工熱實驗指導(dǎo)書

1、實驗一 可視性飽和蒸汽壓力和溫度關(guān)系實驗一、 實驗?zāi)康?、通過觀察飽和蒸汽壓力和溫度變化的關(guān)系，加深對飽和狀態(tài)的理解，從而樹立液體溫度達(dá)到對應(yīng)于液面壓力的飽和溫度時，沸騰便會發(fā)生的基本概念。2、通過對實驗數(shù)據(jù)的整理，掌握飽和蒸汽PT關(guān)系圖表的編制方法。3、學(xué)會溫度計、壓力表、調(diào)壓器和大氣壓力計等儀表的使用方法。4、能觀察到小容積和金屬表面很光滑（汽化核心很小）的飽態(tài)沸騰現(xiàn)象。二、 實驗原理三、 實驗步驟1、熟悉實驗裝置及使用儀表的工作原理和性能。2、將電功率調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)至電流表零位，然后接通電源。3、調(diào)節(jié)電功率調(diào)節(jié)器，并緩慢逐漸加大電流至1A左右，待蒸汽壓力升至一定值時迅速記錄下水蒸汽的壓力和溫

2、度；溫度和壓力逐漸增加，重復(fù)上述實驗記錄，在01.0Ma（表壓）范圍內(nèi)實驗不少于5次，且實驗點應(yīng)盡量分布均勻。4實驗完畢后，將調(diào)壓指針旋回零位，并斷開電源。5、記錄室溫和大氣壓力（溫度計和大氣壓力表自備）。四、實驗數(shù)據(jù)記錄與整理1、記錄和計算：實驗次數(shù)飽和壓力Ma飽和溫度誤差備注壓力表讀值 P大氣壓力 B絕對壓力 P=P+B溫度計讀值 t 理論值t %1234562、繪制Pt關(guān)系曲線：將實驗結(jié)果點在坐標(biāo)上，清除偏離點，繪制曲線。 圖2 飽和水蒸氣壓力和溫度的關(guān)系曲線圖3飽和水蒸氣壓力和溫度的關(guān)系對數(shù)坐標(biāo)曲線3、總結(jié)經(jīng)驗公式：將實驗曲線繪制在雙對數(shù)坐標(biāo)紙上，則基本呈一直線，故飽和水蒸氣壓力和溫度

3、的關(guān)系可近似整理成下列經(jīng)驗公式：4、誤差分析：通過比較發(fā)現(xiàn)測量比標(biāo)準(zhǔn)值低1%左右，引起誤差的原因可能有以下幾個方面：（1）讀數(shù)誤差。（2）測量儀表精度引起的誤差。（3）利用測量管測溫所引起的誤差。五、注意事項1、實驗裝置通電后必須有專人看管。2、實驗裝置使用壓力為1.0Ma（表壓），切不可超壓操作。飽和水蒸氣熱力性質(zhì)表(按溫度排列)溫度t/95100110120130140150160170壓力p / MPa0.0845330.1013250.1432430.1984830.2700180.3611900.475710.617660.79147實驗二 氣體定壓比熱測定實驗一、 實驗?zāi)康?. 了

4、解氣體比熱測定裝置的基本原理和構(gòu)思。2. 熟悉本實驗中的測溫度、測功率、測壓差、測流量的方法。3. 掌握由基本數(shù)據(jù)計算出比熱值和求得比熱公式的方法。4. 分析本實驗產(chǎn)生誤差的原因及減小誤差的可能途徑。二、 實驗原理裝置由風(fēng)機(jī)、濕式氣體流量計、比熱儀主體、電功率調(diào)節(jié)及測量系統(tǒng)等四部分組成（如圖一所示）。圖2-1 實驗裝置比熱儀主體如圖二所示。 圖2-2 比熱儀主體實驗時，被測空氣（也可以是其它氣體）由風(fēng)機(jī)經(jīng)濕式氣體流量計送入比熱儀主體，經(jīng)加熱、均流、旋流、混流后流出。在此過程中，分別測定：空氣在流量計出口處的干、濕球溫度（t0，tw由于是濕式氣體流量計，實際為飽和狀態(tài)）；氣體經(jīng)比熱儀主體的進(jìn)出口

