实验5、实验6讲义

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1、实验5气体定压比热容测定实验一、实验目的gz1、了解气体比热容测定装置的基本原理和构思；2、掌握本实验热工参数温度、压力、湿度、热量、流量的测量方法。二、实验原理可将本实验装置的本体部分简化为一开口稳定流动系统，本体部分保温非常好，近似无散热损失，且系统对外并无功的输出，当系统达到平衡时，工质的焓变等于电热器的放热量。即：式中：cp为空气的定压比热容，kJ/(kg·℃)t1为空气在本体部分的入口温度，℃t2为空气在本体部分的出口温度，℃Q为电加热器的放热量，kW为空气的质量流量，kg/s本实验测定干空气的定压比热容，因此需额外测定湿空气的参数。

2、将水蒸气的影响从总量中除去，则可计算干空气的定压比热容。实验过程中要求测定三个不同温度下的定压比热容值。测量与计算过程涉及参数较多，具体过程如下：1、根据流量计出口空气的干球温度和湿球温度，从湿空气的焓湿图查出含湿量（d,g/kg干空气），并根据下式计算出水蒸气的容积成分：（1）2、电热器消耗的功率可由功率表读出，则单位时间电热器的放热量为：Q=（2）3、干空气流量为：（3）4、水蒸汽流量为：3（4）5、水蒸汽吸收的热量为：(5)6、干空气的定压比热容为：℃）（6）三、实验装置1、整个实验装置由风机、流量计、比热仪本体、电功率调节仪组成，如图1

3、所示。图1实验台系统示意图3图2比热容仪本体四、实验步骤1、接通电源及测量仪表，检查进口及出口温度计量程是否正确。2、开启风机，空气由风机经流量计送入比热容仪本体。由温湿度表测出空气的干球温度和相对湿度。3、调节电功率并观察出口温度计，当其稳定后（出口温度在3分钟之内无变化或有微小起伏，即可视为稳定），记录下列数据：每10L气体通过流量计所需时间；空气进口温度t1和出口温度t2；大气压力Pb；电功率P。4、调节电功率值，重复测定三个不同出口温度下的定压比热容值。5、记录数据并由老师确认后签阅。完成选择填空。填写实验装置号。五、注意事项1、注意用

4、电人身安全及设备安全，防止触电，勿在无空气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容仪本体。32、输入电热器的电压不得超过220V。气体出口最高温度不得超过100℃。3、加热和冷却要缓慢进行，防止温度计和比热容仪本体因温度骤升骤降而断裂。4、停止实验时，应先切断电热器，让风机继续运行十五分钟左右（温度较低时可适当缩短）以使比热容仪本体冷却降温。六、实验结果1、数据记录与整理（见附表）2、选择填空（只填字母）1）温度升高，气体的定压比热。（A.增大B.减小C.不变）2）若空气中有水蒸汽，实验测得的气体的定压比热值将。（A.偏大B.

5、偏小）3）气体定压比热与定容比热相比。（A.Cp>CvB.Cp

6、目的：1、验证和加深理解喷管中气体流动的基本理论。2、观察气流在喷管中各截面的流速，流量，压力变化规律及掌握有关测试方法。3、熟悉不同形式喷管的机理，加深对流动的临界状态基本概念的理解。二、实验原理：1、喷管中气体流动的基本规律气体在喷管中作一元稳定等熵流动中，压力降低，流速增加。气流速度C，密度ρ及压力P的变化与截面A的变化及马赫数Ma（速度与音速之比）的大小有关。它们的变化规律如下表：Ma渐缩管Ma渐扩管<1>0<0<1<0>0>1<0>0>1>0<0（1）在亚音速（Ma<1）等熵流动中，气体在的管道（渐缩管）里，速度C增加，而密度，压力P

7、降低，在的管道（渐扩管）里，速度C减小，而密度ρ，压力P增大。（2）在超音速（Ma>1）等熵流动中，气体在渐缩管中，速度C减小，而压力P，密度ρ增大，在渐扩管中，速度C增加，压力P，密度ρ降低。（3）在Ma=1，即达到临界流动状态，此时，压力为临界压力，气流速度为音速。2、喷管中流量的计算（1）理论流量：在气体一元稳定等熵流动中，任何截面上的质量流量都相等，且不随时间变化。气体流量大小借助连续方程、动量方程、能量方程、绝热气体方程、等熵过程方程而得到。计算式如下：式中：qmL—气体理论流量（kg/s）—绝热指数C2—出口速度（m/s）A2—出口

8、截面积（m2）V2—出口比体积（m3/kg）P2—出口压力（MPa）P1—进口压力（MPa）V1—进口比体积（m3/kg）3若：P1=P2时P2=0时