气体定压比热实验

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1、气体定压比热演示实验气体定压比热的演示实验是工程热力学的基本实验之一。实验中涉及温度、压力、热量（电 功）、流量等基本量的测量演示，计算中用到比热及混合气体（湿空气）方面的基本知识。本实 验的目的是增加热物性实验研究方面的感性认识，促进理论联系实际，以利于培养分析问题和 解决问题的能力。一、实验目的和要求1）了解气体比热测定装置的基本原理和构思。2）了解本实验中的测温、测压、测热量、测流量的方法。3）了解由基本数据计算出比热值和比热公式的方法。二、实验装置简介1）整个装置由风机、流量计、比热仪本体、电功率调节及测量系统共四部分组成，如图 一所示。2）比热仪本体如图二所示。其中 1进口温度计；2

2、多层杜瓦瓶；3电热器；4均流 网；5绝缘垫；6旋流片；7混流网；8出口温度计。3）空气（也可以是其他气体）由风机经流量计送入比热仪本体，经加热、均流、旋流、 混流、测温后流出。气体流量由节流阀控制；气体出口温度由输入电热器的电压调节。4）该比热仪可测300C以下气体的定压比热。三、演示实验步骤与内容（阅读理解）1）接通电源及测量仪表，选择所需的出口温度计插入混流网的凹槽中。2）摘下流量计上的温度计，开动风机，调节节流阀，使流量保持在额定值附近。测出流 量计出口空气的干球温度（t ）和湿球温度（t ）。0w3）将温度计插回流量计，调节流量，使它保持在额定值附近。逐渐提高电压，使出口温度升高至预计

3、温度可以根据下式预先估计所需电功率：W沁12。式中W为电功率（瓦）；AtT为进出口温度差（C）； T为每流过10升空气所需要的时间（秒）。4）待出口温度稳定后（出口温度在10分钟之内无变化或有微小起伏，即可视为稳定），读出下列数据：每10升气体通过流量计所需时间（工，秒）；比热仪进口温度（t ,C）和出1口温度（t , C）；当时大气压力（B，毫米汞柱）和流量计出口处的表压（Ah,毫米水柱）；2电热器的电压（V，伏）和电流（I，毫安）。、5）根据流量计出口空气的干球温度和湿球温度，从湿空气的焓湿图查出含湿量（d，克 /公斤 干空气），并根据下式计算出水蒸气的容积成分：图二d / 622r =w

4、 1 + d/6226）电热器消耗的功率可由电压和电流的乘积计算，但要考虑电笔的内耗。如果伏特表和毫安表采用图一所示的接法，则应扣除毫安表的内耗。设毫安表的内阻为 R 欧，则可得电热 mA 器单位时间放出的热量为：QQ 二 4.1868 x 106(VI - 0.001R 12)大卡/秒mA7) 干空气流量为：(1Ah )104G = pgV - w 13.6735.56 1000rg R T:g0公斤/秒8) 水蒸气流量为：29.27(t + 273.15)0104.6447 x 10-3(1 r )(B + Ah/13.6)=wt (t + 273.15)0r (B + Ah ) x 10

5、4 x 10G _ PV _ rw( + 136)x 735.56 x 1000t _ 2-8889x 10-3r (B + Ah/13-6) 0 w ww R T47.06(t +273.15)t(t + 273.15)w 000公斤/秒9)水蒸气吸收的热量为Q G 112 (0.4404 + 0.0001167t)dt G 0.4404(t -1 ) + 0.00005835(t2 -12)大卡w w tw2121t1cpm10)干空气的定压比热为：QQ Qt2 g 1 大卡/ (公斤C)“ G (t t ) G (t t )g x1g 2111 )计算举例/秒某一稳定工况的实测参数如下：

6、t =8C； t =7.5C； B =748.0 毫米汞柱； 0wt =8C； t =240.3C； t =69.96 秒/10升； 12Ah =16 毫米水柱； V =174.4 伏； I =240.0 毫安 R =0.24 欧。mA查焓湿图得d =6.3克/公斤 干空气(9 94% ) 0.0100276.3 / 622r w 1+ 6.3 / 6224 (1744 x 240 - 0001 x 24 x 2402) 9.9938 x10-3大卡/秒G 4.6447 x 10-3(1 0.010027)(748 +16/13.6) g69.96(8 + 273.15) 175.14 x10

7、-6公斤/秒2.8889x 10-3 x0.010027(748 +16/13.6)G w69.96(8 + 273.15) 1.1033 x 10 -6公斤/秒Q 1.1033x10-60.4404(240.3-8)+0.00005835(240.32 -82) w0.1166 x 10 -3大卡/秒cpm9.9938 x 10-3 0.1166 x 10 八一 “-t20.2428大卡/ (公斤C)175.14 x 10-6(240.3 8)12）比热随温度的变化关系假定在0300C之间，空气的真实定压比热与温度之间近似的有线性关系:c 二 a + btp则由11到12的平均比热为:cpmt2 t 1J t2 (a + bt)dt_t1t t21t + ta + bT 22pmt2 为纵坐标（图三），则可根据不同温度范围内的平均比热 t1因此，若以耳2为横坐标，c四、操作注意事项1）切勿在无气流通过的情况下使电热器投入工作，以免引起局部过热而损坏比热仪本体。2）输入电热器的电压不得超过220伏。气体出口最高温度不得超过300Co3）加热和冷却要缓慢进行，防止温度计和比热仪本体因温度骤升骤降而断裂。4）停止实验时，应先切断电热器，让风机继续运行十五分钟左右（温度较低时可适当缩 短）o五、实验报告简述实验原理。