5、溫度（t1，t2）；氣體的體積流量（V）；電熱器的輸入功率（W）；以及實驗時相應(yīng)的大氣壓（B）和流量計出口處的表壓（h）。有了這些數(shù)據(jù)，并查用相應(yīng)的物性參數(shù)，即可計算出被測氣體的定壓比熱（Cpm）。氣體的流量由節(jié)流閥控制，氣體出口溫度由輸入電熱器的功率來調(diào)節(jié)。本比熱儀可測300以下的定壓比熱。 三、 實驗內(nèi)容與步驟1. 接通電源及測量儀表，選擇所需的出口溫度計插入混流網(wǎng)的凹槽中（現(xiàn)已改為PT100熱電阻測量）。2. 啟動風(fēng)機(jī)，調(diào)節(jié)節(jié)流閥，使流量保持在額定值附近。測出流量計出口空氣的干球溫度（t0）和濕球溫度。3. 調(diào)節(jié)一定風(fēng)的流量，逐漸提高電熱器功率，使出口溫度升高至預(yù)計溫度?？梢愿鶕?jù)下式預(yù)先

6、估計所需電功率： 式中：W為電熱器輸入電功率（瓦）；t為進(jìn)出口溫度差（）； 為每流過10升空氣所需的時間（秒）。4. 待出口溫度穩(wěn)定后（出口溫度在10分鐘之內(nèi)無變化或有微小起伏，即可視為穩(wěn)定），讀出下列數(shù)據(jù)，每10升空氣通過流量計所需時間（,秒）；比熱儀進(jìn)口溫度即流量計的出口溫度（t1,）和出口溫度（t2）；當(dāng)時相應(yīng)的大氣壓力（B，毫米汞柱）和流量計出口處的表壓（h，毫米水柱）；電熱器的輸入功率（W，瓦）。5. 根據(jù)流量計出口空氣的干球溫度和濕球溫度,從濕空氣的干濕圖查出含濕量(d,克/公斤干空氣)，并根據(jù)下式計算出水蒸氣的容積成分： 6. 根據(jù)電熱器消耗的電功率，可算出電熱器單位時間放出的熱

7、量： 千卡/秒7. 干空氣流量（質(zhì)量流量）為： 公斤/秒8. 水蒸氣流量為： 公斤/秒9. 水蒸氣吸收的熱量： 千卡/秒10. 干空氣的定壓比熱為： 千卡/（公斤·）11. 計算舉例假定某一穩(wěn)定工況的實測參數(shù)如下： t0=8； tw=7.5； B=748.0毫米汞柱 t1=8； t2=240.3； =69.96 秒/10升； h=16 毫米汞柱; W=41.84千瓦查干濕圖得 d=6.3克/公斤干空氣（=94%）千卡/秒 公斤/秒 公斤/秒千卡/秒 千卡/（公斤·）12. 比熱隨溫度的變化關(guān)系假定在0300之間，空氣的真實定壓比熱與溫度之間近似地有線性關(guān)系，則由t1到t2的

8、平均比熱為： 因此，若以 為橫坐標(biāo)， 為縱坐標(biāo)（如圖三），則可根據(jù)不同的溫度范圍內(nèi)的平均比熱確定截距a和斜率b，從而得出比熱隨溫度變化的計算式。 圖2-3四、實驗數(shù)據(jù)記錄與整理1.記錄和計算：實驗次數(shù)飽和壓力Ma飽和溫度誤差備注壓力表讀值 P大氣壓力 B絕對壓力 P=P+B溫度計讀值 t 理論值t %1234562繪制Pt關(guān)系曲線：將實驗結(jié)果點在坐標(biāo)上，清除偏離點，繪制曲線。五、注意事項1. 切勿在無氣流通過的情況下使電熱器投入工作，以免引起局部過熱而損壞比熱儀主體。2. 輸入電熱器的功率不得超過50W。氣體出口最高溫度不得超過300。3. 加熱和冷卻要緩慢進(jìn)行，防止比熱儀主體因溫度驟增驟降而

