工热热力学实验报告1.docx

工程热力学实验报告学院年级专业学生姓名学号2016年12月21日实验一：气体定压比热的测定一、实验目的和要求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. 分析本实验产生误差的原因及减小误差的可能途径。二、实验内容通过测定空气的温度、压力流量，掌握计算热量的方法，从而求得比热值和求得比热公式的方法。三、数据记录实验组别当地大气压（mmHg）空气干球温度（ C）空气湿球温度（ C）出口温度（ C）入口温度（ C）时间（s）功率（W）毕托管液柱高度差（mm）1766.3416.5135016.5241031262.516.525203139016.525.63031四、实验方法、步骤及测试数据处理接通电源及测量仪表，选择所需的出口温度计插入混流网的凹槽中。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。测出流量计出口空气的干球温度（t0）。将温度计插回流量计，调节流量，使它保持在额定值附近。逐渐提高电热器功率，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为电热器输入电功率（瓦）；Δt为进出口温度差（℃）；τ为每流过10升空气所需的时间（秒）。估算过程：W=m×Cp×（T2-T1）=ρ×V×Cp×（T2-T1） =ρ×(10/1000τ) ×Cp×Δt=1.169×(10/1000τ) ×1.004×Δt =11.7/1000×Δt/τ(kW)=11.7Δt/τ(w)式中ρ—kg/m3; Cp—kJ/kg·k;待出口温度稳定后（出口温度在10分钟之内无变化或有微小起伏，即可视为稳定），读出下列数据，每10升空气通过流量计所需时间（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，毫米水柱）；电热器的输入功率（W，瓦）。根据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)，并根据下式计算出水蒸气的容积成分：推导：对于理想气体混合物，摩尔比等于体积比，由分压力定律可知，理想气体摩尔比等于压力比，因此体积比等于压力比。根据含湿量定义d=mv/ma=nvMv/naMa=0.622 (vv/va)。因此：rw=va/v=vv/(vv+va)=1/(1+0.622/d)=d/0.622/(1+ d/0.622)根据电热器消耗的电功率，可算出电热器单位时间放出的热量：（kcal/s）[1w=1J/s=1/1000kJ/s=1/4186.6kcal/s]干空气流量（质量流量）为：（kg/s）水蒸气流量为：（kg/s）水蒸气吸收的热量：（kcal）干空气的定压比热为：kcal/（kg·℃）比热随温度的变化关系假定在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2），则可根据不同的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。图2 比热随温度的变化关系五、实验注意事项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比热仪主体。输入电热器的电压不得超过220伏。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主体因温度骤增骤降而破裂。停止试验时，应切断电热器，让风机继续运行十五分钟左右（温度较低时可适当缩短）。实验二 二氧化碳临界状态观测及p-v-t关系测定一、实验目的了解CO2临界状态的观测方法，增加对临界状态概念的感性认识。增加对课堂所讲的工质热力状态、凝结、汽化、饱和状态等基本概念的理解。掌握CO2的p-v-t关系的测定方法，学会用实验测定实际气体状态变化规律的方法和技巧。学会活塞式压力计，恒温器等热工仪器的正确使用方法。二、实验内容和要求测定CO2的p-v-t关系。在p-v坐标系中绘出低于临界温度（t=20℃）、临界温度（t=31.1℃）和高于临界温度（t=50℃）的三条等温曲线，并与标准实验曲线及理论计算值相比较，并分析其差异原因。测定CO2在低于临界温度（t=20℃、27℃）饱和温度和饱和压力之间的对应关系，并与图四中的ts-ps曲线比较。观测临界状态临界状态附近气液两相模糊的现象。气液整体相变现象。测定CO2的、、等临界参数，并将实验所得的值与理想气体状态方程和范德瓦尔方程的理论值相比教，简述其差异原因。三、实验主要仪器设备和材料整个实验装置由压力台、恒温器和实验台本体及其防护罩等三大部分组成（如图3所示）。图3 试验台系统图图4 试验台本体高压容器； 2—玻璃杯