工程热力学——实验指导书样本
工程热力学实验指导书(修改稿)
辽宁工业大学土木建筑工程学院实验指导书建筑环境与设备工程专业气体定压比热测定实验指导书（注意本指导书中设计性实验相关提示）气体定压比热测定是工程热力学的基本实验之一。
实验中涉及温度、压力、热量（电功）、流量等基本测量。
本实验所测定的其他为空气。
计算中用到比热及混合其他（湿空气）等方面的基本知识，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。
为培养学生实际动手能力和创造力本实验为设计性实验，请参阅设计项实验提示。
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、 熟悉本实验中的温度、压力、热量、流量的测量方法。
3、 根据实验装置的基本原理和设计性实验方案提示，设计出测定空气定压比热的实验流程，4、 通过改变本设计性实验的测量参数，如改变气体流量大小、电加热功率的大小对实验结果有何影响，并根据已学过的知识解释其原因5、 掌握由测量数据计算出比热值和比热公式的方法。
6、 分析本实验产生误差的原因及减小误差的可能途径。
二、 实验原理气体的定压比热定义为：P P Th C )(∂∂=…………………………………⑴在没有对外界作功的气体等压流动过程中，则气体的定压比热可以表示为：P P TQm C )(1∂∂=………………………………⑵当气体在此等压过程中由温度1t 加热至温度2t 时，气体在此温度范围内的平均比热值可以由下式确定：℃·/)(1221kg KJ t t m Q C p t t Pm-=…………………………⑶式中：m ——气体的质量流量（kg/S ）p Q ——气体在等压流动过程中的吸热量（KJ/S ）由于实验测定的气体为空气，即测定干空气的定压比热。
空气是含有水蒸气的湿空气。
干空气的吸热量等于湿空气的吸热量减去水蒸汽的吸热量。
当湿空气气流由温度1t 加热到2t 时，其中水蒸汽的吸热量可用下式计算：[]SKJ t t t t m dtt m Q w t t w m /)(000243.0)(844.1)0004886.0844.1(21221221-+-=+=⎰ ……………⑷式中：w m ——气流中的水蒸汽质量（kg/S ） 则干空气的平均定压比热由下式确定：℃·/)()(12'1221kg KJ t t m Q Q t t m Q C m p p t t Pm--=-=………………⑸式中：'p Q ——湿空气气流的吸热量（KJ/S ）三、 实验装置整个实验装置如图1所示，由风机、流量计、比热仪本体、电流表、电压表、调压器及稳压电源等组成。
工程热力学实验指导书
热能与动力工程专业工程热力学实验指导书编写教师：商福民能源动力学院热工实验室实验一 空气定压比热的测定一、实验目的比热是理想气体十分重要的热力性质。
气体定压比热的测定是工程热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。
本实验将通过流通量热法使学生掌握测定空气平均定压质量比热的基本方法，以加深对比热理论的理解，增强热物性实验研究方面的感性认识，促进理论联系实际，培养分析问题和解决问题的能力。
二、实验原理让空气连续而稳定地（即所谓稳定流动）流经一个特制的加热器，在加热器中空气被加热，温度升高，比容变大，流速加快，而压力只有一小部分消耗在摩阻上，当流动阻力相对工质压力而言很小时，若加热器入口压力恒定，则我们就可以近似地认为空气是定压流动。
当空气流速和温度都达到稳定后，若加热器对外热损失很小而忽略不计，则加热器内热源的放热全部被空气吸收（注意：必须是当达到稳定流动时才如此，因为温度等不稳定，说明有一部分热量储存在加热器本体内）。
此热平衡关系可用下式表示：)(1221t t mc Q tt p -=式中：t 1、t 2 —加热器入、出口空气温度，℃；m —空气的质量流量，kg/s ；21tt p c —空气在t 1、t 2范围内的平均定压质量比热，J/(kg·K)；Q —加热器内热源单位时间内的放热，W 。
如上所述21tt p c 待求，而Q 、t 1、t 2、m 大小均可在实验中测出，方法如下：1．t 1、t 2大小由温度计直接读得。
2．111RT V p m =，式中T 1、p 1为加热器入口空气温度T 1=t 1+273.15和绝对压力p 1=p g +p b （Pa ），p g 和p b 大小由U 型管压力计和大气压力计读得（注意单位的统一）。
空气的容积流量V （m 3/s ）大小由流量计上直接读取（m 3/h ）（注意单位的换算）。
3．本实验用的是电加热器，电热源是一只电热丝，因而其放热量Q＝IU（W）。
工程热力学实验指导书
工程热力学实验指导书目录实验课注意事项 (3)有关从事实验的基础知识 (4)实验—二氧化碳p—v—T关系测定实验 (7)实验二可视性饱和蒸汽压力和温度关系实验 (13)实验三喷管实验 (16)实验四气体定压比热测定实验 (16)实验注意事项1、实践的观点是辩证唯物的认识之第一的基本的观点。
