水蒸气定压比热容
Thermal properties of water:
? 1 kg/m3 = 0.001 g/cm3 = 0.0005780 oz/in3 = 0.16036 oz/gal (Imperial) = 0.1335 oz/gal (U.S.) = 0.0624 lb/ft3 = 0.000036127 lb/in3 = 1.6856 lb/yd3 = 0.010022 lb/gal (Imperial) = 0.008345 lb/gal (U.S) = 0.0007525 ton/yd3
? 1 N/m2 = 1 Pa = 1.4504x10-4 lb/in2 = 1x10-5 bar = 4.03x10-3 in water = 0.336x10-3 ft water =
0.1024 mm water = 0.295x10-3 in mercury = 7.55x10-3 mm mercury = 0.1024 kg/m2 = 0.993x10-5
atm
? 1 m3/kg = 16.02 ft3/lb m = 27680 in3/lb m = 119.8 US gal/lb m = 1000 liter/kg
? 1 kJ/(kg K) = 0.2389 kcal/(kg o C) = 0.2389 Btu/(lb m o F)
实验一 气体定压比热容测定实验
工程热力学实验 指导书 哈尔滨理工大学 热能与动力工程实验室
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=dp p p 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 m dh δ1= 则气体的定压比热容可以表示为： ()122 1t 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 ?+=2 1 由1t 加热到2t 的平均定压比热容则可表示为： ()2211 22121t t b a t t dt bt a c t t t t pm ++=-+=? 若以（t 1+t 2）/2为横坐标，21t t pm c 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 ?+=2 10001172.0844.1 式中：w m ——气流中水蒸气质量，kg/s 。 则干空气的平均定压比热容由下式确定： ()()1212)(')(21t t m m Q Q t t m m Q c w w p w p t t pm ---=--= 式中：'p Q ——为湿空气气流的吸热量。 三.实验设备
2.气体定压比热容的测定
实验二 气体定压比热容的测定 一、实验目的 1． 掌握气体比热容测定装置的基本原理，了解辐射屏蔽绝热方法的基本思路； 2． 进一步熟悉温度、压力和流量的测量方法； 3． 测定空气的定压比热容，并与文献中提供的数据进行比较。 二、实验原理 按定压比热容的定义， T q c p p d δ= T c q p p d ?=δ ? ?=2 1 d T T p p T c m Q 气体定压比热容的积分平均值： T m Q T T m Q c p p pm ?= -= ) (12 (1) 式中，Q p 是气体在定压流动过程中由温度T 1被加热到T 2时所吸收的热量（W ），m 是气体的质量流量（kg/s ）,△T 是气体定压流动受热的温升（K ）。这样，如果我们能准确的测出气体的定压温升△T ，质量流量m 和加热量Q ，就可以求得气体的定压比热容c pm 。 在温度变化范围不太大的条件下，气体的定压比热容可以表示为温度的线性函数，即 c p =a +bT 不难证明，温度T 1至T 2之间的平均比热容，在数值上等于平均温度T m =( T 1+T 2)/2下气体的真实比热容，即 c pm =c p [(T 1+T 2)/2]=a+b T m (2) 据此，改变T 1或T 2，就可以测出不同平均温度下的比热容，从而求得比热容与温度的关系。 三、实验设备 实验所用的设备和仪器主要有风机、流量计、比热仪主体、调压变压器、温度计等。