующих объем.

Процесс распр-ия тепла вследствие движения структурных частиц наз-ся теплопроводностью.

Конвекция –процесс теплопередачи,обусловленный перемещ-ем молекулярных объемов сред.

3 вида теплопередачи: 1)Теплопроводность (кондукция);2) Конвек-ция (передача тепла от менее нагретых к более нагретым, переме-шивание), жидкостная и газовая;3) Радиация (Осущес-ся за счет лу-чистой передачи энергии в виде Э.м. волн).

В теории теплопередачи зачастую процесс теплообмена явл-ся сло-жным тройственным случаем. Н-р,нагревание эл-ской спирали. Основным методом исследования теории теплопередачи явл-ся расчленение сложного процесса теплообмена на его составляющие по способу передачи тепла.

При рассмотрении процессов теплообмена,протекающих в твер-дых,жидких,газообразных средах компоненты составляющей сис-мы рассматриваются,как правило,непрерывными.Необходимо рас-сматривать тепловые расширения /линейное, объемное.

Измерение тепловых величин. [Дж] – ед-ца измерения кол-ва тепла;

2. Приборы для измерения кол-ва тепла. Назначение калориметров.

Для опред-ния парам-ров тепловых величин исп-ся различные приборы и устр-ва, например КАЛОРИМЕТРЫ.

При большинстве физ-их и хим-их процессов происх-т изменение Q. Q опред-ся свойствами вещ-ва; условиями окр-ей среды.

Задачей калориметров явл-ся эксперимент.определение различных факторов и пар-ров на измен-е тепл.энергии и тепловой эффект.

Калориметры работают так, что после инициирования какого-либо процесса (смешения, горения) проба над которой проводится эксперимент отдает или отбирает определенное кол-во тепла,

кот. осущ-ся внутри калориметра вне окружающей среды.

Как правило изменение тепловой энергии приводит к изменению темп-ры, она может уменьшаться или возрастать в зависимости от видов процесса. Изменение темп-ры явл-ся мерой изменения тепловой энергии.

Измерение изменения тепловой энергии сводится к изменению температуры. Тепловой баланс для калориметра в идеальном случае можно свести к следующему выражению

СК – тепловой эквивалент всех калориметров;

- разность темп-р; - тепловые потери.

3. Жидкостные и металлические калориметры.

Жидкостные калориметры.

Кал-тр состоит из:1- реакционный сосуд,где осущ-ся какая-либо хим-ая реакция 6; 1 помещен в жидкость 2, заключены в соотв. объеме сосуда им-щего тепловую изоляцию 3. Смеситель (двигатель) с тур-бинкой 4 для равномерности температуры жидкости,5- термометр, чувствит-ая часть погружена в жидкость.

Кол-во тепла выделенное в рез-те какой-либо реакции приводит к увеличению или уменьшению темп-ры реакционного сосуда и соотв-но жидкости окружающей этот сосуд. Изменение темп-ры жидкости является мерой измерения теплового потока. Теплоемкость С жидкости не должна быть слишком большой. Для более точных измерений данный калориметр м/б помещен в дополнительный резервуар со стабилизированной темп-ой (жидкий азот) – компенсация потерь тепла.

4. Калориметры для измерения теплотворной способности жидких и газообразных веществ.

Сущ-ет необходимость знать теплотворную способность газообразных вещ-в. Исп-ся специальные калориметры, которые осуществляют устранение из зоны горения остаточных средств.

Калориметр горения

Этот калориметр помещ-ся в спец-ый калориметр (калоримет-рическая бомба Бертло ) для быстропротекающих продуктов сго-рания. 1- теплоизоляцион.корпус,2– тигель для сгорания,3 – элек-тродвигатель,4– трубопровод д/ подачи кислорода, 5 – трубопровод откачки продуктов сгорания.

Тепловая энергия возник-ая в процессе сгорания опред-ся с помощью калориметра, в которое помещается данное устройство.

Удельная теплота сгорания:

, - массовый расходы охлаждающей среды и топлива

- удельная теплоемкость охлаждающей среды;

- изменение темп-ры охлажд-ей среды.

Калориметр для измерения тепловых характеристик горения газообразных вещ-в.

