(教材)工程熱力學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

1、內(nèi)容簡(jiǎn)介本書主要是工程熱力學(xué)實(shí)驗(yàn)，分2章。第一章介紹具體的工程熱力學(xué)實(shí)驗(yàn)，對(duì)每個(gè)實(shí)驗(yàn)，著重于闡明其實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)裝置、實(shí)驗(yàn)操作方法和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理等內(nèi)容。每一實(shí)驗(yàn)均附有思考問題，以幫助讀者進(jìn)一步分析實(shí)驗(yàn)中的問題。第二章是測(cè)量誤差與數(shù)據(jù)處理，介紹了誤差分析及數(shù)據(jù)處理方面的知識(shí)和方法。本書可供高等院校動(dòng)力類相關(guān)專業(yè)的本科生或研究生使用，亦可供有關(guān)教師、實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員在編寫工程熱力學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書、安排熱力學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)參考。前 言工程熱力學(xué)實(shí)驗(yàn)教程是依據(jù)工程熱力學(xué)本科生課程的教學(xué)大綱編寫的。它可供開設(shè)實(shí)驗(yàn)課、編寫實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書的教師參考，亦可作為高等院校本科生、研究生的實(shí)驗(yàn)參考用書，也可供有關(guān)工程技術(shù)人員參考。本實(shí)

2、驗(yàn)教程以工程熱力學(xué)實(shí)驗(yàn)為主，并據(jù)此編寫了測(cè)量誤差與數(shù)據(jù)處理。書中每一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容著重于闡明她的基本原理、實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、基本測(cè)試方法、數(shù)據(jù)整理以及某些技術(shù)問題等。每項(xiàng)實(shí)驗(yàn)都附有思考問題，以期使讀者能進(jìn)一步分析實(shí)驗(yàn)中的一些問題。本書由朱強(qiáng)編寫。在本書編寫過程中，得到了汪健生教授許多有意義的指導(dǎo)，在此表示衷心的感謝。此外，感謝為本書提供各種資料和幫助的其他專家教授們以及參與修改和校對(duì)工作的人員。在編寫過程中，參考了國(guó)內(nèi)外一些教材和文獻(xiàn)的內(nèi)容，在此一并致謝！由于受時(shí)間和作者水平的限制，書中難免疏漏和錯(cuò)誤，可能還存在許多不盡如人意的地方，懇請(qǐng)讀者們批評(píng)指正！以后將更加努力的學(xué)習(xí)和工作，以使本書的修訂

3、趨于完善。目 錄第一章 工程熱力學(xué)實(shí)驗(yàn)1.1 飽和蒸汽p-T關(guān)系曲線測(cè)量實(shí)驗(yàn)（1）1.2 CO2臨界現(xiàn)象觀測(cè)及p-v-t關(guān)系測(cè)定實(shí)驗(yàn)（6）1.3 絕熱節(jié)流效應(yīng)的測(cè)定實(shí)驗(yàn)（15）1.4 噴管中氣體流動(dòng)實(shí)驗(yàn)（22）1.5 壓氣機(jī)性能實(shí)驗(yàn)（31）第二章 測(cè)量誤差與數(shù)據(jù)處理2.1 誤差 （40）2.2 測(cè)量不確定度 （44）2.3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法 （45）第一章 工程熱力學(xué)實(shí)驗(yàn)1.1 飽和蒸汽p-T關(guān)系曲線測(cè)量實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、通過觀察飽和蒸汽壓力和溫度變化的關(guān)系，加深對(duì)飽和狀態(tài)的理解，從而樹立液體溫度達(dá)到對(duì)應(yīng)于液面壓力的飽和溫度時(shí)，沸騰便會(huì)發(fā)生的基本概念。2、通過對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的整理，掌握飽和蒸汽壓

4、力與溫度的關(guān)系（p-T關(guān)系）圖表的編制方法。3、學(xué)會(huì)溫度計(jì)、壓力表、調(diào)壓器和大氣壓力計(jì)等儀表的使用方法。4、學(xué)會(huì)用Microsoft Excel繪制并擬合各種與p-T關(guān)系有關(guān)的曲線，總結(jié)p-T關(guān)系經(jīng)驗(yàn)公式。5、直接觀察小容積和金屬表面很光滑（汽化核心很?。l件下的泡態(tài)沸騰現(xiàn)象。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1-壓力表（-0.101.5MPa）；2-排氣閥；3-緩沖器；4-可視玻璃及蒸汽發(fā)生器；5-電源開關(guān)；6-電功率調(diào)節(jié)；7-溫度計(jì)（0300）；8-可控?cái)?shù)顯溫度儀；9-電壓表圖1.1.1 可視性飽和蒸汽壓力和溫度關(guān)系儀三、實(shí)驗(yàn)方法與步驟1實(shí)驗(yàn)裝置及儀表的工作原理和使用方法 電接點(diǎn)式壓力表的使用方法本實(shí)驗(yàn)關(guān)系儀采

5、用的是電接點(diǎn)式壓力表，表面中心設(shè)有調(diào)節(jié)旋紐（黑膠木），用兩指旋動(dòng)旋紐外緣可以撥動(dòng)紅色指針，紅色指針用于限定蒸汽發(fā)生器內(nèi)壓力上限，一般在使用時(shí)先撥至壓力計(jì)表面的1MPa刻度處。用一字形螺絲刀旋轉(zhuǎn)中心的旋鈕撥動(dòng)綠色指針，此指針用于設(shè)定某一壓力值，當(dāng)蒸汽發(fā)生器內(nèi)壓力（黑色指針指示）升至該設(shè)定的壓力值時(shí)，兩針相撞后進(jìn)入保溫狀態(tài)，如此多次將綠色指針分別設(shè)置各點(diǎn)壓力值，使加熱后蒸汽發(fā)生器內(nèi)壓力（黑色指針）到達(dá)設(shè)定指針壓力位置，再觀察此時(shí)的壓力讀數(shù)所對(duì)應(yīng)溫度計(jì)讀數(shù)值。由于實(shí)驗(yàn)時(shí)溫度和壓力較高，當(dāng)黑色指針或綠色指針與紅色指針相撞時(shí)，儀器隨即自動(dòng)斷開加熱電源（處于保溫狀態(tài)），保證安全。 溫度計(jì)的使用方法實(shí)驗(yàn)所用

6、溫度計(jì)采用0300 的水銀溫度計(jì)，使用時(shí)，將溫度計(jì)插入壓力表前面的銅管中即可。2實(shí)驗(yàn)步驟 將溫度計(jì)插入銅管內(nèi)； 將電接點(diǎn)壓力表上紅色指針撥至1MPa； 將電壓調(diào)壓器指針調(diào)至零位，然后接通電源； 將電接點(diǎn)式壓力表上綠色指針設(shè)定在某一壓力值（例如開始時(shí)為0.1MPa）； 將電壓調(diào)壓器輸出電壓旋至220230V，電加熱器開始加熱蒸餾水，蒸汽發(fā)生器內(nèi)壓力（黑色指針）開始緩慢上升； 待蒸汽壓力升至設(shè)定值時(shí)，即黑色指針與綠色指針相撞時(shí)，將電壓調(diào)壓器降至（2050）V，使加熱器處于保溫或微加熱狀態(tài)，這時(shí)蒸汽發(fā)生器內(nèi)壓力（黑色指針）應(yīng)基本保持不變； 待蒸汽發(fā)生器內(nèi)壁面出現(xiàn)微小氣泡時(shí)，即進(jìn)入飽和水狀態(tài)（溫度與飽

