热工实验指导书(特选内容)

热工实验指导书

唐慕萱王素美姜慧娟

东南大学能源与环境学院

二O O九年二月

目录

实验一空气定压比热容测定 (2)

实验二空气绝热指数的测定 (7)

实验三喷管实验—气体在喷管中流动性能的测定 (11)

实验四管道沿程阻力测定 (19)

实验五圆柱、机翼等物体的绕流流动显示观察 (24)

实验六绕圆柱体压力分布的测定 (26)

实验七稳态双平板法测定非金属材料的导热系数 (30)

实验八恒热流准稳态平板法测定材料热物性 (34)

实验九空气橫掠圆柱体时局部换热系数的测定 (39)

实验十辐射换热角系数的测定 (49)

实验十一材料表面法向热发射率（黑度）的测定 (52)

附录 (56)

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 h

c 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 T

Q

M 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

)

(1221

t 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 t t B A dt t t Bt

A c

+=++=-+=⎰

2

21122

1

21

(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。因此，可以对某一气体在n 个不同的平均温度t m i 下测出其定压比热容c p m i ，然后根据最小二乘法原理，确定

∑∑∑∑∑∑--=

2

22

)(mi

mi mi pmi mi pmi mi

t n t t c t c t A （6）

∑∑∑∑∑--=

22

)

(mi

mi

pmi mi pmi mi

t

n t c t n c

t B （7）

从而便可得到比热容的实验关系式。

三、实验设备