气体定压比热测定实验

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1、气体定 压比 热测 定实 验指导书气体定压比热的测定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；计算中用到比热及混合气体（混空气）方面 的知识。本实验的目的是增加热物 性研究方面的感性认识 ，促使理论联系实际 ，以 利于培养同学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. 熟悉本实验中的测温、测压、测热、测流量 的方法。3. 掌握由基本数据计算出比热值和求得比热公 式的方法。4. 分析本实验产生误差的原因及减小误差的可 能途径。二、实验装置和原理 装置由风机、流量计、比热仪主体、电功率调

2、节及测量系统等四部分组成（如 图一所示）。u1R气 体 流 量 计调|节阀比 热 仪功 率 调 |节及 功 率 表冷 空 气型力1L1 rjBBBHb图一 实 验装 置比热仪主体如图二所示。实验时，被测空气（ 也可以是其它气体）由风机经湿式气体流量计送入比热仪 主体，经加热、均流、旋流、混流后流出。在此过程中，分别测定：空气在流量计出口处的干、湿球温度（t0, t由于是湿式气体流量计，实际为饱和状态）；气体0w经比热仪主体的进出口温度（t, t2）；气体的体积流量（V）；电热器的输入功率（W）； 以及实验时相应的大气压（B）和流量计出口处的表压（ h）。有了这些数据，并查用相应的物性参数，即可

3、计算出被测气体的定压比热（Cpm ）。气体的流量由节流阀控制，气体出口温度由输入电热器的功率来调节。本比热仪可测300 C以下的定压比热。三、实验步骤和数据处理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（t0）。3.将温度计插回流量计，调节流量，使它保持在额定值附近。逐渐提高电热器功率， 使出口温度升高至预计温度均流网电热芯杜瓦瓶冷 空 气执八、空 气可以根据下式预先估计所需电功率：图二比热仪主体式中：W 为电热器输入电功率（瓦）； t为进出口温度差（C ）；T为每流过10

4、升空气所需的时间秒）。 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升空气通过流量计所需时间（T ,秒）；比热仪进口 温度即流量计的出口温度（t, C ）和出口温度（t2 C ）；当时相应的大气压力（B，毫米汞柱）和流量计出口处的表压（ h，毫米水柱）；电热器的输入功率（W,瓦）。5. 根据流量计出口空气的干球温度和湿球温度,从湿空气的干湿图查出含湿量 （d,克/公斤干空气），并根据下式计算出水蒸气的容积成分：r = _w 1 + d /6 2 26. 根据电热器消耗的电功率，可算出电热器单 位时间放出的热量Q = W千卡/秒4

5、.1868 x 10 37. 干空 气流 量（ 质量 流量 ）为 ：gGgP V (1 t )(B + A h/13.6) x 104 /735.56 x 10 /1000 t g =wR T29.27 (t + 273 .15)g 004.6447 x 10 -3(1 t )(B + Ah/13.6)wt (t + 273 .15)0公斤/秒8. 水蒸 气流 量为 ：p VwRTw0t (B + Ah/13.6) x 10 4 /735 .56 x 10 /1000 tw47.06(t + 273 .15)02.8889 x 10 -31 (B + Ah/13.6)wt (t + 273 .

6、15)0公斤/秒9. 水蒸 气吸 收的 热量 ：Q 二 G2(0.1101 + 0.0001167 t)dt 二 G 0.4404 (t t ) + 0.00005835 (12 12)w w tw21211千卡/秒10. 干 空气 的定 压比热 为：QgQ Qg二wG (t t ) G ( t t )g 21g 21千卡/ （公斤c）11. 计 算举 例假定某一稳定工况的实测参数如下t0=8 c ；t w=7.5 c ；t1=8 c ；t2=240.3 c ；B=748.0 毫 米汞 贡柱t =69.96 秒 /10 升； h=16毫米汞柱；W=41.84千瓦查干湿图得d=6.3克/公斤干空

7、气（申=94% ）6.3/6221 + 6.3/622=0.0100274.1868 x 10 34.6447 x 10 -3(1 0.010027 )(748 + 16 /13.6)69.96(8 + 273 .15)=175 .14 x 10 -6公斤/秒2.8889 x 10 -3 x 0.010027 (748 + 16 /13.6)69.96(8 + 273 .15)=1.1033 x 10 -6公斤/秒1.1033 x10-60.4404 (240 .3 - 8) + 0.00005835(240 .3 - 82) = 0.1166 x 10 千卡/秒千卡/ （公斤c）C 9.99

8、38 x 10 -3 一 0.1166 x 10 -3 = 0.24280m t1175 .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地有线 性关系，则 由 t1 到 t2 的 平均 比热 为：C0mt2t - t21因此，若以t + t-2L为横坐标，为纵坐标（ 如图三），则可根据不同的温度 范围 内的 平均 比热 确定 截距 a 和斜 率 b， 从而 得出 比热 随温 度变 化的 计算 式。四、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 热仪主体。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300 C。3. 加热和冷却要缓慢进行，防止温度计和比热仪主体因温度骤增骤降而破裂4停止试验时，应切断电热器，让风机继续运行十五分钟左右（温度较低时可 适当缩短）。