7、和蒸汽狀態(tài)相等），迅速記錄此飽和蒸汽的壓力（p）和溫度（t）。 重復(fù)上述步驟實(shí)驗(yàn)，在（01.0）MPa（表壓）范圍內(nèi)實(shí)驗(yàn)不少于6次，且實(shí)驗(yàn)點(diǎn)應(yīng)盡量分布均勻。3結(jié)束工作將調(diào)壓器指針旋回能零位，并斷開電源，整理好實(shí)驗(yàn)儀器。4記錄室溫（）和大氣壓力（MPa）。裝 訂 線課程名稱： 學(xué) 院： 專 業(yè)： 年 級(jí)： 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 成 績(jī)： 四、數(shù)據(jù)記錄與整理 1.記錄與計(jì)算表1.1.1 實(shí)驗(yàn)測(cè)量參數(shù)原始記錄表實(shí)驗(yàn)次數(shù)飽和壓力kgf/cm2飽和溫度誤差壓力表讀值 P大氣壓力 B絕對(duì)壓力 PP+B溫度計(jì)讀值 t 理論值t %1234562、繪制p-t關(guān)系曲線用Microsoft Excel繪制p-t關(guān)系

8、曲線，以p為橫坐標(biāo)（單位MPa），t為縱坐標(biāo)（單位），如圖1.1.2所示。 圖1.1.2 飽和水蒸氣p-t 關(guān)系實(shí)驗(yàn)曲線3、作雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)圖，并作線性擬合裝 訂 線將各組p，t分別取對(duì)數(shù)，用Microsoft Excel繪制飽和水蒸氣溫度和壓力的雙對(duì)數(shù)曲線，以lnp/4為橫坐標(biāo)x軸，lnt為縱坐標(biāo)y軸, 如圖1.1.3所示。圖1.1.3 飽和水蒸氣實(shí)驗(yàn)雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)圖作圖同時(shí)用Microsoft Excel的曲線擬合功能（選直線擬合，并選公式顯示），將飽和水蒸氣雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)圖擬合成直線，圖中會(huì)自動(dòng)顯示擬合的直線方程。將x=lnp/4，y=lnt代入y=k x+a可得形式為 (1.1.1)的經(jīng)驗(yàn)公式。該

9、經(jīng)驗(yàn)公式與標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)驗(yàn)公式 (1.1.2)對(duì)比，若k值越接近1.0，ea越接近c(diǎn)，則實(shí)驗(yàn)誤差越小。但實(shí)際實(shí)驗(yàn)結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算結(jié)果會(huì)差別較大，試分析誤差產(chǎn)生的原因。4、誤差分析通過比較發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)值與標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)值存在一定的誤差，引起誤差的原因可能有以下幾個(gè)方面：（1）讀數(shù)誤差；（2）測(cè)量?jī)x表精度引起的誤差；（3）利用測(cè)量管測(cè)溫所導(dǎo)致的誤差；（4）實(shí)驗(yàn)裝置本身的誤差等。5、注意事項(xiàng)（1）實(shí)驗(yàn)裝置通電后必須有專人看管。（2）實(shí)驗(yàn)裝置使用壓力最大為1.0MPa（表壓），切不可超壓操作。一旦超壓，立即關(guān)閉實(shí)驗(yàn)裝置的電源開關(guān)。（3）操作過程中，不可接觸連接電接點(diǎn)壓力表的緩沖器（金屬管），避免被燙傷。裝 訂

10、線（4）高壓時(shí)不允許用排氣閥門排氣，防止?fàn)C傷。（5）整個(gè)實(shí)驗(yàn)需90min左右。1.2 CO2臨界現(xiàn)象觀測(cè)及p-v-t關(guān)系測(cè)定實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?了解CO2臨界狀態(tài)的觀測(cè)方法，增加對(duì)臨界狀態(tài)概念的感性認(rèn)識(shí)。2加深對(duì)純流體熱力學(xué)狀態(tài)：汽化、冷凝、飽和態(tài)和超臨界流體等基本概念的理解。3掌握CO2的p-v-t關(guān)系的測(cè)定方法，學(xué)會(huì)用實(shí)驗(yàn)測(cè)定實(shí)際氣體狀態(tài)變化規(guī)律的方法和技巧，并在p-v圖上繪出CO2等溫線。4學(xué)會(huì)活塞式壓力計(jì)、恒溫器等熱工儀器的正確使用方法。二、實(shí)驗(yàn)原理純物質(zhì)的臨界點(diǎn)表示氣液二相平衡共存的最高溫度（tc）和最高壓力點(diǎn)（pc）。純物質(zhì)所處的溫度高于tc，無論壓力大小，都不存在液相；壓力高于pc

11、，無論溫度高低，都不存在汽相；同時(shí)高于tc 和pc，則為超臨界區(qū)。本實(shí)驗(yàn)測(cè)量t > tc，t = tc和t < tc三種溫度條件下等溫線。其中t > tc等溫線，為一光滑曲線；t = tc等溫線，在臨界壓力附近有一水平拐點(diǎn)，并出現(xiàn)氣液不分現(xiàn)象；t < tc等溫線，分為三段，中間一水平段為氣液共存區(qū)。對(duì)純流體處于平衡態(tài)時(shí)，其狀態(tài)參數(shù)p、v和t存在以下關(guān)系：F(p,v,t) = 0 或v = f(p,t)由Gibbs相律，純流體在單相區(qū)自由度為2，當(dāng)溫度一定時(shí)，體積隨壓力的改變而變化；在兩相區(qū)自由度為1，溫度一定時(shí)，壓力一定，僅體積發(fā)生變化。本實(shí)驗(yàn)就是利用定溫的方法測(cè)定CO

12、2的p和v之間的關(guān)系，獲得CO2的p-v-t數(shù)據(jù)。三、實(shí)驗(yàn)裝置流程和試劑實(shí)驗(yàn)裝置由試驗(yàn)臺(tái)本體、壓力臺(tái)和恒溫浴組成（如圖1.2.1）。試驗(yàn)臺(tái)本體如圖1.2.2所示。實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)物圖如圖1.2.3。實(shí)驗(yàn)中由壓力臺(tái)送來的壓力油進(jìn)入高壓容器和玻璃杯上半部，迫使水銀進(jìn)入預(yù)先裝有高純度的CO2氣體的承壓玻璃管(毛細(xì)管)，CO2被壓縮，其壓力和容積通過壓力臺(tái)上的活塞桿的進(jìn)退來調(diào)節(jié)。溫度由恒溫水套的水調(diào)節(jié)，水套的恒溫水由恒溫浴供給。CO2的壓力由壓力臺(tái)上的精密壓力表讀出（注意：絕對(duì)壓力=表壓+大氣壓），溫度由水套內(nèi)精密溫度計(jì)讀出。比容由CO2柱的高度除以質(zhì)面比常數(shù)計(jì)算得到。試劑：高純度二氧化碳。圖1.2.1 C

