实验指导书(@热工)

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1、气体热力参数的综合测定（综合性实验）实验指导书廣束工業大學材料与能源动力学院热能动力教研室2006,9修订实验项目名称：气体热力参数的综合测定实验项目性质：专业基础实验所属课程名称：工程热力学实验计划学时：4学时一、实验目的通过对对气体热力性质三个项目的测试分析，分别了解理想气体和实际气体的热力参数和互间的关系，通过测试手段与测试参数的不同，区别理想气体与实际气体热力性质遵循的不同规律。让学生对气体的基本热力参数得到一个较为全面的认识。通过对实际气体与理想气体热力参数一一比热、压力、温度等的测定，使学生了解理想气体与实际气体遵循不同的热力状态方程，从而增加对

2、热物性实验研究方面的感性认识，同时对实验系统中产生误差的原因及减少误差的可能途径进行分析，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。实验内容分三个模块进行。模块一：气体定压比热的测定模块二：二氧化碳界状态观测及p一v一t关系模块三：可视性饱和蒸汽压力和温度关系模块一：气体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Z—。实验中涉及温度、压力、热量（电功）、流量等基本量的测量；计算屮用到比热及混合气体（混空气）方面的知识。木实验的H的是增加热物性研究方面的感性认识,促使理论联系实际,以利于培养同学分析问题和解决问题的能力。一、实验目的和要

3、求1.了解气体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、测流量的方法。3.掌握由基木数据计算出比热值和求得比热公式的方法。4.分析本实验产生误差的原因及减小误差的可能途径。二.实验内容通过测定空气的温度、压力流量，掌握计算热量的方法，从而求得比热值和求得比热公式的方法。三、实验（设计）仪器设备和材料清单整个装置由风机、流量计、比热仪本体、电功率调节及电功率测量系统共四部分组成，如图1所示。其屮比热仪的进口温度计多层杜瓦瓶；电热器；均流网;绝缘垫；旋流片；混流网；出口温度计组成。空气由风机经流量计送入比热仪本体，经加热、均流、旋流、混流

4、、测温后流出。气体流量由节流阀控制；气体出口温度由电热器的输入电压调节。该比热仪可测300°C以下气体的定压比热。实验时，被测空气由风机经湿式气体流量计送入比热仪主体，经加热、均流、旋流、混流后流出。在此过程中，分别测定：空气在流量计出口处的干、湿球温度（匚、几，曲于是湿式气体流量计，实际为饱和状态）；气体经比热仪主体的进出口温度（儿、匚）；气体的体积流量（V）；电热器的输入功率（W）；以及实验时相应的大气压（B）和流量计出口处的表压（Ah）。有了这些数据，并查找和应的物性参数，即可计算出被测气体的定压比热（Cpm）o气休的流量由节流阀控制，气体出口温度由输

5、入电热器的功率來调节。四、实验方法.步骤及测试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.摘下流屋计上的温度计，开动风机，调节节流阀，使流量保持在额定值附近。测出流量计出口空气的干球温度（t（））。3.将温度计插冋流量计，调节流量，使它保持在额定值附近。逐渐提高电热器功率，使岀口温度升高至预计温度。可以根据下式预先估计所需电功率：M/«12—T式中：W为电热器输入屯功率（瓦）；△t为进出口温度差（°C）；T为每流过10升空气所需的U寸间（秒）。］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起伏，即可视为稳定），读出下列数

6、据，每10升空气通过流量计所需时间（J秒）；上热仪进口温度——即流量计的出口温度（m°c）和出口温度（LC）；当时相应的大气压力（B,毫米汞柱）和流量计出口处的表压（Ah,毫米水柱）；电热器的输入功率（W,瓦）。5.根据流量计出口空气的干球温度和湿球温度，从湿空气的干湿图查出含湿量（d,克/公斤干空气），并根据下式计算出水蒸气的容积成分：_d/622几—1+d/6226.根据电热器消耗的电功率，可算出电热器单位时间放出的热量：w4.1868xlO3（千卡/秒）7.干空气流量（质量流量）为:_P$_(1—/“)(B+d2/13.6)xl()4/735.56xl

7、0/100(k“-/?J()-29.27(f()+273.15)4.6447x10-3(1—几)(8+从/13.6)(公斤/秒)叩0+273.15)8.水蒸气流量为:PWV_ru,(g+A/?/13.6)xl04/735.56xl0/1000rR“T()一47.06仏+273.15)（公斤/秒）2.8889x10+△/〃13⑹_厂仏+273.15）1.水蒸气吸收的热量：Qw=GwJ2(0.1101+0.0001167t)dt=[0.4404(©—八)+0.00005835&—片)]（千卡/秒）2.干空气的定压比热为：千卡/（公斤•°C）c卩=a=Q-a,呗~

8、Gs（t2-t0~Gg（t2-t｛）11・比热随温度