Учебный стенд по технической термодинамике

(5114 б 09 В 23 ПИСАНИ А ВТОРСКОМУ БР НИЯ Т В 1-12(72) И. И. А (53) 621.593 (56) Авторск653622, к. гидравлическии едовательно сое итаторы нагнетпаровой турби ричем имитатор ен в виде конф атчика 4 - вемкости 5 длятый контур и н отвода установл тградуированнь и, и регулируем вления 12 и 13, ях 5 и 6 имитир и холодного ис идкости через 3 и через им рчют потоки эн рск и Ю. А. Пшеничноетельство СССРВ 23/16, 1977,ндреев 088.8) ое сви , б 09 С: ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ17 политехнический инсти(54) УЧЕБНЫИ СТЕНД ПО ТЕХНИЧЕСКОЛ ТЕРМОДИНАМИКЕ(57) Изобретение относится к учебно-лабораторному оборудованию по теоретической теплотехнике. Учебный стенд позволяет повысить наглядность моделирования прямого цикла Карно в области насыщенного влажного лара на основе гидроаналогии температуры и потока энтропии. Учебный стенд имеет замкнутыидержащий послравлические имлоприемника 2,отдатчика 4. Пника 2 выполитатор теплоотдзора На входекости в замкнукости 6 для еемеры 10 и 11, опотока энтропические сопротикости в емкосттуры горячегола. Расходы жровой турбинытателяимитиф-лы. 4 ил. контур, содиненные гндателя 1, тепны 3 и тепло- теплоприемчзора, а имивиде диффуподачи жида выходе емены расходое в единицахые гидравлиУровни жидуют температочников тепимитатор лататор нагие- а тропин.з,п.Изобретение относится к учебным наглядным пособиям, в частности для демонстрации принципа работы и теплотехнических процессов в лабораториях общей теплотехники, технической термодинамики и т.п.Цель изобретения - повышение наглядности и расширение диапазона решаемых задач путем моделирования тсрмодинамических процессов гидравлической имитацией.На фиг. 1 представлена при)щипиальная схема учебного стенда цо технической термодинамике; на фиг, 2 - схема замкнутого гидравлического контура; на фиг. 3 - моделируемый цикл Карно в зависимости от температуры Т и удельной энтропии Я; на фиг. 4 - то же, в зависимости от температуры Т и величины потока энтропии 5.Учебць)й стенд по технической термодинамике содсржцт образуюшис змкнутый контур 3300.сд 0570,) 130 сое,33301 ыс ц)итаторы цягцсттсля 1, теплопрцсмцика 2, ПарОВОй турбИНЫ 3 И ТСГГЛООтдс.ТЧРГК 4. У ГСбНЫИ ССИ;3, ИМС(ГКЖС 1)с)СГО)0(С 141 ЫС цГЛ 3 под зямкцм 1 ьГм конту)Ом смкостц 5 и 6 Д.ГИ подачи и отводя жидкости, сосдицсццьГе соответственно с имитаторами тсцлоцрисмНИКа 2 И ТЕ 3 Ртдтс 11 Кя 4 НОСредСтОМ СИ(- ГрубОР( 7 и 8, и (Орс)тцый клапан 9, уставвлсц ный между им и 7 сз 70 ра)53 цс)ГНЕТ 7 С;Гя 1 И ТС,0;13)ИСХГ НИКс 2. При этом имитатор 2 теплопрцемникя ВьшолЦЕН В ЦИДС КОНфУЗОРЯ, Я ИМИТ(ТОР 4 ТСПЛО- отдтчикаВ зиде диффузора 1 ф 4 г. 1 и 2).Кроме т(ИО, ца Входе смкостц 5 для подачи жидкости и ня Выходе емкости 6 для се отвода установлены расходомсры 10 и1, ОтГрядуирОВ 1 цые В сдицц(ах цотОкя энтропии, и регулируемые гидравлические с(НГротип;сни 5 12 и 13 соотВетстВСННО.На одном валу с и ГитяторомНгцсГятслн установлсц элск 3 рол 1)цгГС)ь 4 собстВ Н НЫХ ГУКД, с 1 На ОЛ 3,ОМ 5 сЛС ИМ 3 с 7 ГО ром 3 паровой турбины . - э 1 ектрогецср- Гор 1 0 ГОлезноиГс Г 3 узки, к кгСмм ям ко ГО р 01 о 30,кл)очс Г,Г", г6 .07 рсбГГГ с, , элск 11)0 РсРГ и.11 риц 3(и 13,(сис 3 В,4 мс 0 стсГд .