工程热力学实验报告 .docx
工程热力学卖睑报告车辆工程（汽车）参与实验：实验三观摩实验：实验一、二、四、六目录工程热力学实脍报告1实验I：喷管中气体流动特性实验3一、实验目的3二、实验原理3三、实验装置3四、实验步骤4五、实验数据及MatIab拟合图像4六.注意事项6实验II：空气定压比热容测定实验6一 .实验目的6二 .实验装置和原理7三 、实验数据及处理7四.实验结论与分析9实验III：真空条件下水蒸汽饱和蒸汽压及汽化潜热的测定实验10一 .实验目的10二 .实验原理10.实验装置10四 .实验步骤11五 .数据记录及计算结果11六、注意事项13七 .实验结论13八 .实验心得13实验IV：二氧化碳P-VT关系的观察和测定14一 .实验目的14二 .实验原理14三 .实验装置15四 .实验步骤17五 .实验数据及图表17六 、实验结论及讨论20实验VI：空气绝热指数测定实验20七 .实验目的20八 .实验装置及测试原理20九 .实验方法及实验步骤21十 实验数据处理22十一 测试结果分析23实验I：喷管中气体流动特性实验一、实验目的1 .通过演示渐缩、缩放形喷管，观察气流随背压变化而引起的压力和流量变化，绘制喷管各截面压力一轴向位移曲线和流量一背压曲线。2通过观察渐缩和缩放喷管中膨胀不足和过度膨胀现象，进一部了解工作条件对喷管流动过程的影响。3学习热工仪表的使用方法。二、实验原理本实验装置利用真空泵吸气，造成喷管内各个截面及其背压都具有一定的真空度，实现空气在喷管中流动。通过改变背压，引起喷管中气流的压力和流量发生变化,用函数记录仪绘制出实验曲线,借以达到直观的效果。三、实验装置实验装置如图所示图实验装置示意图喷管各截面的压力和背压，由真空表测定，流量由U型压差计测定。四、实验步骤1通过渐缩喷管试验台，绘制压力一位移曲线及流量一背压曲线。（1）打开真空泵阀门，打开冷却水，转动手轮，使测压针位于喷管进口位置，开启真空泵。（2）通过真空泵阀门调调节背压（该值由背压真空表读出），使其大于、等于及小于临界压力。（3）转动手轮，在不同工况下将探针从喷管进口逐步移到喷管之外一段距离。（4）调节背压，使8/4=1开始逐渐降低，流量相应自零开始逐渐增大。当Pmpi=PcJpi时，流量达最大值。以后再继续降低时，流量保持不变。这说明气流在喷管中达到了最大流量。2 .在缩放喷管试验台上，同样绘制上述两种曲线。（1）调节背压，使其大于、等于及小于设计值。（2）转动手轮，在不同工况下将探针从喷管进口逐步移到喷管之外一段距离。在这组曲线中，可以看到气流在管内充分膨胀、膨胀不足以及膨胀过度的现象。而且压力发生突变的位置随背压的提高向最小截面移动。（3）重复1中（4）步骤，可得不同工况下缩放喷管的流量曲线。这里也同样出现最大流量现象，但其最高背压将不同于渐缩喷管的最高背压。五、实验数据及MaHab拟合图像1、渐缩喷管Pc=0.533Mpa00.511.522.533.5Pb(0.0476Mpa)<Pc0.0970.09650.09550.09150.0840.07150.05950.0520Pb=Pc0.0970.09650.0950.0910.0840.07250.05950.054Pb(0.06Mpa)>Pc0.09750.0970.09550.0860.0820.07050.0650.062CJiaI/QW等黝戛IQ流量曲线理论图像为图1-3渐缩喷管流量曲线2、渐缩渐扩管Pc=0.533Mpa00.511.522.53Pb(0.0476Mpa)<Pc0.040.03450.02650.02450.0370.0450.0455Pb=Pc0.03950.0350.0290.04350.04650.050.0525Pb(0.06Mpa)>Pc0.040.03550.04350.04750.05150.05450.05753.0103mkgsOIllllllllllU0.20.40.60.81.0pb/pl图1-5缩放喷管流量曲线流量曲线理论图像为六.注意事项L在关闭真空泵之前，务必先关闭真空泵阀门，以免冷却水倒灌入真空罐。2 .所有读数均为真空度读数，实际压力为大气压力减去真空度。3 .由于控制背压读书会比较困难，宜在指针相对稳定转动的时候读取中间值。实验II：空气定压比热容测定实验一.实验目的1了解空气定压比热容装置的工作原理2.掌握由基本数据计算出定压比热容值和求得定压比热容计算公式的方法3熟悉本实验中测温、测压、测相对湿度、以及测流量的方法。4分析本实验产生的原因及减少误差的可能途径。二.实验装置和原理本装置由风机、流量计、比热仪主体、调压器及功率表等四部分组成，如图2-1所示。比热仪主体如图2-2所示：1一多层杜瓦瓶，2电加热器，3均流网，4一绝缘垫，5一旋流片，6混流网，7一出口温度计。