工热实验指导书

实验一 可视性饱和蒸汽压力和温度关系实验

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。

2、通过对实验数据的整理，掌握饱和蒸汽 P—T关系图表的编制方法。

3、学会温度计、压力表、调压器和大气压力计等仪表的使用方法。

4、能观察到小容积和金属表面很光滑（汽化核心很小）的饱态沸腾现象。 二、 实验原理 三、 实验步骤

1、熟悉实验装置及使用仪表的工作原理和性能。 2、将电功率调节器调节至电流表零位，然后接通电源。

3、调节电功率调节器，并缓慢逐渐加大电流至1A左右，待蒸汽压力升至一定值时迅速记录下水蒸汽的压力和温度；温度和压力逐渐增加，重复上述实验记录，在0～1.0Ma（表压）范围内实验不少于5次，且实验点应尽量分布均匀。

4实验完毕后，将调压指针旋回零位，并断开电源。

5、记录室温和大气压力（温度计和大气压力表自备）。

四、实验数据记录与整理

1、记录和计算：

饱和压力[Ma] 实压验力次表大气绝对压饱和温度[℃] 温度 理?t?t?t'误差 备?t?100%[%] t计压力 论[℃] 数 读读 力 P=P’+B 值值 值 B t P’ t’ 1 2 3 4 5 6

注

2、绘制P—t关系曲线：

将实验结果点在坐标上，清除偏离点，绘制曲线。

温度[℃]压力（绝） [Ma]

图2 饱和水蒸气压力和温度的关系曲线

温度[℃] 压力（绝）[Ma] 图3饱和水蒸气压力和温度的关系对数坐标曲线 3、总结经验公式：

将实验曲线绘制在双对数坐标纸上，则基本呈一直线，故饱和水蒸气压力和温度的关系可近似整理成下列经验公式：

t?1004P

4、误差分析：

通过比较发现测量比标准值低1%左右，引起误差的原因可能有以下几个方面： （1）读数误差。

（2）测量仪表精度引起的误差。 （3）利用测量管测温所引起的误差。 五、注意事项

1、实验装置通电后必须有专人看管。

2、实验装置使用压力为1.0Ma（表压），切不可超压操作。

饱和水蒸气热力性质表(按温度排列)

温度t/℃ 压力p / MPa 95 100 110 120 130 140 150 160 170 0.0.10.10.10.20.30.40.60.7080134329847006117571769144525 43 83 18 90 1 6 7 33 实验二 气体定压比热测定实验

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. 熟悉本实验中的测温度、测功率、测压差、测

流量的方法。

3. 掌握由基本数据计算出比热值和求得比热公式的方法。

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

装置由风机、湿式气体流量计、比热仪主体、电功率调节及测量系统等四部分组成（如图一所示）。

热空气U型压力计气体流量计调节阀比热仪功率调节及功率表冷空气图2-1 实验装置

比热仪主体如图二所示。

导线热空气均流网电热芯杜瓦瓶温度计冷空气

图2-2 比热仪主体

实验时，被测空气（也可以是其它气体）由风机经湿式气体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：空气在流量计出口处的干、湿球温度（t0，tw由于是湿式气体流量计，实际为饱和状态）；气体经比热仪主体的进出口温度（t1，t2）；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（B）和流量计出口处的表压（Δh）。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（Cpm）。

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。

本比热仪可测300℃以下的定压比热。

三、 实验内容与步骤

1. 接通电源及测量仪表，选择所需的出口温度计插入混流网的凹槽中（现已改为PT100热电阻测量）。

2. 启动风机，调节节流阀，使流量保持在额定值附近。测出流量计出口空气的干球温度（t0）和湿球温度。

3. 调节一定风的流量，逐渐提高电热器功率，使出口温度升高至预计温度。

[可以根据下式预先估计所需电功率： W?12?t

? 式中：W为电热器输入电功率（瓦）；Δt为进出口温度差（℃）；

τ为每流过10升空气所需的时间（秒）。] 4. 待出口温度稳定后（出口温度在10分钟之内无变化或有微小起伏，即可视为稳定），读出下列数据，每10升空气通过流量计所需时间（τ,秒）；比热仪进口温度——即流量计的出口温度（t1,℃）和出口温度（t2℃）；当时相应的大气压力（B，毫米汞柱）和流量计出口处的表压（Δh，毫米水柱）；电热器的输入功率（W，瓦）。

