1、4实验一 气体定压比热测定一 、 实 验 目 的气体定压比热的测定是工程热力学的基本实验之一。实验中需要对温度、压力、热量（电功）及流量等热工参数的测量；计算中用到比热及混合气体（湿空气）方面的基本知识。本实验的目的是增加热物性实验研究方面的感性知识，熟悉温度、压力、热量及流量的测量方法，促进理论联系实际，以利于培养分析问题和解决问题的能力。二 、 实 验 原 理二 、 实 验 装 置 简 介整个装置由风机、流量计、比热仪本体、电功率调节及测量系统共四部分组成，如图 1 所示。比热仪本体如图 2 所示。空气（或其他气体）由风机经节流阀，流量计送入比热仪本体，经加热、均流、旋流、混流。测温后流出
2、。气体由节流阀控制；气体出口温度由输入电热器的电压调节。该比热仪可测量 300以下气体的定压比热。出口温度计有三支，其标尺范围为：0100 ，100200，200300，可根据需要选用。三 、 操 作 与 计 算1 接通电流及测量仪表，选择所需的出口温度计插入混流网的凹槽中。2 开动风机调节节流阀，使空气流量保持在额定值（0.5m 3/h）附近。测出空气的干球温度（t 0）和相对湿度（） 。3 调节流量，使它保持在额定值附近。逐渐提高电压，使出口温度升高至预计温度 可根据下式预先估计所1 进 口 温 度 计2多 层 杜 瓦 瓶3电 热 器4均 热 网5绝 热 垫6旋 流 片7混 流 网8出 口
3、 温 度 计1冷 空 气 23热 空 气5需电功率：W 1.2t/ ，式中 W 为电功率（瓦） ；t 为进出口温度差（）。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变化，即可视为稳定） ，读出下列数据：每分钟通过流量计的流量 V（升/分） ；比热仪进口温度（t 1，） ；比热仪出口温度（t 2，） ；流量计进口处压表（P ， Pa） ；电流器的电压（U，伏）和电流（I，A） ；当时的大气压（B，kPa） 。5 根据环境的干球温度和相对湿度，从湿空气的含湿图上查出含湿量（d，g/kg 干） ， 并由下式计算水蒸气分压力：(Pa)()622wdPBPd6 电热器消耗的功率可由电
4、压和电流的乘积来计算，则可得电热器单位时间放出的热量为：(W)QUI7干空气流量为： 00()61 (kg/s)2873.5)gTwPVGRt8水蒸气的流量为： (kg/s) )15.273(460tVPTRpGw9水蒸气吸收热量为：图 2621 221184084 (kW)twQGtdt 10干空气的定压比热为： 212121 J/(gK)gt wpmgQCGtt11比热随温度的变化关系：假定在 0300 之间，空气的真实定压比热与温度之间近似地有线性关系： pCabt则由到的平均比热为： 21 12ttpmdttab因此，若以 为横坐标， 为纵坐标，则可根据不同温度范围的平12t21tpC
5、均比热确定截距 a 和斜率 b，从而得出比热随温度变化的关系式，见下图所示。0.24531052pm(t+)/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本体。72输入电热器的电压不得超过 220V，气体出口温度不得超过 300。3加热或冷却要缓慢进行，防止温度计和比热仪本体因温度骤升骤降而断裂。4停止试验时，应先切断电热器，让风机继续运行 10 分钟左右（温度较低时可缩短运行时间） 。五 、 实 验 记 录 及 报 告每个同学在实验前必须认真预习本实验指导书，并拟订记录数据表（要求测出 810 点的参数） ，对计算公式中各项物理意义必须清楚，掌握由基本数据计算出比热值和比热公式的方法，以同意纸张腾写实验报告，并分析本实验产生误差原因及减小误差的可能途径。六 、 预 习 思 考 题1气体比热测定装置的基本原理是怎样的？2本实验中气体的压力是怎样来测定的？为什么要测定气体的压力？3均流网、旋流片、混流网的作用是什么？4流量计出口气体压力与比热仪本体中气体压力不完全相同，这样是否会影响气体定压比热的计算？5在对流量计，U 型管压力计，温度计读数时应注意什么问题？8风机毫安表节流阀 流量计比热计本体伏特表 稳压器 调压比压器图 1
