氣體定壓比熱測定實驗

1、氣體定壓比熱測定實驗氣體定壓比熱的測定是工程熱力學(xué)的基本實驗之一。實驗中涉及溫度、壓力、熱量（電功）、流量等基本量的測量；計算中用到比熱及混合氣體（混空氣）方面的知識。本實驗的目的是增加熱物性研究方面的感性認識，促使理論聯(lián)系實際，以利于培養(yǎng)同學(xué)分析問題和解決問題的能力。一、實驗?zāi)康暮鸵?. 了解氣體比熱測定裝置的基本原理。2. 熟悉本實驗中的測溫度、測功率、測壓差、測流量的方法。3. 掌握由基本數(shù)據(jù)計算出比熱值和求得比熱公式的方法。4. 分析本實驗產(chǎn)生誤差的原因及減小誤差的可能途徑。二、實驗裝置和原理裝置由風(fēng)機、濕式氣體流量計、比熱儀主體、電功率調(diào)節(jié)及測量系統(tǒng)等四部分組成（如圖1所示）。圖1

2、 實驗裝置比熱儀主體如圖2所示。實驗時，被測空氣（也可以是其它氣體）由風(fēng)機經(jīng)濕式氣體流量計送入比熱儀主體，經(jīng)加熱、均流、旋流、混流后流出。在此過程中，分別測定：空氣在流量計出口處的干、濕球溫度（t0，tw由于是濕式氣體流量計，實際為飽和狀態(tài)）；氣體經(jīng)比熱儀主體的進出口溫度（t1，t2）；氣體的體積流量（V）；電熱器的輸入功率（W）；以及實驗時相應(yīng)的大氣壓（B）和流量計出口處的表壓（h）。有了這些數(shù)據(jù)，并查用相應(yīng)的物性參數(shù)，即可計算出被測氣體的定壓比熱（Cpm）。氣體的流量由節(jié)流閥控制，氣體出口溫度由輸入電熱器的功率來調(diào)節(jié)。本比熱儀可測300以下的定壓比熱。三、實驗步驟和數(shù)據(jù)處理1. 接通電源及

3、測量儀表，選擇所需的出口溫度計插入混流網(wǎng)的凹槽中（現(xiàn)已改為PT100熱電阻測量）。2. 啟動風(fēng)機，調(diào)節(jié)節(jié)流閥，使流量保持在額定值附近。測出流量計出口空氣的干球溫度（t0）和濕球溫度。3. 調(diào)節(jié)一定風(fēng)的流量，逐漸提高電熱器功率，使出口溫度升高至預(yù)計溫度。4. 可以根據(jù)下式預(yù)先估計所需電功率： 圖2 比熱儀主體 式中：W為電熱器輸入電功率（瓦）； t為進出口溫度差（）； 為每流過10升空氣所需的時間（秒）。4. 待出口溫度穩(wěn)定后（出口溫度在10分鐘之內(nèi)無變化或有微小起伏，即可視為穩(wěn)定），讀出下列數(shù)據(jù)，每10升空氣通過流量計所需時間（,秒）；比熱儀進口溫度即流量計的出口溫度（t1,）和出口溫度（t2

4、）；當(dāng)時相應(yīng)的大氣壓力（B，毫米汞柱）和流量計出口處的表壓（h，毫米水柱）；電熱器的輸入功率（W，瓦）。5. 根據(jù)流量計出口空氣的干球溫度和濕球溫度,從濕空氣的干濕圖查出含濕量(d,克/公斤干空氣)，并根據(jù)下式計算出水蒸氣的容積成分： 6. 根據(jù)電熱器消耗的電功率，可算出電熱器單位時間放出的熱量： 千卡/秒7. 干空氣流量（質(zhì)量流量）為： 公斤/秒8. 水蒸氣流量為： 公斤/秒9. 水蒸氣吸收的熱量： 千卡/秒10. 干空氣的定壓比熱為： 千卡/（公斤·）11. 計算舉例假定某一穩(wěn)定工況的實測參數(shù)如下： t0=8； tw=7.5； B=748.0毫米汞柱 t1=8； t2=240.3

5、； =69.96 秒/10升； h=16 毫米汞柱; W=41.84千瓦查干濕圖得 d=6.3克/公斤干空氣（=94%）千卡/秒 公斤/秒 公斤/秒千卡/秒 千卡/（公斤·）12. 比熱隨溫度的變化關(guān)系假定在0300之間，空氣的真實定壓比熱與溫度之間近似地有線性關(guān)系，則由t1到t2的平均比熱為： 因此，若以 為橫坐標， 為縱坐標（如圖三），則可根據(jù)不同的溫度范圍內(nèi)的平均比熱確定截距a和斜率b，從而得出比熱隨溫度變化的計算式。 圖 三四、注意事項1. 切勿在無氣流通過的情況下使電熱器投入工作，以免引起局部過熱而損壞比熱儀主體。2. 輸入電熱器的功率不得超過50W。氣體出口最高溫度不得超過300。3