所以对待实验课必须严肃认真。
课前先做预习，明确目的要求。
课内亲自动手，留心观察现象，准确测取数据，及时分析问题，实验结束后，根据材料，进行科学的分析及综合，做出有材料，有观点，有分析，有讨论的精简扼要的实验报告。
2、爱护国家财产，珍惜实验设备，动手操作前先弄清仪器设备的使用方法，不要不懂装懂，乱行启动，以致损坏设备，造成损失，影响教学，非本次实验用的仪器设备，一律不准使用。
3、认真执行的原则，在保证实验质量的前题下，努力降低水电等物质的消耗额。
4、遵守下列安全规定，做好安全工作。
(1)进入实验室后，要严肃认真，不得追逐嬉笑。
(2)不要赤足或穿拖鞋进入实验室，以防触电。
有关从事实验的基础知识一、从事科学实验的基本态度实验人员首先要具有一种最基本的态度即实事求是的态度。
我们这里所说的“实事求是”就是要把实验中所观测到的现象、数据、规律忠实地记录下来，把它们当作第一手的材料来对待，科学推理以实验观测为依据，科学理论要用实验观测来检验，因此记录下来的应该是实际观测到的情况，而不能在任何理由下加以编造，修改或歪曲。
例如某个参数根据理论计算其值应该是100，而在实验中测到只是20的值记录下来，然后再去找原因，而不能用任何其他数字来搪塞。
实验中直接观测到的现象和数字，当然也可能不够准确，也可能有错误，但是某次实验数据不可靠也只能用反复多次的实验来核对，不能够“与书本已有的陈述不符”或“与依据某种理论的计算结果不符”就来修改记录或取消某次记录，对待实验观察必须严肃认真，决不能随便记录某个数字。
二、有关从事实验的基础知识(一)、实验课和重要性实验课在帮助同学们学好本课程的主要内容方面，在培养同学运用理论和实践相结合的方面及独立地从事科学实验的能力方面有极为重要的意义。
工程热力学实验指导书讲解
实验一 空气定压比热容测定一、实验目的1.增强热物性实验研究方面的感性认识，促进理论联系实际，了解气体比热容测定的基本原理和构思。
2.学习本实验中所涉及的各种参数的测量方法，掌握由实验数据计算出比热容数值和比热容关系式的方法。
3.学会实验中所用各种仪表的正确使用方法。
二、实验原理由热力学可知，气体定压比热容的定义式为()p p hc T∂=∂ （1） 在没有对外界作功的气体定压流动过程中，p dQ dh M=, 此时气体的定压比热容可表示为p p TQM c )(1∂∂=（2） 当气体在此定压过程中由温度t 1被加热至t 2时，气体在此温度范围内的平均定压比热容可由下式确定)(1221t t M Q c p t t pm-=(kJ/kg ℃) (3)式中，M —气体的质量流量，kg/s;Q p —气体在定压流动过程中吸收的热量，kJ/s 。
大气是含有水蒸汽的湿空气。
当湿空气由温度t 1被加热至t 2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。
低压气体的比热容通常用温度的多项式表示，例如空气比热容的实验关系式为3162741087268.41002402.41076019.102319.1T T T c p ---⨯-⨯+⨯-=(kJ/kgK)式中T 为绝对温度，单位为K 。
该式可用于250～600K 范围的空气，平均偏差为0.03%，最大偏差为0.28%。
在距室温不远的温度范围内，空气的定压比热容与温度的关系可近似认为是线性的，即可近似的表示为Bt A c p += （4）由t 1加热到t 2的平均定压比热容则为m t t t t pm Bt A tt B A dt t t Bt A c+=++=-+=⎰221122121(5) 这说明，此时气体的平均比热容等于平均温度t m = ( t 1 + t 2 ) / 2时的定压比热容。
【建筑工程管理】工程热力学实验指导书
《工程热力学》实验指导书喷管特性实验一、实验目的1、验证并进一步加深对喷管中气流基本规律的理解，树立临界压力、临界流速和最大流量等喷管临界参数的概念；2、比较熟练地掌握用热工仪表测量压力（负压）、压差及流量的方法；3、明确在渐缩喷管中，其出口处的压力不可能低于临界压力，流速不可能高于音速，流量不可能大于最大流量。
二、实验装置喷管实验台1.进气管2.空气吸气口3.孔板流量计4.U形管压差计5.喷管6.支架7.测压探压针8.可移动真空表9.手轮螺杆机构10.背压真空表11.背压用调节阀12.真空罐13.软管接头渐缩喷管三、实验原理1、喷管中气流的基本规律，来流速度，喷管为渐缩喷管.2、气流动的临界概念当某一截面的流速达到当地音速（亦称临界速度）时，该截面上的压力称为临界压力（）。
临界压力与喷管初压（）之比称为临界压力比，有：当渐缩喷管出口处气流速度达到音速，通过喷管的气体流量便达到了最大值（），或称为临界流量。
可由下式确定：式中：—最小截面积（本实验台的最小截面积为：19.625 mm2）。
