氣體定壓比熱測定儀實驗指導書
氣體定壓比熱測定儀實驗指導書
氣體定壓比熱測量儀實訓指導書
氣體定壓比熱的測量是工程熱力學的基礎實訓之一。實訓中涉及溫度（℃）（℃）、壓力、熱量（電功）、流量等基礎量的測量；計算中用到比熱及混合氣體（混空氣）方面的知識。本實訓的目的是多加熱物性研究方面的感性認知，促使課程課程理論聯系實際，以利于培養同學解析問題和解決問題的能力。
一、實訓目的和要求
1. 理解氣體比熱測量裝置的基礎原理和構思。
2. 熟悉本實訓中的測溫、測壓、測熱、測流量的方法。
3. 掌控把握由基礎數值計算出比熱值和求得比熱公式的方法。
4. 解析本實訓產生誤差的原因及減小誤差的可能途徑。
二、實訓臺和原理
裝置由顯露屏、風機、流量計、比熱儀主體、電功率（W）（W）調動及測量系統等五部分包括。
比熱儀主體如圖一所示。
圖一 比熱儀主體
實訓時，被測空氣（也可以時其它空氣）由風機經流量計送入比熱儀主體，經加熱、均流、旋流、混流后流出。在此過程中，分別測量：空氣在流量計出口處的干、濕球溫度（℃）（℃）（t0，tw）；氣體經比熱儀主體的進出口溫度（℃）（℃）（t1，t2）；氣體的體積流量（V）；電熱器的寫入功率（W）（W）（W）；以及實訓時相應的大氣壓（B）和流量計出口處的表壓（Δh）。有了這些數值，并查用相應的物性功能數值，即可計算出被測氣體的定壓比熱（Cpm）。
氣體的流量由節流閥控制，氣體出口溫度（℃）（℃）由寫入電熱器的功率（W）（W）來調動。
本比熱儀可測300℃以下的定壓比熱。
圖二 顯露屏實操操作面板
三、顯露屏實操說明
1、實操操作面板按鈕說明（如圖二所示）
K1=開機/說明/設定
K2=存檔退出
K3=加濕器開關/加
K4=起動停止/傳感器清零/減
K5=傳感器恢復/進位
2、開機
打開電源后指示燈頻閃，按K1即可正常作業，此時K3作加濕器開關使用，K4作起動/停止開關使用，此時按K1可變換說明頁，再按返回。
3、設定
在作業狀態下按K1不放（大于2秒）即可進入設定狀態，此時按K1可選用傳感器清零，作業電壓（V）（V）設定。
或時間設定，按K2存檔退出。
①傳感器清零
此時K4傳感器清零、K5恢復、K2存檔退出、K1功能變換（存檔）
②設定作業電壓（V）（V）
此時K3是加、K4是減、K2存檔退出、K1功能變換（存檔）
③設定時間
此時K3是加、K4是減、K5是進位、K2存檔退出、K1功能變換
四、實訓步驟和數值處置整理
1. 接通電源及測量儀表，選用所需的出口溫度（℃）（℃）計插入混流網的凹槽中。
2. 開動風機，調動節流閥，使流量保持在規格限定值附近。測出流量計出口空氣的干球溫度（℃）（℃）（t0）和濕球溫度（℃）（℃）（tw）。
3.調動流量，使它保持在規格限定值附近。逐漸提升電熱器功率（W）（W），使出口溫度（℃）（℃）升高至預計溫度（℃）（℃）
[可以按照下式預先估計所需電功率（W）（W）：
式中：W為電熱器寫入電功率（W）（W）（瓦）；
Δt為進出口溫度（℃）（℃）差（℃）；
τ為每流過10升空氣所需的時間（秒）。]
4. 待出口溫度（℃）（℃）平穩后（出口溫度（℃）（℃）在10分鐘之內無改變或有微小起伏，即可視為平穩），讀出下列數值，每10升空氣經過流量計所需時間（τ,秒）；比熱儀進口溫度（℃）（℃）——即流量計的出口溫度（℃）（℃）（t1,℃）和出口溫度（℃）（℃）（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（Δh，毫米汞柱）；電熱器的寫入功率（W）（W）（W，瓦）。
