气体定压比热测定实验指导书

教学实验2006气体定压比热测定实验指导书1气体定压比热测定实验讲稿气体定压比热的测定是工程热力学的基本实验之一。实验中涉及温度、压力、热量（电功）、流量等基本量的测量；计算中用到比热及混合气体（混空气）方面的知识。本实验的目的是增加热物性研究方面的感性认识，促使理论联系实际，以利于培养同学分析问题和解决问题的能力。在0℃的条件下，干空气的定压比热Cg=1.005kJ/(kg·℃)；水蒸汽的定压比热Cw=1.84kJ/(kg·℃)一、实验目的和要求1.了解气体比热测定装置的基本原理和构思。2.熟悉本实验中的测温、测压、测热、测流量的方法。3.掌握由基本数据计算出比热值和求得比热公式的方法。4.分析本实验产生误差的原因及减小误差的可能途径。二、实验装置和原理装置由风机、流量计、比热仪主体、电功率调节及测量系统等四部分组成（如图一所示）。冷空气热空气调节阀气体流量计U型压力计功率表比热仪图一实验装置比热仪主体如图二所示。实验时，被测空气（也可以时其它气体）由风机经湿式气体流量计送入比热仪主体，经加热、均流、旋流、混流后流出。在此过程中，分别测定：空气在流量计出口处的干、湿球温度（t0，tw由于是湿式气体流量计，实际为饱和状态）；气体2经比热仪主体的进出口温度（t1，t2）；气体的体积流量（V）；电热器的输入功率（W）；以及实验时相应的大气压（B）和流量计出口处的表压（Δh）。有了这些数据，并查用相应的物性参数，即可计算出被测气体的定压比热（Cpm）。气体的流量由节流阀控制，气体出口温度由输入电热器的功率来调节。本比热仪可测300℃以下的定压比热。三、实验步骤和数据处理1.接通电源及测量仪表，选择所需的出口温度计插入混流网的凹槽中。2.摘下流量计上的温度计，开动风机，调节节流阀，使流量保持在额定值附近。测出流量计出口空气的干球温度（t0）。3.将温度计插回流量计，调节流量，使它保持在额定值附近。逐渐提高电热器功率，使出口温度升高至预计温度[可以根据下式预先估计所需电功率：tW12图二比热仪主体式中：W为电热器输入电功率（瓦）；Δt为进出口温度差（℃）；τ为每流过10升空气所需的时间（秒）。]4.待出口温度稳定后（出口温度在10分钟之内无变化或有微小起伏，即可视为稳定），读出下列数据，每10升空气通过流量计所需时间（τ,秒）；比热仪进口温度——即流量计的出口温度（t1,℃）和出口温度（t2℃）；当时相应的大气压力（B，毫米汞柱）和流量计出口处的表压（Δh，毫米水柱）；电热器的输入功率（W，瓦）。5.根据流量计出口空气的干球温度和湿球温度,从湿空气的干湿图查出含湿量(d,克/公斤干空气)，并根据下式计算出水蒸气的容积成分：冷空气导线杜瓦瓶电热芯热空气均流网温度计3622/1622/ddrw6.根据电热器消耗的电功率，可算出电热器单位时间放出的热量：3101868.4WQ千卡/秒7.干空气流量（质量流量）为：)15.273()6.13/)(1(106447.4)15.273(27.291000/1056.735/10)6.13/)(1(03040thBrthBrTRVPGwwggg公斤/秒8.水蒸气流量为：)15.273()6.13/(108889.2)15.273(06.471000/1056.735/10)6.13/(03040thBrthBrTRVPG公斤/秒9.水蒸气吸收的热量：)](00005835.0)((4404.0[)0001167.01101.0(21221221ttttGdttGQtt千卡/秒10.干空气的定压比热为：)()(1212021ttGQQttGQCgwggttm千卡/（公斤·℃）11.比热随温度的变化关系假定在0—300℃之间，空气的真实定压比热与温度之间近似地有线性关系，则由t1到t2的平均比热为：2)(121202121ttbattdtbtaCttttm因此，若以212tt为横坐标，210ttmC为纵坐标（如图三），则可根据不同的4温度范围内的平均比热确定截距a和斜率b，从而得出比热随温度变化的计算式。C0m2t1+t22℃大卡/公斤·℃图三四、注意事项1.切勿在无气流通过的情况下使电热器投入工作，以免引起局部过热而损坏比热仪主体。2.输入电热器的电压不得超过220伏。气体出口最高温度不得超过300℃。3.加热和冷却要缓慢进行，防止温度计和比热仪主体因温度骤增骤降而破裂。4.停止试验时，应切断电热器，让风机继续运行十五分钟左右（温度较低时可适当缩短）。