实验一：空气定压比热测定实验指导书

实验课程：热工基础实验实实验验一一：：空空气气定定压压比比热热测测定定实实验验((未未完完成成预预习习报报告告预预习习分分不不及及格格))一一、、实实验验目目的的11．．测测定定不不同同平平均均温温度度下下空空气气定定压压比比热热容容。。22．．建建立立空空气气定定压压比比热热容容与与温温度度的的关关系系式式。。33．．增增加加热热物物性性实实验验研研究究方方面面的的感感性性认认识识。。二二、、实实验验原原理理比比热热随随温温度度变变化化关关系系：：假假定定在在00--330000℃℃之之间间，，空空气气真真实实定定压压比比热热与与温温度度之之间间进进似似地地有有线线性性关关系系：：btacp则则由由1t到到2t的的平平均均定定压压比比热热为为：：应应用用式式（（22--99））221122121ttbattdtbtacttttpkkJJ//kkgg••℃℃，，若若以以（（tt11++tt22））//22为为横横坐坐标标，，21ttpmc为为纵纵坐坐标标，，则则可可根根据据不不同同温温度度范范围围的的平平均均比比热热确确定定截截距距aa和和斜斜率率bb,,从从而而得得出出比比热热随随温温度度变变化化的的计计算算式式bta。。三三、、实实验验装装置置介介绍绍11、、实实验验所所用用的的设设备备和和仪仪器器仪仪表表由由风风机机、、流流量量计计，，比比热热仪仪本本体体、、电电功功率率调调节节测测量量系系统统共共四四部部分分组组成成，，实实验验装装置置系系统统如如图图11所所示示。。图图11测测定定空空气气定定压压比比热热容容的的实实验验装装置置系系统统11--节节流流阀阀；；22--流流量量计计；；33--比比热热仪仪本本体体；；实验课程：热工基础实验44--温温控控仪仪；；55功功率率表表；；66开开关关；；77--风风机机。。22、、装装置置中中采采用用湿湿式式流流量量计计测测定定气气流流流流量量，，流流量量计计出出口口的的恒恒温温槽槽用用以以控控制制测测定定仪仪器器出出口口气气流流的的温温度度。。装装置置可可以以采采用用小小型型单单级级压压缩缩机机或或其其它它设设备备作作为为气气源源设设备备，，并并用用钟钟罩罩型型气气罐罐维维持持供供气气压压力力稳稳定定。。气气流流流流量量用用调调节节阀阀11调调整整。。33、、比比热热容容测测定定仪仪本本体体（（图图22））由由内内壁壁镀镀银银的的多多层层杜杜瓦瓦瓶瓶22，，进进口口温温度度计计11和和出出口口温温度度计计88（（铂铂电电阻阻温温度度计计或或精精度度较较高高的的水水银银温温度度计计））电电加加热热器器33和和均均流流网网44，，绝绝缘缘垫垫55，，旋旋流流片片66和和混混流流网网77组组成成。。图2比热容测定仪结构原理图1-进口温度计；2-多层杜瓦瓶；3-电加热器；4-均流网；5-绝缘垫；6-旋流片；7-混流网；8-出口温度计44、、气气体体自自进进口口管管引引入入，，进进口口温温度度计计44测测量量其其初初始始温温度度，，离离开开电电加加热热器器的的气气体体经经均均流流网网44均均流流均均温温，，出出口口温温度度计计88测测量量加加热热终终了了温温度度，，后后被被引引出出。。55、、该该比比热热仪仪可可测测330000℃℃以以下下气气体体的的定定压压比比热热。。四四、、实实验验方方法法及及数数据据处处理理实实验验中中需需要要测测定定干干空空气气的的质质量量流流量量gm、、水水蒸蒸气气的的质质量量流流量量wm、、电电加加热热器器的的加加热热量量（（即即气气流流吸吸热热量量））'pQ和和气气流流温温度度等等数数据据，，测测定定方方法法如如下下：：11..干干空空气气的的质质量量流流量量gm和和水水蒸蒸气气的的质质量量流流量量wm电电加加热热器器不不投投入入，，摘摘下下流流量量计计出出口口与与恒恒温温槽槽连连接接的的橡橡皮皮管管，，把把气气流流流流量量调调节节到到实实验验流流量量值值附附近近，，测测定定流流量量计计出出口口的的气气流流干干球球温温度度0t和和湿湿球球温温度度wt温温度度（（或或由由流流量量计计上上的的温温度度计计测测量量和和相相对对湿湿度度）），，根根据据0t与与wt（（或或0t与与值值））由由湿湿空空气气的的焓焓--湿湿图图确确定定含含湿湿量量dd((gg//kkgg))，，并并计计算算出出水水蒸蒸气气的的容容积积成成分分实验课程：热工基础实验水水蒸蒸气气的的容容积积成成分分计计算算式式：：622/1622/ddyw（（11））dd------克克水水蒸蒸汽汽//千千克克干干空空气气22..电电加加热热器器的的加加热热量量'pQ电电热热器器消消耗耗功功率率可可由由功功率率表表读读出出：：UI6.3'pQ（（kkJJ//hh））（（22））33..