氣體定壓比熱測(cè)定實(shí)驗(yàn)

1、氣體定壓比熱測(cè)定實(shí)驗(yàn)氣體定壓比熱的測(cè)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(cè)量；計(jì)算中用到比熱及混合氣體（混空氣）方面的知識(shí)。本實(shí)驗(yàn)的目的是增加熱物性研究方面的感性認(rèn)識(shí)，促使理論聯(lián)系實(shí)際，以利于培養(yǎng)同學(xué)分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵?. 了解氣體比熱測(cè)定裝置的基本原理。2. 熟悉本實(shí)驗(yàn)中的測(cè)溫度、測(cè)功率、測(cè)壓差、測(cè)流量的方法。3. 掌握由基本數(shù)據(jù)計(jì)算出比熱值和求得比熱公式的方法。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)裝置和原理裝置由風(fēng)機(jī)、濕式氣體流量計(jì)、比熱儀主體、電功率調(diào)節(jié)及測(cè)量系統(tǒng)等四部分組成（如圖1所示）。圖1

2、 實(shí)驗(yàn)裝置比熱儀主體如圖2所示。實(shí)驗(yàn)時(shí)，被測(cè)空氣（也可以是其它氣體）由風(fēng)機(jī)經(jīng)濕式氣體流量計(jì)送入比熱儀主體，經(jīng)加熱、均流、旋流、混流后流出。在此過(guò)程中，分別測(cè)定：空氣在流量計(jì)出口處的干、濕球溫度（t0，tw由于是濕式氣體流量計(jì)，實(shí)際為飽和狀態(tài)）；氣體經(jīng)比熱儀主體的進(jìn)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(shí)驗(yàn)時(shí)相應(yīng)的大氣壓（B）和流量計(jì)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(jì)算出被測(cè)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(lái)調(diào)節(jié)。本比熱儀可測(cè)300以下的定壓比熱。三、實(shí)驗(yàn)步驟和數(shù)據(jù)處理1. 接通電源及

3、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（現(xiàn)已改為PT100熱電阻測(cè)量）。2. 啟動(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（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(jì)溫度。4. 可以根據(jù)下式預(yù)先估計(jì)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(jìn)出口溫度差（）； 為每流過(guò)10升空氣所需的時(shí)間（秒）。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)，每10升空氣通過(guò)流量計(jì)所需時(shí)間（,秒）；比熱儀進(jìn)口溫度即流量計(jì)的出口溫度（t1,）和出口溫度（t2

4、）；當(dāng)時(shí)相應(yīng)的大氣壓力（B，毫米汞柱）和流量計(jì)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(jì)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(jì)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(shí)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(jì)算舉例假定某一穩(wěn)定工況的實(shí)測(cè)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(shí)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(biāo)， 為縱坐標(biāo)（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(jì)算式。 圖 三四、注意事項(xiàng)1. 切勿在無(wú)氣流通過(guò)的情況下使電熱器投入工作，以免引起局部過(guò)熱而損壞比熱儀主體。2. 輸入電熱器的功率不得超過(guò)50W。氣體出口最高溫度不得超過(guò)300。3