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。掌握本实验中的温度、压力、流量、热量等的测定方法。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。并用方程表示。列表示平均比热容与温度的关系，并用方程表示。二、实验原理根据空气温度的变化和流量的大小测实验台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Cpt2t121=_IkJ/(kg K)确定，式中：m出空气的定压比热容，即根据Cpt2t121mst -1 )的质量流量，kg/s； Q为气体在等压流动过程中的吸热量，kJ/s。在距室温不很远的温度范

2、围内，空气的比定压热容与温度的关系可近似认为严 + = a + blU，因此2 -11严 + = a + blU，因此2 -112若以1七为横坐标，c为纵坐标，则可2pi根据不同温度范围内的平均比热容确定截距a和斜率b，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中iv的确定。大气是含有水蒸气的湿空气，当湿 空气的温度由t1加热到12时，根据布置在流量计出口的干湿球温度计读数t、tw， 从干湿球温度计的湿度表中查的空气的相对湿度平，再由平和干球温度t从湿空 气的焓湿图查出含湿量，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）d /622中，=1 d / 622

3、 x I。式中：d为含湿量，g （水蒸气）/kg （干空气）。（2）湿空气的吸热量Q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/s。（3）干空气质量流量m的确定_pV _ （p + 9.8Ah） x（1-Q ） x10/1000/t ma _RT0287.05x（t +273.15）a式中：p为当地的大气压力，Pa； p为干空气的压力，Pa； V为干空气的体积，0aam3； R为干空气的气体常数，J/ (kg K)； Ah为流量计出口处的表压力，mmH2O；t为

4、流量计出口处的温度，C； t为每10L气体通过流量计所需的时间，s。水蒸气质量流量m的确定_pV _ (p + 9.8Ah) x. X10/1000/t mv - RT 461.5x(t + 273.15)式中：pv为当地的大气压力，Pa； Vv为水蒸气的体积，m3； R.为水蒸气的气体 常数，J/(kg K)。水蒸气吸热量Q的确定Q = m 1.844(七-1) + 0.0002443(t2 1(kJ/s)式中：t1、12为气体流经比热仪主体的进、出口温度，C。干空气的比定压热容计算c =一g一= Q Qv)IkJ/ (kg K ) p t1 m (t -1 ) m (t -1 )式中：Qa

5、为干空气的热流量，kJ/s。由以上计算过程可以看出，要计算干空气的比定压热容，需要测定的相关量分别是 t,t , t,t ,t , p , Ah, d, Q。w 1 20p三、实验装置及其规范实验装置由风机、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。!节御M *忒!节御M *忒图1比定压热容实验装置W： - Aw.w 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

6、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。规范：(1)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。输入加热器的电压不得超过200V，气体出口最高温度不得超过200C。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。测度表压力Ah时，因液面上下波动，应读取其平均值。不许随意调整数控温度表的温度设定值。不要在靠近风机处方纸屑，以免将纸屑吸入系统或堵塞管道。试验结束后，应先关加热器，等弓降至30C左右再停风机，最后关掉总 电源。四、实验步骤检查调压器的输出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

7、态(向下)，节流阀全开。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、。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t。打开加热器开关， 逐渐提高加热器功率，使出口温度升高至预计温度(最高不超过200C)。可根 据式P牝12冬预先估计所需功率，式中：P为电功率，W； At为进出口温度差，C；t为每流过10L空气所需时间，s。（4）带出口温度稳定后（出口温度12在10min之内无变化或有微小起伏，即 可视为稳定），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30C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t o=27C磁心炉也.I- *X4jb废衩格P =绊加*二-必。Z二2.7杈矛础3噱理如sJfMi胜旌叫翊?史虹单虹二（阡翊）k（f中心”可成人NH闵。邮） RT二3伽出.阳钠乂（-溯*。出即。*1芯乂（2&十中传）二护