同济大学工程热力学实验报告

同济大学工程热力学实验报告

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工程热力学实验指导书

许思传

同济大学汽车学院

二○一二年三月

实验Ⅰ：喷管中气体流动特性实验 (543)

一、实验目的 (3)

二、实验原理 (3)

三、实验装置 (3)

四、实验步骤 (4)

实验Ⅱ：空气比定压热容测定实验 (7)

一．实验目的 (7)

二. 实验装置和原理 (7)

三.实验步骤和数据处理 (8)

四．注意事项 (10)

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 (11)

一．实验目的 (11)

二．实验装置 (11)

三．实验步骤 (12)

四．数据记录及计算结果 (13)

五、注意事项 (14)

实验Ⅳ：二氧化碳p―v―T关系的观察和测定 (15)

一．实验目的 (15)

二．实验原理 (15)

三．实验装置 (17)

四．实验步骤 (19)

五、实验数据的整理 (19)

六、实验报告 (20)

七、注意事项 (20)

实验Ⅴ：可视性饱和蒸汽温度和压力关系实验 (21)

一．实验目的 (21)

二．实验装置 (21)

三．实验方法与步骤 (21)

四．实验结果整理 (22)

五．注意事项 (22)

实验Ⅵ：空气绝热指数测定实验 (23)

一．实验目的 (23)

二．实验装置及测试原理 (23)

三．实验方法及实验步骤 (24)

四、实验数据处理 (24)

五．测试结果分析 (25)

六．注意事项 (25)

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—轴向位移曲线和流量—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、实验步骤

通过渐缩喷管试验台，绘制压力—位移曲线及流量—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，可得如图1-2所示的压力曲线。

这组曲线表明，渐缩喷管内任何截面上的压力都不会低于临界压力。当背压低于临界压力时，气流在喷管外发生突然膨胀，压力降低到背压。

（4）调节背压，使b P /1P ＝1开始逐渐降低，流量相应自零开始逐渐增大。当b P /p 1=c P r /p 1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，见图1-3。

四、实验数据

0 1 2 3 4 pb pc p(pb=pc) 0.076 0.0645 0.042 0.0405 0.0395 0.058 0.06 p(pbpc)

0.087

0.0645

0.0365

0.0365

0.0365

0.0635

0.054

五．Matlab 拟合曲线

渐缩喷管压力曲线

由于流量只有3组数据，无法很好的拟合出喷管的流量曲线，理论曲线如下图

六．实验注意事项

1.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。

0.528

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—多层杜瓦瓶，2—电加热器，3—均流网，4—绝缘垫，5—旋流片，6—混流网，7—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（t a ,t v ）（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（t 1,t 2）；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（P b ）和流量计出口处表压力（p g ）。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（c P ）。

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。

风机

220V

流量计

电功率表

220V

调压变压器

比热仪主体

温度计

h

节流阀

温度计

图2-1 比热仪全套装置图