5. 根据流量计出口空气的干球温度和湿球温度,

从湿空气的干湿图查出含湿量(d,克/公斤干空气)，并根据下式计算出水蒸气的容积成分：

rw?d/622 1?d/6226. 根据电热器消耗的电功率，可算出电热器单位时间放出的热量：

??QW4.1868?103 千卡/秒

7. 干空气流量（质量流量）为：

4?3(1?t)(B??h/13.6)?10/735.56?10/1000?4.6447?10(1?tw)(B??h/13.6)w???G??gRgT029.27(t0?273.15)?(t0?273.15)?PgV 公斤/秒 8. 水蒸气流量为：

?t(B??h/13.6)?104/735.56?10/1000PwV?2.8889?10?3tw(B??h/13.6)w??Gw???RwT047.06(t0?273.15)?(t0?273.15)

公斤/秒 9. 水蒸气吸收的热量：

t222??[0.4404?Qw?Gw?(0.1101?0.0001167t)dt?G((t?t)?0.00005835(t?tw2121)]t1

千卡/秒 10. 干空气的定压比热为：

C0mt2t1??Q?Qw???(t?t)G?(t?t) Gg21g21?Qg 千卡/（公

斤·℃） 11. 计算举例

假定某一稳定工况的实测参数如下：

t0=8℃； tw=7.5℃； B=748.0毫米汞柱

t1=8℃； t2=240.3℃； τ=69.96 秒/10升；

Δh=16 毫米汞柱; W=41.84千瓦 查干湿图得 d=6.3克/公斤干空气（?=94%）

6.3/622?0.010027

1?6.3/62241.84?3??Q?9.9938?10千卡/秒 34.1868?10rw?4.6447?10?3(1?0.010027)(748?16/13.6)??Gg??175.14?10?6

69.96(8?273.15)

公斤/秒 公斤/秒

2?3??1.1033?10?6[0.4404Q(240.3?8)?0.00005835(240.3?8)?0.1166?10w?32.8889?10?0.010027(748?16/13.6)???G?1.1033?10?6 w69.96(8?273.15)

千卡/秒

C0mt2t19.9938?10?3?0.1166?10?3??0.2428 ?6175.14?10(240.3?8) 千卡/

（公斤·℃）

12. 比热随温度的变化关系

假定在0—300℃之间，空气的真实定压比热与温度之间近似地有线性关系，则由t1到t2的平均比热为： C0mt2t1t2??t1(a?bt)dtt2?t1t2?t1?a?b2

t2t2?t1因此，若以 2为横坐标，C0mt1 为纵坐标（如

图三），则可根据不同的温度范围内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。

C0m2大卡/公斤·℃t1+t2℃2

图2-3

四、实验数据记录与整理

1.记录和计算：

饱和压力[Ma] 实压验力次表大气绝对压饱和温度[℃] 温度 理?t?t?t'误差 备?t?100%[%] t计压力 论[℃] 数 读读 力 P=P’+B 值值 值 B t P’ t’ 1 2 3 4 5 6

2．绘制P—t关系曲线：

注 将实验结果点在坐标上，清除偏离点，绘制曲线。

五、注意事项

1. 切勿在无气流通过的情况下使电热器投入工作，以免引起局部过热而损坏比热仪主体。

2. 输入电热器的功率不得超过50W。气体出口最高温度不得超过300℃。

3. 加热和冷却要缓慢进行，防止比热仪主体因温度骤增骤降而破裂。

4. 停止试验时，应调节电热器功率为最小或0W，让风机继续运行十分钟左右（使温度较低时30℃到50℃即可）。

实验三 二氧化碳临界状态观测

及p-v-t关系测定实验

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

实验装置由压力计、恒温水浴和实验台本体及其防护罩等三大部分组成（如图一所示）。

图3-1 试验台系统原理图

图3-2 试验台本体结构简图

试验台本体如图二所示。其中：高压主容器管内充CO2；玻璃杯盛满水银；压力油用来传递由压力机施加的压力；水银是用来把压力施加给主容器管内CO2，并起到封闭CO2不外泄的作用；密封填料起到组合件之间压力封闭作用；填料压盖其密封紧固作用；恒温水套用来给CO2恒温；温度计用来控制恒温水套中的水温。

