《建筑环境与能源应用工程专业综合实验》 教案 第7章.docx

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饱和蒸汽温度与压力关系实验

1.实验目的

①通过水的饱和蒸汽压力和温度关系实验,加深对饱和状态的理解。

②学会压力表和调压器等仪表的使用方法。

③通过对实验数据的整理,掌握饱和蒸汽t-p关系图表的绘制方法。

2.实验原理

物质由液态转变为蒸汽的过程称为汽化过程。汽化过程总是伴随着分子回到液体中的凝结过程。到一定程度时,虽然汽化和凝结都在进行,但汽化的分子数与凝结的分子数处于动态平衡,这种状态称为饱和态,在这一状态下的温度称为饱和温度。此时蒸汽分子动能和分子总数保持不变,因此压力也确定不变,称为饱和压力。饱和温度和饱和压力的关系一一对应。

本实验装置通过利用电加热器给密闭容器中的蒸馏水加热,使密闭容器水面以上空间产生具有一定压力的饱和蒸气。利用调压器改变电加热器的电压,使其加热量发生变化,从而产生不同压力下的饱和蒸气。

3.实验系统及装置

图1饱和蒸汽温度与压力关系实验装置

1-调压器;2-电压表;3-水;4-水银温度计;5-放气(加水)管;6-压力表;7-本体外壳;8-保温层;9-电炉丝

实验装置如图1所示,主要由电加热密封容器、压力表、温度计等组成。

4.实验步骤及方法

①检查确认设备完好无误后,将调压器的输出电压缓缓地调至220V,此时本体里的水开始加热,待水蒸气压力升至某一值时,将电压降至80~100V进行保温,当温度计指示值基本稳定(在1min之内温度上升或下降不超过0.2℃)时,记录下此刻的压力和温度值。

②重复上述的步骤,测定下一个工况点,在0~0.6MPa(表压)范围内所测得的工况点不应少于10次,而且工况点应尽量分布均匀。

③实验结束后,将调压器指针调到零,并切断该实验台电源。

5.实验数据记录

实验数据记录表见表1。

表1饱和蒸汽温度与压力关系实验数据记录表

序号

饱和压力(MPa)

饱和温度(℃)

误差

压力表读值p表

大气压力pa

绝对压力p=pa+p表

温度计读值t

标准值t标

Δt=t标-t

Δtt

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

6.实验数据处理及分析

①以温度计读值t为纵坐标,以对应绝对压力值P为横坐标,将实验结果点绘制在直角坐标系中,去除特殊偏离点,并拟合曲线。

②分析水的饱和蒸气压测量的不确定度来源有哪些。

气体定压比热容测定实验

1.实验目的

①熟悉本实验中的测温、测压、测热和测流量的方法。

②掌握由基本数据和基本公式计算比热容的方法。

2.实验原理

引用热力学第一定律解析式,对可逆过程有

δq=d??vdp (1)

定压时dp=0,有

cp=δq

式(2)直接由cp的定义导出,故适用于一切工质。在没有对外界做功的气体的等压流动过程中,有

d?=1mδ

则气体的定压比热容[单位:kJ/(kg·℃)]可以表示为

cpt1

式中m——气体的质量流量,kg/s;

Qp——气体在等压流动过程中的吸热量,kJ/s。

由于气体的实际定压比热容随温度的升高而增大,它是温度的复杂函数。实验表明,理想气体的比热容与温度之间的函数关系甚为复杂,但总可表达为

cp=a

式中,a、b、e等是与气体性质有关的常数。在离室温不很远的温度范围内,空气的比热容与温度的关系可近似认为是线性的,即可近似表示为

cp=a+

则温度由t1升高到t2的过程中所需要的热量可表示为

q=t1t

由t1加热到t2的平均定压比热容可表示为

cpt1

大气是含有水蒸汽的湿空气。当湿空气由温度t1被加热至t2时,其中的水蒸汽也要吸收热量,这部分热量要根据湿空气的相对湿度来确定。如果计算干空气的比热容,必须从加热给湿空气的热量中扣除这部分热量,剩余的才是干空气的吸热量。当湿空气气流由温度t1加热到t2时,其中水蒸气的吸热量可用式(9)计算。

Qw=mwt1t2

式中mw——气流中水蒸气质量,kg/s;

Qw——水蒸气的吸热量,kJ/s。

则干空气的平均定压比热容由式(10)确定,即

cpmt

式中Qp′——湿空气气流的吸热量;kJ/s。

3.实验系统及装置

图1气体定压比热容测定实验装置

1-节流阀;2-流量计;3-比热容仪本体;4-瓦特表;5-调压变压器;6-稳压器;7-风机

整个实验装置由风机、流量计、比热容仪本体、电功率调节及测量系统共四部分组成,如图1所示。

图2比热容仪本体结构图

比热容测定仪本体由内壁镀银的多层杜瓦瓶2、进口温度计1和出口温度计8(铂电阻温度计或精度较高的水银温度计)、电加热器3和均流网4、绝缘垫5、旋流片6和混流网7组成。气体自进口管引入,进口温度计4测量其初始温度,离开电加热器的气体经均流网4均流均温,出口温度计8测量加热终了温度后被引出,如REF_Ref14760\h图2所示。

4.实

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