Лабораторная работа №3 Определение зависимости температуры от давления для насыщенного пара

---

Лабораторная работа № 3 
Определение зависимости температуры от давления для
насыщенного пара. 
1. Общие сведения. 
Цель работы. Установление зависимости температуры насыщения от 
давления водяного пара при постоянном объеме и сравнения с теоретической 
зависимостью. 
Наибольшее применение в различных отраслях народного хозяйства 
получил водяной пар, являющийся рабочим телом в паровых турбинах, 
паровых машинах, теплоносителем в различных теплообменниках и т.п. 
Процесс парообразования может происходить как в неограниченном 
пространстве так и в закрытом объеме. В первом случае жидкость испаряясь 
переходит полностью в пар. Во втором случае вылетающие из жидкости 
молекулы заполняют свободное пространство над ней, при этом часть 
молекул, движущихся в паровом пространстве над поверхностью, 
возвращается обратно в жидкость. 
В некоторый момент между парообразованием и обратным процессом 
может наступить равенство, при котором число молекул вылетающих из 
жидкости, равно числу молекул, возвращающимся обратно в жидкость. Пар 
в этом состоянии принимает максимальную плотность при данной 
температуре и называется насыщенным, т.е. это пар, соприкасающийся с 
жидкостью и находящийся в термическом с ней равновесии. С изменением 
температуры жидкости равновесие нарушается, вызывая соответствующее 
изменение плотности и давления насыщенного пара. 
Опытным путем установлено, что каждому давлению соответствует 
определенная температура кипения жидкости, являющаяся температурой 
насыщения. В общем виде связь между температурой насыщения t
н
и 
давлением Р
н
записывается в виде: 
Р
н
= t(t
н
) 
(1) 
2. Описание установки. 
Установка для изохорного процесса изменения состояния воды и водяного 
пара состоит из толстостенного металлического сосуда 1. Сосуд установлен 

---

не электроплитку 4, сообщающую тепло воде, находящейся внутри сосуда. 
Сосуд заключен в металлический кожух 7. В крышку сосуда вставлена 
термопара 2, для измерения температуры насыщенного пара. В крышке 
сосуда имеется предохранительный клапан 6. Давление в сосуде измеряется 
манометром 3. 
рис.5. Схема установки для определения зависимости температуры от 
давления насыщенного пара. 
3. Проведение опыта. 
Перед опытом необходимо проверить заполнен ли сосуд водой. 
В начале опыта: 
а) открыть предохранительный клапан 6. 
б) включить электронагреватель установки в сеть 
в) после того, как вода в сосуде закипит, что можно обнаружить по 
интенсивному выходу пара через клапан и показанию термопары (t≈100
o
C), 
клапан следует плотно закрыть и начать наблюдение. 
г) запись давления проводить через каждые 0,2-0,4 атм. одновременно 
снимая и записывая показания термометра 

---

д) продолжать запись наблюдений до давления 4 кг/см
2
после достижения 
которого отключить электронагреватель 
е) регистрацию показаний манометра и термометра продолжить при 
охлаждении для тех же давлений, что и при нагревании. 
ж) определить атмосферное давление по барометру. 
з) после окончания опыта отключить установку 
4. Обработка результатов опыта 
а) рассчитывают значения абсолютного давления в сосуде. 
Р
н
=Р
а
=Рб+Рм
(2) 
Где Рб - атмосферное давление по барометру 
Рм - давление в сосуде по манометру 
б) средняя температура насыщения по данным опыта при нагревании и 
охлаждении. 
2
.
.
охл
tн
нагр
tн
tн


(3) 
в) по результатам опытных данных построить зависимость 
Р
н
=f(t
н
)
(4) 
г) сопоставить результаты эксперимента с табличными данными из 
литературы [1]. Оценить погрешность экспериментов. 
5. Содержание отчета 
Отчет должен содержать: 
а) принципиальную схему установки 
б) экспериментальные данные 

---

в) расчет величин абсолютных давлений, средних температур и погрешностей 
эксперимента 
г) график зависимостей