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： F(p,v,t)=0

或t=f(p,v) （1） 本实验就是根据式（1），采用定温方法来测定CO2的p-v-t，从而找出CO2的p-v-t关系。

实验中，压力计油缸送来的压力由压力油传入高压容器和玻璃杯上半部，迫使水银进入预先装了CO2气体的承压玻璃管容器，CO2被压缩，其压力大小通过压力计上的活塞杆的进、退来调节。温度由恒温水浴供给的水套内的水温来调节。

实验工质二氧化碳的压力值，由装在压力计上的压力表读出。温度由插在恒温水套中的温度传感器及数显温度表读出。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径截面不变等条件来换算得出。 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=50℃）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．测定CO2在低于临界温度（t=20℃、27℃）饱和温度和饱和压力之间的对应关系，并与图四中的ts-ps曲线比较。

3．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pc、vc、tc等临界参数，并将实验所得的vc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、 实验步骤

1．按图一装好实验设备，并开启实验本体上的日光灯（目的是易于观察）。 2．恒温水浴准备及温度调节：

（1）把水注入恒温器内，至离盖30～50mm。检查并接通电路，启动水泵，使水循环对流。

（2）设置数字调节器，把温度调节仪调节至所需温度。 （3）视水温、环境情况，调节设定温度。

（4）观察温度，其读数的温度点温度设定的温度一致时（或基本一致），则可（近似）认为承压玻璃管内的CO2的温度处于设定的温度。

（5）当所需要改变实验温度时，重复（2）～（4）即可。 注：当初使水温高于实验设定温度时，应加冰块进行调节。 3．加压前的准备：

因为压力计的油缸容量比容器容量小，需要多次从油杯里抽油，再向主容器管充油，才能在压力表显示压力读数。压力计抽油、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。所以，务必认真掌握，其步骤如下：

（1）关压力表及其进入本体油路的两个阀门，开启压力计油杯上的进油阀。

（2）摇退压力台上的活塞螺杆，直至螺杆全部退出。这时，压力计油缸中抽满了油。 （3）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。

（4）摇进活塞螺杆，使本体充油。如此交替重复，直至压力表上有压力读数为止。 （5）再次检查油杯阀门是否关好，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．作好实验的原始记录： （1）设备数据记录：

仪器、仪表名称、型号、规格、量程、等。 （2）常规数据记录：

室温、大气压、实验环境等参数。 （3）测定承压玻璃管内CO2质量不便测量，而玻璃管内径或截面积（A）又不易测准，因而实验中采用间接办法来确定CO2的比容，认为CO2的比容?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℃，9.8MPa时的比容?（20℃，9.8Mpa）=0.00117M3·㎏。 b）实际测定实验在20℃，9.8Mpa时的CO2液柱高度Δh0（m）。 * 注意玻璃管水套上刻度的标记方法。

c）∵?（20℃，9.8Mpa）=

?h0A?0.00117m3/kg m ∴

?h0m??K(kg/m2) A0.00117 其中：K——即为玻璃管内CO2的质面比常数。 所以，任意温度、压力下CO2的比容为：

???h?h?m/AK （m3/kg）

式中，Δh=h-h0

h——任意温度、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℃时的等温线。 （1）将恒温器调定在t=20℃，并保持恒温。

