实验三十 气体定压比热测定实验(图).doc

实验三十气体定压比热测定实验
一、实验目的：
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、掌握由基本数据计算出比热值和求得比热公式的方法；
4、分析本实验中产生误差的原因及减小误差的可能途径。
二、实验装置及原理：
一)、实验装置：见下图30-1及实物
本实验装置由：流量计，比热仪本体，电功率调节器及测量系统四部分组成。

图30-1实验装置
其中比热仪本体包括：A—多层杜瓦瓶，B—电加热器，C—均流网，
D—绝热垫，E—旋流片，F—混流网，G—出口温度计。
、实验原理：
实验时被测空气（也可以是其它气体）由风机经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：
1）、气体在流量计出囗处的干、湿球温度ｔ0、；
2）、气体流经比热仪主体的进出、口温度ｔ1、ｔ2；
3）、气体的体积流量；
4）、电热器的输入功率W；
5）、实验时相应的大气压力B；
6）、流量计出口处的表压。
有了这些数据，并查用相应的物性参数表，即可计算出被测气体的定压比热CP。（气体的流量由节流阀控制，气体的出口温度由输入电热器的功率调节，本比热仪可测定300℃以下气体的定压比热）.
三、实验步骤和数据处理：
1、接通电源和测量仪表，选择所需要的出口温度计插入混流网的凹槽中；
2、摘下流量计上的温度计，开动风机，调节节流阀，使流量保持在额定值附近。测出流量计出口处的干球温度ｔ0和湿球温度；
3、将温度计插回流量计，调节节流阀，使流量保持在额定值附近，逐渐提高电热器功率，使出口温度升至预计温度[可以根据下式预先估计所需电功率：W=12式中：
W—电热器输入电功率（W）；
—进、出口气体温度差（℃）；
---每流过10升空气所需时间（S）。]。
4、待出口温度稳定后（出口温度在10分钟之内无变化或只有微小变化，图30-2比热仪主体
即可视为稳定）读出下列数据：
1）、每10升空气通过流量计所需时间（，S）；
2）、比热仪的出口温度（ｔ2，℃）；
3）、比热仪的进口温度（ｔ1，℃）；
4）、当时大气压力（B，㎜Hg）；
5）、流量计出口处的表压（，㎜H2O）；
6）、电热器的输入功率（W，W）。
5、根据流量计出口处空气的干、湿球温度，从湿空气的干湿图中查出含湿量（ｄ，ｇ/㎏干空气）并根据下式计算出水蒸气的压力成分：
；
根据电热器消耗的电功率，可算出电热器单位时间内放出的热量：
=大卡/秒即Kcal/S
7、干空气（质量）流量为：
㎏/S

水蒸气（质量）流量为）：
㎏/S
水蒸气所吸收的热（流）量为：
w=w
=w[0.4404(t2-t1)+0.00005835(t22-t12)]Kcal/S
10、干空气的定压比热为：
Kcal/(kg.℃)
（完）

﹡疑难解答：
公式及数据：
A、1J=0.24cal1cal=4.1868J1kcal=1000cal=1大卡
B、1㎜Hg=13.6㎜H2O1工程大气压1at=735.6㎜Hg=104㎏f/m2
C、通用气体常数Rm=8314.3J/(Kmol﹒K)
重力加速度g=9.80665m/s2
干空气分子量u=28.97㎏/Kmol
水蒸气分子量u=18㎏/Kmol
那么：
1㎏干空气气体常数R===287.05J/(㎏.K)==29.27[㎏f.m/(㎏.K)]
1㎏水蒸气气体常数R===461.5J/(㎏.K)==47.062[㎏f.m/(㎏.K)]
ｒW推导：
其定义式为：
∵

∴
又=18.06㎏/Kmol=28.97㎏/Kmol
故：d=1000≈622
由于：Pa+Pw==B+（1）d=622（2）
式（1）和式（2）联立求解可得：
即水蒸气的压力成分为：
即干空气的压力成分为：