ОПИСАНИЕ ОБОРУДОВАНИЯ

Лабораторная работа выполняется на компьютере в среде опера­ционной системы Windows. Виртуальная лабораторная установка имитирует работу поршневого компрессора (рис. 2).

Основными узлами уста­новки являются: рабочий цилиндр 1, поршень 2, кривошипно-шатунный механизм (3, 4), рубашка охлаждения 6, горелки 7 и ресивер 8, соединенный с рабочим цилиндром трубопроводом, на котором установлен вентиль 9. Для управления установкой предусмотрен пульты "Компрессор", на котором расположены кнопки запуска компрессора 12 и его остановки 13, и "Теплота", на котором расположены кнопки 14 и 15. Кнопка 14 предназначена для включения или выключения горелок, которые нагревают газ в рабочем цилиндре, кнопка 15 включает или выключает охлаждение газа в рабочем цилиндре. Если включить кнопку 15 при работающих горелках, то горелки выключатся, если включить кнопку 14 при охлаждении газа, то охлаждение будет остановлено и включатся горелки. В списке "газы" 10 перечислены различные газы, которые могут быть использованы в лабораторной работе. Вид процесса сжатия (расширения) газа задается в окне "Процесс" 11. На экран дисплея выводится информация о размерах рабочего цилиндра, длине шатуна и кривошипа, массе газа в рабочем цилиндре, для измерения угла поворота кривошипа установлен угломер 5, график за­висимости значений двух параметров состояния в окне 17. Выводимые параметры выбираются программой произвольно.

Для включения кривошипно-шатунного механизма нужно нажать кнопку 12 на пульте "Компрессор". После этого кривошип начинает вращаться, а пор­шень совершает возвратно-поступательные движения, уменьшая или увеличивая объем газа. Кнопка запуска компрессора остается утопленной во время работы механизма. Для выключения механизса нужно нажать кнопку 13. Поршень останавливается, а кнопка 12 отжимается. Для нагрева газа в цилиндре необходимо включить горелки, нагрев газа происходит при постоянном объеме рабочего цилиндра. Для прекращения на­грева необходимо отжать кнопку. Для охлаждения газа включают охлаждения, в рубашку рабочего цилиндра подается охлаждающая жидкость и происходит охлаждение газа при постоянном объеме рабочего цилин­дра. Для выключения охлаждения необходимо отжать кнопку.

При проведении процессов нагрева, охлаждения, сжатия или расширения газа список "газы", окно "Процесс" и вентиль 9 будут недоступны. При нажатии кнопки 12 пульт "Теплота" будет недоступен, при нажатии кнопки 14 или 15 будет недоступен пульт "Компрессор". Для получения доступа к элементам управления нужно отжать кнопки 14 или 15 или нажать кнопку 13.

Исследуемый газ выбирается из списка газов 10. Для выбора необхо­димо установить курсор мыши на кнопку справа от списка газов и щелкнуть по левой клавише мыши, из раскрывшегося списка нужно вы­брать вещество. Название выбранного газа выводится внутри списка.

Вид процесса сжатия (расширения) устанавливается в окне 11. Для вы­бора процесса необходимо подвести курсор мыши к строке с названием процесса и щелкнуть по левой кнопке мыши, слева от названия про­цесса появится черная точка.

Для проведения измерений параметров нужно предварительно остановить установку. Для продолжения исследований, после записи показаний приборов снова запускают установку.

Слева от рабочего цилиндра расположен ресивер, в котором содержится запас газа под значительным давлением. Для измерения давления и температуры газа в ресивере нужно подвести курсор мышки к объему ресивера и нажать и удерживать ее левую кнопку. Если давление газа в ресивере больше давления газа в цилиндре, то при открытии вентиля 9 газ будет перетекать из ресивера в рабочий цилиндр и давление и масса газа в цилиндре будут возрастать, может также изменяться температура газа. Если больше давление газа в цилиндре, то при открытии вентиля газ будет перетекать в ресивер и давление и масса газа в цилиндре будут уменьшаться, температура газа в цилиндре при этом будет оставаться постоянной. Если давления газа в цилиндре и ресивере одинаковы, то движение газа не будет. Для того чтобы открыть вентиль 9 нужно щелкнуть по нему мышкой, повторный щелчок мыши закроет вентиль. При открытом вентиле все другие элементы установки будут недоступны.

В процессе работы установки автоматически контролируются температура и давление газа в рабочем цилиндре и при достижении предельных значений установка автоматически остановится и на экран будет выдана информация о параметре, который достиг предельного значения (например, "Давление больше допустимого. Измените давление!" или "Температура ниже допустимой. Измените температуру!"). Пока не будет изменен параметр, значение которого достигло предела, установка не может быть запущена. При превышении давления необходимо часть газа из рабочего цилиндра перекачать в ресивер, для этого нужно открыть вентиль 9. Если давление в рабочем цилиндре наоборот упало до минимума нужно добавить газ в цилиндр из ресивера, открыв вентиль 9. При достижении максимальной температуры нужно газ в рабочем цилиндре охладить, включив охлаждение кнопкой 15, при достижении минимальной температуры в цилиндре газ нужно нагреть, включив горелки кнопкой 14.

Для измерения давления и температуры предназначены дополнительные окна (рис. 3, а и 3, б). Окно (рис. 3, а) имитирует шкалу стрелочного манометра, на панели окна расположены две кнопки. Кнопка "+" предназначена для увеличения диапазона, но уменьшения точности измерений, " – " – для повышения точности и уменьшения диапазона измерений. На шкале манометра указывается наибольшая измеряемая величина и ее размерность. Прибор показывает избыточное давление (если измеряемое давление больше атмосферного) или вакуумметрическое (если значение давления в точке замера меньше атмосферного). Окно для измерения температуры (рис. 3, б) имитирует термометр расширения, кнопки на панели окна аналогичны описанным выше. Температура измеряется в градусах Цельсия.

При работе установки в окне 17 зеленым цветом изображается состояние газа в цилиндре, красная линия изображает изменение состояния газа в ходе работы установки. Справа внизу и слева вверху окна расположены кнопки управления диапазонами шкал графика. Кнопки "+" предназначены для увеличения выводимого диапазона значений, кнопки " – " предназначены для уменьшения выводимого диапазона значений, кнопка "←" смещает выводимый диапазон влево (график будет смещаться вправо), кнопка "→" смещает выводимый диапазон вправо, кнопка "↑" смещает выводимый диапазон вверх (график будет смещаться вниз), кнопка "↓" смещает выводимый диапазон вниз.