9、破裂。4. 停止試驗時，應(yīng)調(diào)節(jié)電熱器功率為最小或0W，讓風(fēng)機(jī)繼續(xù)運行十分鐘左右（使溫度較低時30到50即可）。實驗三 二氧化碳臨界狀態(tài)觀測及p-v-t關(guān)系測定實驗一、 實驗?zāi)康?了解CO2臨界狀態(tài)的觀測方法，增加對臨界狀態(tài)概念的感性認(rèn)識。2增加對課堂所講的工質(zhì)熱力狀態(tài)、凝結(jié)、汽化、飽和狀態(tài)等基本概念的理解。3掌握CO2的p-v-t關(guān)系的測定方法，學(xué)會用實驗測定實際氣體狀態(tài)變化規(guī)律的方法和技巧。4學(xué)會活塞式壓力計，恒溫器等熱工儀器的正確使用方法。二、 實驗原理實驗裝置由壓力計、恒溫水浴和實驗臺本體及其防護(hù)罩等三大部分組成（如圖一所示）。 圖3-1 試驗臺系統(tǒng)原理圖 圖3-2 試驗臺本體結(jié)構(gòu)簡圖試

10、驗臺本體如圖二所示。其中：高壓主容器管內(nèi)充CO2；玻璃杯盛滿水銀；壓力油用來傳遞由壓力機(jī)施加的壓力；水銀是用來把壓力施加給主容器管內(nèi)CO2，并起到封閉CO2不外泄的作用；密封填料起到組合件之間壓力封閉作用；填料壓蓋其密封緊固作用；恒溫水套用來給CO2恒溫；溫度計用來控制恒溫水套中的水溫。對簡單可壓縮熱力系統(tǒng)，當(dāng)工質(zhì)處于平衡狀態(tài)時，其狀態(tài)參數(shù)p、v、t之間有： F(p,v,t)=0 或t=f(p,v) （1）本實驗就是根據(jù)式（1），采用定溫方法來測定CO2的p-v-t，從而找出CO2的p-v-t關(guān)系。實驗中，壓力計油缸送來的壓力由壓力油傳入高壓容器和玻璃杯上半部，迫使水銀進(jìn)入預(yù)先裝了CO2氣體的

11、承壓玻璃管容器，CO2被壓縮，其壓力大小通過壓力計上的活塞桿的進(jìn)、退來調(diào)節(jié)。溫度由恒溫水浴供給的水套內(nèi)的水溫來調(diào)節(jié)。實驗工質(zhì)二氧化碳的壓力值，由裝在壓力計上的壓力表讀出。溫度由插在恒溫水套中的溫度傳感器及數(shù)顯溫度表讀出。比容首先由承壓玻璃管內(nèi)二氧化碳柱的高度來測量，而后再根據(jù)承壓玻璃管內(nèi)徑截面不變等條件來換算得出。三、實驗內(nèi)容1測定CO2的p-v-t關(guān)系。在p-v坐標(biāo)系中繪出低于臨界溫度（t=20）、臨界溫度（t=31.1）和高于臨界溫度（t=50）的三條等溫曲線，并與標(biāo)準(zhǔn)實驗曲線及理論計算值相比較，并分析其差異原因。2測定CO2在低于臨界溫度（t=20、27）飽和溫度和飽和壓力之間的對應(yīng)關(guān)系

