概述：气体定压比热发的测定是工程力学的基本实验之一。实验中涉及温度、压力、热量（电功）、流量等基本量的测量，计算中用到比热及混合气体（湿空气）方面的基本知识。本实验的目的是增加热物性实验研究方面的感性认识，促进理论联系实际，以利于培养分析问题和解决问题的能力。

一、实验要求

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可能途径。

二、实验装置和原理（见图1）


 
装置由风机、流量计、比热仪主体、电控箱测量系统等组成（如图所示）。比热装置由多层杜瓦瓶、电热器、均流网、绝缘垫、旋流片、混流网、出口用PT100热电阻等组成。实验时，被测空气（也可以是其它气体）由风机经流量计送入比热仪主体，经加热、均流、旋流、混流后流出。在此过程中，分别测定：气体在流量计出口处的干、湿球温度（to，tw）；气体流经比热仪主体的进出口温度（t1，t2）；气体的体积流量（V）；电热器的输入功率（W）；以及实验时相应的大气压（B）和流量计出口处的表压（△h）。有了这些数据，并查用相应的物性参数，即可计算出被测气体的定压比热（Cpm）。

气体的流量由节流阀控制，气体出口温度由输入电热器的功率来调节。

本比热仪可测300℃以下气体的定压比热。

三、实验步骤
（1）接通电源及测量仪表，选择所需的出口用热电阻插入混流网的凹槽中。
（2）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。测出流量计中出口空气干球温度（to）和湿球温度（tw）。
（3）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：W≈12△t/t。式中：W为电热器输入电功率（瓦）；△t为进出口温度差（℃）；t为每流过10升空气所需时间（秒）]。
（4）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升气体通过流量计所需时间（t，秒）；比热仪进口温度（t1，℃）—即流量计的出口温度和出口湿度（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（△h，毫米水柱）；电热器的输入功率（W，瓦）。
（5）根据流量计出口空气的干球温度和湿球温度，从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：


（11）计算举例
某一稳定工况的实测参数如下：
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
查干湿图得d=6.3克/公斤干空气（y=94%）
   


（12）比热随温度的变化关系：
假设在0—300℃之间，空气的真实定压比热与温度之间近似的有线性关系；则由t1到t2的平均经热为：



四、注意事项

1、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。
2、输入电热器的电压不得超过200伏。气体出口温度不得超过300℃
3、加热和冷却要缓慢进行，防止温度计和比热仪主体温度骤升骤降而破裂。
4、停止实验时，应先切断电热器，让风机继续运行十五分钟左右（温度较低时可适当缩短）。

五、数据记录

气体定压比热测定实验记录表


 

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