工程熱力學(xué)試驗(yàn)之一

1、工程熱力學(xué)實(shí)驗(yàn)之一實(shí)驗(yàn)一、氣體定壓比熱容測定氣體定壓比熱的測定是工程熱力學(xué)的基本實(shí)驗(yàn)之一。實(shí)驗(yàn)中涉及溫度、壓力、熱量(電功)、流量等基本量的測量；計(jì)算中用到比熱及混合氣體(濕空氣)方面的基本知識。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，促進(jìn)理論聯(lián)系實(shí)際，以利于培養(yǎng)分析問題和解決問題的能力。1、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解氣體比熱測定裝置的基本原理和構(gòu)思2、熟悉本實(shí)驗(yàn)中的測溫、測壓力、測熱量、測流量的方法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2、 實(shí)驗(yàn)原理可將本實(shí)驗(yàn)裝置的本體部分簡化為一開口穩(wěn)定流動系統(tǒng)，本體部分保溫良好，可認(rèn)為絕熱，系統(tǒng)對外

2、無功的輸出。當(dāng)系統(tǒng)達(dá)到平衡時(shí)流經(jīng)系統(tǒng)的始變等于電熱器的放熱量。即：qmCp(t2-t1)=QCp=Q/qm(t2-tl)式中：qm是空氣的質(zhì)量流量，kg/sCp是空氣的定壓比熱容，kj/(kg.C)t2是空氣在本體部分的出口溫度，Cti是空氣在本體部分的出口溫度，CQ為電加熱器的放熱量，kw如要測定干空氣的比熱容，須額外測定濕空氣的參數(shù)。將水蒸汽的吸熱量從總量中除去，則利用上式可計(jì)算干空氣比熱容。實(shí)驗(yàn)過程中要求測定至少三個(gè)不同溫度下的定壓比熱容值。3、 實(shí)驗(yàn)設(shè)備1、整個(gè)裝置由風(fēng)機(jī)、流量計(jì)、比熱儀本體、電功率調(diào)節(jié)及測量系統(tǒng)共四部分組成，如圖一所示。2、比熱儀本體如圖二所示。其中1-進(jìn)口溫度計(jì)；2

3、-多層杜瓦瓶；3-電熱器；4-均流網(wǎng);5-絕緣體；6-旋流片；7-混流網(wǎng)；8-出口溫度計(jì)。3、空氣(也可以是其它氣體)由風(fēng)機(jī)經(jīng)流量計(jì)送入比熱儀本體，經(jīng)加熱、均流、旋流、混流、測溫后流出。氣體流量由節(jié)流閥控；氣體出口溫度由輸入電熱器的電壓調(diào)節(jié)。4、該比熱儀可測300C以下氣體的定壓比熱。工程熱力學(xué)實(shí)驗(yàn)之一四、測量與計(jì)算1、接通電源及測量儀表，選擇所需的出口溫度計(jì)插入混流網(wǎng)的凹槽中。2、摘下流量計(jì)上的溫度計(jì)，開動風(fēng)機(jī)，調(diào)節(jié)節(jié)流閥，使流量保持在額定值附近。測出流量計(jì)出口空氣的干球溫度（片）和濕球溫度（tw）。圖13、將溫度計(jì)插回流量計(jì)，調(diào)節(jié)流量，使它保持在額定值附近。逐漸提高電壓，使出口溫度升高至予

4、計(jì)溫度可以根據(jù)下式予先估計(jì)所需電功率：P=12AtZt,式中P為電功率（瓦）；At為進(jìn)出口溫度差（C）;°為每流過10升空氣所需時(shí)間（秒）。4、待出口溫度穩(wěn)定后（出口溫度在3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升氣體通過流量計(jì)所需時(shí)間（。，秒）；比熱儀進(jìn)口溫度（ti,C）和出口溫度（t2,C）；當(dāng)時(shí)對應(yīng)大氣壓力（B,mmHg）和流量計(jì)出口處的表壓（Ah,mmH2O）;電熱器的電壓（V伏牛|V）和電流（I，毫安mA）。5、根據(jù)流量計(jì)出口空氣的干球溫度和濕球溫度，從濕空氣的燃濕圖查出含濕量（d,g/kg干空氣），并根據(jù)下式計(jì)算出水蒸氣的容積成分：wd/6221

5、dZ622公式i-i6、電熱器消耗的功率可由電壓和電流的乘積計(jì)算，但要考慮電表的內(nèi)耗。設(shè)毫安表的內(nèi)阻為RMa（歐）,則可得電熱器單位時(shí)間放出的熱量為:Q二(VI一0.001RmAl2)10kw公式1-27、干空氣流量為:(1RgT。h10410w)(B)13.6735.56100029.97(t0273.15)4.644710-3(1-rw)(B:h/13.6)(t0273.15)工程熱力學(xué)實(shí)驗(yàn)之一工程熱力學(xué)實(shí)驗(yàn)之一kg/s8、水蒸氣流量為:公式1-3qmwPwVRwToh、rw(B)13.610410735.56100047.06(to273.15)9、2.888910(B:：h/13.6)

6、(to273.15)水蒸氣吸收的熱量為:Qwt2qmw(1.8439t10.0004886t)dtkg/s公式1-4公式1-5mw.8439(t2-t1)0.0002443(t；-112)Lw10、干空氣的定壓比熱為:pmt2t1Qg11、Q-Qwqmg。2-t1)qmg(t2-L)kj/(kg.k)公式1-6計(jì)算舉例某一穩(wěn)定工況的實(shí)測參數(shù)如下：t0=8C；tw=7.5C;B=748.0mmHgt1=8C;t2=240.3C;t=69.96秒/10LAh=16mmH2。；V=174.4V;I=240.0毫安；RmA=0.24歐d/622查烙濕圖得d=6.3g/kg干空氣（。=94%）6.3/6

7、22rw=0.0100271d/62216.3/622=(VI-0.001RmAI2)10(174.4240-0.0010.242402)10一一一一2kw4.1843104.64471011-rw)(B:h/13.6)(t0273.15)4.6447103(1-0.010027)(74816/13.6)69.96(8273.15)175.1410-6kg/s工程熱力學(xué)實(shí)驗(yàn)之一qmw.(t0273.15)2.888910-rw(B：h/13.6)2.888910a0.010027(74816/13.6)一69.96(8273.15)=1.103310-6kg/sQ'W=qmW1.843

8、9(t2-3)0.0002443(t；-t：)=1.103310”1.8439(240.3-8)0.0002443(240.32-82)1_3_=0.488210kwpmt2t1Q-Qwqmg(t2-t1)_2_34.184210-0.488210175.1410-6(240.3-8)=1.0165kj/(kg.k)12、 比熱隨溫度的變化關(guān)系假定在0-300C之間，空氣的真實(shí)定壓比熱與溫度之間近似的有線性關(guān)系。則由ti到t2的平均比熱為：t2CJpmt2t1(abt)dtttabt-t2t2-t12L+t2ct2因此，若以一2為橫坐標(biāo)，pmt1為縱坐標(biāo)（圖三），則可根據(jù)不同溫度范圍內(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(jì)算式。1.051.031.010.990.970.95Cpm(kj/kg.k)(t1+t2)/2(C)50100150200圖三工程熱力學(xué)實(shí)驗(yàn)之一五、注意事項(xiàng)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本體。2、輸入電熱器的電壓不得超過220伏。氣體出口最高溫度不得超過300。3、加熱和冷卻要緩慢進(jìn)行，防止溫度計(jì)