Исследуемый газ по трубопроводу 5 поступает вместе с воздухом,

5. Измерение тепловых потоков при явлении теплопроводности и теплопередачи.

Передача тепла через стенку (в усл-ях стац-рной теплпров-ти)

b – ширина, S –площадб поверх-ти.

Согласно з-ну теплопровод-ти

(стационарного). Тепловой поток

передаваемый от одной поверх-ти к

другой опред-ся как:

-коэф-нт теплопров-сти

S- площадь пластины; B – ширина, Т1,Т2 – температуры.

При протекании теплового потока для цилиндра тсп потока Ф передаваемой внутренней поверхности опред-ся как:

l – длина цилиндрич-й. Трубы

6. Измерение тепловых потоков в текущих средах.

Большие кол-во тепловой энергии передаются с пом-ю жидкостных и газообразных сред.Требуется необх-сть измерения и учета,как вы-рабатываемой энергии так и потребляемой.

Тепловой поток,передав-мый теплоносителем в виде жидкости или газа (пара),ч/з опред-ое поперечн.сечение трубопровода в опред-ой зоне. S- площадь; m – масса

h1 –энтальпия теплоносителя поступающая на источник потребитель. h2 –энтальпия возыращен. от теплопотребителя.

m[кг/сек], h[Дж/кг].

Кол-во тепла отданного теплоносителем теплопотребителю за опред-ый промежуток времени опред-ся интегрированием потока за данный промежуток времени:

Энтальпия опред-ся св-ми теплоносителя (вода, ртуть и т. д.), она связана с термоемкостью и темп-ой. h=c*T – степень погрешности.

Измерение теплового потока и тепловой энергии сводится к измерению нескольких параметров (массового расхода теплоносителя и его теп-ра на входе и выходе).

Удельная теплоемкость вещ-ва опред-ся св-ми и в опред-ой степени зависит от темп-ры C=f(св-ва, Т0). При измерении тепл-ти и энтальпии газообразных теплоносителей необходимо оценивать величину давления теплоносителя h=f(T0, P).

Приборы измеряющие тепловые потоки и тепловую энергию наз-ся теплосчетчиками. Наиболее просто данные прибора реализуются с помощью электронных устройств.

7. Структурная схема и состав узла учета тепловой энергии.

Теплосчетчик. Принцип работы теплосчетчиков основан на измере-нии пар-ров теплоносителя с пом-ю датчика t-ры, датчика давления и расходомеров.По полученным данным с пом-ю МП реализует значение получения теплового процесса.

Расходомеры,измеряющие параметры теплоносителя явл-ся объе-мными, для оценки массового расхода необходимо знать плотность среды ,.

Структурная схема узла учета тепловой энергии.

На подающем трубопроводе устанавливается датчик расхода, дав-ления и t-ры, аналогичные датчики устанавл-ся на обратном трубопроводе.

ТВ получает информацию расхода,давления и темп-ры, опреде-ляет поступающую и отводящую тепловую энергию Q=Q1-Q2, Q=m*h*t..

Существуют открытые и закрытые схемы теплоснабжения.

Закрытая схема (поступаемая масса теплоносителя равна отдаваемой массе теплоносителя) m1=m2.

Открытая схема (предусматривает отбор тепловой энергии теплоносителя)

11.Физические основы явления ультразвуковых коле-баний (УЗК). Излучатели и приемники УЗК, их хар-ки.

Акустический излучатель -устр-во, предназнач-ое д/ преобраз-ния энергии того или иного рода в звук и его излучение в какую-либо сре-ду. Виды: электроакустические (электрическая энергия преобра-зуется в звуковую), гидромех-ие (энергия жидкости), пневмоакустические (энергия сжатого воздуха).

Основные хар-ки электроакустич-их измерений: Резонанстная час-тота, Излучаемая мощность, Электроакуст. КПД, Полоса проп-ния.

Акустический приемник - устр-во,обеспечивающее прием акус-ических колеб-й, измерения их пар-ров при преобраз-ии полученной энергии в другую (Получени-| преобразование-| измерение.)

Приемник: - звукового давления, -колебательной скорости, -ускорения, -интенсивности звука.

Осн-ые хар-ки электроакус-их приемников: Чувствительность (измеряемая и пороговая).

Природа