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1、气比定压热容的测定一、实验目的了解比热容测定装置的设备组成及各设备的作用，掌握比热容测定方法。掌握本实验中的温度、压力、流量、热量等的测定方法。掌握计算比热值和求得比热容公式的方法，并计算空气的比定压热容。列表示平均比热容与温度的关系，并用方程表示。二、实验原理实验台通过在定压条件下加热空气，根据空气温度的变化和流量的大小测出空气的定压比热容，即根据c t2PtlQ二 mra2 1kJ/ (kg K )确定，式中:m为气体的质量流量，kg/s； Q为气体在等压流动过程中的吸热量，kJ/s。p在距室温不很远的温度范围内，空气的比定压热容与温度的关系可近似认为J 2 （a + bt）t , tt
2、+1T二a + b=，因此，若以匚2为横坐标，c为纵坐标，则可t -122p2t22是线性的，即可近似表示为c二a + bt，由t加热到t的平均比热容为 p121根据不同温度范围内的平均比热容确定截距a和斜率b，从而得出比热容随温度 变化的近似关系式。（1）空气中水蒸气容积成分申的确定。大气是含有水蒸气的湿空气，当湿iv空气的温度由t加热到t时，根据布置在流量计出口的干湿球温度计读数t、，2w从干湿球温度计的湿度表中查的空气的相对湿度P，再由P和干球温度t从湿空 气的焓湿图查出含湿量d，则可用下式计算出空气中水蒸气的容积成分（也称为 体积分数）d /622“c”申=x 100%iv 1 + d
3、 /622式中：d为含湿量，g （水蒸气）/kg （干空气）。（2）湿空气的吸热量Q的确定。当比热议出口空气温度稳定时，湿空气吸p收的热量即为电热器消耗的电功率。功率的测定方法有两种，一种是根据测量的 电压和电流计算；另一种由功率表直接测量。吸热量的单位为kJ/s。（3）干空气质量流量m的确定p V (p + 9.8Ah)x(1 一申)x10/1000/t aa 0iva RT287.05 x(t + 273.15)a式中：p为当地的大气压力，Pa； p为干空气的压力，Pa； V为干空气的体积,0aam3； R为干空气的气体常数，J/ (kg K)； Ah为流量计出口处的表压力，mmH2O；
4、a2t为流量计出口处的温度，C； P为每10L气体通过流量计所需的时间，s。(4) 水蒸气质量流量m的确定p V (p + 9.8Ah)x申 xIO/IOOO/tm = =0ivv R T461.5x(t + 273.15)v式中：p为当地的大气压力，Pa； V为水蒸气的体积，m3； R为水蒸气的气体vva常数，J/(kg K)。(5) 水蒸气吸热量Q的确定vQ 二 m 1.844( t -1) + 0.0002443(t -1)(kJ/s)vv2121式中：t、t为气体流经比热仪主体的进、出口温度，C。1 2(6) 干空气的比定压热容计算c t2 二Q二 厂 Qv、IkJ/(kg K)p t
5、 m (t t 丿 m (t -1 丿1a 21a 21式中：Q为干空气的热流量，kJ/s。a由以上计算过程可以看出，要计算干空气的比定压热容，需要测定的相关 量分别是 t, t , t,t ,t, p , Ah, d, Q。w 120p三、实验装置及其规范实验装置由风机、湿式气体流量计(含温度计、U行压差计)、比热仪主 体、电功率调节及测量系统等四部分组成，如图1所示。附属测量仪表有大气压 力表、干湿球温度计、秒表，图2为比热仪主体结构示意图。聖圧力计ill节伺图1比定压热容实验装置图2比热仪主体实验时，被测空气(也可是其他气体)有风机经流量计送进比热仪主体，经 加热、均流、旋流、混流后流出
6、。气体流量有节流阀控制，气体出口温度由输入 电加热器的功率来调节。该比热仪可测300度以下气体的定压比热容。规范：(1)切勿在无气流通过的情况下将加热器投入工作，以免引起局部过热 而损坏比热仪主体。输入加热器的电压不得超过200V,气体出口最高温度不得超过200C。 加热和冷却要缓慢进行，防止比热仪主体因为温度骤变而破裂。测度表压力Ah时，因液面上下波动，应读取其平均值。不许随意调整数控温度表的温度设定值。不要在靠近风机处方纸屑，以免将纸屑吸入系统或堵塞管道。(7) 试验结束后，应先关加热器，等t2降至30C左右再停风机，最后关掉总 电源。四、实验步骤(1) 检查调压器的输出电压是否在零位状态
7、，不再时，调至零位状态。加热 器和风机开关全部出于关闭状态(向下)，节流阀全开。(2) 接通总电源，启动风机，摘下流量计出口温度计活塞，调节节流阀直至 流量达到仪器上标注的额定值附近。流出的空气流吹过干湿球温度计的湿纱布表 面，直至湿球温度计的读值恒定不变，记录湿球温度t。w(3) 将温度计活塞插回流量计，调大流量，使它仍保持在额定值附近。当指 针转动均匀时，用秒表测量流过流量计10L空气所需时间t。打开加热器开关， 逐渐提高加热器功率，使出口温度升高至预计温度(最高不超过200C)。可根 据式P沁12At预先估计所需功率，式中：P为电功率,W； At为进出口温度差，C；t为每流过10L空气所
8、需时间，s。（4）带出口温度稳定后（出口温度t在10min之内无变化或有微小起伏，即2可视为稳定），读出并记录相关数据，填入数据记录表中。（5）改变加热器功率使出口温度发生变化，带出口温度稳定后，再读取数据， 如此重复不少于3次，以便进行数据整理及误差分析。（6）测试结束后，将调压旋钮旋至输出电压零位，并切断加热器电源，但风 机应继续运转，直至出口温度将至30C以下后再停运，然后关闭总电源，结束 实验。五、数据记录与处理1.常规数据记录室温t =27 C0I-木必积彫仏條处號讪%來広乂（t+习（彳他扌q翅）乂併%”陥乐必22.Hd/62刃竝勺曲吐即. J 礬寸僭輕級m以彼%二卑二二2州讪”（卜忖小/3/2刃.心（何益I咏二（张o艸仙躯（卜為渺乂/網：血広乂（2針昭 二如I尹（&仏.叼 业空吐沁如jg 肋5、Q脚十邛二6俨（曲如时二弘口.州他七）卄咖删肚七刀:6咐匸阳硏1J仏心1怕（弘绞刀 沁叭咐也Qm 卜缶矿舄3 W泸1t匚雾粘卄叫W
