氣體定壓比熱測定試驗指導(dǎo)書

1、氣體定壓比熱測定實驗指導(dǎo)書氣體逹圧比熱容的測泄實驗是工程熱力學(xué)基本實驗之一，實驗中涉及 溫度、壓力、熱量（電功率）、流量等基本量的測量，計算中用到比熱及混 合氣體（濕空氣）方而的基本知識。本實驗的目的是增加熱物性實驗研究 方面的感性認(rèn)識，促進(jìn)理論聯(lián)系實際，有利于培養(yǎng)分析問題和解決問題的 能力。.實驗要求1. 了解氣體比熱測定裝置的基本原理和構(gòu)思。2. 熟悉本實驗中測溫、測壓、測熱、測流量的方法。3. 掌握由基本數(shù)據(jù)汁算出比熱值和比熱公式的方法。4. 分析本實驗產(chǎn)生決差的原因及減小誤差的可能途徑。二、實驗裝置介紹1、實驗所用的設(shè)備和儀器儀表由風(fēng)機(jī)、流量汁，比熱儀本體、電功率 調(diào)節(jié)測量系統(tǒng)共四部分

2、組成，實驗裝置系統(tǒng)如圖1所示。2、裝置中采用濕式流量汁測圧氣流流量，流量訃出口的恒溫槽用以控 制測定儀器岀口氣流的溫度。裝置可以采用小型單級壓縮機(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)卩閥1調(diào) 整。3、比熱容測圧儀本體（圖2）由內(nèi)壁鍍銀的名層杜瓦瓶2,進(jìn)口溫度 II- 1和出口溫度汁8 （鉗電阻溫度訃或精度較高的水銀溫度訃）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4測量其初始溫度，離開電加熱器 的氣體經(jīng)均流網(wǎng)4均流均溫，出口溫度計8測量加熱終了溫度，后被引出。5、該比熱儀可測300°C以下氣體的泄壓比熱

3、。三、實驗方法及數(shù)據(jù)處理實驗中需要測泄干空氣的質(zhì)量流量5、水蒸氣的質(zhì)量流量.、電 加熱器的加熱量（即氣流吸熱量）Qp'和氣流溫度等數(shù)據(jù)，測圮方法如F：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，摘下流量訃出口與恒溫槽連接的橡皮管，把氣流流 量調(diào)卩到實驗流量值附近，測定流量il出口的氣流丁球溫度心和濕球溫度幾溫度（或由流量汁上的溫度汁測量和相對濕度0）,根據(jù)心與幾.（或 心與0值）由濕空氣的焰-濕圖確宦含濕Md（g/kg）,并計算出水蒸氣的容 積成分水蒸氣的容積成分計算式：兒.=-代二（1）1 + /622d 克水蒸汽/千克干空氣圖1測左空氣定壓比熱容的實驗裝置系統(tǒng)1-節(jié)流

4、閥：2流Mih 3比熱儀本體：4-溫控儀：5功率表：6開關(guān)；7-風(fēng)機(jī)。2. 電加熱器的加熱量(2)電熱器消耗功率可由功率表讀出：（?/= 3.60 （kj/h）式中：Qp功率表讀數(shù)，w：圖2比熱容測左儀結(jié)構(gòu)原理圖1-進(jìn)口溫度計；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-岀口溫度計3. 氣流溫度氣流在加熱前的溫度人和加熱后的溫度°由比熱容測於儀上的溫度 汁測量。實驗時，根據(jù)選龍的氣流初始溫度“和加熱溫度°的變化范用及 變化間隔，心用恒溫槽調(diào)節(jié)，-由電加熱器調(diào)整。四、實驗步驟1. 接通電源及測量儀表，選擇所需的出口溫度汁插入混流網(wǎng)的凹槽

5、中。2. 取下流量計上的溫度計,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。測出流量計出口空氣的干球溫度山和濕球溫度5（或相對濕度 （p）。3將溫度計插回流量計，重新調(diào)W流量，使它保持在額怎值附近，逐 漸調(diào)整輸出功率，使出口溫度汁讀數(shù)升髙到預(yù)計溫度。（近似值也可根據(jù)下 式預(yù)先估計所需電功率：w=2，式中：w為電功率（W）, A/為進(jìn)出 口溫差CC）, r為每流過10升空氣所需的時間（s）。4. 待出口溫度穩(wěn)圧后（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)淀），讀出下列數(shù)據(jù)：a）10升氣體通過流量il所需時間r （s）：b）比熱儀進(jìn)口溫度"CC）：出口溫度$（°C