С 3)- Бац на РГВ)5 сс 73 35 (03 цсй 7 срмо,и)3 мике впало) ци мсжд, т3) овым . и ГРГдро)4 схяЦИЧССКИМ И ВСЛ и ГИНЯМ и - МЕ КЛУ тЕМ 3:СР- ту 1 ц)й Т и цяцором 11.тякж( )Гек Гу 15 НГНОИ 3303 )кс 2311 ОНИ .) РГ В( СОЫМ 31 ДОМ Р ПОД ПОГОКК) Э)4 ТР 3,3; НОИМ,)СГ И э)тр 03)и 51, ГГС(.носи 1351 1)ябо 3., Бсцст 3:(м через поперечное сечсцис квяля В сдиц - ПУ ВРСМСЦЦ; ПОТОК сп)ТР 3.)ГЦ С),53 ЗЯЦ С Г(3 СГ;- вым расходом М и удс,1:01:Рцтро)73 с 1 .:) в тйм же се)енин сООтнцеццсм 5 == М. 8).ЬЛГОДс)Р 5 301)ГО ИИ (ТЦГ;0)ШР) ЫС поточные процессы бсз соверц)ецця мсхяГН- чсской работь в т(31 лообмс;чиках (В об- ,Гасти насы 1 ц(.Ни 53 этО из 002)330-изотс)мц)лс процессы) можно смоделировать ст 1330- 3 с 10 НЫМИ ГДПс)В 1 И 3(сс 1(3713 33 Г ЦС(сГ:,33 (3 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 налах переменного расхода, При этом изменение потока энтропии 12 значит и удельной энтропии) в теплообменнике за счет подвода или отвода тепла при постоянной температуре моделируется изменением расхода жидкости вдоль канала, имитирующего теплообменник, за счет подвода или отвода этой жидкости через боковые стенки при постоянном напоре, Неизменность напора вдоль канала обеспечивается таким сочетанием геометрических размеров и гидравлических режимов, при котором можно пренебречь кинетической энергией и гидро- динамическим сопротивлением. Если эти каналы выполнить плоскими, при условии постоянства скорости один из поперечных размеров канала пропорционален расходу, В этом случае расширение или сужение каналя имитаторов тец,1(юбмснцика и теплотдят;ик вг,.Идцсв.)даст измс)Гение удельной э)п ронин и потока энтропии фиг. 3).Ад 3 бс)1 цыс Гро (Рс ы Б паровых лов- тОчцых м с 1 ц)и)ах Г;30;)с)ц.1 с к)тся таки) и:(с ПРОЦЕСсс 1 М 3 В ГР ЧРс)31, НИВСКИХ ЛОЦТОЧНЫХ мшинах. 11 ри этом разность температур На ВХОДЕ И БЫХОДЕ Цс 1 РОВЫ ( ОЦТОЧНЫХ Мя" ц 1 ин, ВХОД 5 щи х ц 7:1 О цР схему, реализую. щук) цикл Карно, м.дел:Груется разностью напоров ца Входе и 3,34 д(. Гидравлических машин лабораторного стен;13. Изоэцтропность адиябатцого 13003 Сося Б паровой лоцаточцой машиИ: Годелцрустся постояно г Бом рсхода ки.Рк Ост 13 в;10 л ь гидравлическ(Ри м 2 ши 14 ы 2 дИ РМГ:)ских)с.С,тс)ГД работает 0,7(:(х к 1(и)3 образом.ЖРГдкос Гь цод дсйс 7 цис) обс 7 Венного веса перетекает цз емкости 6) в емкость 6 через трубки 7. к.(у 02, Р)митатор 3 паровой турбины, , и сфу.50 р и труоки 8.11 срстекяци)0 жидк сс 11 с)и рху вниз через И.,ГНТтор 1 3.7 .373.; ; 13533,:ГГ;у 01 цор, СОЗдя ВСЪ 1 ЫИ Э 3 ИХ 51)Гита Г;., И Обр1 ЬГЙ кл 13 н 9. Таки)3 01 170. В СГ 3 ионрном рсжцмс расход;к.1); "Грсз имцттор 3 ровой туб 3 цы рВ;.: с,ммс лву, рясхо- , Б: РСХОД ч(РС, И:ЦГ: 3;РЦЯГЦСтатсля и рясхоР 1 из скосГР)5 в емкость 6. ЛГЯКТСГЦС 3 Икс 3 И РС .33 Ь: НГ)1 ИХТОР 1 3 с) Ц(ТаТ.Л 53 .ЦлбИРКТо 7 ТКИМИ,Сздя 5 С 4 СМЫИ 3 Ы ГГ 333(30 :ОТГПгПСТБОБ, 1 Гя)ХГ 15 Кс 3 нс 1 Гс Х )ГМ ЯтсТОРОВ ТСГГ 0 РИСМ )ГИКс И ТСГЛООТДТЧРГК. )Г 1 с)30.1 сР 5 РЯЗГ)ОС)34 3 с)(х 3(РВ КРДКОСТ 4 ГСОС. ИМ 1 тс 37,с, Г 1.)в 4 тс)би)ы1 срез цмцтят 03) 1 цс 33)ст 2 Ггсг)51 М 0 13Г 0.и, 5 31 12 с 0 ГР, 3 3 я ( . с 1 Рс,, 3((р с 3)1)0)1Р и 3 Р 3 ЗС(бНСМ: ц)Г 3 с. .Ом0 цтребцтеля эл(РСГ)роэцсГ)ГРГ (лх)Н 01)ко)4), ,а)3 ЫГГ 3" "303100 31 , . . .,"б.".5 С) (К ИЗ СТГ Р,)сктро,(ВИГТС,ГесУро)53353 и.идкос Гц 11 ;мкостяхГ Э СОНГ В(с ТГРС.)