氣體定壓比熱測(cè)定實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)

1、氣體定壓比熱測(cè)定實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)氣體定壓比熱容的測(cè)定實(shí)驗(yàn)是工程熱力學(xué)基本實(shí)驗(yàn)之一，實(shí)驗(yàn)中涉及溫度、壓力、熱量（電功率）、流量等基本量的測(cè)量，計(jì)算中用到比熱及混合氣體（濕空氣）方面的基本知識(shí)。本實(shí)驗(yàn)的目的是增加熱物性實(shí)驗(yàn)研究方面的感性認(rèn)識(shí)，促進(jìn)理論聯(lián)系實(shí)際，有利于培養(yǎng)分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。.一、實(shí)驗(yàn)要求1 了解氣體比熱測(cè)定裝置的基本原理和構(gòu)思。2 熟悉本實(shí)驗(yàn)中測(cè)溫、測(cè)壓、測(cè)熱、測(cè)流量的方法。3 掌握由基本數(shù)據(jù)計(jì)算出比熱值和比熱公式的方法。4 分析本實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生誤差的原因及減小誤差的可能途徑。二、實(shí)驗(yàn)裝置介紹1、實(shí)驗(yàn)所用的設(shè)備和儀器儀表由風(fēng)機(jī)、流量計(jì)，比熱儀本體、電功率調(diào)節(jié)測(cè)量系統(tǒng)共四部分組成，實(shí)驗(yàn)裝置

2、系統(tǒng)如圖1所示。2、裝置中采用濕式流量計(jì)測(cè)定氣流流量，流量計(jì)出口的恒溫槽用以控制測(cè)定儀器出口氣流的溫度。裝置可以采用小型單級(jí)壓縮機(jī)或其它設(shè)備作為氣源設(shè)備，并用鐘罩型氣罐維持供氣壓力穩(wěn)定。氣流流量用調(diào)節(jié)閥1調(diào)整。3、比熱容測(cè)定儀本體（圖2）由內(nèi)壁鍍銀的多層杜瓦瓶2，進(jìn)口溫度計(jì)1和出口溫度計(jì)8（鉑電阻溫度計(jì)或精度較高的水銀溫度計(jì)）電加熱器3和均流網(wǎng)4，絕緣墊5，旋流片6和混流網(wǎng)7組成。4、氣體自進(jìn)口管引入，進(jìn)口溫度計(jì)4測(cè)量其初始溫度，離開(kāi)電加熱器的氣體經(jīng)均流網(wǎng)4均流均溫，出口溫度計(jì)8測(cè)量加熱終了溫度，后被引出。5、該比熱儀可測(cè)300以下氣體的定壓比熱。三、實(shí)驗(yàn)方法及數(shù)據(jù)處理實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)定干空氣的質(zhì)

3、量流量、水蒸氣的質(zhì)量流量、電加熱器的加熱量（即氣流吸熱量）和氣流溫度等數(shù)據(jù)，測(cè)定方法如下：1.干空氣的質(zhì)量流量和水蒸氣的質(zhì)量流量 電加熱器不投入，摘下流量計(jì)出口與恒溫槽連接的橡皮管，把氣流流量調(diào)節(jié)到實(shí)驗(yàn)流量值附近，測(cè)定流量計(jì)出口的氣流干球溫度和濕球溫度溫度（或由流量計(jì)上的溫度計(jì)測(cè)量和相對(duì)濕度），根據(jù)與（或與值）由濕空氣的焓-濕圖確定含濕量d(g/kg)，并計(jì)算出水蒸氣的容積成分水蒸氣的容積成分計(jì)算式： （1）d - 克水蒸汽/千克干空氣. 圖1測(cè)定空氣定壓比熱容的實(shí)驗(yàn)裝置系統(tǒng)1-節(jié)流閥；2-流量計(jì)；3-比熱儀本體；4-溫控儀；5功率表；6開(kāi)關(guān)；7-風(fēng)機(jī)。2.電加熱器的加熱量電熱器消耗功率可由功

4、率表讀出： （kJ/h） （2）式中：功率表讀數(shù)，W； 圖2 比熱容測(cè)定儀結(jié)構(gòu)原理圖1- 進(jìn)口溫度計(jì)；2-多層杜瓦瓶；3-電加熱器；4-均流網(wǎng)；5-絕緣墊；6-旋流片；7-混流網(wǎng)；8-出口溫度計(jì)3.氣流溫度 氣流在加熱前的溫度和加熱后的溫度由比熱容測(cè)定儀上的溫度計(jì)測(cè)量。實(shí)驗(yàn)時(shí)，根據(jù)選定的氣流初始溫度和加熱溫度的變化范圍及變化間隔，用恒溫槽調(diào)節(jié)，由電加熱器調(diào)整。四、實(shí)驗(yàn)步驟 1.接通電源及測(cè)量?jī)x表，選擇所需的出口溫度計(jì)插入混流網(wǎng)的凹槽中。2.取下流量計(jì)上的溫度計(jì)，開(kāi)動(dòng)風(fēng)機(jī)，調(diào)節(jié)節(jié)流閥，使流量保持在額定值附近。測(cè)出流量計(jì)出口空氣的干球溫度和濕球溫度(或相對(duì)濕度)。3.將溫度計(jì)插回流量計(jì)，重新調(diào)節(jié)流

