空氣比定壓熱容的測定

1、氣比定壓熱容的測定一、實驗目的了解比熱容測定裝置的設(shè)備組成及各設(shè)備的作用，掌握比熱容測定方法。掌握本實驗中的溫度、壓力、流量、熱量等的測定方法。掌握計算比熱值和求得比熱容公式的方法，并計算空氣的比定壓熱容。并用方程表示。列表示平均比熱容與溫度的關(guān)系，并用方程表示。二、實驗原理根據(jù)空氣溫度的變化和流量的大小測實驗臺通過在定壓條件下加熱空氣，根據(jù)空氣溫度的變化和流量的大小測出空氣的定壓比熱容，即根據(jù)Cpt2t121=_IkJ/(kg K)確定，式中：m出空氣的定壓比熱容，即根據(jù)Cpt2t121mst -1 )的質(zhì)量流量，kg/s； Q為氣體在等壓流動過程中的吸熱量，kJ/s。在距室溫不很遠的溫度范

2、圍內(nèi)，空氣的比定壓熱容與溫度的關(guān)系可近似認為嚴 + = a + blU，因此2 -11嚴 + = a + blU，因此2 -112若以1七為橫坐標，c為縱坐標，則可2pi根據(jù)不同溫度范圍內(nèi)的平均比熱容確定截距a和斜率b，從而得出比熱容隨溫度 變化的近似關(guān)系式。（1）空氣中水蒸氣容積成分中iv的確定。大氣是含有水蒸氣的濕空氣，當濕 空氣的溫度由t1加熱到12時，根據(jù)布置在流量計出口的干濕球溫度計讀數(shù)t、tw， 從干濕球溫度計的濕度表中查的空氣的相對濕度平，再由平和干球溫度t從濕空 氣的焓濕圖查出含濕量，則可用下式計算出空氣中水蒸氣的容積成分（也稱為 體積分數(shù)）d /622中，=1 d / 622

3、 x I。式中：d為含濕量，g （水蒸氣）/kg （干空氣）。（2）濕空氣的吸熱量Q的確定。當比熱議出口空氣溫度穩(wěn)定時，濕空氣吸 收的熱量即為電熱器消耗的電功率。功率的測定方法有兩種，一種是根據(jù)測量的 電壓和電流計算；另一種由功率表直接測量。吸熱量的單位為kJ/s。（3）干空氣質(zhì)量流量m的確定_pV _ （p + 9.8Ah） x（1-Q ） x10/1000/t ma _RT0287.05x（t +273.15）a式中：p為當?shù)氐拇髿鈮毫?，Pa； p為干空氣的壓力，Pa； V為干空氣的體積，0aam3； R為干空氣的氣體常數(shù)，J/ (kg K)； Ah為流量計出口處的表壓力，mmH2O；t為

4、流量計出口處的溫度，C； t為每10L氣體通過流量計所需的時間，s。水蒸氣質(zhì)量流量m的確定_pV _ (p + 9.8Ah) x. X10/1000/t mv - RT 461.5x(t + 273.15)式中：pv為當?shù)氐拇髿鈮毫Γ琍a； Vv為水蒸氣的體積，m3； R.為水蒸氣的氣體 常數(shù)，J/(kg K)。水蒸氣吸熱量Q的確定Q = m 1.844(七-1) + 0.0002443(t2 1(kJ/s)式中：t1、12為氣體流經(jīng)比熱儀主體的進、出口溫度，C。干空氣的比定壓熱容計算c =一g一= Q Qv)IkJ/ (kg K ) p t1 m (t -1 ) m (t -1 )式中：Qa

5、為干空氣的熱流量，kJ/s。由以上計算過程可以看出，要計算干空氣的比定壓熱容，需要測定的相關(guān)量分別是 t,t , t,t ,t , p , Ah, d, Q。w 1 20p三、實驗裝置及其規(guī)范實驗裝置由風機、濕式氣體流量計(含溫度計、U行壓差計)、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。附屬測量儀表有大氣壓 力表、干濕球溫度計、秒表，圖2為比熱儀主體結(jié)構(gòu)示意圖。!節(jié)御M *忒!節(jié)御M *忒圖1比定壓熱容實驗裝置W： - Aw.w 圖2比熱儀主體實驗時，被測空氣(也可是其他氣體)有風機經(jīng)流量計送進比熱儀主體，經(jīng) 加熱、均流、旋流、混流后流出。氣體流量有節(jié)流閥控制，氣體出口溫度

6、由輸入 電加熱器的功率來調(diào)節(jié)。該比熱儀可測300度以下氣體的定壓比熱容。規(guī)范：(1)切勿在無氣流通過的情況下將加熱器投入工作，以免引起局部過熱 而損壞比熱儀主體。輸入加熱器的電壓不得超過200V，氣體出口最高溫度不得超過200C。加熱和冷卻要緩慢進行，防止比熱儀主體因為溫度驟變而破裂。測度表壓力Ah時，因液面上下波動，應讀取其平均值。不許隨意調(diào)整數(shù)控溫度表的溫度設(shè)定值。不要在靠近風機處方紙屑，以免將紙屑吸入系統(tǒng)或堵塞管道。試驗結(jié)束后，應先關(guān)加熱器，等弓降至30C左右再停風機，最后關(guān)掉總 電源。四、實驗步驟檢查調(diào)壓器的輸出電壓是否在零位狀態(tài)，不再時，調(diào)至零位狀態(tài)。加熱 器和風機開關(guān)全部出于關(guān)閉狀

7、態(tài)(向下)，節(jié)流閥全開。接通總電源，啟動風機，摘下流量計出口溫度計活塞，調(diào)節(jié)節(jié)流閥直至 流量達到儀器上標注的額定值附近。流出的空氣流吹過干濕球溫度計的濕紗布表 面，直至濕球溫度計的讀值恒定不變，記錄濕球溫度、。將溫度計活塞插回流量計，調(diào)大流量，使它仍保持在額定值附近。當指 針轉(zhuǎn)動均勻時，用秒表測量流過流量計10L空氣所需時間t。打開加熱器開關(guān)， 逐漸提高加熱器功率，使出口溫度升高至預計溫度(最高不超過200C)?？筛?據(jù)式P牝12冬預先估計所需功率，式中：P為電功率，W； At為進出口溫度差，C；t為每流過10L空氣所需時間，s。（4）帶出口溫度穩(wěn)定后（出口溫度12在10min之內(nèi)無變化或有微小起伏，即 可視為穩(wěn)定），讀出并記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，填入數(shù)據(jù)記錄表中。（5）改變加熱器功率使出口溫度發(fā)生變化，帶出口溫度穩(wěn)定后，再讀取數(shù)據(jù)， 如此重復不少于3次，以便進行數(shù)據(jù)整理及誤差分析。（6）測試結(jié)束后，將調(diào)壓旋鈕旋至輸出電壓零位，并切斷加熱器電源，但風 機應繼續(xù)運轉(zhuǎn)，直至出口溫度將至30C以下后再停運，然后關(guān)閉總電源，結(jié)束 實驗。五、數(shù)據(jù)記錄與處理1.常規(guī)數(shù)據(jù)記錄室溫t o=27C磁心爐也.I- *X4jb廢衩格P =絆加*二-必。Z二2.7杈矛礎(chǔ)3噱理如sJfMi勝旌叫翊?史虹單虹二（阡翊）k（f中心”可成人NH閔。郵） RT二3伽出.陽鈉乂（-溯*。出即。*1芯乂（2&十中傳）二護