3、气体在喷管中的流动渐缩喷管因受几何条件的限制，气体流速只能等于或低于音速（）；出口截面的压力只能高于或等于临界压力（）；通过喷管的流量只能等于或小于最大流量（）。
根据不同的背压（），渐缩喷管可分为三种工况：A—亚临界工况（），此时m<,B—临界工况（），此时m=,C—超临界工况（），此时m,四、操作步骤1、用“坐标校准器”调好“位移坐标板”的基准位置；2、打开罐前的调节阀，将真空泵的飞轮盘车一至二圈。
一切正常后，全开罐后调节阀，打开冷却水阀门。
而后启动真空泵；3、测量轴向压力分布：用罐前调节阀调节背压至一定值（见真空表读数），并记录；然后转动手轮，使测压探针向出口方向移动。
每移动5mm便停顿下来，记录该点的位置及相应的压力值，一直测至喷管出口之外；4、流量的测量：把测压探针的引压孔移至出口截面之外，打开罐后调节阀，关闭罐前调节阀，启动真空泵，然后用罐前调节阀调节背压，每次改变50mmHg柱，稳定后记录背压值和U形管差压计的读数。
工程热力学实验指导书(三个实验)
工程热力学课程实验指导书兰州理工大学2006年6月实验1空气定压比热测定实验指导书一、实验目的1.掌握气体比定压热容的测量原理及其操作方法；2.掌握本实验中测温、测压、测热、测流量的方法；3.掌握由基本数据计算比热值的方法；4.分析实验产生误差的原因及减小误差的可能途径。
二、实验装置如图1.1所示，本实验装置由风机、流量计、比热仪主体、调压器和功率表等组成。
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。
比热仪主体构造如图1.2所示，由多层杜瓦瓶、电热器、均流阀、绝缘垫、旋流片、混流网、出口温度计等组成。
气体的流量由节流阀调节，比热仪出口温度由电加热器输入功率来控制。
比热仪可测200℃以下气体的定压比热。
图1.1 比热仪全套装置图1.2 比热仪主体三、实验原理根据气体平均定压比热定义，当气体在定压加热过程中温度由t1升到t2时，其平均定压比热可以由下式确定：21,21|()ptp m tmQcq t t=-J／(kg.℃)式中：Q p－湿空气在定压加热过程中的吸热量J／sq m－湿空气的质量流量kg／s湿空气是干空气和水蒸气的混合物，当湿空气中水蒸气含量较少，分压力较低时，水蒸气可以当作理想气体处理。
显然，当已知湿空气中水蒸气的吸热量Q v时，干空气的定压比热可由下式确定：21,,21|()p v t pm a t m a Q Q c q t t -=- J ／(kg.℃)式中： Q p －湿空气在定压加热过程中的吸热量 J ／s Q v －水蒸气的吸热量 J ／s q m ，a －干空气的质量流量 kg ／s由1t 加热到2t 的平均定压比热则可表示为：()212112,212t t t p m t a bt dt t t ca bt t ++==+-⎰ 若以（t 1+t 2）/2为横坐标，21,t p mt c 为纵坐标，如图3所示，则可根据不同温度范围的平均比热确定截距a 和斜率b,从而得出比热随温度变化的计算式。
工程热力学实验指导书
工程热力学实验指导书土木工程学院2009年5月19日目录一、气体定压比热测量实验…………………………………………………………二、二氧化碳临界状态观测及关系测定实验………………………………实验一气体定压比热测量实验一、实验目的和要求、了解气体比热测定装置的基本设备与测量原理。
、熟悉本实验中的温度测量、压力测量、热量测量、流量测量的方法。
、掌握由基本数据计算出比热值和求得比热公式的方法。
、分析本实验产生误差的原因及减小误差的可能途径。
二、实验装置和原理实验装置由风机、流量计、比热仪主体、电功率调节及测量系统等四部分组成，如图所示，比热仪主体如图所示。
经比热仪主体的出口温度（）；每流过10L空气所需的时间（τ）；电热器的输入功率（）；以及实验时相应的大气压（）和流量计出口处的表压（Δ）。
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（）。
气体的流量由调节阀控制，气体出口温度由输入电热器的功率来调节。
本比热仪可测℃以下的定压比热。
三、实验内容开启风机，调节流量，使它保持在额定值附近。
调节电热器的输入功率，根据测得的室温；空气在流量计进口处的干、湿球温度（，）；气体经比热仪主体的出口温度（）；每流过10L 空气所需的时间（τ）；电热器的输入功率（）；以及实验时相应的大气压（）和流量计出口处的表压（Δ）等数据，并查用相应的物性参数，计算出被测气体的定压比热（）。
四、实验步骤和数据处理、接通电源及测量仪表，将型管（测量压力）安装好，将出口温度计插入混流网的凹槽中。
、开动风机，旋转调节阀，读出每10L 空气通过流量计所需时间（τ，秒），使流量保持在额定值附近。
、调节电热器功率至某值[可以根据下式预先估计所需电功率：τt W ∆≈12，式中：为电热器输入电功率（）；Δ为进出口温度差（℃）——可假设从℃加热到℃，取个间隔，预估出Δ]；τ为每流过10L 空气所需的时间（）]，连续加热进入设备的空气，记录加热后的出口温度。
