气体定压比热测定实验

气体定压比热测定实验装置实验指导书气体定压比热测定实验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；计算中乃至比热及混合气体（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、 测定自实验室至150°C只见的空气的定压比热，绘制Cp-t的关系曲线。二、 实验装置和原理装置由气源、流量计、比热仪主体、温度测量仪、湿度计和电功率调节及测量系统等四部分组成（如图一所示）。图一实验装置比热仪主体如图二所示。多层杜瓦瓶内构件：加热管、均流网、混流网实验时，被测空气（也可以是其它气体）由气泵经转子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：空气在缓冲罐出口处的温度（t1，°C）；气体的体积流量（V,l/h）；气体经比热仪主体的出口温度（t2，C）；电热器的电压（W，瓦）；以及实验时相应的大气压力（P，毫米汞柱）和流量计出口处的表压（Ah，毫米水柱）。有了这些数据，并查相应的物性参数，即可计算出被测气体的定压比热（Cp）。气体的流量由节流阀控制，气体出口温度由输入电热口器的功率来调节。本比热仪可测300C以下的定压比热。图二比热仪主体三、实验步骤1、 接通电源及测量仪表。2、 开动气泵，调节气体流量，使流量保持在额定值附近。3、 逐渐提高电热器功率，使出口温度升高至预计温度。可根据下式预先估计所需电功率。vw=~（J'「式中：W为电热器输入功率（W）；t1为进口温度（C）；t2为出口温度（C）；V为流量（l/h）。4、 待出口温度稳定后（出口温度在几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，空气在缓冲罐出口处的温度（t1,°C）；气体的体积流量（V,l/h）；气体经比热仪主体的出口温度（t2,C）；电热器的输入功率（由电热器的电压和电流计算）;以及实验时相应的大气压力（P）和流量计出口处的表压（Ah,毫米水柱）。5、测量实验室内的空气湿含量四、数据处理1、根据环境的干球温度和湿球温度，从湿空气的干湿图中查出含湿量（d,g/kg十空气），并根据下式计算出水蒸气的容积成分:d622rw1+d6222、2、3、十空气流量（质量流量）为:104户斐(1‘w"P+13.6 735.561000x3600G3、十空气流量（质量流量）为:104户斐(1‘w"P+13.6 735.561000x3600G=奇g029.27(10+273.15)1.2902x10-7(1-t)(P+10+273.15kg/s4、水蒸气流量为:1045、•GwRTw0△h

r(P+ )x x w13.6 735.561000x360047.06(10+273.15)8.0247x10-8r(P+△h136)Vkg/s10+273.15水蒸气吸收的热量:Q=G12(0.1101+0.0001167t)dtw□=G\0.4404(t-t)+0.00005835(6、6、干空气的定压比热为:C‘2=TOC\o"1-5"\h\zt □ □l-okgC1 G(t—t)G tl-okgCg2 1g27、比热随温度的变化关系假定在0—300°C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：f12(a+bt)dt 七+tCt2=~t =a+b-i22 1t+t因此，若以丁为横坐标，C|&为纵坐标，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。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300Co3、 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、 停止实验时，应先切断电热器，让气泵继续运行十五分钟左右(测试较低时可适当缩短冷却时间)。六、 思考与讨论1、 在化工领域中，你能举出Cp应用的几个例子吗？2、 该实验中，影响Cp误差的主要原因有哪些？如何提高测试精度。附录计算举例假定某一稳定工况的实测参数如下：t=8oC；t=7.5oC；B=748.0mmHgti=8°C；12=240,3°C；V=514.61/h△h=16mmHg；电压174.3伏，电流240毫安查十湿图得d=6.3g/kg干空气(w=94%)

22=0.010027622W=174.4x240+1000=41.856瓦41.86Q= =9.9981x10-3Kcal/s1.2902x10-1.2902x10-7(1-0.010027)(748+)x514.6 =1.7514x10-4kg/s8.0247x10-8x0.0100278.0247x10-8x0.010027x(748+)x514.6 =1.1033x10-6kg/s8+273.15.-44+.-44+04(240.3-8)