实验时，被测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：在流量计出口处的干、湿球温度T 0和T w ，气体流经比热仪主体的进出口温度T 1和T 2；气体的体积流量V ；电加热功率P 以及实验时的大气压p b 和流量计出口处的表压p e 。 气体的流量由节流阀控制，气体出口温度由输入电加热器的功率来调节。本比热仪可测300℃以下气体的定压比热容。 前已指出，提高测量精度的关键是提高Q p 、ΔT 和m 的测量精度，设电加热器的功率为P ，则， P=Q g +Q ζ (3) 其中，Q g 是气体所吸收的热量，Q ζ是损失到环境中的热量。由于杜瓦瓶实际上是一个高度真空的多层瓶，且每一层的内壁上都镀有高反射率的水银。这样，按着传热学理论，通过杜瓦瓶的散热损失将很小，因此在（3）式中的Q ζ 实际上很小，完全可以忽略不计。这样，P=Q g 。如果通入比热仪本体的是纯气体，则Q p =Q g =P 。
热量计算及蒸汽与热水的换算方法
热量换算及各种做功状态的换算 Q=C*M*⊿T （ Q--为热量，单位：焦耳kJ C--为水的比热容，单位：kJ/（Kg*℃）水取4.2 M —水量，单位：Kg ⊿T —温度差 ） 1Kg 饱和蒸汽（100℃） 变成 1Kg 开水可以放出 2737.6kJ 的热量。 1、 已知蒸汽量M Z 怎么求产开水量M K ：（⊿T 即为100-冷水温度） M K =M Z +T ⊿*6.2737*M Z C =M Z +T ⊿*2.46.2737*M Z = M Z +T ⊿81.651*M Z 例： 若蒸汽量为60kg 冷水温度为20℃，则： 由M Z +T ⊿81.651*M Z 代入数据得 = 60+2010081 .651*06- = 549kg 2、 已知开水量M K 怎么求热水量M R ： M R =M K +S J K T ⊿ T ⊿*M （ T ⊿J --开水降到热水的温差 S T ⊿--冷水升温至热水的温差 例如： 500kg 开水，热水温度为60℃，冷水温度为10℃，则： 由M R =M K +S J K T ⊿ T ⊿*M 代入数据得： M R =500+ 10 60 )60100(*005--=900kg
蒸饭时间计算： 1Kg大米蒸熟需要1675KJ（400大卡）的热量， 一台每小时产60kg饱和蒸汽的蒸汽机蒸100kg的米蒸熟需要多少时间（设饭蒸熟时的温度为100℃）： 则：100kg米蒸熟所需热量为167500kJ，那么需要多少蒸汽量：M=167500/2737.6=61.1kg 那么需要的时间为61.1/60*1=1.018小时 则为61分钟饭就熟了。 （蒸汽机蒸汽温度远大于饱和蒸汽温度100℃，故此计算只是保守计算） 锅炉蒸发量与锅炉热效率： 1T/h=60*104千卡（大卡）/h=0.7MW 热量=蒸汽质量*（蒸汽焓-水焓） 查表，150℃水蒸气的焓为2745.4kj/kg 100℃水焓为：419.06kj/kg 120KG/H，150℃的水蒸气变成100摄氏度的水所释放的热量：120*（2745.4-419.06）kj=279161KJ 换算成功率77.5KW 用锅炉蒸发量来进行计算所需功率：700*120/1000=84KW 附件里面给你一张表，可以查蒸汽的焓
名词释义 绝压,饱和蒸汽,过热蒸汽,定压比热容,定容比热容,临界压力,临界温度,冲击功,腐蚀
绝压的定义 就是绝对压力（工程学称谓，物理学称谓是绝对压强)绝压，指绝对压力：介质(液体、气体或蒸汽)所处空间的所有压力。绝对压力是相对零压力而言的压力。相对应的，表压力(相对压力)：如果绝对压力和大气压的差值是一个正值，那么这个正值就是表压力，即表压力=绝对压力-大气压>0,如果是负值，就叫真空度。绝压PaA，表压PaG。 饱和蒸汽的定义 当液体在有限的密闭空间中蒸发时，液体分子通过液面进入上面空间，成为蒸汽分子。由于蒸汽分子处于紊乱的热运动之中，它们相互碰撞，并和容器壁以及液面发生碰撞，在和液面碰撞时，有的分子则被液体分子所吸引，而重新返回液体中成为液体分子。开始蒸发时，进入空间的分子数目多于返回液体中分子的数目，随着蒸发的继续进行，空间蒸汽分子的密度不断增大，因而返回液体中的分子数目也增多。