工程热力学——实验指导书
《工程热力学》课程实验指导书实验一空气绝热指数测定一、实验目的1、测定空气的绝热指数K和空气的比热C p和C V2、熟悉以绝热膨胀、定容加热基本热力过程为工作原理的测定绝热指数实验方法；3、演示刚性容器充放气过程的热过程现象二、实验装置及原理空气绝热指数测定装置如图所示，利用气囊往有机玻璃容器内充气，通过U型压力计测出容器内压力P1，压力稳定后，突然打开阀门5并迅速关闭。
在此过程中，空气绝热膨胀，在U型压力计上显示出膨胀后容器内的空气压力P2；然后，持续一小时左右，使容器中的空气与实验环境的空气进行热交换，最后达到平衡，即容器中的空气温度与环境温度相等。
此时，U型压力计显示出温度平衡后容器中空气压力P3。
三、实验方法与步骤1、测试前的准备1）将阀门5的锥形塞拔出，抹上一些真空油，以改善阀门的密封性能。
抹油后安装就位并拧紧。
2）在阀门5开放的情况下（即容器与大气相通），用医用注射器将蒸馏水注入U型压力计120～150mm左右的水柱高。
水柱内应不含气泡。
如有气泡，应设法排除。
3)调整装置的水平位置，使U型压力计两水管中的水柱高在一个水平线上。
2、测试步骤1）记录U型空压计初始读数h0。
2）关闭阀门5，把容器拧紧。
3）用气囊往有机玻璃容器内缓慢充气，容器内的压力由U型压力计的水柱差显示。
此时的压差150～200mm水柱为宜。
待压力稳定后，记录下此时的压差值△h。
4）突然打开阀门5并迅速关闭。
空气绝热膨胀后，在U型管内显示出膨胀后容器的气压。
记录此时的压差值△h2.5）持续1～2小时后，待容器内空气的温度与测试现场的大气温度一致时，记下此时容器内空气压力的压力差△h36）一般要求重复三次测试，取其测试结果的平均值。
四、实验注意事项1、气囊往往要漏气，充气后必须用夹子将胶皮管夹紧。
2、在测试过程，测试现场的温度要求保持基本恒定。
不然，很难测出可靠的数据。
五、实验报告及要求1、按照原始数据求出k值。
2、分析影响测试结果的因素。
《工程热力学》实验指导书
喷管压力流量变化规律实验一、实验目的1、巩固和验证气流在喷管中流动的基本原理，熟悉不同形式喷管的机理。
2、了解气流在喷管中流速、压力、流量的变化规律及测试方法。
3、加深对临界状态基本概念的理解。
二、实验原理1、喷管中气体流动的基本规律在亚音速等熵流动中，气体在渐缩管里，速度增加，而压力、密度降低；在渐扩管里，速度减小而压力、密度增大。
在超音速等熵流动中，情况正好与亚音速流动的特点相反，气体在渐缩管中速度减小而压力、密度增大，在渐扩管中速度增加，压力、密度减小。
因此要想获得超音速气流，就必要使亚音速气流首先在渐缩管中加速，当气流被加速到音速，即达到临界状态时，就要改用渐扩管，以使气流继续加速到超音速。
2、喷管中流量的计算根据气体一元稳定等熵流动的连续方程、能量方程、绝热气体状态方程、等熵过程方程，得到气流在喷管中流量m 的表达式为：由式（1）可以看出：当P 2=P 0时，m=0；因此，只有在0＜P 2≤P c ，渐缩喷管的出口压力或缩放喷管的喉部压力达到临界压力时，喷管中的流量m 将存在最大值m max ，计算如下：很显然，满足式（2）的P 2即为临界值P c 。
对应于该截面上的气流速度W 2将达到音速a 。
将k=1.4代入（2）式得：P 2=P c =0.528P 0 （3） 将式（2）代入（1）式得m max 的表达式为：）（1/12102202002222s kg p p p p v p k k f v w f m k k k ⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅-==+）（，得令21201022-⎪⎭⎫⎝⎛+==k kk p p dp dm喷管中的实际流量前面（1）（4）式给出理想流动的流量表达式，实际上，由于气流与管壁的摩擦所产生的边界层，减少了流动截面积。
因此，实际流量是小于理论流量的。
二者之比称为流量系数。
本实验台是采用锥形入口孔板流量计来测量喷管的实际流量。
根据孔板流量计上所测量的压差△P （在U 形管压差计上读出），求得流量m 与压差△P 的关系表达式：）（510373.14εβγ⨯∆⨯=-P m 式中：γ几何修正系数（标定值，本实验条件下可取为1）△P 为U 形压差计读数（mmH 2O ），Pa 为大气压，ta 为大气温度。
《工程热力学》试验指导书
《工程热力学》实验指导书赵文彬实验一 气体定压比热容测定实验一、实验目的1、了解气体比热测定装置的基本原理和构思。
2、熟悉实验中测温、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的可能途径。
