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1、空气比定压热容的测定作者:日期:气比定压热容的测定、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Cp 一Qp一 kJ/kg?K确定，式中:m为气体的质 tl m t2 t1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
2、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1加热到t2的平均比热容为t2t (a bt) t tt tCp t2 a b2,因此，若以仝上 为横坐标，Cp为纵坐标，则可根据Ptit2 t,22p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。(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，当湿空气的温度由匕加热到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
3、为体积分数)d/6221 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讐(p0 9.8 h) (1 iv) 10/1000/287.05 (t 273.15)式中：po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,m3; Ra 为干空气的气体常数 J (kg?K) ； h为流量计出口处的表压力，m mHzO
4、; t为 流量计出口处的温度C； 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mvPvVvRvT(p0 9.8 h) iv 10/1000/461.5 (t 273.15)式中：Pv为当地的大气压力，Pa ;Vv为水蒸气的体积,m 3； Ra为水蒸气的气体常数，J/(kg ?K)0(5) 水蒸气吸热量Qv的确定Qvmv 1.844( t2 tj 0.0002443(t2 t1)(k J/ s)式中:t1、t2为气体流经比热仪主体的进、出口温度,C(6) 干空气的比定压热容计算Cpt2t1Qma t2 t1Qp Qv kJ/ kg?K ma t2 t1式中：Qa为干空气
5、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,h,t2, , p。，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）、比热仪主体、 电功率调节及测量系统等四部分组成，如图1所示。附属测量仪表有大气压力表、 干湿球温度计、秒表，图2为比热仪主体结构示意图。r体粽itTK勺 r图1比定压热容实验装置图2比热仪主体实验时，被测空气（也可是其他气体）有风机经流量计送进比热仪主体，经加 热、均流、旋流、混流后流出。气体流量有节流阀控制，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度以下气
6、体的定压比热容。规范：(1)切勿在无气流通过的情况下将加热器投入工作，以免引起局部过热而损坏比热仪主体。(2 )输入加热器的电压不得超过20 0 V,气体出口最高温度不得超过200 °C。(3) 加热和冷却要缓慢进行，防止比热仪主体因为温度骤变而破裂。(4) 测度表压力h时，因液面上下波动，应读取其平均值。(5) 不许随意调整数控温度表的温度设定值。(6) 不要在靠近风机处方纸屑，以免将纸屑吸入系统或堵塞管道。(7) 试验结束后，应先关加热器，等t2降至30 C左右再停风机，最后关掉总 电源。四、实验步骤(1) 检查调压器的输出电压是否在零位状态，不再时 ，调至零位状态。加热 器和风
7、机开关全部出于关闭状态(向下)，节流阀全开。(2) 接通总电源，启动风机，摘下流量计出口温度计活塞 ，调节节流阀直至流 量达到仪器上标注的额定值附近。流出的空气流吹过干湿球温度计的湿纱布表面 直至湿球温度计的读值恒定不变，记录湿球温度 tw。(3) 将温度计活塞插回流量计，调大流量，使它仍保持在额定值附近。当指 针转动均匀时，用秒表测量流过流量计10L空气所需时间 。打开加热器开关，逐 渐提高加热器功率，使出口温度升高至预计温度(最高不超过2 0 0C)。可根据式P 12二预先估计所需功率，式中：P为电功率，W; t为进出口温度差，C ;为每流过10L空气所需时间，s。(4) 带出口温度稳定后
8、(出口温度t2在10min之内无变化或有微小起伏, 即可视为稳定)，读出并记录相关数据，填入数据记录表中。(5) 改变加热器功率使出口温度发生变化，带出口温度稳定后，再读取数 据，如此重复不少于3次，以便进行数据整理及误差分析。(6) 测试结束后，将调压旋钮旋至输出电压零位，并切断加热器电源，但风 机应继续运转，直至出口温度将至30C以下后再停运，然后关闭总电源，结束实验。五、数据记录与处理1.常规数据记录室温to =2 7CI皿応积需和二卜杖L二北局：仁z冲#趣珀科濾社峑Of計千拓竝紐血谢?更帼二申匸二（附寫 （呷7、屮冋f他7跖O 曾Q R*T二W曲叶9加诫M卜巧%氷”伽須塔【2針邢国-芬时（隔虫2呀用-卩十哄）如乂匕仏尽训Q*瓦亍匚來虑式（吐邛习冷驗*q承第）丈相榷）瓷卜“/j临店xQ十叩Js2二關”"阐幻口盼二咕口砂他勺J 现聊俗护刀二側 醐（郵 仏阿酣丸氏刀 二罔*冲何幻67仿卜上 冬丁 =处二匸忙/旳I打二哪卅-7呼初对奶勺x 6?二24?疔加化呼k、