当单位时间内进入空间的分子数目与返回液体中的分子数目相等时，则蒸发与凝结处于动平衡状态，这时虽然蒸发和凝结仍在进行，但空间中蒸汽分子的密度不再增大，此时的状态称为饱和状态。在饱和状态下的液体称为饱和液体，其对应的蒸汽是饱和蒸汽，但最初只是湿饱和蒸汽，待蒸汽中的水分完全蒸发后才是干饱和蒸汽。蒸汽从不饱和到湿饱和再到干饱和的过程温度是不增加的，干饱和之后继续加热则温度会上升，成为过热蒸汽。 过热蒸汽的定义 当湿蒸汽中的水全部汽化即成为饱和蒸汽，此时蒸汽温度仍为沸点温度。如果对于饱和蒸汽继续加热，使蒸汽温度升高并超过沸点温度，此时得到的蒸汽称为过热蒸汽。 定压比热容的定义 在压强不变的情况下，单位质量的某种物质温度升高1K所需吸收的热量，叫做该种物质的“定压比热容”，用符号Cp表示，国际制单位是：J/(kg·K)。因为气体在压强不变的条件下，当温度升高时，气体一定要膨胀而对外作功，除升温所需热量外，还需要一部分热量来补偿气体对外所作的功，因此，气体的定压比热容比定容比热容要大些。由于固体和液体在没有物态变化的情况下，外界供给的热量是用来改变温度的，其本身体积变化不大，所以固体与液体的定压比热容和定容比热容的差别也不太大。因此也就不需要区别了。 定容比热容的定义 在物体体积不变的情况下，单位质量的某种物质温度升高1K （开尔文）所需吸收的热量，叫做该种物质的“定容比热容”以符号Cv表示，国际单位是：J/(kg·K)。 临界压力的定义 物质处于临界状态时的压力（压强）。就是在临界温度时使气体液化所需要的最小压力。也就是液体在临界温度时的饱和蒸气压。
水蒸气压和相对湿度的计算公式
水蒸气压和相对湿度的计算公式 要求水蒸气压和相对湿度时，虽然最好用通风乾湿计，但也可采用不通风乾湿计。由乾湿计计算水蒸气压和相对湿度的公式为： 1. 从通风乾湿计的度数计算水蒸气压： （1）湿球不结冰时 e =E’w–0.5(t-t’)P/755 （2）湿球结冰时 e =E’i –0.44(t-t’)P/755 式中， t:乾球读数(oC)t’：湿球读数(oC) E w为t(oC)干球的饱和蒸气压 E’w：t’(oC)湿球的水饱和蒸气压E’i：t’(oC)的冰饱和蒸气压 e：所求水蒸气压 P：大气压力 2. 从不通风乾湿计的度数计算水蒸气压： （1）湿球不结冰时e=E’ w-0.0008P(t-t’) (2)湿球结冰时e=E’ i-0.0007P(t-t’) 此处所用符号的意义同上。压力单位都统一用mmHg或mb。 3．求相对湿度： H=e/E w×100 式中H为所求相对湿度（％），E w为t(oC)的饱和蒸气压（即使在0oC以下时也不使用E i）。
水的饱和蒸汽压与温度曲线图 1物理大气压（atm）=101.325千帕（kPa）=14.696磅/英寸2（psi）=1.0333巴（bar）t pa bar mbar 0 610.7 0.00623 6.22784 2 705. 3 0.00719 7.19256 4 812.8 0.00829 8.28884 6 934.5 0.00953 9.52992 8 1072 0.01093 10.93213 10 1227 0.01251 12.5128 12 1401.4 0.01429 14.29131 14 1597 0.01629 16.28601 16 1817 0.01853 18.52954 18 2060 0.02101 21.00763 20 2337 0.02383 23.83244 22 2642 0.02694 26.94279 24 2982 0.03041 30.41007 25 3166 0.03229 32.28648 26 3360 0.03426 34.26487 28 3778 0.03853 38.52758 30 4241 0.04325 43.2492 32 4753 0.04847 48.47051 34 5318 0.05423 54.23232 36 5940 0.06058 60.5754 38 6623 0.06754 67.54055 40 7374 0.0752 75.19915 50 12334 0.12578 125.78063