空氣定压比热的测定.docVIP

实验四 空气定压比热容的测定 一、实验目的 1. 了解气体比热容测定装置的基本原理和构思（本实验以空气为例）。 2. 熟悉实验中的温度、压力、热量和气体流量的测量方法。 3. 掌握由实验数据计算比热值的方法。 二、实验原理 由热力学可知，在没有对外界作功的气体的定压流动过程中，，则气体的定压比热容可表示为 （）（kJ/kg·℃） （） ——气体在定压流动过程中吸收的热量，kJ/s； t2 ——气体的出口温度，℃； t1 ——气体的入口温度，℃ 大气是含有水蒸汽的湿空气。当湿空气由温度t1被加热至t2时，其中的水蒸汽也要吸收热量，这部分热量要根据湿空气的相对湿度来确定。如果计算干空气的比热容，必须从加热给湿空气的热量中扣除这部分热量，剩余的才是干空气的吸热量。 三、实验设备 1. 整个实验装置由风机、湿式流量计、测试比热容仪器本体、电功率调节系统及测量系统共四部分组成，如图1所示。另外还有大气压力计、秒表等。 2. 比热容仪器本体由图2所示。其中1-进口温度计；2-多层杜瓦瓶；3-电热器；4-均流网；5-绝缘体；6-旋流片；7-混流网；8-出口温度计。 3. 空气（或其它气体）由风机经流量计送入比热容仪本体，经加热、均流、旋流、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。 图1 实验装置图 图2 比热容仪本体图 四、实验步骤 l. 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，使流量保持在额定值（0.5m3/h）附近，测出流量计出口处的干球温度ta和湿球温度tw。 3. 将温度计插回流量计。调节流量，使它保持在额定值附近。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，可依据关系式进行估算，式中P为加热功率（W）；为比热容仪本体进出口温度差（℃）；为每流过10升空气所需的时间（s）。 4. 待出口温度稳定后（出口温度在3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（s）； （2） 比热容仪进口温度t1（℃）与出口温度t2（℃）； （3） 当时大气压力B（mmHg）和流量计出口处的表压力（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脸。将上述实验数据添入所列的原始数据表中。 五、数据处理 l. 根据流量计出口处空气的干球温度ta和湿球温度tw，查出空气的相对湿度，再从湿空气的焓湿图上查出湿空气的含湿量（g水蒸汽/kg干空气），计算出水蒸汽的容积成分： 2. 电加热器消耗的功率可由电功率表读出 ，但要考虑表的内耗。设电流表的内阻为（），则可得电加热器单位时间放出的热量： kJ/s 3. 干空气流量为 kg/s 4水蒸汽流量为 kg/s 5.水蒸汽吸热量为 kJ/s 6.干空气吸热量为 7.干空气的定压比热为： （kJ/kg·℃） （）的坐标图（如图3）上，确定截距和斜率，从而得出比热容随温度变化的线性关系式。 图3 的坐标图 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、实验原始记录表 项目 入口温度 出口温度 电功率 每流过10L空气所需时间 大气压力 修正项 干球温度 湿球温度 符号 t1 t2 P B ta tw 单位 ℃ ℃ W s mmHg mmH2O ℃ ℃ 1 2 3  22