12、，并與圖四中的ts-ps曲線比較。3觀測臨界狀態(tài)（1）臨界狀態(tài)附近氣液兩相模糊的現(xiàn)象。（2）氣液整體相變現(xiàn)象。（3）測定CO2的pc、vc、tc等臨界參數(shù)，并將實驗所得的vc值與理想氣體狀態(tài)方程和范德瓦爾方程的理論值相比教，簡述其差異原因。四、 實驗步驟1按圖一裝好實驗設(shè)備，并開啟實驗本體上的日光燈（目的是易于觀察）。2恒溫水浴準(zhǔn)備及溫度調(diào)節(jié)：（1）把水注入恒溫器內(nèi)，至離蓋3050mm。檢查并接通電路，啟動水泵，使水循環(huán)對流。（2）設(shè)置數(shù)字調(diào)節(jié)器，把溫度調(diào)節(jié)儀調(diào)節(jié)至所需溫度。（3）視水溫、環(huán)境情況，調(diào)節(jié)設(shè)定溫度。（4）觀察溫度，其讀數(shù)的溫度點溫度設(shè)定的溫度一致時（或基本一致），則可（近似）認(rèn)為

13、承壓玻璃管內(nèi)的CO2的溫度處于設(shè)定的溫度。（5）當(dāng)所需要改變實驗溫度時，重復(fù)（2）（4）即可。注：當(dāng)初使水溫高于實驗設(shè)定溫度時，應(yīng)加冰塊進(jìn)行調(diào)節(jié)。3加壓前的準(zhǔn)備：因為壓力計的油缸容量比容器容量小，需要多次從油杯里抽油，再向主容器管充油，才能在壓力表顯示壓力讀數(shù)。壓力計抽油、充油的操作過程非常重要，若操作失誤，不但加不上壓力，還會損壞試驗設(shè)備。所以，務(wù)必認(rèn)真掌握，其步驟如下：（1）關(guān)壓力表及其進(jìn)入本體油路的兩個閥門，開啟壓力計油杯上的進(jìn)油閥。（2）搖退壓力臺上的活塞螺桿，直至螺桿全部退出。這時，壓力計油缸中抽滿了油。（3）先關(guān)閉油杯閥門，然后開啟壓力表和進(jìn)入本體油路的兩個閥門。（4）搖進(jìn)活塞螺桿

14、，使本體充油。如此交替重復(fù)，直至壓力表上有壓力讀數(shù)為止。（5）再次檢查油杯閥門是否關(guān)好，壓力表及本體油路閥門是否開啟。若均已調(diào)定后，即可進(jìn)行實驗。4作好實驗的原始記錄：（1）設(shè)備數(shù)據(jù)記錄：儀器、儀表名稱、型號、規(guī)格、量程、等。（2）常規(guī)數(shù)據(jù)記錄：室溫、大氣壓、實驗環(huán)境等參數(shù)。（3）測定承壓玻璃管內(nèi)CO2質(zhì)量不便測量，而玻璃管內(nèi)徑或截面積（A）又不易測準(zhǔn)，因而實驗中采用間接辦法來確定CO2的比容，認(rèn)為CO2的比容與其高度是一種線性關(guān)系。具體方法如下：a）已知CO2液體在20，9.8MPa時的比容（20，9.8Mpa）=0.00117M3·。b）實際測定實驗在20，9.8Mpa時的CO2

15、液柱高度h0（m）。* 注意玻璃管水套上刻度的標(biāo)記方法。c）（20，9.8Mpa）= 其中：K即為玻璃管內(nèi)CO2的質(zhì)面比常數(shù)。所以，任意溫度、壓力下CO2的比容為： （m3/kg） 式中，h=h-h0 h任意溫度、壓力下水銀柱高度。 h0承壓玻璃管內(nèi)徑頂端刻度。5測定低于臨界溫度t=20時的等溫線。（1）將恒溫器調(diào)定在t=20，并保持恒溫。（2）壓力從4.41Mpa開始，當(dāng)玻璃管內(nèi)水銀柱升起來后，應(yīng)足夠緩慢地?fù)u進(jìn)活塞螺桿，以保證等溫條件。否則，將來不及平衡，使讀數(shù)不準(zhǔn)。（3）按照適當(dāng)?shù)膲毫﹂g隔取h值，直至壓力p=9.8MPa。（4）注意加壓后CO2的變化，特別是注意飽和壓力和飽和溫度之間的對應(yīng)