13、O2 p-v-t關(guān)系實(shí)驗(yàn)裝置 1-高壓容器；2-玻璃杯；3-壓力油；4-水銀；5-密封填料；6-填料壓蓋；7-恒溫水套；8-承壓玻璃管（毛細(xì)管）；9-CO2；10-精密溫度計(jì)；圖1.2.2試驗(yàn)臺(tái)本體圖1.2.3 CO2 p-v-t實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)物圖四、實(shí)驗(yàn)操作步驟1按圖1.2.1裝好試驗(yàn)設(shè)備；2 接通恒溫浴電源，調(diào)節(jié)恒溫水到所要求的實(shí)驗(yàn)溫度（以恒溫水套內(nèi)精密溫度計(jì)為準(zhǔn)）；3加壓前的準(zhǔn)備抽油充油操作（1）關(guān)閉壓力表下部閥門和進(jìn)入本體油路的閥門，開啟壓力臺(tái)上油杯的進(jìn)油閥；（2）搖退壓力臺(tái)上的活塞螺桿，直至螺桿全部退出。此時(shí)壓力臺(tái)上油筒中抽滿了油；（3）先關(guān)閉油杯的進(jìn)油閥，然后開啟壓力表下部閥門和進(jìn)入本

14、體油路的閥門；（4）搖進(jìn)活塞桿，使本體充油。直至壓力表上有壓力讀數(shù)顯示，毛細(xì)管下部出現(xiàn)水銀為止；（5）如活塞桿已搖進(jìn)到頭，壓力表上還無壓力讀數(shù)顯示，毛細(xì)管下部未出現(xiàn)水銀，則重復(fù)（1）（4）步驟；（6）再次檢查油杯的進(jìn)油閥是否關(guān)閉，壓力表及其進(jìn)入本體油路的二個(gè)閥門是否開啟。溫度是否達(dá)到所要求的實(shí)驗(yàn)溫度。如條件均已調(diào)定，則可進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)定。4測(cè)定承壓玻璃管（毛細(xì)管）內(nèi)CO2的質(zhì)面比常數(shù)K值由于承壓玻璃管（毛細(xì)管）內(nèi)的CO2質(zhì)量不便測(cè)量，承壓玻璃管（毛細(xì)管）內(nèi)徑（截面積）不易測(cè)準(zhǔn)。本實(shí)驗(yàn)用間接方法確定CO2的比容。假定承壓玻璃管（毛細(xì)管）內(nèi)徑均勻一致，CO2比容和高度成正比。具體方法如下：（1）已知純

15、CO2液體在25，7.8MPa時(shí)，比容V = 0.00124 m3/kg；（2）實(shí)驗(yàn)測(cè)定本裝置在25，7.8MPa（表壓大約為7.7 MPa）時(shí)，CO2柱高度為。式中，承壓玻璃管(毛細(xì)管)內(nèi)徑頂端的刻度（酌情扣除尖部長(zhǎng)度），25，7.8MPa下水銀柱上端液面刻度。（注意玻璃水套上刻度的標(biāo)記方法）（3）25，7.8MPa下比容： （1.2.1）式中：mCO2質(zhì)量（kg），A承壓玻璃管(毛細(xì)管)截面積（m）， h測(cè)量溫度壓力下水銀柱上端液面刻度（m），K質(zhì)面比常數(shù)（kg/m） 質(zhì)面比常數(shù) （1.2.2）又如為測(cè)量溫度壓力下CO2柱高度（m），則此溫度壓力下CO2比容， （1.2.3）5測(cè)定低于臨界

16、溫度下的等溫線（T= 25）（1）將恒溫水套溫度調(diào)至T= 25，并保持恒定。（2）逐漸增加壓力，壓力為4.0MPa左右時(shí)（毛細(xì)管下部出現(xiàn)水銀面）開始讀取相應(yīng)水銀柱上端液面刻度，記錄第一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。讀取數(shù)據(jù)前，一定要有足夠的平衡時(shí)間，保證溫度、壓力和水銀柱高度恒定。（3）提高壓力約0.3MPa，達(dá)到平衡時(shí)，讀取相應(yīng)水銀柱上端液面刻度，記錄第二個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。注意加壓時(shí)，應(yīng)足夠緩慢的搖進(jìn)活塞桿，以保證定溫條件，水銀柱高度應(yīng)穩(wěn)定在一定數(shù)值，不發(fā)生波動(dòng)時(shí)，再讀數(shù)。（4）按壓力間隔0.3MPa左右，逐次提高壓力，測(cè)量第三、第四數(shù)據(jù)點(diǎn)，當(dāng)出現(xiàn)第一小滴CO2液體時(shí)，則適當(dāng)降低壓力，平衡一段時(shí)間，使CO2溫度和壓力恒

17、定，以準(zhǔn)確讀出恰好出現(xiàn)第一小液滴CO2時(shí)的壓力。（5）注意此階段，壓力改變后CO2狀態(tài)的變化，特別是測(cè)準(zhǔn)出現(xiàn)第一小滴CO2液體時(shí)的壓力和相應(yīng)水銀柱高度及最后一個(gè)CO2小氣泡剛消失時(shí)的壓力和相應(yīng)水銀柱高度。此二點(diǎn)壓力應(yīng)接近相等，要交替進(jìn)行升壓和降壓操作，壓力應(yīng)按出現(xiàn)第一小滴CO2液體和最后一個(gè)CO2小氣泡剛消失的具體條件進(jìn)行調(diào)整。（6）當(dāng)CO2全部液化后，繼續(xù)按壓力間隔0.3MPa左右升壓，直到壓力達(dá)到8.0MPa為止（承壓玻璃管的最大壓力應(yīng)小于8.0MPa）。6測(cè)定臨界等溫線和臨界參數(shù)，觀察臨界現(xiàn)象（1）將恒溫水套溫度調(diào)至t= 31.1，按上述5的方法和步驟測(cè)出臨界等溫線，注意在曲線的拐點(diǎn)（p