实验时，被测空气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（ta,tv）（可利用大气干湿球温度代替）；气体流经比热仪主体的进出口温度（tt2）;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力（Pb）和流量计出口处表压力（pg）。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容（Cp）。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。图2-1比热仪全套装置图三、实验数据及处理1 .实验数据记录实验数据记录：1234567T(三)48.147.3531.331.350.55050进口温度tl1514.91414151414出口温度t225.635.343.859.188.9107.8125.2大气压Pb(Pa)99350993509960099600993009930099300表压Pg(InmH20)44.54539.539.5525353表压Pg(Pa)436.3959441.2993387.3627387.3627509.9458519.7525519.7525干球温度tl(C)17171717171817.5湿球温度twCC)12.512.51212121313相对湿度W51%51%56%50%50%44%48%|加热功率N(W)4.979.4513.723.233.333.1392 .实验数据处理:根据以下公式：水蒸气的摩尔成分：yv干空气的摩尔成分为:J/6221+J/622ya=l-yv加热器单位时间放出的热量：Q=WW干空气质量流量为:P,Y /仇+ 4)ll°"kg/s也学占产户/曰4plVyv(p+ph)×l×l3水蒸气质11G里为：qm=kg/sRJv461,5x7；,水蒸气定压比热容的经验公式：cp,v=1844+0.4886tvJ/(kg.K)水蒸气吸收的热量为：QV=qr2(1844+0.4886OJfJ/sJrl干空气的定压比热容为：Cp,a=_&=QQvJ(kgK)a-0qm*2-h)空气的定压比热容为：C=ZVVE=WaCa+WvCvJ/(kg.K)计算得到:计算：1234567水蒸气摩尔成分yv湿量d7.267.266.756.756.757.367.570.010736 0. 011694 0. 0120240. 989264 0. 988306 0. 9879760.000236 0. 000239 0. 0002391. 6E-06 1. 76E-06 1. 81E-060. 220425 0. 309642 0. 3782861893. 308 1460.146 1451. 1910.0115370.0115370.0107360.010736干空气摩尔成分ya0.9884630.9884630.9892640.989264干空气底量流量qma(kgs)0.0002480.0002520.0003830.000383水蒸气底量流量qj11y(kgs)1.8E-061.83E-062.59E-062.59E-06干空气定压比热容 Cp,a(J(kgK)1877. 425 1824. 835 1186.3571328. 93水蒸气帔收热量QV(Js)0.035370.0692640.1432970.217305水蒸气定压比热容Cp,v(J(kgK)水蒸气质量成分WV1852.3060.0071691852.3060.0071691852.3060.006671852.3060.006671852.3060.006671852.7950.0072661852.5510.007471午空气质量成分Wa空气定压比热容Cp(J(kgK)0.9928311877.2450.9928311825.0320.993331190.7990.993331332.4210.993331893.0340.9927341462.9990.9925291454.190.5*(tl+t2)20.325.128.936.5551.9560.969.6以号为横座标，CPml，为纵座标，做出平均比热随温度的变化关系如图:2000o$1600丁；1400宾，.一G1426«÷1OS924121000SOOOIO203040SO607005(tl*t2X图中第1、2、5组数据偏离线性较大，可能是数据测量错误，故舍去。以其他组数据计算得到平均比热随温度变化的计算式为：Cpm=1059.2+6.1426y四.实验结论与分析1 .实验结论当排除误差数据后，空气平均定压比热近似随温度线性变化：Cpm=1059.2÷6.1426-2 .误差分析(1)此次实验8组数据由4个小组每组测定两组数据，可能存在部分小组未等到出口温度稳定就测了数据，造成误差较大。(2)某一小组一直无法获得稳定数据，即不改变加热器功率出口温度也会来回跳动，造成实验结束时仍无法测得第二组数据。推测实验装置存在问题。(3)本组的流量计存在漏水现象，可能也会对实验