5、量，使它保持在額定值附近，逐漸調(diào)整輸出功率，使出口溫度計(jì)讀數(shù)升高到預(yù)計(jì)溫度。（近似值也可根據(jù)下式預(yù)先估計(jì)所需電功率：,式中：為電功率（W），為進(jìn)出口溫差（），為每流過(guò)10升空氣所需的時(shí)間（s）。4.待出口溫度穩(wěn)定后（出口溫度在10分鐘之內(nèi)無(wú)變化或有微小起伏即可視為穩(wěn)定），讀出下列數(shù)據(jù)：a） 10升氣體通過(guò)流量計(jì)所需時(shí)間（s）；b） 比熱儀進(jìn)口溫度（）；出口溫度（）；c） 大氣壓力計(jì)讀數(shù)（kPa），流量計(jì)中氣體表壓（mmH2O）；d） 電熱器的功率（W）。5.根據(jù)流量計(jì)出口空氣的干球溫度和濕球溫度確定空氣的相對(duì)濕度，根據(jù)和干球溫度從濕空氣的焓-濕圖（工程熱力學(xué)附圖）中查出含濕量（g/kg干空氣）

6、。 6.每小時(shí)通過(guò)實(shí)驗(yàn)裝置空氣流量： （m3/h） （3）式中：每10升空氣流過(guò)所需時(shí)間，s； kg/h （4）7.水蒸氣的流量： kg/h （5）8、水蒸汽吸熱量為：= 1.833(-)+1.556(-)KJ/s9、干空氣的平均定壓比熱為： 五、計(jì)算實(shí)例 某一穩(wěn)定工況實(shí)測(cè)參數(shù)如下： 8, 7.8, 8, 99.727kPa, 8, 240.3,69.96s/10l，16mmH2O柱，=41.842W，由，查焓-濕圖得94%，6.3g/kg干空氣。 計(jì)算：1.水蒸氣的容積成分：代入式（1） =0.010027 2.電加熱器單位時(shí)間放出的熱量：代入式（2） kJ/h3.干空氣質(zhì)量流量：代入式（4

7、） kg/h 4.水蒸氣質(zhì)量流量：代入式（5） kg/h5、水蒸汽吸熱量為：1.728 kJ/h6、則干空氣的平均定壓比熱容為： kJ/kg. 六、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)a） 電熱器不應(yīng)在無(wú)氣流通過(guò)情況下投入工作，以免引起局部過(guò)熱而損害比熱儀本體。b） 輸入電熱器電壓不得超過(guò)220伏，氣體出口溫度最高不得超過(guò)300。c） 加熱和冷卻要緩慢進(jìn)行，防止溫度計(jì)比熱儀本體因溫度驟然變化和受熱不均勻而破裂。d） 停止實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)先切斷電熱器電源，讓風(fēng)機(jī)繼續(xù)運(yùn)行15分鐘左右（溫度較低時(shí)，時(shí)間可適當(dāng)縮短）。e） 實(shí)驗(yàn)測(cè)定時(shí)，必須確信氣流和測(cè)定儀的溫度狀況穩(wěn)定后才能讀數(shù)。附：空氣定壓比熱隨溫度變化規(guī)律實(shí)驗(yàn)研究1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?測(cè)定不同平均溫度下空氣定壓比熱容。2建立空氣定壓比熱容與溫度的關(guān)系式。3增加熱物性實(shí)驗(yàn)研究方面的感性認(rèn)識(shí)。2實(shí)驗(yàn)原理比熱隨溫度變化關(guān)系：假定在0-300之間，空氣真實(shí)定壓比熱與溫度之間進(jìn)似地有線(xiàn)性關(guān)系：則由到的平均定壓比熱為：應(yīng)用式（2-9） kJ/kg，若以（t1+t2）/2為橫坐標(biāo)，為縱坐標(biāo)（圖3），則可根據(jù)不同溫度范圍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(jì)算式。圖33實(shí)驗(yàn)設(shè)備實(shí)驗(yàn)設(shè)備見(jiàn)圖1。4實(shí)驗(yàn)方法與步驟1按三方法確定一空氣流量，適當(dāng)調(diào)大，確定一較小的加熱功率。測(cè)定空氣比熱容。2改變工況，改變加熱量或改變流