18、=7.376MPa）附近，應(yīng)緩慢調(diào)整壓力（調(diào)壓間隔可為0.05MPa），以較準(zhǔn)確的確定臨界壓力和臨界比容，較準(zhǔn)確的描繪出臨界等溫線上的拐點(diǎn)。（2）觀察臨界現(xiàn)象a臨界乳光現(xiàn)象保持臨界溫度不變，搖進(jìn)活塞桿使壓力升至pc附近處，然后突然搖退活塞桿(注意勿使試驗(yàn)臺(tái)本體晃動(dòng))降壓，在此瞬間玻璃管內(nèi)將出現(xiàn)圓錐型的乳白色的閃光現(xiàn)象，這就是臨界乳光現(xiàn)象。這是由于CO2分子受重力場(chǎng)作用而沿豎直方向分布不均和光的散射所造成的。可以反復(fù)幾次觀察這個(gè)現(xiàn)象。b整體相變現(xiàn)象臨界點(diǎn)附近時(shí)，汽化熱接近于零，飽和蒸汽線與飽和液體線接近合于一點(diǎn)。此時(shí)氣液的相互轉(zhuǎn)變不像臨界溫度以下時(shí)那樣逐漸積累，需要一定的時(shí)間，表現(xiàn)為一個(gè)漸變過程

19、；而是當(dāng)壓力稍有變化時(shí)，氣液是以突變的形式相互轉(zhuǎn)化。c汽液二相模糊不清現(xiàn)象處于臨界點(diǎn)附近的CO2具有共同的參數(shù)（p,v,t），不能區(qū)別此時(shí)CO2是氣態(tài)還是液態(tài)。如果說它是氣體，那么，這氣體是接近液態(tài)的氣體；如果說它是液體，那么，這液體又是接近氣態(tài)的液體。下面用實(shí)驗(yàn)證明這結(jié)論。因?yàn)榇藭r(shí)是處于臨界溫度附近，如果按等溫過程，使CO2壓縮或膨脹，則管內(nèi)什么也看不到?，F(xiàn)在，按絕熱過程進(jìn)行，先調(diào)節(jié)壓力處于7.4 MPa（臨界壓力）附近，突然降壓（由于壓力很快下降，毛細(xì)管內(nèi)的CO2未能與外界進(jìn)行充分的熱交換，其溫度下降），CO2狀態(tài)點(diǎn)不是沿等溫線，而是沿絕熱線降到兩相區(qū)，管內(nèi)CO2出現(xiàn)了明顯的液面。這就是說

20、，如果這時(shí)管內(nèi)CO2是氣體的話，那么，這種氣體離液相區(qū)很近，是接近液態(tài)的氣體；當(dāng)膨脹之后，突然壓縮CO2時(shí)，這液面又立即消失了。這就告訴我們，這時(shí)CO2液體離氣相區(qū)也很近，是接近氣態(tài)的液體。這時(shí)CO2既接近氣態(tài)，又接近液態(tài)，所以只能是處于臨界點(diǎn)附近。臨界狀態(tài)流體是一種氣液不分的流體。這就是臨界點(diǎn)附近氣液二相模糊不清現(xiàn)象。7測(cè)定高于臨界溫度的等溫線（t = 40）將恒溫水套溫度調(diào)至t = 40，按上述5相同的方法和步驟進(jìn)行。課程名稱： 裝 訂 線學(xué) 院： 專 業(yè)： 年 級(jí)： 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 成 績(jī)： 五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄及處理將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄于表1.2.1。表1.2.1不同溫度下CO2的 p-v數(shù)

21、據(jù)測(cè)定結(jié)果室溫_ ，大氣壓_ MPa，毛細(xì)管內(nèi)部頂端的刻度h0=_ m，25，7.8MPa下CO2柱高度=_ m，質(zhì)面比常數(shù)K =_ kg/m2Nt = 25.0t = 31.1t = 40.0p絕 (MPa)h(m)v=h/K(m3/kg)現(xiàn)象p絕(MPa)h(m)v=h/K(m3/kg)現(xiàn)象p絕 (MPa)h(m)v=h/K(m3/kg)現(xiàn)象123456789101112131415161718等溫實(shí)驗(yàn)時(shí)間= min等溫實(shí)驗(yàn)時(shí)間= min等溫實(shí)驗(yàn)時(shí)間= min六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析1按表1.2.1的數(shù)據(jù)仿照?qǐng)D1.2.4標(biāo)準(zhǔn)等溫線在圖1.2.5上繪制三條等溫線。標(biāo)準(zhǔn)等溫線：裝 訂 線圖1.2.4

22、 標(biāo)準(zhǔn)條件下CO2 p-v圖等溫線裝 訂 線圖1.2.5 實(shí)驗(yàn)條件下CO2 p-v圖等溫線2將實(shí)驗(yàn)測(cè)得的臨界比容與理論計(jì)算值填入表1.2.2。表1.2.2 臨界比容(m3/kg) 標(biāo)準(zhǔn)值實(shí)驗(yàn)值 0.00216七、實(shí)驗(yàn)討論與誤差分析1將實(shí)驗(yàn)測(cè)得的等溫線與圖1.2.5所示的標(biāo)準(zhǔn)等溫線比較，并分析實(shí)驗(yàn)誤差和引起誤差的原因。2將實(shí)驗(yàn)測(cè)得的臨界比容的實(shí)驗(yàn)值與標(biāo)準(zhǔn)值及理論計(jì)算值比較，并分析實(shí)驗(yàn)誤差和引起誤差的原因。裝 訂 線八、思考題1質(zhì)面比常數(shù)K值對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有何影響？為什么？2為什么測(cè)量25下等溫線時(shí)，嚴(yán)格講，出現(xiàn)第1個(gè)小液滴時(shí)的壓力和最后一個(gè)小氣泡將消失時(shí)的壓力應(yīng)相等？（試用相律分析）九、注意事項(xiàng)1實(shí)

23、驗(yàn)壓力不能超過8.0 MPa，實(shí)驗(yàn)溫度不高于40。2應(yīng)緩慢搖進(jìn)活塞螺桿，否則來不及平衡，難以保證恒溫恒壓條件。3一般，按壓力間隔0.3MPa左右升壓。但在將要出現(xiàn)液相，存在氣液二相和氣相將完全消失以及接近臨界點(diǎn)的情況下，升壓間隔要很小，升壓速度要緩慢。嚴(yán)格講，溫度一定時(shí)，在氣液兩相同時(shí)存在的情況下，壓力應(yīng)保持不變。4準(zhǔn)確測(cè)出25，7.8MPa時(shí)CO2液柱高度。準(zhǔn)確測(cè)出25下出現(xiàn)第1個(gè)小液滴時(shí)的壓力和體積（高度）及最后一個(gè)小汽泡將消失時(shí)的壓力和體積（高度）。5壓力表讀得的數(shù)據(jù)是表壓，數(shù)據(jù)處理時(shí)應(yīng)按絕對(duì)壓力（= 表壓+大氣壓）。1.3 絕熱節(jié)流效應(yīng)的測(cè)定實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康慕^熱節(jié)流效應(yīng)在工程上有很多應(yīng)

