工程热力学试验之一

1、工程热力学实验之一实验一、气体定压比热容测定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(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。1、 实验目的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、测压力、测热量、测流量的方法3、掌握由基本数据计算出比热值和比热公式的方法4、分析本实验产生误差的原因及减小误差的可能途径2、 实验原理可将本实验装置的本体部分简化为一开口稳定流动系统，本体部分保温良好，可认为绝热，系统对外

2、无功的输出。当系统达到平衡时流经系统的始变等于电热器的放热量。即：qmCp(t2-t1)=QCp=Q/qm(t2-tl)式中：qm是空气的质量流量，kg/sCp是空气的定压比热容，kj/(kg.C)t2是空气在本体部分的出口温度，Cti是空气在本体部分的出口温度，CQ为电加热器的放热量，kw如要测定干空气的比热容，须额外测定湿空气的参数。将水蒸汽的吸热量从总量中除去，则利用上式可计算干空气比热容。实验过程中要求测定至少三个不同温度下的定压比热容值。3、 实验设备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

3、-多层杜瓦瓶；3-电热器；4-均流网;5-绝缘体；6-旋流片；7-混流网；8-出口温度计。3、空气(也可以是其它气体)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；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。工程热力学实验之一四、测量与计算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（片）和湿球温度（tw）。图13、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，使出口温度升高至予

4、计温度可以根据下式予先估计所需电功率：P=12AtZt,式中P为电功率（瓦）；At为进出口温度差（C）;°为每流过10升空气所需时间（秒）。4、待出口温度稳定后（出口温度在3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（。，秒）；比热仪进口温度（ti,C）和出口温度（t2,C）；当时对应大气压力（B,mmHg）和流量计出口处的表压（Ah,mmH2O）;电热器的电压（V伏牛|V）和电流（I，毫安mA）。5、根据流量计出口空气的干球温度和湿球温度，从湿空气的燃湿图查出含湿量（d,g/kg干空气），并根据下式计算出水蒸气的容积成分：wd/6221

5、dZ622公式i-i6、电热器消耗的功率可由电压和电流的乘积计算，但要考虑电表的内耗。设毫安表的内阻为RMa（欧）,则可得电热器单位时间放出的热量为:Q二(VI一0.001RmAl2)10kw公式1-27、干空气流量为:(1RgT。h10410w)(B)13.6735.56100029.97(t0273.15)4.644710-3(1-rw)(B:h/13.6)(t0273.15)工程热力学实验之一工程热力学实验之一kg/s8、水蒸气流量为:公式1-3qmwPwVRwToh、rw(B)13.610410735.56100047.06(to273.15)9、2.888910(B:：h/13.6)

6、(to273.15)水蒸气吸收的热量为:Qwt2qmw(1.8439t10.0004886t)dtkg/s公式1-4公式1-5mw.8439(t2-t1)0.0002443(t；-112)Lw10、干空气的定压比热为:pmt2t1Qg11、Q-Qwqmg。2-t1)qmg(t2-L)kj/(kg.k)公式1-6计算举例某一稳定工况的实测参数如下：t0=8C；tw=7.5C;B=748.0mmHgt1=8C;t2=240.3C;t=69.96秒/10LAh=16mmH2。；V=174.4V;I=240.0毫安；RmA=0.24欧d/622查烙湿图得d=6.3g/kg干空气（。=94%）6.3/6

7、22rw=0.0100271d/62216.3/622=(VI-0.001RmAI2)10(174.4240-0.0010.242402)10一一一一2kw4.1843104.64471011-rw)(B:h/13.6)(t0273.15)4.6447103(1-0.010027)(74816/13.6)69.96(8273.15)175.1410-6kg/s工程热力学实验之一qmw.(t0273.15)2.888910-rw(B：h/13.6)2.888910a0.010027(74816/13.6)一69.96(8273.15)=1.103310-6kg/sQ'W=qmW1.843

8、9(t2-3)0.0002443(t；-t：)=1.103310”1.8439(240.3-8)0.0002443(240.32-82)1_3_=0.488210kwpmt2t1Q-Qwqmg(t2-t1)_2_34.184210-0.488210175.1410-6(240.3-8)=1.0165kj/(kg.k)12、 比热随温度的变化关系假定在0-300C之间，空气的真实定压比热与温度之间近似的有线性关系。则由ti到t2的平均比热为：t2CJpmt2t1(abt)dtttabt-t2t2-t12L+t2ct2因此，若以一2为横坐标，pmt1为纵坐标（图三），则可根据不同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。1.051.031.010.990.970.95Cpm(kj/kg.k)(t1+t2)/2(C)50100150200图三工程热力学实验之一五、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300。3、加热和冷却要缓慢进行，防止温度计