二、实验原理引用热力学第一定律解析式，对可逆过程有：pdv du q +=δ 和 vdp dh q -=δ 定压时0=dppp T h dT vdp dh dT q c ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=⎪⎭⎫ ⎝⎛-=⎪⎭⎫ ⎝⎛=δ 此式直接由p c 的定义导出，故适用于一切工质。
在没有对外界作功的气体的等压流动过程中：p Q mdh δ1=则气体的定压比热容可以表示为：()1221t t m Q c p t t pm-=kJ/kg •℃式中：m ——气体的质量流量，kg/s ；p Q ——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是随温度的升高而增大，它是温度的复杂函数。
实验表明，理想气体的比热与温度之间的函数关系甚为复杂，但总可表达为：+++=2et bt a c p式中a 、b 、e 等是与气体性质有关的常数。
在离开室温不很远的温度范围内，空气的定压比热容与温度的关系可近似认为是线形的，假定在0-300℃之间，空气真实定压比热与温度之间进似地有线性关系：bt a c p +=则温度由1t 至2t 的过程中所需要的热量可表示为：()dt bt a q t t ⎰+=21由1t 加热到2t 的平均定压比热容则可表示为：()221122121t t ba t t dtbt a ct t t t pm ++=-+=⎰ 若以（t 1+t 2）/2为横坐标，21t t pmc 为纵坐标（如下图所示），则可根据不同温度范围的平均比热确定截距a 和斜率b,从而得出比热随温度变化的计算式bt a +。
大气是含有水蒸气的湿空气。
当湿空气气流由温度1t 加热到2t 时，其中水蒸气的吸热量可用式下式计算：()dt t m Q t t w w ⎰+=210001172.0844.1式中：w m ——气流中水蒸气质量，kg/s 。
工程热力学与传热学实验指导书
实验一二氧化碳临界状态观测及p-v-T关系测定实验指导书一、实验目的1．了解CO2临界状态的观测方法，增加对临界状态概念的感性认识。
2．增加对课堂所讲的工质热力状态、凝结、汽化、饱和状态等基本概念的理解。
3．掌握CO2的p-v-T关系的测定方法，学会用实验测定实际气体状态变化规律的方法和技巧。
4．学会活塞式压力计，恒温器等热工仪器的正确使用方法。
二．实验原理在准平衡状态下，气体的绝对压力p、比容v和绝对温度T之间存在某种确定关系，即状态方程: ()0=FT,v,ppv=理想气体的状态方程具有最简单的形式：RT实际气体的状态方程比较复杂，目前尚不能将各种气体的状态方程用一个统一的形式表示出来，虽然已经有了许多在某种条件下能较好反映p、v、T之间关系的实际气体的状态方程。
因此，具体测定某种气体的p、v、T关系，并将实测结果表示在坐标图上形成状态图，乃是一种重要而有效的研究气体工质热力性质的方法。
在平面的状态图上只能表达两个参数之间的函数关系，故具体测定时有必要保持某一个状态参数为定值，本实验就是在保持绝对温度T不变的条件下进行的。
三、实验内容1．测定CO2的p-v-t关系。
在p-v坐标系中绘出低于临界温度（t=20℃）、临界温度（t=31.1℃）和高于临界温度（t=35℃）的三条等温曲线，并与标准实验曲线及理论计算值相比较，并分析其差异原因。
2．观测临界状态（1）临界状态附近气液两相模糊的现象。
（2）气液整体相变现象。
（3）测定CO2的p c、v c、t c等临界参数，并将实验所得的v c值与理想气体状态方程和范德瓦尔方程的理论值相比教，简述其差异原因。
四、实验设备整个实验装置由压力台、恒温器和实验台本体及其防护罩等三大部分组成（如图一所示）。
试验台本体如图二所示。
其中1—高压容器；2—玻璃杯；3—压力机；4—水银；5—密封填料；6—填料压盖；7—恒温水套；8—承压汞容器；9—CO2空间；10—温度计。
2011工程热力学实验指导书01
《工程热力学》综合（设计）性实验指导书电力学院李华编华南理工大学教材供应中心2010年4月目录实验一气体定压比热测定实验 (1)实验二二氧化碳热力学性能测定实验 (7)实验三喷管流动测试实验 (15)实验四活塞式压气机试验 (20)实验一 气体定压比热测定实验1.1 概述气体定压比热测定实验系统是一个设计性实验系统，它主要包括热力学参数测量系统的设计、加热和保温系统的设计，稳定状态的确认和维持、基本状态参数的测定和误差分析，以及实验安全和设备维护方面的考虑等。
本实验的目的在于：1、初步掌握热力学实验系统的一般设计方法，熟悉热力学参数测量的仪器选择、仪器使用方法及其注意事项，了解气体比热测定装置的基本原理和构思，利用已有设备设计搭建本实验系统的实验台；2、掌握比热及其不同计量方法，熟悉定压比热和定容比热的定义及其相互关系，复习巩固理想气体的有关知识，能够用基本数据和基本公式计算各种比热值。
通过实验观察和定量测定不同温度下空气的定压比热值。
3、通过数据整理，发现空气的定压比热随温度变化的规律，绘制它们之间的关系曲线，做出定性的解释。
数值分析实验结果的误差，并给出产生误差的原因及减少误差的可能途径。
