工程热力学试验

1、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?的根本实验之一。实验中涉及温度、压力、热量电功、流量等根本量的测量；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实验目的1、了解气体比热测定装置的根本原理和构思2、熟悉本实验中的测温、测压力、测热量、测流量的方法3 、 掌握由根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二、 实验原理可将本实验装置的本体局部简化为一开口稳定流动系统， 本体局部保温良好，可认 为绝热，系统对外无功的输出。

2、当系统到达平衡时流经系统的焓变等于电热器的放热量。即：qmCp 12-t 1 =QCp= Q/ q m 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. Ct2 是空气在本体局部的出口温度， Cti 是空气在本体局部的出口温度， 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，那么 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。、 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局部组成， 如图一所 示。2、比热仪本体如图二

3、所示。 其中 1-进口温度计； 2-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 300 C 以下气体的定压比热。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to 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

4、附近。逐渐提高电压，使出口温度升高至予计温度 可以根据下式予先估计所需电功率：P=12 t/ T ,式中P为电功率瓦； t为进出口温度差C ; T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, 读出以下数据：每10升气体通过流量计所需时间 T ,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 h, mmH 2O;电热器的电压V伏特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，从湿空气的焓湿图查出含湿量d/622公式i-i1 d/622d,g/kg干空气，

5、并根据下式计算出水蒸气的容积成分:6、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"°1°cr1wR ba+10kw73556 公式 1-213 .6735 .567干空气流量为:、10 4 10Pg VRMa 欧Q，那么可得电热器单位时间放出的热量为:mg4.6447273 .15 )29 .97 (t o10 3 (1 - rw )( B : h /13 .6)T(to + 273 .15 )RLFLTUH62丿空 热n空冷图kg/s8、水蒸气流量为:q mw1011公式1-3公式1-42.888947 .06 (to273

6、.15 )10 f (B h /13 .6) (to273 .15 )kg/s水蒸气吸收的热量为:?t2qmw (1 .84390.0004886t)dt公式1-5mwpmto =8.8439干空气的定压比热为：0.0002443(t；t12) kwrw (B)丿13 .6735 .561000kj/( kg.k)公式1-6C； tw =7.5 °C；B=748.0mmHg t1 =8 C；t2 =240.3 C; t =69.96 秒/10L h=16mmH 2O ；V=174.4V ；1=240.0 毫安；RmA=0.24 欧查焓湿图得d=6.3g/kg干空气($ =94%)d

7、/6226.3/622rw0.0100271d/6226.3/6222Q = (VI - 0.001 R mAl )610=(174.4240 - 0.00120.24240 )10-4.184310kwq mg4.644710 ' (1 - rw )( B : h /13 .6)=4.6447175 .14(t0273 .15 )10(1 - 0.010027)( 74869 .96 (8 + 273 .15 )10 _6 kg / s16 /13 .6)mw2.888910rw(B ,h /13 .6).(to 273 .15 )2.8889=1 .103310 0.010027(

8、74869 .96 (8 + 273 .15 )10 -6 kg / s16 /13 .6) Q w = q mw=1 .1033=0.48821 .8439 仇一X ) + 0 .0002443 (t ; t:)】_6 x 101 .8439 (240 .3 8) + 0.0002443x10 °kw2 2(240 .3 - 8 )J Cpm tQ Qw? zx + qmg (t2 一 1 1 丿丄j34.1842 八 10 0.4882 八10175.1八10- 6(240 八8)=1.0165 kj /(kg.k)12、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的有线性关系。那么由ti到t2的平均比热为：t2Pm t1(a bt)dtt? - t11.05Cpm1.03(kj/kg.k)1.01?0.990.97-(t1+t2)/20.95,(C)t1jCt2因此，假设以 一2 为横坐标，Pm 11为纵坐标图三，那么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。100050150200图三五、考前须知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，