16、關(guān)系以及液化、汽化等現(xiàn)象。要將測得的實驗數(shù)據(jù)及觀察到的現(xiàn)象一并填入表1。（5）測定t=25、27時其飽和溫度和飽和壓力的對應(yīng)關(guān)系。6測定臨界參數(shù)，并觀察臨界現(xiàn)象。（1）按上述方法和步驟測出臨界等溫線，并在該曲線的拐點處找出臨界壓力pc和臨界比容c，并將數(shù)據(jù)填入表1。（2）觀察臨界現(xiàn)象。a）整體相變現(xiàn)象由于在臨界點時，汽化潛熱等于零，飽和蒸汽線和飽和液體線合于一點，所以這時汽-液的相互轉(zhuǎn)變不是象臨界溫度以下時那樣逐漸積累，需要一定的時間，表現(xiàn)為漸變過程，而這時當(dāng)壓力稍在變化時，汽-液是以突變的形式相互轉(zhuǎn)化。b）汽、液兩相模糊不清的現(xiàn)象處于臨界點的CO2具有共同參數(shù)（p,v,t），因而不能區(qū)別此時

17、CO2是氣態(tài)還是液態(tài)。如果說它是氣體，那么，這個氣體是接近液態(tài)的氣體；如果說它是液體，那么，這個液體又是接近氣態(tài)的液體。下面就來用實驗證明這個結(jié)論。因為這時處于臨界溫度下，如果按等溫線過程進(jìn)行，使CO2壓縮或膨脹，那么，管內(nèi)是什么也看不到的?，F(xiàn)在，我們按絕熱過程來進(jìn)行。首先在壓力等于7.64Mpa附近，突然降壓CO2狀態(tài)點由等溫線沿絕熱線降到液區(qū)，管內(nèi)CO2出現(xiàn)明顯的液面。這就是說，如果這時管內(nèi)的CO2是氣體的話，那么，這種氣體離液區(qū)很接近，可以說是接近液態(tài)的氣體；當(dāng)我們在膨脹之后，突然壓縮CO2時，這個液面又立即消失了。這就告訴我們，這時CO2液體離氣區(qū)也是非常接近的，可以說是接近氣態(tài)的液體

18、。既然，此時的CO2既接近氣態(tài)，又接近液態(tài)，所以能處于臨界點附近。可以這樣說：臨界狀態(tài)究竟如何，就是飽和汽、液分不清。這就是臨界點附近，飽和汽、液模糊不清的現(xiàn)象。7測定高于臨界溫度t=50時的定溫線。將數(shù)據(jù)填入原始記錄表1。五、實驗數(shù)據(jù)記錄與整理1、按表1的數(shù)據(jù)，如圖三在p-v坐標(biāo)系中畫出三條等溫線。2、將實驗測得得等溫線與圖三所示的標(biāo)準(zhǔn)等溫線比較，并分析它們之間的差異及原因。3、將實驗測得的飽和溫度與壓力的對應(yīng)值與圖四給出的ts-ps曲線相比較。CO2等溫實驗原始記錄 表1t=20t=31.1（臨界）t=50p(Mpa)hv=h/K現(xiàn)象p(Mpa)hv=h/K現(xiàn)象p(Mpa)hv=h/K現(xiàn)象

19、進(jìn)行等溫線實驗所需時間 分鐘分鐘分鐘五、 實驗報告的要求六、思考題七、 實驗設(shè)備及器材實驗四 噴管特性實驗一、 實驗?zāi)康?驗證并進(jìn)一步加深對噴管中氣流基本規(guī)律的理解，牢固樹立臨界壓力、臨界流速和最大流量等噴管臨界參數(shù)的概念。2比較熟練地掌握用常規(guī)數(shù)據(jù)采集儀表測量壓力（負(fù)壓）、壓差及流量的方法。3重要概念的理解：應(yīng)明確在漸縮噴管中，其出口處的壓力不可能低于臨界壓力，流速不可能高于音速，流量不可能大于最大流量。4重要概念的理解：應(yīng)明確在縮放噴管中，其出口處的壓力可以低于臨界壓力，流速可高于音速，而流量不可能大于最大流量。5應(yīng)對噴管中氣流的實際復(fù)雜過程有所了解，能定性解釋激波產(chǎn)生的原因。二、實驗裝置