气气流流温温度度气气流流在在加加热热前前的的温温度度1t和和加加热热后后的的温温度度2t由由比比热热容容测测定定仪仪上上的的温温度度计计测测量量。。实实验验时时，，根根据据选选定定的的气气流流初初始始温温度度1t和和加加热热温温度度2t的的变变化化范范围围及及变变化化间间隔隔，，1t用用恒恒温温槽槽调调节节，，2t由由电电加加热热器器调调整整。。五五、、实实验验步步骤骤11..接接通通电电源源及及测测量量仪仪表表，，选选择择所所需需的的出出口口温温度度计计插插入入混混流流网网的的凹凹槽槽中中。。22..取取下下流流量量计计上上的的温温度度计计，，开开动动风风机机，，调调节节节节流流阀阀，，使使流流量量保保持持在在额额定定值值附附近近。。测测出出流流量量计计出出口口空空气气的的干干球球温温度度0t和和湿湿球球温温度度wt((或或相相对对湿湿度度))。。33..将将温温度度计计插插回回流流量量计计，，重重新新调调节节流流量量，，使使它它保保持持在在额额定定值值附附近近，，逐逐渐渐调调整整输输出出功功率率，，使使出出口口温温度度计计读读数数升升高高到到预预计计温温度度。。（（近近似似值值也也可可根根据据下下式式预预先先估估计计所所需需电电功功率率：：tw12,,式式中中：：w为为电电功功率率（（WW）），，t为为进进出出口口温温差差（（℃℃）），，为为每每流流过过1100升升空空气气所所需需的的时时间间（（ss））。。44..待待出出口口温温度度稳稳定定后后（（出出口口温温度度在在1100分分钟钟之之内内无无变变化化或或有有微微小小起起伏伏即即可可视视为为稳稳定定）），，读读出出下下列列数数据据：：aa））1100升升气气体体通通过过流流量量计计所所需需时时间间（（ss））；；bb））比比热热仪仪进进口口温温度度1t（（℃℃））；；出出口口温温度度2t（（℃℃））；；cc））大大气气压压力力计计读读数数1B（（kkPPaa）），，流流量量计计中中气气体体表表压压h（（mmmmHH22OO））；；dd））电电热热器器的的功功率率pQ（（WW））。。55..根根据据流流量量计计出出口口空空气气的的干干球球温温度度0t和和湿湿球球温温度度wt确确定定空空气气的的相相对对湿湿度度，，根根据据和和干干球球温温度度从从湿湿空空气气的的焓焓--湿湿图图（（工工程程热热力力学学附附图图））中中查查出出含含湿湿量量d（（gg//kkgg干干空空气气））。。66..每每小小时时通通过过实实验验装装置置空空气气流流量量：：/36V（（mm33//hh））（（33））式式中中：：————每每1100升升空空气气流流过过所所需需时时间间，，ss；；实验课程：热工基础实验15.273287/3681.91000101thBymwgkkgg//hh（（44））77..水水蒸蒸气气的的流流量量：：15.2735.461/3681.9100001thBymwwkkgg//hh（（55））88、、水水蒸蒸汽汽吸吸热热量量为为：：wQ==wm[[11..883333((2t--1t))++11..555566410((22t--21t))]]KKJJ//ss99、、干干空空气气的的平平均均定定压压比比热热为为：：pC)(12'ttmQQgwp六六、、实实验验注注意意事事项项11、、电电热热器器不不应应在在无无气气流流通通过过情情况况下下投投入入工工作作，，以以免免引引起起局局部部过过热热而而损损害害比比热热仪仪本本体体。。22、、输输入入电电热热器器电电压压不不得得超超过过222200伏伏，，气气体体出出口口温温度度最最高高不不得得超超过过330000℃℃。。33、、加加热热和和冷冷却却要要缓缓慢慢进进行行，，防防止止比比热热仪仪本本体体因因温温度度骤骤然然变变化化和和受受热热不不均均匀匀而而破破裂裂。。44、、停停止止实实验验时时，，应应先先切切断断电电热热器器电电源源，，让让风风机机继继续续运运行行1155分分钟钟左左右右（（温温度度较较低低时时，，时时间间可可适适当当缩缩短短））。。55、、实实验验测测定定时时，，必必须须确确信信气气流流和和测测定定仪仪的的温温度度状状况况稳稳定定后后才才能能读读数数。。七七、、数数据据记记录录与与处处理理水水柱柱h==ｍｍｍｍ；；气气流流量量ＶＶ＝＝ＬＬ／／ｈｈ；；每每流流过过1100升升空空气气所所需需的的时时间间＝＝ｓｓ次数入口温度T１℃出口温度T2℃电流IA电压UV电电热热器器消消耗耗功功率率'pQ大气压力B1KKPPaa干球温度0t℃湿球温度wt℃空气含湿量dg/kg水水蒸蒸气气的的容容积积成成分分yyww干空气质量流量mg湿空气质量流量mw水蒸汽吸热量wQ干空气定压比热容pC123实验课程：热工基础实验