气体定压比热测定仪实验指导书
时间：2025-01-21 02:01:02 点击次数：
中人教仪厂 气体定压比热测量仪实验指导书
气体定压比热的测量是工程热力学的基础实验之一。实验中涉及温度（℃）、压力、热量（电功）、流量等基础量的测量；计算中用到比热及混合气体（混空气）方面的知识。本实验的目的是多加热物性研究方面的感性认识，促使课程课程理论联系实际，以利于培养同学解析问题和解决问题的能力。
一、实验目的和要求
1. 理解气体比热测量装置的基础原理和构思。
2. 熟悉本实验中的测温、测压、测热、测流量的方法。
3. 掌控把握由基础数值计算出比热值和求得比热公式的方法。
4. 解析本实验产生误差的原因及减小误差的可能途径。
二、实验装置和原理
装置由显露屏、风机、流量计、比热仪主体、电功率（W）调动及测量系统等五部分构成。
比热仪主体如图一所示。
图一 比热仪主体
实验时，被测空气（也可以时其它空气）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，分别测量：空气在流量计出口处的干、湿球温度（℃）（t0，tw）；气体经比热仪主体的进出口温度（℃）（t1，t2）；气体的体积流量（V）；电热器的写入功率（W）（W）；以及实验时相应的大气压（B）和流量计出口处的表压（Δh）。有了这些数值，并查用相应的物性功能数值，即可计算出被测气体的定压比热（Cpm）。
气体的流量由节流阀控制，气体出口温度（℃）由写入电热器的功率（W）来调动。
本比热仪可测300℃以下的定压比热。
图二 显露屏操作面板
三、显露屏实操说明
1、操作面板按钮说明（如图二所示）
K1=开机/说明/设定
K2=存档退出
K3=加湿器开关/加
K4=起动停止/传感器清零/减
K5=传感器恢复/进位
2、开机
打开电源后指示灯频闪，按K1即可正常作业，此时K3作加湿器开关使用，K4作起动/停止开关使用，此时按K1可变换说明页，再按返回。
3、设定
在作业状态下按K1不放（大于2秒）即可进入设定状态，此时按K1可选用传感器清零，作业电压（V）设定。
或时间设定，按K2存档退出。
①传感器清零
此时K4传感器清零、K5恢复、K2存档退出、K1功能变换（存档）
②设定作业电压（V）
此时K3是加、K4是减、K2存档退出、K1功能变换（存档）
③设定时间
此时K3是加、K4是减、K5是进位、K2存档退出、K1功能变换
四、实验步骤和数值处置整理
1. 接通电源及测量仪表，选用所需的出口温度（℃）计插入混流网的凹槽中。
2. 开动风机，调动节流阀，使流量保持在规格限定值附近。测出流量计出口空气的干球温度（℃）（t0）和湿球温度（℃）（tw）。
3.调动流量，使它保持在规格限定值附近。逐渐提升电热器功率（W），使出口温度（℃）升高至预计温度（℃）
[可以按照下式预先估计所需电功率（W）：
式中：W为电热器写入电功率（W）（瓦）；
Δt为进出口温度（℃）差（℃）；
τ为每流过10升空气所需的时间（秒）。]
4. 待出口温度（℃）平稳后（出口温度（℃）在10分钟之内无改变或有微小起伏，即可视为平稳），读出下列数值，每10升空气经过流量计所需时间（τ,秒）；比热仪进口温度（℃）——即流量计的出口温度（℃）（t1,℃）和出口温度（℃）（t2℃）；当时相应的大气压力（B，毫米汞柱）和流量计出口处的表压（Δh，毫米汞柱）；电热器的写入功率（W）（W，瓦）。
5. 按照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)，并按照下式计算出水蒸气的容积成分：
6. 按照电热器消耗的电功率（W），可算出电热器单位时间放出的热量：
千卡/秒
7. 干空气流量（质理流量）为：
公斤/秒
8. 水蒸气流量为：
公斤/秒
9. 水蒸气吸收的热量：
千卡/秒
10. 干空气的定压比热为：
千卡/（公斤·℃）
11. 计算举例
某一平稳工况的实验测试功能数值如下：
t0=8℃； tw=7.5℃； B=748.0毫米汞贡柱
t1=8℃； t2=240.3℃； τ=69.96 秒/10升；
Δh=16 毫米水柱; W=41.84千瓦
查干湿图得 d=6.3克/公斤干空气（ψ=94%）
千卡/秒
公斤/秒
公斤/秒
千卡/秒
千卡/（公斤·℃）
12. 比热随温度（℃）的改变关系
假定在0—300℃之间，空气的真实定压比热与温度（℃）之间近似地有线性关系，则由t1到t2的平均比热为：
因此，若以 为横坐标， 为纵坐标（如图三），则可按照不一样的温度（℃）界限内的平均比热确定截距a和斜率b，从而得出比热随温度（℃）改变的计算式。
图 三
五、注意事项
1. 切勿在无气流经过的现象下使电热器投入作业，以免引起局部过热而损坏比热仪主体。
2. 写入电热器的电压（V）不得超过220伏。气体出口最高温度（℃）不得超过300℃。
3. 加热和冷却要缓慢实行，防止温度（℃）计和比热仪主体因温度（℃）骤增骤降而破裂。
4. 停止试验时，应切断电热器，让风机继续运行十五分钟左右（温度（℃）教低时可适当缩短）。
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