（2）压力从4.41Mpa开始，当玻璃管内水银柱升起来后，应足够缓慢地摇进活塞螺杆，以保证等温条件。否则，将来不及平衡，使读数不准。

（3）按照适当的压力间隔取h值，直至压力p=9.8MPa。

（4）注意加压后CO2的变化，特别是注意饱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填入表1。

（5）测定t=25℃、27℃时其饱和温度和饱和压力的对应关系。 6．测定临界参数，并观察临界现象。

（1）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?c，并将数据填入表1。

（2）观察临界现象。 a）整体相变现象

由于在临界点时，汽化潜热等于零，饱和蒸汽线和饱和液体线合于一点，所以这时汽-液的相互转变不是象临界温度以下时那样逐渐积累，需要一定的时间，表现为渐变过程，而这时当压力稍在变化时，汽-液是以突变的形式相互转化。

b）汽、液两相模糊不清的现象

处于临界点的CO2具有共同参数（p,v,t），因而不能区别此时CO2是气态还是液态。如果说它是气体，那么，这个气体是接近液态的气体；如果说它是液体，那么，这个液体又是接近气态的液体。下面就来用实验证明这个结论。因为这时处于临界温度下，如果按等温线过程进行，使CO2压缩或膨胀，那么，管内是什么也看不到的。现在，我们按绝热过程来进行。首先在压力等于7.64Mpa附近，突然降压CO2状态点由等温线沿绝热线降到液区，管内CO2出现明显的液面。这就是说，如果这时管内的CO2是气体的话，那么，这种气体离液区很接近，可以说是接近液态的气体；当我们在膨胀之后，突然压缩CO2时，这个液面又立即消失了。这就告诉我们，这时CO2液体离气区也是非常接近的，可以说是接近气态的液体。既然，此时的CO2既接近气态，又接近液态，所以能处于临界点附近。可以这样说：临界状态究竟如何，就是饱和汽、液分不清。这就是临界点附近，饱和汽、液模糊不清的现象。

7．测定高于临界温度t=50℃时的定温线。将数据填入原始记录表1。 五、实验数据记录与整理

1、按表1的数据，如图三在p-v坐标系中画出三条等温线。

2、将实验测得得等温线与图三所示的标准等温线比较，并分析它们之间的差异及原因。

3、将实验测得的饱和温度与压力的对应值与图四给出的ts-ps曲线相比较。 CO2等温实验原始记录 表1 t=20℃ t=31.1℃（临界） t=50℃ v=v=p v=Δ现p 现p 现Δh Δh ΔΔh Δ(Mpa) h/K 象 (Mpa) 象 (Mpa) 象 h/K h/K

进行等温线实验所需时间 分钟

五、 实验报告的要求 六、思考题

七、 实验设备及器材

分钟 钟 分

实验四 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，牢固树立临界压力、临界流速和最大

流量等喷管临界参数的概念。

2．比较熟练地掌握用常规数据采集仪表测量压力（负压）、压差及流量的方法。

3．重要概念的理解：应明确在渐缩喷管中，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。

4．重要概念的理解：应明确在缩放喷管中，其出口处的压力可以低于临界压力，流速可高

于音速，而流量不可能大于最大流量。

5．应对喷管中气流的实际复杂过程有所了解，能定性解释激波产生的原因。 二、实验装置

整个实验装置包括实验台、真空泵。实验台由进气口、孔板流量计、喷管、测压探针真空表及其移动机构、调节阀、真空罐、测量系统等几部分组成，见图4-1。

图4-1 喷管实验台组成简图

1.进气口 2.U形管压差计 3.孔板流量计 4.压差传感器 5.有机玻璃喷管 6.测压探压针 7.背压真空表 8.背压传感器 9.截面可移动真空表 10.截面可移动传感器 11.电机螺杆移动机构 12.位移传感器 13.背压用调节阀 14.真空罐前截止阀 15.软管连接头 16.真空储气罐 17.可更换有机玻璃喷管移动架。