6、）：c）大氣壓力計讀數(shù)d （kPa）,流量計中氣體表壓A/7 （mmH：0）；d）電熱器的功率Qp（W）o5. 根據(jù)流量計出口空氣的干球溫度口和濕球溫度-確宦空氣的相對 濕度0，根據(jù)0和球溫度從濕空氣的焰-濕圖（工程熱力學(xué)附圖）中査 出含濕量 （g/kg吆7）。6 每小時通過實驗裝曬空氣流量：V = 36/r（m7h）（3）式中：r 一一每10升空氣流過所需時間，s：(4)中 _(1 一兒X100Q,+9.81少(36") kg h287 仏+273.15)h亠亠at亠d a7.水蒸氣的流量：(5)_兒（1000目+9.81叢）（36"）"461.5（/。+273

7、.15）§&水蒸汽吸熱量為：0H.= mw l833（/2T）+l556x KT4 （/；7；）KJ/s9、干空氣的平均定圧比熱為：c =Qp -"（佟一叫）«2 一人）五、計算實例某一穩(wěn)左工況實測參數(shù)如下：5 = 8 °C , tw = 7. 8 *C , t = 8 °C , B! = 99. 727kPa, r, =8°C,t2 =240.3*0, r = 69.96s/10b zV? = 16mmH：0 柱，Qp =41.842W,由心 tw 查焰-濕圖得 0=94%, d =6. 3g/kg r«no計算：

8、1 水蒸氣的容積成分：代入式（1）兒=6.3/622 =0 01002? ”1 + 6.3/6222. 電加熱器單位時間放出的熱量：代入式（2）0； =3.6x0, =3.6x41.842 =150.632 kj/h3. 干空氣質(zhì)量流量：代入式（4）(1一0.0100270 )x(1000 x99727 +9.81 x 16)x36/69.96287 x (8 + 2735)=0.63048 kg/h4 水蒸氣質(zhì)量流量:代入式（5）叫.0.010027 (1000 X 99.727 + 9.81)x36/69.96461.5(8 + 273.15)=0.0039755 kg/h5、水蒸汽吸熱量

9、為：Qw = 0.0039755 1.833（240.3-8）+1.556xl0"4（240.32 -82）= 1.728 kj/h6、則丁空氣的平均泄壓比熱容為：廠240.3 .C pm 8=150-632 -1.728016?0.63048(240.3-8)六、實驗注意事項a）電熱器不應(yīng)在無氣流通過情況下投入工作，以免引起局部過熱而 損害比熱儀本體。b）輸入電熱器電壓不得超過220伏，氣體出口溫度垠奇不得超過 300C。C）加熱和冷卻要緩慢進(jìn)行，防止溫度il比熱儀本體因溫度驟然變化 和受熱不均勻而破裂。d）停止實驗時，應(yīng)先切斷電熱器電源，讓風(fēng)機(jī)繼續(xù)運行15分鐘左右（溫度較低時，時

10、間可適當(dāng)縮短）。e）實驗測定時，必須確信氣流和測龍儀的溫度狀況穩(wěn)龍后才能讀數(shù)。附：空氣定壓比熱隨溫度變化規(guī)律實驗研究1實驗?zāi)康?. 測泄不同平均溫度下空氣泄壓比熱容。2. 建立空氣定壓比熱容與溫度的關(guān)系式。3. 增加熱物性實臉研究方而的感性認(rèn)識。2實驗原理比熱隨溫度變化關(guān)系：假定在0-300°CZ間，空氣真實圧壓比熱與溫度之間進(jìn)似地有線性關(guān) 系：Cp = a + ht則由"到的平均立壓比熱為：（Q + bt kt +1應(yīng)用式（2-9） q ；2 = = a + b 一 kJ/kgC,若以p * 22（tx+t:）/2為橫坐標(biāo)，亦；為縱坐標(biāo)（圖3）,則可根據(jù)不同溫度范用的 平均比熱確怎截距a和斜率b,從而得出比熱隨溫度變化的計算式a+bt.圖33實驗設(shè)備實驗設(shè)備見圖1。4實驗方法與步驟1. 按三方法確龍一空氣流量，適當(dāng)調(diào)大，確龍一較小的加熱功率。測 定空氣比熱容。2. 改變工況，改變加熱量或改變流量，待出