24、用。如利用節(jié)流的冷效應(yīng)進(jìn)行制冷。節(jié)流效應(yīng)也是物性量，在研究物質(zhì)的熱力學(xué)性質(zhì)方面有重要作用。如根據(jù)測(cè)定的節(jié)流效應(yīng)數(shù)據(jù)可以推導(dǎo)出較精確的經(jīng)驗(yàn)狀態(tài)方程式。測(cè)定絕熱節(jié)流效應(yīng)的基本方法是在維持氣體與周圍環(huán)境沒有熱交換的條件下對(duì)氣體節(jié)流，測(cè)量其節(jié)流前后的壓力和溫度。二、實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)用的設(shè)備和儀器儀表有節(jié)流器、恒溫器、標(biāo)準(zhǔn)壓力表、溫度計(jì)（測(cè)溫電阻和電橋）、大氣壓力計(jì)和氣源設(shè)備等。實(shí)驗(yàn)裝置系統(tǒng)如圖1.3.1所示?？諝鈮嚎s機(jī)4供給的空氣先經(jīng)過一組干燥器3。干燥器內(nèi)填裝氯化鈣、碳酸鈉、硅膠等各種填料，除去空氣中的水分和二氧化碳。進(jìn)入節(jié)流器1的空氣溫度用恒溫器2控制，恒溫器內(nèi)布置8米長(zhǎng)銅管構(gòu)成的換熱器。節(jié)流前的空氣

25、壓力由閥門5調(diào)節(jié)，并由節(jié)流器進(jìn)氣管上的壓力表指示。節(jié)流后的空氣壓力用調(diào)壓閥6調(diào)整，并由節(jié)流器排氣管上的壓力表指示。調(diào)壓閥后的排氣管上，還可以裝孔板及壓差計(jì)測(cè)量流量，作為實(shí)驗(yàn)的參考數(shù)據(jù)。1-節(jié)流器，2-恒溫器，3-干燥器，4-空氣壓縮機(jī)設(shè)備，5-閥門，6-調(diào)壓閥圖1.3.1絕熱節(jié)流實(shí)驗(yàn)裝置系統(tǒng)裝置中可以采用節(jié)流閥或多孔陶瓷管作為節(jié)流件測(cè)定積分節(jié)流效應(yīng)。圖1.3.2為陶瓷管節(jié)流器的示意圖。節(jié)流器浸沒在恒溫器中。多孔陶瓷管1長(zhǎng)約18厘米。隔環(huán)3使透過陶瓷管的氣流分為兩股：隔環(huán)后的一股氣流不沖刷測(cè)溫電阻，用以消除外殼法蘭導(dǎo)熱的影響；護(hù)環(huán)前的這股氣流受玻璃管2導(dǎo)流，全部由玻璃管的一端進(jìn)入中心區(qū)沿軸向流動(dòng)

26、，沖刷測(cè)溫電阻。這種構(gòu)造的節(jié)流器，陶瓷管件可以拆下，改裝上用棉絮或細(xì)毛氈制成的節(jié)流件來測(cè)定微分節(jié)流效應(yīng)。1-陶瓷管；2-玻璃管；3-隔環(huán)；4、5-測(cè)溫電阻；6-外殼；7-進(jìn)氣管；-排氣管；圖1.3.2陶瓷管節(jié)流器三、實(shí)驗(yàn)原理絕熱節(jié)流前后的氣體焓值相等，因此可以把絕熱節(jié)流過程當(dāng)作焓不變的過程。此過程中溫度隨壓力降落的變化率稱為微分節(jié)流效應(yīng)。微分節(jié)流效應(yīng)表示為 (1.3.1)氣體因節(jié)流引起溫度變化相對(duì)于氣體的溫度值來說是很小的量。如果將上式中的溫度和壓力的微分量用與溫度、壓力本身的數(shù)值相比相當(dāng)小的有限差值代替，所得結(jié)果十分接近實(shí)際。于是，微分節(jié)流效應(yīng)可以根據(jù)下式直接測(cè)定： (1.3.2)測(cè)定時(shí)，通

27、常維持節(jié)流的壓力降為左右。0的空氣絕熱節(jié)流時(shí)，壓力每降，溫度約降低0.28。當(dāng)絕熱節(jié)流的壓力降相當(dāng)大時(shí)，引起的氣體溫度變化值稱為積分節(jié)流效應(yīng)。積分節(jié)流效應(yīng)與微分節(jié)流效應(yīng)的關(guān)系如下： (1.3.3)式表示為 (1.3.4)式中，p1，T1為節(jié)流前氣體的壓力和溫度，p2，T2為節(jié)流后氣體的壓力和溫度直接測(cè)定積分節(jié)流效應(yīng)很方便。只要實(shí)驗(yàn)的壓力范圍足夠大，就可以根據(jù)直接測(cè)定的不同壓力降落時(shí)積分節(jié)流效應(yīng)數(shù)據(jù)，在圖上畫出一條等焓線，如圖所示。等焓線的斜率即為（1.3.1）式所表示的微分節(jié)流效應(yīng)。改變節(jié)流前氣體的狀態(tài)（p1，T1）可以得到不同焓值的等焓線，從而求得微分節(jié)流效應(yīng)與溫度、壓力關(guān)系。圖1.3.3T

28、-p圖上的等焓線四、實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)工作是測(cè)量節(jié)流件兩側(cè)的空氣壓力和溫度。壓力和溫度的測(cè)量要求較高的精度。測(cè)定微分節(jié)流效應(yīng)和積分節(jié)流效應(yīng)的方法分別如下：1微分節(jié)流效應(yīng)維持節(jié)流前的空氣壓力為某一值，逐次改變節(jié)流前的空氣溫度，各次均在實(shí)驗(yàn)工況達(dá)到穩(wěn)定后測(cè)量節(jié)流件兩側(cè)的壓力和溫度。改變節(jié)流前的空氣壓力值，按上述過程進(jìn)行操作和測(cè)量。實(shí)驗(yàn)中，節(jié)流件兩側(cè)的壓力差要維持在左右。根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)定的節(jié)流件兩側(cè)空氣的壓力和溫度的各組數(shù)據(jù)，由式（1.3.2）計(jì)算出微分節(jié)流效應(yīng)的值，并用如下兩種方式表示出直接測(cè)定微分節(jié)流效應(yīng)的全部結(jié)果：（1）列表表示微分節(jié)流效應(yīng)與節(jié)流前空氣壓力和溫度的關(guān)系（2）以為縱坐標(biāo)，節(jié)流前的空氣溫度為