О ;,. 37 Г 3;К)Т ТС) 3 Ц с 3 ТЪ.3Г1 х гор)1 "(го: 0 Голц 01("("10 ч)3 и. :35 " . ",3. сх)Г,"ГГ, 3 сПс"5Яимитаторы паровой турбины (гидравлическую турбину) 3 и через нагнетатель 1 имитируют потоки энтропии 5 т и 5 через паровую турбину и через паровой компрессор соответственно. Разность уровней Н, - Н моделирует высоту цикла Карно Т - Т . Разность расходов 6, - бмоделирует ширину (основание) этого цикла в координатах: температура - поток энтропии. Эта разность измеряется любым из двух установленных расхоломеров (при условии стдционарности гилравлического режима, индикатором стационарности служит одинаковость показаний расходомеров 10 и 11), которые отградуированы в единицах потока энтропии. Произведение этих разностей (площадь цикла) фиксируется в единицу времени (фиг. 4).Произведение Т, (5., - Я) измеряет подведенное в единицу времени тепло в цсцдрителе, а произведение Т (5 -- , ) в - отведенное в единицу времени тепло в ко.; - ленсаторе. Разность этих теплог ддсг олсзную работу (экос)цию). Действительная полезная нагрузка равна разности показанй ваттметров электрогенератора 5 и лвигдтеля 14 собственных нужд. Варьруя цри помощи регулируемых сопротивлецй 12 и 13 уровни жилкосги в емкостях 5 и 6, можно проследить влияние температур Т,. и Тх (в обратном цикле ними являются соответственно температуры цолводд и огвода тепла) на термический и эксергстцческий коэффициенты полсзцо о лейс 1 вия.Г 1 оложительцый эффект предлагаемого стенда заключается в возможности моделирования нереализуемого на практике, но важного теоретически, цикла Карнонаглядным представопием изменения потокаРЬР энтропии и удельной энтропии в теплообменниках и с прямым измерением аналогов тепловых величин, характеризующих цикл, в том числе таких, которые вообще не поддаются непосредственному измерению. Г 1 ри этом в отличие от известных моделей теплосиловых установок гидродинамические модели обладают весьма малой инерционностью, что позволяет быстро выводить их на стационарный режим и быстро 10 менять режимы.Формула изобретения1. Учебный стенд по технической термодинамике, содержащий образующие замкнутый контур последовательно соединенные имитаторы нагнетдтеля, теплонриемника, паровой турбины ц теплоотлатчцка, отлииаоиииея тем, что, с целью повышения наглядности и расширеция диапазона рсгпаемых 20 здлдч путем моделирования термодицамн,е кцх процессов гцлравлцческоц имитацией, оц имеет расположенные цал ц цол контуром емкости для подачи и отвода жидкости, соединенные соответственно с имитаторами тсцлоцриемника и тецлоотлатчика посредством системы параллельных трубок, и ооратцый клапан, устацовлсццый между имцтагорами нагнетдтсля ц тсплоцрцемцика, цри этом последний выполнен в виде конфузорд, а имцгдтор тсцлоотлатчцкдв виде Зо д" фф.з Рд2. Стсцл цо и. 1, отци ающиие тем,что на входе емкости для цолдчц жидкости и ца выходе емкости для ее отвода установлены расходомеры, отгрддуцрованцыс в единицах потока энтропии, ц регулируемые гцлравлическце сопротивления.ареала1309073 Т фиг, 5Составитель Т. Григорян Редактор Н. Рогулич Техред И. Верес Корректор А. ЗимокосовЗаказ439/44 Тираж 434 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5Производственно. полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4