热工实验指导书(2009.2) - 图文

混流、测温后流出。气体流量由节流阀控制，气体出口温度由输入电加热器的电压调节。

4.该比热容仪可测量300℃以下气体的定压比热容。

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图 2 比热容仪本体图

四、实验步骤

1.按图1所示接好电源线和测量仪表。经指导教师认可后接通电源，将选择所需的出口温度计插入混流网的凹槽中。

2.小心取下流量计上的温度计。开动风机，调节流阀，使流量保持在预定值附近，测出流量计出口处的干球温度t a和湿球温度t w。

3.将温度计放回原位。调节流量，使它保持在预定值附近。调节电压，开始加热（加热功率的大小取决于气体流量和气流进出口温度差，可依据关系式Q =K 12 Δt /τ进行估算，式中Q为加热功率，W；Δt为比热容仪本体进出口温度差，℃；τ为每流过10升空气所需要的时间, s；K为设备修正系数 ）。

4.待出口温度稳定后（出口温度在10分钟内无变化或有微小变化，即可视为稳定），即可采集实验数据。需采集的数据有：

(1)每10升气体通过流量计时所需的时间τ（s）；

(2)比热容仪进口温度 t 1 （℃）与出口温度 t 2 （℃）；

(3)当时大气压力B （mmHg） 和流量计出口处的表压力Δh （mmH2O）； (4)电加热器的电压U （V） 和电流 I ( A )；

5.改变电压，使出口温度改变并达到新的预定值，重复步骤4。在允许的时间内可多做几次实验。

将上述实验数据填入所列的原始数据表中。 五、计算公式

1.根据流量计出口处空气的干球温度 t a和湿球温度 t w，在干湿球温度计上读出空气的相对湿度φ，再从湿空气的焓湿图上查出湿空气的含湿量d (g水蒸汽 / kg干空气)，计算出水蒸汽的容积成分r w

rw?d/622

1?d/6222.电加热器消耗的功率可由电压和电流的乘积计算，但要考虑电流表的内耗。如电压表和电流表采用图1所示的接法，则应扣除电流表的内耗。设电流表的内阻为RmA(Ω)，则可得电加热器单位时间放出的热量

Q?(U?I?0.001RmAI2)?10?3 kJ/s

3.干空气流量为

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Mg??pgVRgTa(1?rw)(B??h/13.6)?133.32?0.01/? kg/s

287(ta?273.15)4.645?10?3(1?rw)(B??h/13.6)??(ta?273.15)4.水蒸汽流量为

Mw?pwVRwTarw(B??h/13.6)?133.32?0.01/? kg/s

461.5(ta?273.15)?2.889?10?3rw(B??h/13.6)??(ta?273.15)5.水蒸汽吸热量为

t2Qw?Mw?(1.844?0.0004886t)dtt12?Mw1.844(t2?t1)?0.0002443(t2?t12)?? kJ/s

6.干空气吸热量为

Qp?Q?Qw

六、实验报告要求

1.简述实验原理，简介实验装置和测量系统并画出简图。 2.实验原始数据记录表，计算过程及计算结果。

3.将实验结果表示在c pm —— t m 的坐标图上，用（6）和（7）式确定A、B，确定平均定压比热容与平均温度的关系式（5）和定压比热容与温度的关系式（4）。

4.对实验结果进行分析和讨论。 七、注意事项

1.切勿在无气流通过的情况下使加热器投入工作，以免引起局部过热而损坏比热容仪本体。

2.输入加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，防止比热容仪本体和温度计因温度骤升或骤降而损坏。 4.停止实验时，应先切断电加热器，让风机继续工作十五分钟左右。 八、思考题

1.如何在实验方法上考虑消除电加热器热损失的影响？

2.用你的实验结果说明加热器的热损失对实验结果的影响怎样？

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3.测定湿空气的干、湿球温度时，为什么要在湿式流量计的出口处而不在大气中测量？

4.在本实验装置中，如把湿式流量计连接位置改在比热容仪器的出口处，是否合理？为什么？

实验二 空气绝热指数的测定

一、实验目的

1.学习测量空气绝热指数的方法。 2.通过实验，培养运用热力学基本理论处理实际问题的能力。

3.通过实验，进一步加深对刚性容器充气、放气现象的认识。

二、实验原理

在热力学中，气体的定压比热容c p

和定容比热容c v之比被定义为该气体的绝热指数，并以k表示，即k?cp/cv。

本实验利用定量气体在绝热膨胀过程和定容加热过程中的变化规律来测定空气绝热指数k 。该实验过程的p－v 图，如图1所示。图中A B为绝热膨胀过程；B C为定容加热过程。因为A B为绝热过程，所以

pAVA?pBVB （1）

kkB C为定容过程，所以VB?VC。

假设状态A与C所处的温度相同，对于状态A、C可得：

pAVA?pCVC （2）

将（2）式两边k次方得

图 1

(pAVA)k?(pCVC)k （3）

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