Учебный прибор по термодинамике

,а ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН АВТОРСЙОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) Авторское свидетельство СССР(54) УЧЕБЮ 1 Й ПРИБОР ПО ТЕРМОДИНАМИКЕ(57) Изобретение касается учебныхпособий по термодинамике и позволяет повысить демонстрационный эффект,Прибор содержит источник тока 1, измерители теплофизических величин 2,3,4,5 и генератор полезной нагрузки6К разнополюсным клеммам источника1 подсоединены имитаторы парогенератора 7 и конденсатора пара 8, состоящие из токопроволящих шин 9, связанных проводниками 10, Имитатор нагнетателя 11, имитатор турбины 12 и генератор 6 кинематически связаны междусобой, 4 ил,1 13379 Изобретение относится к учебным пособиям по теппотехццке ц может быть использовано при изучении курса термодинамики и общей теплотехники,Цель изобретения - повьпдецие демонстрационного эффекта путем обеспечения контроля параметров теппофизических величин,На фиг, представлена принципиальная схема прибора; на фиг2 - то жепример исполнения с приводом имитатора нагнетателя от двигателя собственных нужд; на фиг,З - моделируемыйпрямой обратимый цикл Кдрцо в координатах температура - поток энтропии;на фиг,4 - имитируемая тепловая схема по фиг,1Учебный прибор содержит источник 1тока, измерители теплофизических вели чин - вольтметр 2, амперметры 3 и 4и ватметр 5 д тдкже генератор 6 полезной нагрузкиК рдзцополюсцым клеммам источпкдтока подсоединены имитаторы 7 и 8 соответственно пдрогеце-ратора и коцдецсдторд пдрд, каждый изкоторых состоит из двух токопроцодящихшин 9, связанных между собой пдрдплельно соединенными проводниками 10,Имитатор 11 цдгнетдтепя выполнен 31в виде генератора, д имитатор 12 турбины - в виде двигдтепя,Валы всех электрических мдпгц 6,11 и 12 кицемдтцчески связаны междусобой,Шкдпа вольтметраотгрддуировандв единицах тмпердтуры, шкала амперметров 3 и 4 - в едицицдх потокаэнтропии.Схема учебного прибора, представ П ленная на фиг,2, отличается от схемы на фиг1 тем, что цд одном валу с генератором 11, имитирующим цагцетатель, установлен двигатель 13 собственных нужд, включенный в сеть переменного тока через второй ваттметр 4 Кроме того, первые шины 9 имитаторов парогенератора и коцденсдторд подсоединены к клеммам источника 1 тока через реостаты 1 и 16, д клеммавольтметра 2 подсоединяется к любой точке контура через гибкий зонд 17,Действие учебного прибора осцовдно на известной в общей терм динамикеаналогии между электрическими и теп 55 ловыми величин;ми, а именно между потенцидпом и темпердту 1 ой, межцу эдрядом и эцтропце между током и потоком энтропии (поток энтропии 5-го эцтрция перецосцмдя рабочим теломчерез ддццое поперечное сечение канапд в единицу времени, поток энтропиисвязан с удельной энтропией и массовым расходом М в том же сечении соотцошецием 1=5 Н) .Благодаря этой аналогии стационарные поточные процессы изменения агрегатного состояния в теилообмеццикдх(в области влажного пара - это иэобарцо-изотермические процессы без совершения механической работы, т,е,.с эцергообмецом только эа счет отводаили подвода тепла могут быть смоделировдцы электрическими процессами всборных шинах, при этом изменениепотока энтропии вдоль канала теплообмеццикд при постоянной температуремоделируется изменением электрическоготока вдоль шццы цри практически неизменном потенциале.