29、橫坐標(biāo)，節(jié)流前空氣壓力作為參考量，畫出由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)所得的一組表示與節(jié)流前空氣溫度和壓力關(guān)系的曲線。2積分節(jié)流效應(yīng)維持節(jié)流前的空氣壓力和溫度不變，逐次改變節(jié)流后的空氣壓力，各次均在實(shí)驗(yàn)工況達(dá)到穩(wěn)定后測(cè)量節(jié)流件兩側(cè)的壓力和溫度。改變節(jié)流前的空氣溫度（如升高或降低1020），按上述過程操作和測(cè)量。用實(shí)驗(yàn)測(cè)定的節(jié)流前后壓力和溫度的各組數(shù)據(jù)，在T-p圖上將節(jié)流前溫度不變的一組數(shù)據(jù)擬合為一條等焓線。根據(jù)式（1.3.1），在等焓線上作不同點(diǎn)的切線，求出空氣在不同狀態(tài)下的一組微分節(jié)流效應(yīng)值。用前述列表和曲線圖兩種方式，表示出通過測(cè)定積分節(jié)流效應(yīng)確定的微分節(jié)流效應(yīng)的全部實(shí)驗(yàn)結(jié)果。課程名稱： 裝 訂 線學(xué) 院： 專

30、 業(yè)： 年 級(jí)： 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 成 績(jī)： 五、數(shù)據(jù)處理用實(shí)驗(yàn)測(cè)定的節(jié)流前后壓力和溫度和各組數(shù)據(jù)，在T-p圖上將節(jié)流前溫度不變的一組數(shù)擬合為一條等焓線。在等焓線上作不同點(diǎn)的切線，求出空氣在不同狀態(tài)下的一組微分節(jié)流效應(yīng)值。用前面列表和曲線圖兩種方式，表示出通過測(cè)定積分節(jié)流效應(yīng)確定的微分節(jié)流效應(yīng)的全部實(shí)驗(yàn)結(jié)果。六、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)流量(m3/h) P1/ MPa P2/ MPa T1 T2 a. 由實(shí)驗(yàn)測(cè)得節(jié)流前后的溫度和壓力，根據(jù)公式，運(yùn)用該公式的差分格式有，將數(shù)據(jù)代入求得微分節(jié)流效應(yīng)如表格中的數(shù)據(jù)所示。b. 根據(jù)數(shù)據(jù)作出CO2的絕熱節(jié)流過程中的定焓線如下圖所示：裝 訂 線 c. 不同狀態(tài)下的微分節(jié)

31、流效應(yīng)值如下圖所示： (圖中曲線斜率近似為各狀態(tài)的微分節(jié)流效應(yīng)值） 七、思考題1. 試分析所用的實(shí)驗(yàn)設(shè)備是否維持了絕熱條件，有哪些影響因素？裝 訂 線2. 試比較直接測(cè)定微分節(jié)流效應(yīng)和通過測(cè)定積分節(jié)流效應(yīng)確定微分節(jié)流效應(yīng)兩種方法的優(yōu)缺點(diǎn)。3. 與標(biāo)準(zhǔn)曲線相比，實(shí)驗(yàn)得到的曲線偏差如何？試分析原因。1.4 噴管中氣體流動(dòng)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、鞏固和驗(yàn)證氣流在噴管中流動(dòng)的基本理論。2、了解氣流在噴管流動(dòng)中的壓力、流量的變化規(guī)律及測(cè)試方法。3、加深對(duì)臨界狀態(tài)基本概念的理解。二、實(shí)驗(yàn)原理1噴管中氣體流動(dòng)的基本規(guī)律根據(jù)氣體在噴管中作一元穩(wěn)定等熵流動(dòng)的特點(diǎn)，我們得到氣體在變截面管道中，氣流速度v、密度、壓力p

32、的變化與截面A的變化及馬赫數(shù)M（速度v與音速a之比）的大小有關(guān)。它們的變化規(guī)律如表1.4.1所示。表1.4.1氣流速度v、密度、壓力p的變化與截面A的變化及馬赫數(shù)M的關(guān)系由此可以得到下面一些結(jié)論： 在亞音速（M < 1）等熵流動(dòng)中，氣體在< 0的管道（漸縮管）里，速度v增加，而密度r、壓力p降低；在> 0的管道（漸擴(kuò)管）里，速度減少，而密度、壓力增大。 在超音速（M > 1）等熵流動(dòng)中，情況正好與亞音速流動(dòng)的特點(diǎn)相反，氣體在漸縮管中速度減少，而壓力、密度增大；在漸擴(kuò)管中速度增加，密度、壓力降低。 因此要想獲得超音速氣流，就必須使亞音速氣流先在漸縮管中加速。當(dāng)氣流被加速到

33、M 1，即達(dá)到臨界狀態(tài)時(shí)，要改用漸擴(kuò)管，以使氣流繼續(xù)加速到超音速，如圖1.4.1所示。2噴管中的流量m計(jì)算根據(jù)氣體一元穩(wěn)定等熵流動(dòng)的連續(xù)方程、動(dòng)量方程、能量方程及絕熱氣體狀態(tài)方程、等熵過程方程，得到氣流在噴管中流量m的表達(dá)式為：圖1.4.1 漸擴(kuò)管 （1.4.1） 式中：f2：出口面積m2v2：出口速度m/sp0：出口滯止壓力：出口比容：出口滯止比容p2：出口壓力K：絕熱指數(shù)由式(1)可以看出：當(dāng)p2=p0時(shí)，=0當(dāng)p2=0時(shí)，=00<p2<p0時(shí)，流量m將存在一個(gè)最大值。令，得 （1.4.2）很顯然，滿足式（2）的p2即為臨界值pco對(duì)應(yīng)于該截面上的氣流速度v2將達(dá)到音速a。將K

34、=1.4代入（2）得： （1.4.3）將（2）式代入（1）式得的表達(dá)式為： （1.4.4）3噴管中的實(shí)際流量前面（1.4.1）、（1.4.4）式給出理想流動(dòng)的流量m表達(dá)式。實(shí)際上，由于氣流與管壁的摩擦所產(chǎn)生的邊界層，減少了流動(dòng)截面積。因此，實(shí)際流量是小于理論流量。二者之比稱為流量系數(shù)。本實(shí)驗(yàn)臺(tái)是采用錐形入口孔板流量計(jì)來測(cè)量噴管的實(shí)際流量。根據(jù)孔板流量計(jì)上所顯示的壓差（在U形管壓差計(jì)上讀出）。求得流量m與壓差的關(guān)系表達(dá)式為： （1.4.5）式中：幾何修正系數(shù)（標(biāo)定值）：U形管壓差計(jì)讀數(shù)（mmH2O）pa：大氣壓ta：室溫流量也可以用圖1.4.7給出的曲線查得。在實(shí)際的測(cè)試中，由于噴管前裝有孔板流

35、量計(jì)，將有壓力損失。對(duì)本實(shí)驗(yàn)臺(tái)，損失等于壓差計(jì)讀數(shù)的97%。這樣，進(jìn)口壓力p1為： （1.4.6）為了消除進(jìn)口壓力p1改變的影響，在繪制各種曲線時(shí)，采用壓力比作坐標(biāo)：壓力曲線用x，流量曲線用。由于實(shí)驗(yàn)臺(tái)采用的是真空表測(cè)壓，因此臨界壓力pc在真空表上的讀數(shù)（真空度）為： （1.4.7）將（1.4.3）式代入（1.4.7）式得： （1.4.8）最后將（1.4.6）式代入（1.4.8）式得：（一般p1p0） （1.4.9） 三、實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)裝置如圖1.4.2所示，主要由真空泵和噴管實(shí)驗(yàn)臺(tái)主體組成。由于真空泵的抽吸，空氣由進(jìn)氣口2進(jìn)入吸氣管1（57×3.5的無縫鋼管）中，經(jīng)過孔板流量計(jì)3（7