1.2 本实验的相关热力学原理比热又称比热容，是指单位量的物质温度升高1℃（或1K ）时所吸收的热量。
根据物质单位量的标准不同，比热有质量比热c 、体积比热C’和摩尔比热C m 三种计量方法。
对于理想气体，这三种比热间的关系如下：'022414.0C Mc C m ==上式中的M 是物质的摩尔质量。
另外物质吸热的过程并非唯一确定的，因而从严格意义上讲，比热是与具体热力过程有关的过程量。
然而，由于工程实际中针对较多的是定压过程和定容过程（或近似可视为定压过程和定容过程），因而除非特殊说明，人们所说的比热往往指定压比热或定容比热。
当热力过程的性质确定后，比热就变成了仅与工质状态有关的一个重要的物性参数。
工程热力学实验指导书
《工程热力学》实验指导书喷管特性实验一、实验目的1、验证并进一步加深对喷管中气流基本规律的理解，树立临界压力、临界流速和最大流量等喷管临界参数的概念；2、比较熟练地掌握用热工仪表测量压力（负压）、压差及流量的方法；3、明确在渐缩喷管中，其出口处的压力不可能低于临界压力，流速不可能高于音速，流量不可能大于最大流量。
二、实验装置喷管实验台1.进气管2.空气吸气口3.孔板流量计4.U形管压差计5.喷管6.支架7.测压探压针8.可移动真空表9.手轮螺杆机构 10.背压真空表 11.背压用调节阀12.真空罐13.软管接头渐缩喷管三、实验原理1、喷管中气流的基本规律cdcM A dA )1(2-= ， 来流速度 1<M ，喷管为渐缩喷管)0(<dA . 2、气流动的临界概念当某一截面的流速达到当地音速（亦称临界速度）时，该截面上的压力称为临界压力（c p ）。
临界压力与喷管初压（1p ）之比称为临界压力比，有：1p p c=γ 当渐缩喷管出口处气流速度达到音速，通过喷管的气体流量便达到了最大值（ma x m ），或称为临界流量。
可由下式确定：1112minmax 1212νp k k k A m k ∙⎪⎭⎫⎝⎛++=-式中：min A —最小截面积（本实验台的最小截面积为：19.625 mm 2）。
3、气体在喷管中的流动渐缩喷管因受几何条件)0(<dA 的限制，气体流速只能等于或低于音速（a C ≤）；出口截面的压力只能高于或等于临界压力（c p p ≥2）；通过喷管的流量只能等于或小于最大流量（max m ）。
根据不同的背压（b p ）， 渐缩喷管可分为三种工况： A —亚临界工况（c b p p >），此时m<max m , c b p p p >=2 B —临界工况（c b p p =），此时 m=max m , c b p p p ==2 C —超临界工况（c b p p <），此时 m max m >, b c p p p >=2四、操作步骤1、用“坐标校准器”调好“位移坐标板”的基准位置；2、打开罐前的调节阀，将真空泵的飞轮盘车一至二圈。
(教材)工程热力学实验指导书
内容简介本书主要是工程热力学实验，分2章。
第一章介绍具体的工程热力学实验，对每个实验，着重于阐明其实验原理、实验装置、实验操作方法和实验数据处理等内容。
每一实验均附有思考问题，以帮助读者进一步分析实验中的问题。
第二章是测量误差与数据处理，介绍了误差分析及数据处理方面的知识和方法。
本书可供高等院校动力类相关专业的本科生或研究生使用，亦可供有关教师、实验技术人员在编写工程热力学实验指导书、安排热力学实验时参考。
工程热力学实验教程是依据《工程热力学》本科生课程的教学大纲编写的。
它可供开设实验课、编写实验指导书的教师参考，亦可作为高等院校本科生、研究生的实验参考用书，也可供有关工程技术人员参考。
本实验教程以工程热力学实验为主，并据此编写了测量误差与数据处理。
书中每一项实验的内容着重于阐明她的基本原理、实验装置结构系统、基本测试方法、数据整理以及某些技术问题等。
每项实验都附有思考问题，以期使读者能进一步分析实验中的一些问题。
本书由朱强编写。
在本书编写过程中，得到了汪健生教授许多有意义的指导，在此表示衷心的感谢。
此外，感谢为本书提供各种资料和帮助的其他专家教授们以及参与修改和校对工作的人员。
在编写过程中，参考了国内外一些教材和文献的内容，在此一并致谢！由于受时间和作者水平的限制，书中难免疏漏和错误，可能还存在许多不尽如人意的地方，恳请读者们批评指正！以后将更加努力的学习和工作，以使本书的修订趋于完善。
第一章工程热力学实验1.1饱和蒸汽p-T关系曲线测量实验 (1)1.2CO2临界现象观测及p-v-t关系测定实验 (6)1.3绝热节流效应的测定实验 (15)1.4 喷管中气体流动实验 (22)1.5 压气机性能实验 (31)第二章测量误差与数据处理2.1 误差 (40)2.2 测量不确定度 (44)2.3 实验数据处理方法 (45)第一章工程热力学实验1.1饱和蒸汽p-T关系曲线测量实验一、实验目的1、通过观察饱和蒸汽压力和温度变化的关系，加深对饱和状态的理解，从而树立液体温度达到对应于液面压力的饱和温度时，沸腾便会发生的基本概念。
