空气比定压热容的测定.doc

空气比定压热容的测定
气比定压热容的测定
一、实验目的
(1)了解比热容测定装置的设备组成及各设备的作用,掌握比热容测定方法。
(2)掌握本实验中的温度、压力、流量、热量等的测定方法。
(3)掌握计算比热值和求得比热容公式的方法,并计算空气的比定压热容。
(4)列表示平均比热容与温度的关系,并用方程表示。
二、实验原理
实验台通过在定压条件下加热空气,根据空气温度的变化和流量的大小测出空气的定压比热容,即根据cpt2t1?Qpmt2?t1?kJ/?kg?K??确定,式中:m为气体
的质量流量,kg/s;Qp为气体在等压流动过程中的吸热量,kJ/s。
在距室温不很远的温度范围内,空气的比定压热容与温度的关系可近似认为是线性的,即可近似表示为cp?a?bt,由t1加热到t2的平均比热容为
t?tt1?t2,因此,若以12为横坐标,cp为纵坐标,则可t12t2?t12
根据不同温度范围内的平均比热容确定截距a和斜率b,从而得出比热容随温度变化的近似关系式。 cpt2??t2t1(a?bt)?a?b
(1)空气中水蒸气容积成分?iv的确定。大气是含有水蒸气的湿空气,
当湿空气的温度由t1加热到t2时,根据布置在流量计出口的干湿球温度计读数t、tw,从干湿球温度计的湿度表中查的空气的相对湿度?,再由?和干球温度t从湿空气的焓湿图查出含湿量d,则可用下式计算出空气中水蒸气的容积成分(也称为体积分数) d/622?iv??100% 1?d/622
式中:d为含湿量,g(水蒸气)/kg(干空气)。
(2)湿空气的吸热量Qp的确定。当比热议出口空气温度稳定时,湿空气吸收的热量即为电热器消耗的电功率。功率的测定方法有两种,一种是根据测量的电压和电流计算;另一种由功率表直接测量。吸热量的单位为kJ/s。
(3)干空气质量流量m的确定
ma?paVa(p0??h)?(1??iv)?10/1000/?? ?(t?)
式中:p0为当地的大气压力,Pa;pa为干空气的压力,Pa;Va为干空气的体积,
?h为流量计出口处的表压力,m3;;mmH2O;J/(kg?K)Ra为干空气的气体常数,
t为流量计出口处的温度,℃;?为每10L气体通过流量计所需的时间,s。
(4)水蒸气质量流量m的确定
mv?pvVv(p0??h)??iv?10/1000/? ??(t?)
式中:pv为当地的大气压力,Pa;Vv为水蒸气的体积,m3;Ra为水蒸气的气体常数,J/(kg?K)。
(5)水蒸气吸热量Qv的确定
Qv?mv?(t2?t1)?(t2?t1)? (kJ/s)
式中:t1、t2为气体流经比热仪主体的进、出口温度,℃。
(6)干空气的比定压热容计算
cpt2t1?Qp?QvQa?kJ/?kg?K?? ?mat2?t1mat2?t1式中:Qa为干空气的热流量,kJ/s。
由以上计算过程可以看出,要计算干空气的比定压热容,需要测定的相关量分别是t,tw,t1,t2,?,p0,?h,d,Qp。
三、实验装置及其规范
实验装置由风机、湿式气体流量计(含温度计、U行压差计)、比热仪主