工程熱力學(xué)試驗(yàn)

1、實(shí)驗(yàn)一、氣體定壓比熱容測定氣體定壓比熱的測定是?工程熱力學(xué)?的根本實(shí)驗(yàn)之一。實(shí)驗(yàn)中涉及溫度、壓力、熱量電功、流量等根本量的測量；計算中用到比熱及混合氣體濕空氣 方面的基 本知識。本實(shí)驗(yàn)的目的是增加熱物性實(shí)驗(yàn)研究方面的感性認(rèn)識，促進(jìn)理論聯(lián)系實(shí)際，以 利于培養(yǎng) 分析問題和解決問題的能力實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解氣體比熱測定裝置的根本原理和構(gòu)思2、熟悉本實(shí)驗(yàn)中的測溫、測壓力、測熱量、測流量的方法3 、 掌握由根本數(shù)據(jù)計算出比熱值和比熱公式的方法4、 分析本實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生誤差的原因及減小誤差的可能途徑二、 實(shí)驗(yàn)原理可將本實(shí)驗(yàn)裝置的本體局部簡化為一開口穩(wěn)定流動系統(tǒng)， 本體局部保溫良好，可認(rèn) 為絕熱，系統(tǒng)對外無功的輸出。

2、當(dāng)系統(tǒng)到達(dá)平衡時流經(jīng)系統(tǒng)的焓變等于電熱器的放熱量。即：qmCp 12-t 1 =QCp= Q/ q m t2-tl 式中： qm 是空氣的質(zhì)量流量， kg/sCp 是空氣的定壓比熱容， kj/ kg. Ct2 是空氣在本體局部的出口溫度， Cti 是空氣在本體局部的出口溫度， CQ 為電加熱器的放熱量， kw 如要測定干空氣的比熱容，須額外測定濕空氣的參數(shù)。將水蒸汽的吸熱量從總量中 除去，那么 利用上式可計算干空氣比熱容。實(shí)驗(yàn)過程中要求測定至少三個不同溫度下的定壓比熱容值。、 實(shí)驗(yàn)設(shè)備1、整個裝置由風(fēng)機(jī)、流量計、比熱儀本體、電功率調(diào)節(jié)及測量系統(tǒng)共四局部組成， 如圖一所 示。2、比熱儀本體如圖二

3、所示。 其中 1-進(jìn)口溫度計； 2-多層杜瓦瓶； 3-電熱器； 4- 均流網(wǎng)； 5-絕 緣體； 6-旋流片； 7- 混流網(wǎng)； 8-出口溫度計。3、空氣也可以是其它氣體由風(fēng)機(jī)經(jīng)流量計送入比熱儀本體，經(jīng)加熱、均流、旋 流、混流、 測溫后流出。氣體流量由節(jié)流閥控；氣體出口溫度由輸入電熱器的電 壓調(diào)節(jié)。4、該比熱儀可測 300 C 以下氣體的定壓比熱。四、測量與計算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2、摘下流量計上的溫度計，開動風(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to 和濕球溫度tw。圖13、將溫度計插回流量計，調(diào)節(jié)流量，使它保持在額定值

4、附近。逐漸提高電壓，使出口溫度升高至予計溫度 可以根據(jù)下式予先估計所需電功率：P=12 t/ T ,式中P為電功率瓦； t為進(jìn)出口溫度差C ; T為每流過10升空氣所需時間秒。4、 待出口溫度穩(wěn)定后出口溫度在 3分鐘之內(nèi)無變化或有微小起伏，即可視為穩(wěn)定, 讀出以下數(shù)據(jù)：每10升氣體通過流量計所需時間 T ,秒；比熱儀進(jìn)口溫度ti ,C 和出口溫度t2 ,C ;當(dāng)時對應(yīng)大氣壓力B,mmHg 和流量計出口處的表壓 h, mmH 2O;電熱器的電壓V伏特V和電流I,毫安mA 。5、根據(jù)流量計出口空氣的干球溫度和濕球溫度，從濕空氣的焓濕圖查出含濕量d/622公式i-i1 d/622d,g/kg干空氣，

5、并根據(jù)下式計算出水蒸氣的容積成分:6、電熱器消耗的功率可由電壓和電流的乘積計算，但要考慮電表的內(nèi)耗。設(shè)毫安表的內(nèi)阻為"°1°cr1wR ba+10kw73556 公式 1-213 .6735 .567干空氣流量為:、10 4 10Pg VRMa 歐Q，那么可得電熱器單位時間放出的熱量為:mg4.6447273 .15 )29 .97 (t o10 3 (1 - rw )( B : h /13 .6)T(to + 273 .15 )RLFLTUH62丿空 熱n空冷圖kg/s8、水蒸氣流量為: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水蒸氣吸收的熱量為:?t2qmw (1 .84390.0004886t)dt公式1-5mwpmto =8.8439干空氣的定壓比熱為：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 歐查焓濕圖得d=6.3g/kg干空氣($ =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、比熱隨溫度的變化關(guān)系假定在0-300 C之間，空氣的真實(shí)定壓比熱與溫度之間近似的有線性關(guān)系。那么由ti到t2的平均比熱為：t2Pm t1(a bt)dtt? - t11.05Cpm1.03(kj/kg.k)1.01?0.990.97-(t1+t2)/20.95,(C)t1jCt2因此，假設(shè)以 一2 為橫坐標(biāo)，Pm 11為縱坐標(biāo)圖三，那么可根據(jù)不同溫度范圍內(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。100050150200圖三五、考前須知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本體。2、 輸入電熱器的電壓不得超過220伏。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，