36、）進(jìn)入噴管。流量的大小可由U形管壓差計(jì)4上讀出。噴管5用有機(jī)玻璃制成，有漸縮噴管與縮放噴管兩種型式，如圖1.4.3、圖1.4.4所示?？筛鶕?jù)實(shí)驗(yàn)要求，松開夾持法蘭上的螺絲向左推開三輪支架6，更換所需要的噴管。噴管各截面上的壓力，可從可移動(dòng)的真空表8上讀出。真空表8與內(nèi)徑為0.8的測(cè)壓探針7相連。探針的頂端封死，在其中段開有徑向測(cè)壓小孔。通過搖動(dòng)手輪螺桿機(jī)構(gòu)9，可使探針7沿噴管軸線左右移動(dòng)，從而改變測(cè)壓孔的位置，進(jìn)行噴管中不同截面上壓力的測(cè)量。測(cè)壓孔的位置，可以由位于可移動(dòng)真空表8下方的指針，在坐標(biāo)板上所指出的x值來確1.進(jìn)氣管 2.空氣吸氣口 3.孔板流量計(jì) 4.U形管壓差計(jì)或壓差傳感器 5.

37、噴管 6 三輪支架7.測(cè)壓探壓針 8.可移動(dòng)真空表 9.位移螺桿機(jī)構(gòu)及位移傳感器 10.背壓真空表11.背壓（罐前）調(diào)節(jié)閥 12.真空罐 13.軟管接頭 14.儀表箱15.差壓傳感器 16.背壓傳感器 17.移動(dòng)壓力傳感器圖1.4.1實(shí)驗(yàn)臺(tái)總圖定。噴管的排氣上還裝有背壓pb真空表10。背壓由調(diào)節(jié)閥11調(diào)節(jié)。真空罐12前的調(diào)節(jié)閥11用于急速調(diào)節(jié)。直徑為400的真空罐12是用于穩(wěn)定背壓pb的作用。為了減少振動(dòng)，泵與罐之間用軟管13連接。在實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)量4個(gè)變量：測(cè)壓探針7上測(cè)壓孔的水平位置x；氣流沿噴管軸線x截面上的壓力px；背壓pb；流量m。這4個(gè)變量可分別用位移指針的位置x，可移真空表8上的讀

38、數(shù)pa，背壓真空表10上的讀數(shù)pb，及U形管壓差計(jì)4上的讀數(shù)測(cè)得。圖1.4.3 漸縮噴管 圖1.4.4 縮放噴管四、實(shí)驗(yàn)步驟1、用坐標(biāo)校準(zhǔn)器調(diào)好“位移坐標(biāo)”的基準(zhǔn)位置。然后小心地裝上要求實(shí)驗(yàn)的噴管。（注意：不要碰壞測(cè)壓探針）打開調(diào)壓閥11。2、檢查真空泵的油位，打開冷卻水閥門，用手輪轉(zhuǎn)動(dòng)飛輪12圈，檢查一切正常后，啟動(dòng)真空泵。3、全開罐后調(diào)節(jié)閥11，用罐前調(diào)節(jié)閥11調(diào)節(jié)背壓pb至一定值。搖動(dòng)手輪9使測(cè)壓孔位置x自噴管進(jìn)口緩慢向出口移動(dòng)。每隔5mm停，記下真空表8上的讀數(shù)（真空度）。這樣將測(cè)得對(duì)應(yīng)于某一背壓下的一條x曲線。4、再用罐前調(diào)節(jié)閥11逐次調(diào)節(jié)背壓pb為不同的背壓值。在各個(gè)背壓值下，重復(fù)

39、上述搖動(dòng)手輪9的操作過程，而得到一組在不同背壓下的壓力曲線x（如圖1.4.5、圖1.4.6所示）。圖1.4.5 漸縮噴管壓力曲線5、搖動(dòng)手輪8，使測(cè)壓孔的位置x位于噴管出口外3040mm。此時(shí)真空表8上的讀數(shù)為背壓pb。6、全開罐后調(diào)節(jié)閥11，用罐前調(diào)節(jié)閥11調(diào)節(jié)背壓pb，使它由全關(guān)狀態(tài)逐漸緩慢開啟。隨背壓pb的降低（真空度升高），流量m逐漸增大，當(dāng)背壓降至某一定值（漸縮噴管為pc，縮放管為pf）時(shí)，流量達(dá)到最大值mmax，以后，將不隨pb的降低而改變。7、用罐前調(diào)節(jié)閥11重復(fù)上述過程，調(diào)節(jié)背壓pb，每變化50 mm Hg一停，記下真空表10上的背壓讀數(shù)和U形管壓力計(jì)4上的壓差（mm H2O）

40、讀數(shù)（低真空時(shí)，流量變化大，可取20mmHg；高真空時(shí)，流量變化小，可取10mmHg間隔），將讀數(shù)換算成壓力比和流量m（可用圖1.4.7上給出的曲線求得流量m），在坐標(biāo)紙上給出流量曲線（如圖1.4.6 縮放噴管壓力曲線圖1.4.8、圖1.4.9所示），進(jìn)行分析。8、在實(shí)驗(yàn)結(jié)束階段真空泵停機(jī)前，打開罐前調(diào)節(jié)閥11，關(guān)閉罐后調(diào)節(jié)閥11，使罐內(nèi)充氣。當(dāng)關(guān)閉真空泵后，立即打開罐后調(diào)節(jié)閥11，使真空泵充氣，以防止真空泵回油。最后關(guān)閉冷卻水閥門。圖1.4.7 孔板流量計(jì)曲線kg/s圖1.4.8 漸縮噴管流量曲線（當(dāng)p1=1bar，ta=20）圖1.4.9 縮放噴管流量曲線（當(dāng)p1=1bar，ta=20）裝

41、 訂 線課程名稱： 學(xué) 院： 專 業(yè)： 年 級(jí)： 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 成 績(jī)： 五、數(shù)據(jù)記錄與整理實(shí)驗(yàn)中應(yīng)認(rèn)真做好原始數(shù)據(jù)記錄（包括：室溫ta，大氣壓pa及實(shí)驗(yàn)日期）。如發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果出現(xiàn)較大誤差，應(yīng)仔細(xì)分析查找原因。在整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，由于各種實(shí)驗(yàn)曲線都是以壓力比（，）作坐標(biāo)，因此必須將壓力換算為相同單位進(jìn)行計(jì)算。建議將所有數(shù)據(jù)填入如下兩種形式的表1.4.2和表1.4.3中。表1.4.2 壓力px變化讀數(shù) x(mm)051015202530354045505560 px(mmHg)Pb(mmHg)050100150200250300350400450500550600650700表1.4.3 測(cè)