Лдидбдтцые (с энергообменом толькоза счет совершения механической работы) процессы в лопаточцых машинахмогут быть смодепировдны электрическими процессами в машинах постоянного тока, при этом разность температурца входе и выходе тепловой машинымоделируется разностью потенциаловна клеммах электрической машины, аизоэцтропцость обратимого адиабатногопроцесса моделируется неизменностьюэлектрического тока,Для создания циркуляции электрических зарядов (требуемые направления токов показаны на фиг,1 стрелками),имитирующей циркуляцию переносимойрабочим телом энтропии, необходимочтобы имитатор нагнетателя работалв режиме генератора, а имитатор турбины - в режиме двигателя. Учебный прибор по фиг,1 работаетследующим образом,Разность измеряемых амперметрами3 и 4, отградуированными в единицахпотока энтропии, потоков через турбины 5, и нагнетатепь 5 (фиг.З) представляет собой основание цикла Карно, а разность температур верхнегои нижнего источников тепла, котораяизмеряется вольтметром 2 - высотуцикла, 1 роизведецие этих разностейпредставляет собой работу обратимогоцикла Карно,Действительная полезная нагрузка,вырабатываемая генератором 6, измеряется.вдттметром 5, 1.337 ч 1 1Учебный прибор по фц,2 работаетследук 1 щим образом,Произведение разности истоковэнтроп 1 и, измеренной амперметрами3 и 4, ца температуру имитатсра 7парогенератора, измсреццую вольтметром 2, дает подведенное в едицицувремени тепло в теплоприемцике, апроизведение этой разницы ца тЕмпера ртуру имитатора 8 конденсатора - отведенцое в единицу времени тепло, Разность этих теплот дает работу циклаКарноДействительная полезная нагрузка 1 Вравна разности показаций ваттметров5 и 14 - двигателя собственных нужди генератора полезной нагрузки,Изменяя посредством реостатов 15и 16 потенциалы на 1 ивах 9, можнопроследить влияние температур парогенератора и конденсатора (т.е, влияние температур подвода и отвода тепла)на экономичность цикла Карно, атакже установить один из предельцыхслучаев (если замкнуть шицу 9 имитатора 8 конденсатора пара на землю) .В этом случае нулевой потенциал земли имитирует абсолютный нуль температуры в процессе отвода тепла 30Изобретение обеспечивает возможность моделирования нереализуемогона практике, но важного теоретически обратимого цикла Карно с прямымизмерением аналогов тепловых параметров, характеризующих цикл, в том числе таких, которые вообще не поддаются непосредственному измерению, Предлагаемый прибор характеризуется простотой конструктивного исполнения,обслуживания и ремонта, постояннойготовностью к работе, практически мгновепыми входом ца режим и смецойрежимовфор мула изобретенияУчебцый прибор по термодинамике, содержащий последовательно соединенные имитаторы парогенератора, нагнетателя, конденсатора пара и турбины, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения демонстрационного эффекта путем обеспечения контроля параметров теплофцзцческих величин, он содержит источник тока, измерители теплофизических величин, вь полценные в виде вольтметра, амперметров и ваттметра, параллельно которому подсоединен генератор полезной нагрузки, цри этом имитатор нагнетателя выполнен в виде генератора тока, имитаторы парогенератора и конденсатора пара выполнены в виде двух токопроводящих вин, связанных между собой параллельно соединенными проводниками л имитатор турбины Выполнен в виде электродвигателя, при этом разцополярные клеммы источника тока соединены с каждой первой токопроводящей пгцой и с соответствующей клеммой вольтметра, а первая клемма генератора тока последовательно соединенные первый амперметр, вторую токопроводящую вину имитатора парогенератора и второй амперметр связан с первой клеммой электродвигателя, вторая клемма которого через вторую вину имитатора конденсатора пара подсоединенак второй клемме генератора тока,причем валы обоих генераторов кинематически связаны с валом электродвигателя.,1337911 Г 7 аЖгР гт гЮа Рт 3 Ы гллРие 4 оставитель В,Тюрехред М. Ходанич ректор М.Пож едактор А,Огар каз 413 рственного ком зобретений и о Ж, Раушская по делам 13035, МоскваПодписитета СССР крытии наб д,4/