20、整個實驗裝置包括實驗臺、真空泵。實驗臺由進(jìn)氣口、孔板流量計、噴管、測壓探針真空表及其移動機(jī)構(gòu)、調(diào)節(jié)閥、真空罐、測量系統(tǒng)等幾部分組成，見圖4-1。圖4-1 噴管實驗臺組成簡圖1.進(jìn)氣口 2.U形管壓差計 3.孔板流量計 4.壓差傳感器 5.有機(jī)玻璃噴管 6.測壓探壓針 7.背壓真空表 8.背壓傳感器 9.截面可移動真空表 10.截面可移動傳感器 11.電機(jī)螺桿移動機(jī)構(gòu) 12.位移傳感器 13.背壓用調(diào)節(jié)閥 14.真空罐前截止閥 15.軟管連接頭 16.真空儲氣罐 17.可更換有機(jī)玻璃噴管移動架。進(jìn)氣管為57×3無縫鋼管，內(nèi)徑50。.空氣經(jīng)吸氣口進(jìn)入進(jìn)氣管，流過孔板流量計孔板孔徑7毫米，

21、采用角接環(huán)室取壓。流量的大小可從U形管壓差計讀出（帶微機(jī)接口可同時在壓差傳感器經(jīng)采集卡在計算機(jī)里讀出）；噴管用有機(jī)玻璃制成，配漸縮噴管和縮放噴管各一只，見圖2和4。根據(jù)實驗的要求，可松開夾持法蘭上的固緊螺絲，向左推開進(jìn)氣管的三輪支架，更換所需的噴管。噴管各截面上的壓力是由插入噴管內(nèi)的測壓探壓針（外徑1.2）連至“可移動真空表”測得，它們的移動通過螺桿機(jī)構(gòu)移動，標(biāo)尺實現(xiàn)。由于噴管是透明的，測壓探針上的測壓孔（0.5）在噴管內(nèi)的位置可從噴管外部看出，也可從裝在“可移動真空表”下方的針在“噴管軸向坐標(biāo)板”（在圖中未畫出）上所指的位置來確定。噴管的排氣壓力由背壓用調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)；真空儲氣罐直徑400，體積

22、0.118m3。起穩(wěn)定壓力的作用。罐的底部有排污口，供必要時排除積水和污物之用。為減小震動，真空罐與真空泵之間用軟管連接。在實驗中必須測量四個變量，即測壓孔在噴管內(nèi)的不同截面位置x、氣流在該截面上的壓力p、背壓pb、流量m，這些量可分別用位移指針的位置、可移動真空表、背壓真空表以及U形管壓差計的讀數(shù)來顯示。本實驗臺配套的儀器設(shè)備選型如下：真空泵： MH-2/50型 排氣量3200升/分四、 實驗原理1噴管中氣流的基本規(guī)律（1）由能量方程： 及 可得 (1)可見 ，當(dāng)氣體流經(jīng)噴管速度增加時，壓力必然下降。（2）、由連續(xù)性方程：常數(shù) 有 及過程方程 常數(shù) 有 根據(jù) 馬赫數(shù) ，而得： (2)顯然，當(dāng)

