空气定压比热测定.doc

实验一 空气定压比热的测定
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（湿空气）的方面的基本知识。
一、实验目的
1、了解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、测热量、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、增加热物性研究方面得感性认识，促进理论联系实际。
5、分析本实验产生误差得原因及减小误差得可能途径。
二、 原理及计算
气体定压比热的定义为，在没有对外界做功的气体等压流动过程中，则气体的热容可表示为。当气体在此等压过程中，由温度t1加热到温度t2时，气体在此温度范围内的平均定压比热值可由下式确定kJ/，即单位质量的工质温度升高一度时所吸收的热量。
式中： m—气体的质量流量。 ㎏/s
Qp—气体在等压流动过程中的吸热量。kJ/s
大气是含有水蒸汽的湿空气，当湿空气的温度由t1加热到温度t2时，根据流量计出口空气的干湿球温度计读数，可从湿空气的焓湿图查出含湿量d（即比湿度ω）克/千克干空气，并根据下式计算出水蒸汽的容积成分：

电热器消耗的电功率可由电压和电流的乘积计算。如要考虑电表的内耗，应扣除毫安表的内耗。设毫安表的内阻为RmA欧（Ω），则可得电热器单位时间放出的热量：
J/s
也可由功率表直接读出。
干空气流量（质量流量）为：

= ㎏/s
水蒸汽的流量（质量流量）为：

= ㎏/s
水蒸汽吸收的热量为：

=
=
= J/s
干空气的定压比热为：
J/㎏.K
由以上计算过程可以看出，要测量计算气体的定压比热Cpm，需要测定的有关量分别是：
t、tw—气体在流量计出口处的干、湿球温度；
t1、t2—气体流经比热仪主体的进、出口温度；
τ—每10升气体通过流量计所需的时间秒（气体的体积流量）；
U、I—电加热器的电压、电流；
B—当时当地的大气压力；mmHg
Δh—流量计出口处的表压力；mmH2O
d（克/千克干空气）—含湿量（即比湿度ω），根据φ与t查焓湿图，其中φ是空气的相对湿度％，由t、tw从干湿球温度计上查出。
三、装置简图
。整个装置由风机、流量计、比热仪主体、电功率调节及测量系统等四部分组成。
。图中1——保温层，2——电加热器，3、4、5、6——均流器，7——温度计。
实验时，被测空气（也可是其它气体）由风机经流量计送入比热仪主体，经加热、均流、旋流、混流后流出。气体流量由节流阀控制，气体出口温度由输入电加热器的功率来调节。该比热仪可测
300℃以下气体的定压比热。
四、实验步骤及数据记录
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、检查调压器的输出电压为零，节流阀全开。
3、摘下流量计上的温度计活塞，开动风机，调节节流阀，使流量计保持在额定值附近。测出流量计出口空气的干球温度t和湿球温度tw。
4、将温度计活塞插回流量计，调节流量，使它保持在额定值附近。逐渐提高电加热器功率使出口温度升高至预计温度，可根据下式预先估计所需功率：，式中W为电功率（瓦），Δt为进出口