工程热力学试验指导书
《传热学》实验指导书南京航空航天大学能源与动力学院导热实验导热分为稳定导热和不稳定导热，测定导热系数的方法可分为稳定法及非稳态法。
两种方法相比，稳定法测定导热系数的方法。
精度较高，实验条件苛刻，而非稳态法测试速度快，但精度低，我们可以根据材料的性质，形状和要求采用不同的方法。
下面，我们介绍用稳态法测定颗粒状及纤维状材料导热系数（球体法）和在导热和导电现象类似的数学模型上用电场模拟温度场的电热模拟法来测量二维墙角温度场分布。
球体法测定颗粒状及纤维状物质导热系数实验一、实验原理球体法是圆球壁的稳定导热。
它是利用两个（空心的）同心球组成，如图1所示，在同心壁之间填充有被测定的颗粒状物质或纤维状物质，内球的内部安装电加热器，通电后内球温度升高，并通过被测试物把热量传至外球且散失于大气中。
经四小时以上的加温，当所加入的热量与散失于大气中的热量相等时，即处于稳定状态，则通过两球夹层的热流量（由付立叶定律知）：F drdtQ ⋅-=λ （对于球体，其表面面积为F=4πr 2,r 为球半径） 则：24r drdtQ πλ⋅-= ∴C rQ t +⋅=14πλ 设内球外半径为r 1(m )，外球内半径为为r 2(m)；内球外壁表面温度为t 1外球内壁面温度t 2,则有：当t=t 1时，t 1=Q/（4πλr 1）+C （1） 当t=t 2时，t 2=Q/（4πλr 2）+C （2） (1)—（2）得：2112214r r r r Q t t -⋅=-πλ （3）夹层厚度 )(2112d d -=δ故（3）式变为：21214d d Q t t δπλ⋅=-∴)(2121t t d d Q-=πδλ （w/m ·k ）上式中，Q 为通过夹层的热量，λ是夹层物质之导热系数（w/m ·k ）。
热流量Q 可通过加热器的电流及电压乘积I ·U 或功率表得到，t 1,t 2可由内壁及外壁设的热电偶测出。
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《工程热力学》课程
实验指导书
实验一空气绝热指数测定
一、实验目的
1、测定空气的绝热指数K和空气的比热C P和G
2、熟悉以绝热膨胀、定容加热基本热力过程为工作原理的测定绝热指数
实验方法；
3、演示刚性容器充放气过程的热过程现象
二、实验装置及原理
空气绝热指数测定装置如图所示，利用气囊往有机玻璃容器内充气，经过U 型压力计测出容器内压力P i,压力稳定后，突然打开阀门5并迅速关闭。
在此过程中，空气绝热膨胀，在U型压力计上显示出膨胀后容器内的空气压力P2；然后，持续一小时左右，使容器中的空气与实验环境的空气进行热交换，最后达到平衡，即容器中的空气温度与环境温度相等。
此时，U型压力计显示出温度平
衡后容器中空气压力P3
三、实验方法与步骤
1、测试前的准备
1) 将阀门5 的锥形塞拔出, 抹上一些真空油, 以改进阀门的密封性能。
抹油后安装就位并拧紧。
2) 在阀门5开放的情况下( 即容器与大气相通) , 用医用注射器将蒸馏水注入U型压力计120〜150mn左右的水柱高。
水柱内应不含气泡。
如有气泡,应设法排除。
3) 调整装置的水平位置，使U型压力计两水管中的水柱高在一个水平线上。
2、测试步骤
1) 记录U 型空压计初始读数h0。
2) 关闭阀门5, 把容器拧紧。
3) 用气囊往有机玻璃容器内缓慢充气，容器内的压力由U型压力计的水柱差显示。
此时的压差150〜200mn水柱为宜。
待压力稳定后,记录下此时的压差值厶h。
4) 突然打开阀门5并迅速关闭。
空气绝热膨胀后，在U型管内显示出膨胀后容器的气压。
记录此时的压差值△ h2.
5) 持续1〜2小时后, 待容器内空气的温度与测试现场的大气温度一致时, 记下此时容器内空气压力的压力差△ h a
6) 一般要求重复三次测试, 取其测试结果的平均值。
四、实验注意事项
1 、气囊往往要漏气, 充气后必须用夹子将胶皮管夹紧。
2、在测试过程, 测试现场的温度要求保持基本恒定。
不然, 很难测出可靠的数据。
2、分析影响测试结果的因素
五、实验报告及要求
1 、按照原始数据求出k 值。
2、分析影响测试结果的因素
实验二二氧化碳临界态观测及PVT关系测定
一、实验目的
1、了解CO临界状态的观测方法，增加对临界状态的概念的感性认识。
2、加深对课堂所讲的工质状态，凝结,汽化,饱和状态等基本概念的理解。
3、掌握CO的p-v-l关系的测定方法,学会用实验测定实际气体状态变化规律的方法和技巧。
4、学会活塞式压力计，恒温器等热工仪器的正确使用方法。
二、实验内容
1、测定CO的p-v-l关系，在p-v-l坐标系中绘出低于临界温度(t=20 C) 临界温度(t=31.1 C )和高于临界温度(t=50 C )的三条等温曲线,并于标准实验曲线及理论计算值相比较，并分析其差异原因。
2、观测CO在低于临界温度时(t=25 C, 27 C)饱和温度和饱和压力之间的对应关系，并与图四中的t-p曲线相比较。