23、來流速度 時，噴管應(yīng)為漸縮型；當(dāng)來流速度 時，噴管應(yīng)為漸擴(kuò)型。2氣流動的臨界概念噴管氣流的特征是，三者之間互相制約。當(dāng)某一截面的流速達(dá)到當(dāng)?shù)匾羲伲ㄒ喾Q臨界速度）時，該截面上的壓力稱為臨界壓力（）。臨界壓力與噴管初壓（）之比稱為臨界壓力比，有：經(jīng)推導(dǎo)可得： (3)對于空氣，當(dāng)漸縮噴管出口處氣流速度達(dá)到音速，或縮放噴管喉部氣流速度達(dá)到音速時，通過噴管的氣體流量便達(dá)到了最大值（），或稱為臨界流量?？捎上率酱_定： (4)式中：最小截面積（對于漸縮噴管即為出口處的流道截面積；對于縮放噴管即為喉部處的流道截面積。本實驗臺的二種最小截面積為：12.56 mm2）。3氣體在噴管中的流動（1）漸縮噴管 漸縮噴管

24、因受幾何條件的限制，由式（2）可知：氣體流速只能等于或低于音速（）；圖4-2 漸縮噴管出口截面的壓力只能高于或等于臨界壓力（）；通過噴管的流量只能等于或小于最大流量（）。根 據(jù)不同的背壓（）， 漸縮噴管可分為三種工況，如圖三所示： 圖4-3 減縮噴管壓力分布曲線及流量曲線A亞臨界工況（），此時m< B臨界工況（），此時 m= C超臨界工況（），此時 m= （2）縮放噴管 縮放管的喉部，因此氣流可以達(dá)到音速（）；擴(kuò)大段（），出口截面的流速可超音速(),其壓力可大于臨界壓力（），但因喉部幾何尺寸的限制，其流量的最大值仍為最大流量（）。氣流在擴(kuò)大段能做完全膨脹，這時出口截面出的壓力成為圖4-4

25、 縮放噴管設(shè)計壓力（）?？s放噴管隨工作背壓不同，亦可分為三種情況： A被壓等于設(shè)計被壓（）時，稱為設(shè)計工況。此時氣流在噴管中能完全膨脹，出口截面的壓力與被壓相等（），見圖五中的曲線A。在噴管喉部，壓力達(dá)到臨界壓力，速度達(dá)到音速。在擴(kuò)大段轉(zhuǎn)入超音速流動，流量達(dá)到最大流量。 圖4-5 減縮噴管壓力分布曲線及流量曲線B被壓低于設(shè)計被壓（）時，氣流在噴管內(nèi)仍按曲線A那樣膨脹到設(shè)計壓力。當(dāng)氣流一離開出口截面便與周圍介質(zhì)匯合，其壓力立即降至實際被壓值，如圖五曲線B所示，流量仍為最大流量。C被壓高于設(shè)計被壓（）時，氣流在噴管內(nèi)膨脹過渡，其壓力低于被壓，以至于氣流在未達(dá)到出口截面處便被壓縮，導(dǎo)致壓力突然升躍（

26、即產(chǎn)生激波），在出口截面處，其壓力達(dá)到被壓。如圖五中的曲線C所示。激波產(chǎn)生的位置隨著背壓的升高而向噴管入口方向移動，激波在未達(dá)到喉部之前，其喉部的壓力仍保持臨界壓力，流量仍為最大流量。當(dāng)背壓升高到某一值時，將脫離臨界狀態(tài)，縮放管便與文丘里管的特性相同了，其流量低于最大流量。五、 實驗步驟1裝上所需的噴管，調(diào)好“位移坐標(biāo)板”的基準(zhǔn)位置。2打開罐前的調(diào)節(jié)閥，將真空泵的飛輪盤車一至二圈。一切正常后，全開罐后調(diào)節(jié)閥，打開冷卻水閥門。而后啟動真空泵。3測量軸向壓力分布：（1）用罐前調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)背壓至一定值（見真空表讀數(shù)），并記錄下該值。（2）啟動位移轉(zhuǎn)動開關(guān)，使測壓探針向出口方向移動。每移動一定距離（一般

