空气比定压热容的测定.docx

气比定压热容的测定、实验目的(1) 了解比热容测定装置的设备组成及各设备的作用，掌握比热容测定方法2) 掌握本实验中的温度、压力、流量、热量等的测定方法3) 掌握计算比热值和求得比热容公式的方法，并计算空气的比定压热容4) 列表示平均比热容与温度的关系，并用方程表示二、实验原理 实验台通过在定压条件下加热空气，根据空气温度的变化和流量的大小测 出空气的定压比热容，即根据c t2二 _AlkJ/(kg • K)］确定，式中：m为气体p t mt — t 丿1 2 1的质量流量， kg/s； Q 为气体在等压流动过程中的吸热量， kJ/sp在距室温不很远的温度范围内，空气的比定压热容与温度的关系可近似认为 是线性的，即可近似表示为c二a + bt，由t加热到t的平均比热容为Jt2(a + bt) t , t t +1-t = a+r，因此，若以为横坐标，cp为纵坐标，则可p 1 2t2 = +t t — t1 2 1根据不同温度范围内的平均比热容确定截距a和斜率b，从而得出比热容随温度 变化的近似关系式1) 空气中水蒸气容积成分申的确定大气是含有水蒸气的湿空气，当湿iv空气的温度由t加热到t时，根据布置在流量计出口的干湿球温度计读数八、，1 2 w从干湿球温度计的湿度表中查的空气的相对湿度，再由和干球温度t从湿空 气的恰湿图查出含湿量d,则可用下式计算出空气中水蒸气的容积成分(也称为 体积分数)9 iv = TTdT622 X1°°%式中： d 为含湿量， g (水蒸气) /kg (干空气)。

2) 湿空气的吸热量Q的确定当比热议出口空气温度稳定时，湿空气吸 p收的热量即为电热器消耗的电功率功率的测定方法有两种，一种是根据测量的 电压和电流计算；另一种由功率表直接测量吸热量的单位为 kJ/s3) 干空气质量流量 m 的确定p V (p + 9.8Ah)X(1 — 9 )X10/1000/t— a a — 0 iva R T 287.05x(t + 273.15)a式中：p为当地的大气压力，Pa； p为干空气的压力，Pa； V为干空气的体积，0 a am3； R为干空气的气体常数，J/ (kg• K)； Ah为流量计出口处的表压力，mmH2O； a2t为流量计出口处的温度，°C； t为每10L气体通过流量计所需的时间，s4) 水蒸气质量流量 m 的确定p V (p + 9.8Ah)x 10/1000/tm — —v_v — 0 ivv R T 461.5X(t + 273.15)v式中： p 为当地的大气压力， Pa； V 为水蒸气的体积， m3； R 为水蒸气的气体v v a常数， J/(kg • K)5) 水蒸气吸热量Q的确定vQ — m 1.844( t — t) + 0.0002443(t — t)] (kJ/s)v v 2 1 2 1式中：t、t为气体流经比热仪主体的进、出口温度，C。

12(6) 干空气的比定压热容计算t2 — 一t m1aQ— Qv、IkJ/ (kg • K )]Vt — t 丿 m (t — t 丿2 1 a 2 1式中： Q 为干空气的热流量， kJ/sa由以上计算过程可以看出，要计算干空气的比定压热容，需要测定的相关 量分别是 t, t , t , t ,T , p , Ah, d, Qw 1 2 0 p三、实验装置及其规范实验装置由风机、湿式气体流量计(含温度计、 U 行压差计)、比热仪主体、电功率调节及测量系统等四部分组成，如图 1 所示附属测量仪表有大气压 力表、干湿球温度计、秒表，图 2 为比热仪主体结构示意图j-•宋汎t计—型II力计in冇伺比擀悅 眸空5bb.图 1 比定压热容实验装置图 2 比热仪主体实验时，被测空气（也可是其他气体）有风机经流量计送进比热仪主体，经 加热、均流、旋流、混流后流出气体流量有节流阀控制，气体出口温度由输入 电加热器的功率来调节该比热仪可测 300 度以下气体的定压比热容规范:（1）切勿在无气流通过的情况下将加热器投入工作，以免引起局部过热 而损坏比热仪主体⑵输入加热器的电压不得超过200V,气体出口最高温度不得超过200°C。

3) 加热和冷却要缓慢进行，防止比热仪主体因为温度骤变而破裂⑷测度表压力Ah时，因液面上下波动，应读取其平均值5) 不许随意调整数控温度表的温度设定值6) 不要在靠近风机处方纸屑，以免将纸屑吸入系统或堵塞管道7) 试验结束后，应先关加热器，等t降至30C左右再停风机，最后关掉总2电源四、 实验步骤(1) 检查调压器的输出电压是否在零位状态，不再时，调至零位状态加热 器和风机开关全部出于关闭状态(向下)，节流阀全开2) 接通总电源，启动风机，摘下流量计出口温度计活塞，调节节流阀直至 流量达到仪器上标注的额定值附近流出的空气流吹过干湿球温度计的湿纱布表 面，直至湿球温度计的读值恒定不变，记录湿球温度tw(3) 将温度计活塞插回流量计，调大流量，使它仍保持在额定值附近当指 针转动均匀时，用秒表测量流过流量计10L空气所需时间T打开加热器开关， 逐渐提高加热器功率，使出口温度升高至预计温度(最高不超过200C)可根 据式P沁12At预先估计所需功率，式中：P为电功率,W； At为进出口温度差，C；TT 为每流过 10L 空气所需时间， s4) 带出口温度稳定后(出口温度t在10min之内无变化或有微小起伏，即2 可视为稳定)，读出并记录相关数据，填入数据记录表中。

5) 改变加热器功率使出口温度发生变化，带出口温度稳定后，再读取数据， 如此重复不少于3次，以便进行数据整理及误差分析6) 测试结束后，将调压旋钮旋至输出电压零位，并切断加热器电源，但风 机应继续运转，直至出口温度将至30C以下后再停运，然后关闭总电源，结束 实验五、 数据记录与处理1.常规数据记录室温t =27 C0。