5. 按照流量計出口空氣的干球溫度（℃）（℃）和濕球溫度（℃）（℃）,從濕空氣的干濕圖查出含濕量(d,克/公斤干空氣)，并按照下式計算出水蒸氣的容積成分：
6. 按照電熱器消耗的電功率（W）（W），可算出電熱器單位時間放出的熱量：
千卡/秒
7. 干空氣流量（質理流量）為：
公斤/秒
8. 水蒸氣流量為：
公斤/秒
9. 水蒸氣吸收的熱量：
千卡/秒
10. 干空氣的定壓比熱為：
千卡/（公斤·℃）
11. 計算舉例
某一平穩工況的實訓測量試驗功能數值如下：
t0=8℃； tw=7.5℃； B=748.0毫米汞貢柱
t1=8℃； t2=240.3℃； τ=69.96 秒/10升；
Δh=16 毫米水柱; W=41.84千瓦
查干濕圖得 d=6.3克/公斤干空氣（ψ=94%）
千卡/秒
公斤/秒
公斤/秒
千卡/秒
千卡/（公斤·℃）
12. 比熱隨溫度（℃）（℃）的改變關系
假定在0—300℃之間，空氣的真實定壓比熱與溫度（℃）（℃）之間近似地有線性關系，則由t1到t2的平均比熱為：
--若以 為橫坐標， 為縱坐標（如圖三），則可按照不一樣的溫度（℃）（℃）界限內的平均比熱確定截距a和斜率b，從而得出比熱隨溫度（℃）（℃）改變的計算式。
圖 三
五、注意事項
1. 切勿在無氣流經過的情況下使電熱器投入作業，以免引起局部過熱而損壞比熱儀主體。
2. 寫入電熱器的電壓（V）（V）不得超過220伏。氣體出口高溫度（℃）（℃）不得超過300℃。
3. 加熱和冷卻要緩慢實行，防止溫度（℃）（℃）計和比熱儀主體因溫度（℃）（℃）驟增驟降而破裂。
4. 停止試驗時，應切斷電熱器，讓風機繼續運行十五分鐘左右（溫度（℃）（℃）教低時可適當縮短）。
氣體定壓比熱的測量是工程熱力學的基礎實訓之一。實訓中涉及溫度（℃）（℃）、壓力、熱量（電功）、流量等基礎量的測量；計算中用到比熱及混合氣體（混空氣）方面的知識。本實訓的目的是多加熱物性研究方面的感性認知，促使課程課程理論聯系實際，以利于培養同學解析問題和解決問題的能力。
一、實訓目的和要求
1. 理解氣體比熱測量裝置的基礎原理和構思。
2. 熟悉本實訓中的測溫、測壓、測熱、測流量的方法。
3. 掌控把握由基礎數值計算出比熱值和求得比熱公式的方法。
4. 解析本實訓產生誤差的原因及減小誤差的可能途徑。
二、實訓臺和原理
裝置由顯露屏、風機、流量計、比熱儀主體、電功率（W）（W）調動及測量系統等五部分包括。
比熱儀主體如圖一所示。
圖一 比熱儀主體
實訓時，被測空氣（也可以時其它空氣）由風機經流量計送入比熱儀主體，經加熱、均流、旋流、混流后流出。在此過程中，分別測量：空氣在流量計出口處的干、濕球溫度（℃）（℃）（t0，tw）；氣體經比熱儀主體的進出口溫度（℃）（℃）（t1，t2）；氣體的體積流量（V）；電熱器的寫入功率（W）（W）（W）；以及實訓時相應的大氣壓（B）和流量計出口處的表壓（Δh）。有了這些數值，并查用相應的物性功能數值，即可計算出被測氣體的定壓比熱（Cpm）。
氣體的流量由節流閥控制，氣體出口溫度（℃）（℃）由寫入電熱器的功率（W）（W）來調動。
本比熱儀可測300℃以下的定壓比熱。
圖二 顯露屏實操操作面板
三、顯露屏實操說明
1、實操操作面板按鈕說明（如圖二所示）
K1=開機/說明/設定
K2=存檔退出
K3=加濕器開關/加
K4=起動停止/傳感器清零/減
K5=傳感器恢復/進位
2、開機