27、約2-3mm）便停頓下來，記錄該點的坐標(biāo)位置及相應(yīng)的壓力值，一直測至噴管出口之外。把各個點描繪到坐標(biāo)紙上，便得到一條在這一背壓下噴管的壓力分布曲線。（3）若要做若干條壓力分布曲線，只要改變其背壓值并重復(fù)（1）、（2）步驟即可。4流量曲線的測繪（1）把測壓探針的引壓孔移至出口截面之外，打開罐后調(diào)節(jié)閥，關(guān)閉罐前調(diào)節(jié)閥，啟動真空泵。（2）用罐前調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)背壓，每一次改變200Pa300Pa，穩(wěn)定后記錄背壓值和U型管差壓計的讀數(shù)。當(dāng)背壓升高到某一值時，U型管差壓計的液柱便不再變化（即流量已達(dá)到了最大值 ）。此后盡管不斷提高背壓，但U型管差壓計的液柱仍保持不變，這時測23點。至此，流量測量即可完成。漸縮

28、噴管和縮放噴管的流量曲線參見圖2和圖3 。5、實驗結(jié)束后的設(shè)備操作 打開背壓調(diào)節(jié)閥，關(guān)閉真空罐前調(diào)節(jié)閥，讓真空罐充氣；3分鐘后停真空泵并立即打開罐后調(diào)節(jié)閥，讓真空泵充氣（目的是防止回油）。最后關(guān)閉冷卻水閥門。六、實驗數(shù)據(jù)記錄與整理1壓力值的確定（1）本實驗裝置采用的是負(fù)壓系統(tǒng)，表上讀數(shù)均為真空度，為此須換算成絕對壓力值（p）： （5）式中： 大氣壓力（Pa） ； 用真空度表示的壓力。（2）由于噴管前裝有孔板流量計，氣流有壓力損失。本實驗裝置的壓力損失為U型管差壓計讀數(shù)（）的97% 。因此，噴管入口壓力為： （6）（3）由式（5）、（6）可得到臨界壓力，在真空表上的讀數(shù)（即用真空度表示）為： （

29、7）計算時，式中各項必須用相同的壓力單位。（大致判斷，約為3800Pa）。2噴管實際流量測定由于管內(nèi)氣流的摩擦而形成邊界層，從而減少了流通面積。因此，實際流量必然小于理論值。其實際流量為： （kg/s）式中：流速膨脹系數(shù)；氣態(tài)修正系數(shù)；幾何修正系數(shù)（約等于1.0）；pU型管差壓計的讀數(shù)（Pa） ；室溫（）；大氣壓力（Pa） 。七、 實驗報告的要求1、以測壓探針孔在噴管中的位置（x） 為橫坐標(biāo)，以為縱坐標(biāo)，繪制不同工況下的壓力分布曲線。2、一壓力比為橫坐標(biāo)，流量為縱坐標(biāo)，繪制流量曲線。3、根據(jù)條件，計算噴管最大流量的理論值，且與實驗值比較。八、思考題七、 實驗設(shè)備及器材實驗五 制冷（熱泵）循環(huán)演示裝置實驗一、 實驗?zāi)康?演示制冷（熱泵）循環(huán)系統(tǒng)工作原理，觀察制冷工質(zhì)的蒸發(fā)、冷凝過程和現(xiàn)象。2熟悉制冷（熱泵）循環(huán)系統(tǒng)的操作、調(diào)節(jié)方法。3進(jìn)行制冷（熱泵）循環(huán)系統(tǒng)粗略的熱力計算。二、實驗裝置演示裝置由全封閉壓縮機(jī)、換熱器1、換熱器2、浮子節(jié)流閥、四通換向閥及管路等組成制冷（熱泵）循環(huán)系統(tǒng)；由轉(zhuǎn)子流量計及換熱器內(nèi)盤管等組成水系統(tǒng)；還設(shè)有溫度、壓力、電流、電壓等測量儀表。制冷工質(zhì)采用低壓工質(zhì)。裝置原理示意圖如圖1和圖2所示。當(dāng)系統(tǒng)作制冷（熱泵）循環(huán)時，換熱器1為蒸發(fā)器（冷凝器），換熱器2為冷凝器（蒸發(fā)器）。 圖1 制冷（