工熱實驗指導(dǎo)書

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1、《工程熱力學(xué)》實驗指導(dǎo)書工程熱物理教研室編華北電力大學(xué)二OO九年十月1.實驗總體目標(biāo)通過實驗?zāi)芨玫乩斫舛?程熱力學(xué)的?些現(xiàn)象和結(jié)論。學(xué)習(xí)一些實驗儀器的使用方法。學(xué)習(xí)實驗數(shù)據(jù)的處理方法。2.適用專業(yè)熱能與動力工程、建筑環(huán)境與設(shè)備工程、核科學(xué)與核工程3.先修課程高等數(shù)學(xué)、人學(xué)物理4.實驗課時分配實驗項目學(xué)時實驗一氣體定斥比熱容實驗2實驗二二氧化碳綜合實驗2實驗三空氣在噴管內(nèi)流動性能測定實驗2實驗四飽和蒸汽壓力和溫度關(guān)系實驗選做5.實驗環(huán)境實驗室環(huán)境干凈整潔，水電齊全，能夠滿足實驗的要求。在醒冃的地方冇實驗原理的說明，便于教師講解和學(xué)生熟悉實驗的步驟。6.實驗總體要求通過實驗

2、能夠幫助學(xué)生更好地理解工程熱力學(xué)的一些基木原理。指導(dǎo)教師要提前做好準(zhǔn)備，提高實驗的效率。學(xué)生要提前預(yù)習(xí)實驗的內(nèi)容和要求（特別是注意事項），以免發(fā)生危險和損壞實驗設(shè)備。按指導(dǎo)教師的要求書寫實驗報告，及時上交。7.本實驗的重點、難點及教學(xué)方法建議本實驗的璽點是氣體定壓比熱容實驗、二氧化碳圧縮綜合實驗和噴管實驗，這三個實驗都是綜介性實驗，涉及到水浴的使用，真空泵的使用，表壓力及夷空度和絕對壓力的關(guān)系,等等,需要大家對工程熱力學(xué)的基本內(nèi)容有清楚的了解。難點是在臨界溫度下定溫壓縮二氧化碳時不好把握，繪出來的圖和理想壓縮冇較大的差別，另外，如何通過間接方法求出二氧化碳的比體積也有一些

3、技巧。教學(xué)方法：學(xué)生提前預(yù)習(xí)，做實驗Z前老師提問；學(xué)生仔細(xì)觀察指導(dǎo)教師的演示；實驗室對學(xué)生開放，-?次沒有做成功，或者想更好地學(xué)握實驗技巧的學(xué)生，可以跟指導(dǎo)教師預(yù)約時間另做。實驗一氣體定壓比熱容實驗實驗二一氧化碳綜合實驗實驗三空氣在噴管內(nèi)流動性能測定實驗…實驗四飽和蒸汽壓力和溫度關(guān)系實驗……37811實驗一氣體定壓比熱容實驗一、實驗?zāi)康?.了解氣體比熱容測定裝置的基木原理和構(gòu)思。2.熟悉本實驗中測溫、測壓、測熱、測流量的方法。3.學(xué)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的可能途徑。二、實驗類型綜合性實驗三、實驗儀器實驗所用的設(shè)備利

4、儀器儀表山風(fēng)機(jī)、流量計、比熱儀木體、電功率調(diào)節(jié)測量系統(tǒng)共四部分組成，實驗裝究系統(tǒng)如圖1-1所示。裝置屮采用濕式流量計測定氣流流量，氣流流量用調(diào)節(jié)閥1調(diào)整。流量計出口的恒溫槽2用以控制測定儀器出口氣流的溫度。裝置可以采用小型單級壓縮機(jī)或其它設(shè)備作為氣源設(shè)備，并用鐘罩型氣罐5維持供氣壓力穩(wěn)定。圖1-】測定空氣定壓比熱容的全套裝遜系統(tǒng)1-調(diào)節(jié)閥：2-流最計；3-比熱儀本體；4-瓦待表；5-調(diào)壓變壓器：6-穩(wěn)壓器：7-風(fēng)機(jī)比熱容測定儀本體（圖1-2）由內(nèi)壁鍍銀的多層杜瓦瓶2、進(jìn)口溫度計1和出口溫度計8（鉗電阻溫度計或精度較高的水銀溫度計）、電加熱器3和均流網(wǎng)4、絕緣墊5、旋流片6

5、和混流網(wǎng)7組成。氣體口進(jìn)口管引入，進(jìn)口溫度計1測量其初始溫度，離開電加熱器的氣體經(jīng)均流網(wǎng)4均流均溫，出口溫度計8測量加熱終了溫度，后被引出。該比熱儀可測300°C以下氣體的定壓比熱。批注[微軟用戶1]:首先所有實驗必須注意安全！認(rèn)真聽實驗宗老師的介紹、聽從實驗室老師的安排！對于這個實驗而言，公式較多，考慮的因素也較幺，最后的實驗結(jié)果不-定能傘常精確;但只要細(xì)心,肯定能做出在-定精度范圍內(nèi)的非常漂亮的結(jié)果！圖2-2比熱容測定儀結(jié)構(gòu)原理圖1?進(jìn)口溫度計;2?多層杜瓦瓶;3?電加熱器;4?均流網(wǎng)；5?絕緣墊;6?旋流片;7■混流網(wǎng);8■出口溫度計四、實驗原理根據(jù)熱力學(xué)第一定律解

6、析式，對可逆過程有：(1-1)6q=dll-vclp定壓時dp=O(dh-vdp、(1-2)此式直接由5的定義導(dǎo)出，故適用于-?切工質(zhì)。在沒有對外界作功的氣體的定壓流動過程中：vdp=0；dh=5q=—^Q,,(1-3)m則氣體的平均定壓比熱容可以表示為：/=―7-^—；kJ/ks°C(1-4)p式中：tn——氣體的質(zhì)量流量，kg/s；0,一氣體在定壓流動過程中的吸熱量，kJ/s。山于比熱隨溫度的升高而增大，在離開室溫不很遠(yuǎn)的溫度范圍內(nèi)，空氣的定樂比熱容打溫度的關(guān)系可近似認(rèn)為是線形的，即可近似表示為：cp=a+bt(1-5)則溫度由八至°的過程屮所需耍的熱量可表示為：q=

7、

8、(a+btlt(1-6)大氣是含有水蒸氣的濕空氣。當(dāng)濕空氣氣流山溫度fj川熱到°時，其小水蒸氣的吸熱雖仍可沿用式(1?6)計算，其中a=1.833,b=0.0003111,則水蒸氣的吸熱量為:Qw=叫f(1.833+0.0003111訕=/nM,[1.833(r2-r,)+0.0001556(r22-r,2)]kJ/s(1-7)式中：叫氣流中水蒸氣質(zhì)量，kg/s<,則干空氣的平均定壓比熱容由下式確定：(、—0(1_8)八伽-叫)“2一“)(加式中：〃7濕空氣的質(zhì)量流:S,kg/s；0,——為干空氣氣流的吸熱量；Q；―為濕空