概述：氣體定壓比熱發(fā)的測定是工程力學的基本實驗之一。實驗中涉及溫度、壓力、熱量（電功）、流量等基本量的測量，計算中用到比熱及混合氣體（濕空氣）方面的基本知識。本實驗的目的是增加熱物性實驗研究方面的感性認識，促進理論聯(lián)系實際，以利于培養(yǎng)分析問題和解決問題的能力。

一、實驗要求

1、了解氣體比熱測定裝置的基本原理和構思。
2、熟悉本實驗中的測溫、測壓、測熱、測流量的方法。
3、掌握由基本數(shù)據(jù)計算出比熱值和比熱公式的方法。
4、分析本實驗產(chǎn)生誤差的原因及減小誤差可能途徑。

二、實驗裝置和原理（見圖1）


 
裝置由風機、流量計、比熱儀主體、電控箱測量系統(tǒng)等組成（如圖所示）。比熱裝置由多層杜瓦瓶、電熱器、均流網(wǎng)、絕緣墊、旋流片、混流網(wǎng)、出口用PT100熱電阻等組成。實驗時，被測空氣（也可以是其它氣體）由風機經(jīng)流量計送入比熱儀主體，經(jīng)加熱、均流、旋流、混流后流出。在此過程中，分別測定：氣體在流量計出口處的干、濕球溫度（to，tw）；氣體流經(jīng)比熱儀主體的進出口溫度（t1，t2）；氣體的體積流量（V）；電熱器的輸入功率（W）；以及實驗時相應的大氣壓（B）和流量計出口處的表壓（△h）。有了這些數(shù)據(jù)，并查用相應的物性參數(shù)，即可計算出被測氣體的定壓比熱（Cpm）。

氣體的流量由節(jié)流閥控制，氣體出口溫度由輸入電熱器的功率來調(diào)節(jié)。

本比熱儀可測300℃以下氣體的定壓比熱。

三、實驗步驟
（1）接通電源及測量儀表，選擇所需的出口用熱電阻插入混流網(wǎng)的凹槽中。
（2）摘下流量計上的溫度計，開動風機，調(diào)節(jié)節(jié)流閥，使流量保持在額定值附近。測出流量計中出口空氣干球溫度（to）和濕球溫度（tw）。
（3）將溫度計插回流量計，調(diào)節(jié)流量使它保持在額定值附近。逐漸提高電熱器功率，使出口溫度升高至預計溫度[可以根據(jù)下式預先估計所需電功率：W≈12△t/t。式中：W為電熱器輸入電功率（瓦）；△t為進出口溫度差（℃）；t為每流過10升空氣所需時間（秒）]。
（4）待出口溫度穩(wěn)定后（出口溫度在10分鐘之內(nèi)無變化或有微小起伏，即可視為穩(wěn)定），讀出下列數(shù)據(jù)：每10升氣體通過流量計所需時間（t，秒）；比熱儀進口溫度（t1，℃）—即流量計的出口溫度和出口濕度（t2，℃）；當時相應的大氣壓力（B，毫米汞柱）和流量計出口處的表壓（△h，毫米水柱）；電熱器的輸入功率（W，瓦）。
（5）根據(jù)流量計出口空氣的干球溫度和濕球溫度，從空氣的干濕圖查出含濕量（d，克/公斤干空氣），并根據(jù)下式計算出水蒸氣的容積成分：


（11）計算舉例
某一穩(wěn)定工況的實測參數(shù)如下：
t0=8℃；tw =7.5℃；B=748.0毫米汞柱；t1=8℃；t2=240.3℃；t=69.96秒/10升；△h=16毫米水柱；W=41.84千瓦
查干濕圖得d=6.3克/公斤干空氣（y=94%）
   


（12）比熱隨溫度的變化關系：
假設在0—300℃之間，空氣的真實定壓比熱與溫度之間近似的有線性關系；則由t1到t2的平均經(jīng)熱為：



四、注意事項

1、切勿在無氣流通過的情況下使電熱器投入工作，以免引起局部過熱而損壞比熱儀主體。
2、輸入電熱器的電壓不得超過200伏。氣體出口溫度不得超過300℃
3、加熱和冷卻要緩慢進行，防止溫度計和比熱儀主體溫度驟升驟降而破裂。
4、停止實驗時，應先切斷電熱器，讓風機繼續(xù)運行十五分鐘左右（溫度較低時可適當縮短）。

五、數(shù)據(jù)記錄

氣體定壓比熱測定實驗記錄表


 

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