空气比定压热容的测定

1、气比定压热容的测定一、实验目的(1) 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。(2) 掌握本实验中的温度、压力、流量、热量等的测定方法。(3) 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。(4) 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'验孑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kJ/(kgK)确定，式中：加为气体 ；| 亿 -4)的质量流量，kg/s； 0,为气体在等压流动过程中的吸热量，kJ/So在距室温不很远的温度围，空气的比定压热容与温度的关系可近似认为是线 性的，即可近似

2、表示为cp=a + bt,由心加热到心的平均比热容为p (a + bt)叮= Q +因此，若以心为横坐标，勺为纵坐标，则可s /厂/|22;根据不同温度围的平均比热容确定截距"和斜率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的确定。大气是含有水蒸气的湿空气，当湿空气的温度由人加热到°时，根据布置在流量计出口的干湿球温度计读数 从干湿球温度计的湿度表中查的空气的相对湿度0,再由0和干球温度/从湿空气的焙湿图查岀含湿量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)J/6221 + J/622xlOO%式中：d为含湿量，g (水蒸气)/k

3、g (干空气)。(2) 湿空气的吸热量0,的确定。当比热议出口空气温度稳定时，湿空气吸 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/So(3) 干空气质量流量m的确定山 _ 几匕 _ (”o+9.8A/7)x(l-0iv)xlO/lOOO It 叫"287.05x(r + 273.15)式中：几为当地的大气压力,Pa；几为干空气的压力,Pa； V为干空气的体积, m3；心为干空气的气体常数，J/ (kgK)；从为流量计出口处的表压力，mmH.O； /为流量计出口处的温度，°C; 1为每1

4、0L气体通过流量计所需的时间，So(4) 水蒸气质量流量m的确定_ PVv _(Po +98AA)x% x 10/1000 It' R、T461.5x(r + 2735)式中：几为当地的大气压力，Pa； V、.为水蒸气的体积，nf；心为水蒸气的气体 常数,J/(kg.K)0(5) 水蒸气吸热量2的确定Q、, =1.844(/2 -/,) + 0.0002443 -“) (kJ/s)式中：心、4为气体流经比热仪主体的进、出口温度，°C。(6) 干空气的比定压热容计算U； =kJ /(kg *K)" 叫-八)叫©-/J式中：2为干空气的热流量，kJ/s。由以上

5、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 量分别是仏、./,。", pM，d,Qp。三、实验装置及其规实验装置由风机、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。图1比定压热容实验装置去3 5冷.口空.fX. 1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。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：(1)

6、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。(2) 输入加热器的电压不得超过200V,气体出口最髙温度不得超过2001。(3) 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。(4) 测度表压力丛时，因液面上下波动，应读取其平均值。(5) 不许随意调整数控温度表的温度设定值。(6) 不要在靠近风机处方纸屑，以免将纟氏屑吸入系统或堵塞管道。(7) 试验结束后，应先关加热器，等2降至3(rc左右再停风机，最后关掉总 电源。四、实验步骤(1) 检查调压器的输岀电压是否在零位状态，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。(

7、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(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r。打开加热器开关, 逐渐提髙加热器功率，使出口温度升高至预计温度(最髙不超过200°C)o可根 据式P12预先估计所需功率，式中：P为电功率川；/为进岀口温度差/C；r为每流过10L空气所需时间，So（4）带出口温度稳定后（出口温度2在lOmin之无变化或有微小起伏，即可 视

8、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3CTC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S=27°C赵J瘧用M血.i木虽冬积軀习齟h冲'魁峑郎M林嚴級渤更则3叹（2舒昭Q二如鬧（岭人2S厂邯 _（酎飆JX% 乂”W"用Q%二毕L二（附7讪” I卜忖小冋说1心（旳朋曲Q 二艸仙十愀駅m（ I-诩讥/必。/#