打開電源后指示燈頻閃，按K1即可正常作業，此時K3作加濕器開關使用，K4作起動/停止開關使用，此時按K1可變換說明頁，再按返回。
3、設定
在作業狀態下按K1不放（大于2秒）即可進入設定狀態，此時按K1可選用傳感器清零，作業電壓（V）（V）設定。
或時間設定，按K2存檔退出。
①傳感器清零
此時K4傳感器清零、K5恢復、K2存檔退出、K1功能變換（存檔）
②設定作業電壓（V）（V）
此時K3是加、K4是減、K2存檔退出、K1功能變換（存檔）
③設定時間
此時K3是加、K4是減、K5是進位、K2存檔退出、K1功能變換
四、實訓步驟和數值處置整理
1. 接通電源及測量儀表，選用所需的出口溫度（℃）（℃）計插入混流網的凹槽中。
2. 開動風機，調動節流閥，使流量保持在規格限定值附近。測出流量計出口空氣的干球溫度（℃）（℃）（t0）和濕球溫度（℃）（℃）（tw）。
3.調動流量，使它保持在規格限定值附近。逐漸提升電熱器功率（W）（W），使出口溫度（℃）（℃）升高至預計溫度（℃）（℃）
[可以按照下式預先估計所需電功率（W）（W）：
式中：W為電熱器寫入電功率（W）（W）（瓦）；
Δt為進出口溫度（℃）（℃）差（℃）；
τ為每流過10升空氣所需的時間（秒）。]
4. 待出口溫度（℃）（℃）平穩后（出口溫度（℃）（℃）在10分鐘之內無改變或有微小起伏，即可視為平穩），讀出下列數值，每10升空氣經過流量計所需時間（τ,秒）；比熱儀進口溫度（℃）（℃）——即流量計的出口溫度（℃）（℃）（t1,℃）和出口溫度（℃）（℃）（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（Δh，毫米汞柱）；電熱器的寫入功率（W）（W）（W，瓦）。
5. 按照流量計出口空氣的干球溫度（℃）（℃）和濕球溫度（℃）（℃）,從濕空氣的干濕圖查出含濕量(d,克/公斤干空氣)，并按照下式計算出水蒸氣的容積成分：
6. 按照電熱器消耗的電功率（W）（W），可算出電熱器單位時間放出的熱量：
千卡/秒
7. 干空氣流量（質理流量）為：
公斤/秒
8. 水蒸氣流量為：
公斤/秒
9. 水蒸氣吸收的熱量：
千卡/秒
10. 干空氣的定壓比熱為：
千卡/（公斤·℃）
11. 計算舉例
某一平穩工況的實訓測量試驗功能數值如下：
t0=8℃； tw=7.5℃； B=748.0毫米汞貢柱
t1=8℃； t2=240.3℃； τ=69.96 秒/10升；
Δh=16 毫米水柱; W=41.84千瓦
查干濕圖得 d=6.3克/公斤干空氣（ψ=94%）
千卡/秒
公斤/秒
公斤/秒
千卡/秒
千卡/（公斤·℃）
12. 比熱隨溫度（℃）（℃）的改變關系
假定在0—300℃之間，空氣的真實定壓比熱與溫度（℃）（℃）之間近似地有線性關系，則由t1到t2的平均比熱為：
--若以 為橫坐標， 為縱坐標（如圖三），則可按照不一樣的溫度（℃）（℃）界限內的平均比熱確定截距a和斜率b，從而得出比熱隨溫度（℃）（℃）改變的計算式。
圖 三
五、注意事項
1. 切勿在無氣流經過的情況下使電熱器投入作業，以免引起局部過熱而損壞比熱儀主體。
2. 寫入電熱器的電壓（V）（V）不得超過220伏。氣體出口高溫度（℃）（℃）不得超過300℃。
3. 加熱和冷卻要緩慢實行，防止溫度（℃）（℃）計和比熱儀主體因溫度（℃）（℃）驟增驟降而破裂。
4. 停止試驗時，應切斷電熱器，讓風機繼續運行十五分鐘左右（溫度（℃）（℃）教低時可適當縮短）。