3、观测临界状态
⑴临界状态附近汽液两相模糊的现象
⑵汽液整体相变现象
⑶观测CO的t, p, v 等临界参数，并将实验所地的v值与理想气体状态方程和繁德瓦尔方程的理论值相比较，简述其差异原因
三、实验设备及原理
整个实验装置由压力台、恒温器和
试验台本体及其防护罩等三大部分组成
(如图一)。
试验台本体如图二所示。
其中1-高
压容器;2-玻璃杯;3-压力油;4-水银；
5-密封填料；6-填料水套；7-恒温水套；
8-承压玻璃管；9-CO2空间；10-温度计。
对简单可压缩热力系统，当工质处于平衡状态时，其状态参数p、v、t
之间有：
E（ p, v, t） =0 或t=f（ p, v）本试验就是根
据式（1）, 采用定温方法来测定CQ的p-v之间的关
系, 从而找出CO2的p-v-t关系。
实验中，由压力台送来的压力油进入高压容器和
玻璃杯上半部，
迫使水银进入预先装CO气体的承压玻璃管,CO2被压
缩,其压力和容积经过压力台上的活塞杆的进、退来
调节。
温度由恒温器供给的水套里的水温来
讥勢（i t怵
调节。
实验工质二氧化碳的压力，又装在压力台上的压
力表读出（如果提高精度，可由加在活塞转盘上的平衡砝码读出，并考虑水银柱高度的修正）。
温度由插在恒温水套中的温度计读出。
比容首先由承压玻璃管内二氧化碳柱的高度来测量，而后再根据承压玻璃管内均匀、截面不变等条件换算出。
四、实验步骤
1、按图一装好试验设备，并开启试验本体上的日光灯。
2、恒温器准备及温度调节。
⑴将蒸馏水注入恒温器内，注至离盖30〜50mm,检查并接通电路，开动电动泵，使水循环对流。
⑵旋转点接点温度计顶端的帽形磁铁，跳动凸轮示标，使凸轮上端面与所要调定的温度一致，再将帽形磁铁用横向螺钉锁紧，以防转动。
⑶视水温情况，开、关加热器，当水温未达到要调定的温度时，恒温器指示灯是亮的，当指示灯时亮时灭闪动时，说明温度已达到所需恒温。
⑷观察玻璃水套上的温度计，若其读书与恒温器的温度计及电接点温度计所标定的温度一致时（或基本一致），则可（近似）认为承压玻璃管内的CO2 的温度处于所标定的温度。
⑸当需要改变试验温度时，重复⑵〜⑷即可
因为压力台的油缸容量比主容器容量小, 需要多次从油杯抽油, 再向主容器充油, 才能在压力表上显示压力读数, 压力台抽油, 充油的操作过程非常重要, 若操作失误, 不但加不上压力, 还会损坏试验设备, 因此, 务必认真掌握, 其步骤如下:
⑴关压力表及其进入本体油路的两个阀门, 开启压力台上油杯的进油阀。
⑵摇退压力台上的活塞螺杆, 直至螺杆全部退出。
这时, 压力台油缸中抽满了油。
⑶先关闭油杯阀门, 然后开启压力表和进入本体油路的两个阀门。
⑷摇进活塞螺杆, 使本体充油杯阀门是否关好, 压力表及本体油路阀门是否开启, 若均已调定后, 即可进行实验。
4、做好实验的原始记录
⑴设备数据记录:
仪器、仪表名称、型号、规格、量程、精度。
⑵常规数据记录:
室温、大气压、实验环境情况等。
⑶测定承压玻璃管内的CO的质面比常数K值。
由于充进承压玻璃管内的CO质量不便测量,而玻璃管内径或截面积(A有不易测准，因而实验中采用间接办法来CO的容积，认为CO的比容v与其高度是一种线性关系, 具体方法如下:
a) 已知CO2液体在20°C, 9.8MPa时的比容v( 20°C, 9.8MPa) =0.00117m/kg
b) 实际测定试验台在20C , 9.8MPa时的CO2液柱高度△ h( m)(注意玻璃水套上刻度的标记方法) 。
c) T v( 20 C , 9.8MPa) = =0.00117
m △ h0
••• — =- --------- =k( kg/ )
A 0.00117
K即为玻璃管内CO2面比常数
因此,任意温度,压力下C02的比容为：
△h △h
V= ————=———( m /kg) m
A k
其中, △h=h-h0
h —温度, 压力下水银柱高度
h0 —承压玻璃管内径顶端刻度
5、测定低于临界温度t=20 °C时的定温线
⑴将恒温器调定t=20 C ,并保持恒温
⑵压力从4.41MPa开始，当玻璃管内水银升起来后，应足够缓慢地摇进活塞螺杆, 以保证定温条件。
否则, 将来不及平衡, 使读数不准。
⑶按照适当的压力间隔取h值,直至压力p=908MPa
⑷注意加压C02的变化，特别是注意饱和和压力和饱和温度之间的对应关系
以及液化, 汽化等现象。
要将测得的实验数据及观察到的现象一并添入表1。
⑸测定t=25 C , t=27 C时其饱和温度和饱和压力的对应关系。
6•测定临界等温线临界参数，并观察临界现象。
⑴按上述方法和步骤测出临界等温线, 并在该曲线的拐点处找出临界压力Pc和临界比容Vc,并将数据填入表1。
⑵观察临界现象。
7•测定高于临界温度t=50 C时的等温线,将数据填入原始记录表1
五、实验结果处理和分析
1、按表中测试的数据, 在p-v 坐标系中画出三条等温线。
( 临界, 高于临界,
低于临界)
2、简述所观测到的临界现象。