42、流量的壓差計(jì)讀數(shù)Pb(mmHg)050100150200250300350（mm H2O）Pb(mmHg)400450500550600650700（mm H2O）裝 訂 線六、思考題1.實(shí)驗(yàn)測(cè)定結(jié)果和理論計(jì)算有什么不同？試分析。1.5 壓氣機(jī)性能實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 了解活塞式壓氣機(jī)的工作原理及構(gòu)造，理解壓氣機(jī)的幾個(gè)性能參數(shù)的意義。2. 熟悉用微機(jī)測(cè)定壓氣機(jī)工作過程的方法，采集并顯示壓氣機(jī)的示功圖。3.了解造成壓氣機(jī)實(shí)際循環(huán)與理想循環(huán)之間差異的原因。4. 根據(jù)測(cè)定結(jié)果，確定壓氣機(jī)的指示功Wc、指示功率P、多變壓縮指數(shù)n、容積效率v等性能參數(shù)，或用面積儀測(cè)出示功圖的有關(guān)面積并用直尺量出有關(guān)線段

43、的長(zhǎng)度，也可得出壓氣機(jī)的上述性能參數(shù)。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1.本實(shí)驗(yàn)臺(tái)主要由活塞式壓氣機(jī)和與其配套的電動(dòng)機(jī)以及測(cè)試系統(tǒng)所組成，測(cè)試系統(tǒng)包括壓力傳感器、位移傳感器、動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀、A/D板、微機(jī)等，如圖1.5.1所示。1.計(jì)算機(jī)；2.電機(jī)；3.排氣閥；4.壓力表；5.應(yīng)變式壓力傳感器；6.壓氣機(jī)；7.電磁傳感器；8.電源指示燈；9.電源開關(guān)；10.電阻應(yīng)變放大器；11.A/D板；12.增益旋鈕；13.調(diào)零旋鈕；14.指針式電壓表圖1.5.1 計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集壓氣機(jī)實(shí)驗(yàn)裝置示意圖 其中： 壓氣機(jī)的型號(hào)：Z0.036/7B型 氣缸直徑： D=50mm 活塞行程： L=20mm 連桿長(zhǎng)度： H=70mm 轉(zhuǎn) 速：

44、n=1400r/min 壓力傳感器的型號(hào)：靈敏度：11.5 mV/V工作溫度：-10±60 橋路電阻：350允許過載能力：50%額定值激勵(lì)電壓：最大值15V，AC/DC 推薦值10V，AC/DC為獲得反映壓氣機(jī)性能的示功圖，在壓氣機(jī)氣缸上安裝了一個(gè)應(yīng)變式壓力傳感器,供實(shí)驗(yàn)時(shí)輸出氣缸內(nèi)的瞬態(tài)壓力信號(hào), 該信號(hào)經(jīng)橋式整流以后送至動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀放大；對(duì)應(yīng)著活塞上止點(diǎn)的位置，在飛輪外側(cè)粘帖著一塊磁條，從電磁傳感器上取得活塞上止點(diǎn)的脈沖信號(hào)，作為控制采集壓力的起止信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)壓力和曲柄轉(zhuǎn)角信號(hào)的同步。這兩路信號(hào)經(jīng)放大器分別放大后送入A/D板轉(zhuǎn)換為數(shù)值量，然后送到計(jì)算機(jī)，經(jīng)計(jì)算處理便得到了壓氣機(jī)工作

45、過程中的有關(guān)數(shù)據(jù)及封閉的示功圖（圖1.5.2）和展開的示功圖（圖1.5.3）。圖1.5.2 壓氣機(jī)封閉的示功圖 圖1.5.3壓氣機(jī)展開的示功圖根據(jù)動(dòng)力學(xué)公式，活塞位移量x與曲柄轉(zhuǎn)角有如下關(guān)系：式中： =R/LR曲柄半徑；H連桿長(zhǎng)度；曲柄轉(zhuǎn)角。2. 面積儀的使用面積儀是一種測(cè)量平面封閉圖形面積的工具，我們根據(jù)經(jīng)過計(jì)算機(jī)處理得到的活塞式壓氣機(jī)的封閉示功圖，再利用面積儀計(jì)算壓氣機(jī)的指示功，平均壓縮指數(shù)和平均膨脹指數(shù)。極式面積儀的結(jié)構(gòu)如圖1.5.4所示。它由描臂、極臂2和滑架3等部件組成。極臂一端有重塊4，下部有極針5（用于固定測(cè)面儀的位置），另一端用活動(dòng)鉸支點(diǎn)6與滑架連接。描臂的一端有描針7。測(cè)量示

46、功圖面積時(shí)，描針要沿示功圖曲線順時(shí)針方向移動(dòng)?；芸稍诿璞凵弦苿?dòng)，用于調(diào)節(jié)描臂長(zhǎng)度，使其與待測(cè)面積的比例尺相適應(yīng)?；苌嫌袦y(cè)輪8，記錄輪9和游標(biāo)10。測(cè)輪和記錄輪之間用蝸輪蝸桿傳動(dòng)。1.描臂；2.投臂；3.滑架；4.重塊；5.極針；6.活動(dòng)鉸支點(diǎn)；7.錨針；8.測(cè)輪；9.記錄輪；10.游標(biāo)；11.示功圖紙；圖1.5.4 面積儀的校正當(dāng)描針沿被測(cè)面積的邊線移動(dòng)時(shí)，測(cè)輪隨之滾動(dòng)的弧長(zhǎng)和被測(cè)面積的大小成正比。因此，當(dāng)描針沿被測(cè)面積移動(dòng)一圈后，就可以直接從測(cè)輪的計(jì)量機(jī)構(gòu)上讀出所測(cè)面積的數(shù)值。面積儀讀數(shù)：測(cè)輪轉(zhuǎn)一周記錄輪轉(zhuǎn)一格。測(cè)輪分為10大格，每大格又分為10小格。游標(biāo)上亦有10格，這10格的總長(zhǎng)度與測(cè)輪的9小格長(zhǎng)度相等。利用這套計(jì)量機(jī)構(gòu)可讀出四位數(shù)字。三者的讀數(shù)關(guān)系如下：游標(biāo)上一格相當(dāng)于 10mm2測(cè)輪上一小格相當(dāng)于 100mm2測(cè)輪上一大格相當(dāng)于 1000mm2記錄輪上一大格相當(dāng)于10000mm2面積儀的使用方法（1）將待測(cè)示功圖用膠紙固定在平整的繪圖板上。（2）根據(jù)圖形大小，移動(dòng)滑架調(diào)節(jié)描臂長(zhǎng)度，以選取適當(dāng)?shù)谋壤▽?duì)示功圖通常取1：1，此時(shí)描臂長(zhǎng)34cm）。（3）把極針固定在適