空气定压比热测定实验.doc

第一篇《工程热力学与传热学》课程实验
实验1-1空气定压比热测定实验

实验目的

通过本实验熟悉温度、压力、质量流量的测量方法。
加深理论认识，通过本实验加深巩固比热及混合气体（湿空气）方面的基本知识。

实验内容

掌握用基本数据计算比热值和比热公式的方法。分析本实验产生误差原因。
绘出Cp随变化曲线。

实验原理

气体的定压比热，在定压过程中，则气体的定压比热，当气体的温度由t1加热至t2时，其平均定压比热可表示为。
大气是含有水蒸汽的湿空气。当湿空气温度由t1加热到t2时，其中水蒸汽的吸热量等于。于是空气的平均定压比热=，Qp为湿空气的吸热量kJ／s，m为干空气质量kg／s。
在离室温不很远的温度范围内，空气的定压比热和温度关系可近似表示为Cp=a＋bt,
则平均定压比热。因此，若以为横坐标，为纵坐标，则可根据不同温度范围内的平均比热确定截距a和斜率b，从而得出比热随温度变化的计算式。（为了计算简单，这里我们测量实际气体的比热）。

实验设备

实验设备由风机、流量计、比热仪本体、电功率表及测量系统等四部分组成，如图
1-1-1所示。

图1-1-1

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、测温后流出。气体流量由节流阀控制；气体出口温度由电功率表调节。比热仪本体如图1-1-2所示。

五、实验步骤

接通电源及测量仪表，选择所需出口温度计插入混流网的凹槽中。（0~300℃，）。
开动风机，调节节流阀，使流量保持在额定值（10L/65s）附近。测出流量计出口温度t1。
调节电功率表的读数使其输出电功率依次逐渐升高（一般保持在30W附近），使出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：，式中W为电功率（瓦）；Δt为进出口温度差（℃）；τ为每流过10升空气所需时间（秒）]。
待工况稳定后（出口温度在5分钟之内无变化或有微小起伏，即可视为稳定），将所测得数记入下表。

实验次数
大气压力
B
mmHg湿式流量计比热仪本体电热器出口表压
Δh
mmH2O时间
τ
进口
温度
t1
℃出口
温度
t2
℃
电功率
Q
W123456

1-温度计2-壳体3-加热器4-均流网5-绝缘垫6-旋流片7-混流网8-温度计
图1-1-2

实验完毕时，将电功率逐渐降低，然后切断电热器电源，让风机继续运行十五分钟左右(温度较低时可适当缩短），再切断电源。

六、注意事项

进出气管接头等处不得漏气。注意水位的保持，否则需加水。
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本体。
输入电热器的功率不得超过100W，气体出口最高温度不得超过300℃。
加热和冷却要缓慢进行，防止温度计和比热仪本体因温度骤升骤降而断裂。
读数之前，必须将流量计运转数周后才能读数。

七、数据处理

1.加热器单位时间内放出热量：
Q=UI(W)T0=273+t0

空气质量流量：，为空气定压比热。。
绘出比热随温度的变化关系曲线，从结果上求出a和b，整理出比热随温度变化计算式。

八、思考题

1．本实验的误差主要来源？
简述实验收获及对实验改进意见。