进气管为ф57×3无缝钢管，内径φ50。.空气经吸气口进入进气管，流过孔板流量计孔板孔径φ7毫米，采用角接环室取压。流量的大小可从U形管压差计读出（带微机接口可同时在压差传感器经采集卡在计算机里读出）；喷管用有机玻璃制成，配渐缩喷管和缩放喷管各一只，见图2和4。根据实验的要求，可松开夹持法兰上的固紧螺丝，向左推开进气管的三轮支架，更换所需的喷管。喷管各截面上的压力是由插入喷管内的测压探压针（外径φ1.2）连至“可移动真空表”测得，它们的移动通过螺杆机构移动，标尺实现。由于喷管是透明的，测压探针上的测压孔（φ0.5）在喷管内的位置可从喷管外部看出，也可从装在“可移动真空表”下方的针在“喷管轴向坐标板”（在图中未画出）上所指的位置来确定。喷管的排气

3

压力由背压用调节阀调节；真空储气罐直径φ400，体积0.118m。起稳定压力的作用。罐的底部有排污口，供必要时排除积水和污物之用。为减小震动，真空罐与真空泵之间用软管连接。

在实验中必须测量四个变量，即测压孔在喷管内的不同截面位置x、气流在该截面上的压力p、背压pb、流量m，这些量可分别用位移指针的位置、可移动真空表、背压真空表以及U形管压差计的读数来显示。

本实验台配套的仪器设备选型如下：

真空泵： MH-2/50型 排气量3200升/分

四、 实验原理

1．喷管中气流的基本规律 （1）由能量方程：

dq?dh?12dc 2及 dq?dh??dp

可得 ??dp?cdc (1) 可见 ，当气体流经喷管速度增加时，压力必然下降。 （2）、由连续性方程：

A1?c1?1有

?A2?c2?2????????A?c??常数

dAd?dc?? A?c及过程方程

p?k?常数

kd???dp p有

?根据 ??dp?cdc

c ，而a?kp? adAdc?(M2?1) (2) 得： Ac 马赫数M?显然，当来流速度 M?1 时，喷管应为渐缩型(dA?0)；当来流速度 M?1 时，喷管应为渐扩型(dA?0)。 2．气流动的临界概念

喷管气流的特征是dp?0，dc?0，d??0，三者之间互相制约。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（pc）。临界压力与喷管初压（p1）之比称为临界压力比，有：

??pc p1kk?1经推导可得： ???对于空气，??0.528

?2??k?1?? (3)

当渐缩喷管出口处气流速度达到音速，或缩放喷管喉部气流速度达到音速时，通过喷管的气体流量便达到了最大值（mmax），或称为临界流量。可由下式确定：

2k?1?mmax?Amin式中：

?2k?2???k?1?k?1??p1?1 (4)

Amin—最小截面积（对于渐缩喷管即为出口处的流道截面积；对于缩放喷管即为喉部

处的流道截面积。本实验台的二种最小截面积为：12.56 mm2）。

3．气体在喷管中的流动 （1）渐缩喷管

渐缩喷管因受几何条件(dA?0)的限制，由式（2）可知：气体流速只能等于或低于音速（C?a）；

图4-2 渐缩喷管

出口截面的压力只能高于或等于临界压力（p2?pc）；通过喷管的流量只能等于或小于最大流量（mmax）。根 据不同的背压（pb）， 渐缩喷管可分为三种工况，如图三所示：

?

图4-3 减缩喷管压力分布曲线及流量曲线

A—亚临界工况（pb?pc），此时m

?

B—临界工况（pb?pc），此时 m=mmax p2?pb?pc

C—超临界工况（pb?pc），此时 m=mmax p2?pc?pb

（2）缩放喷管

缩放管的喉部dA?0，因此气流可以达到音速（C?a）；扩大段（dA?0），出口截面的流速可超音速(C?a),其压力可大于临界压力（p2?pc），但因喉部几何尺寸的限制，其流量的最大值仍为最大流量（mmax）。

气流在扩大段能做完全膨胀，这时出口截面出的压力成为

图4-4 缩放喷管

???设计压力（pd）。缩放喷管随工作背压不同，亦可分为三种情况： A—被压等于设计被压（pb?pd）时，称为设计工况。此时气流在喷管中能完全膨胀，出口截面的压力与被压相等（p2?pb?pd），见图五中的曲线A。在喷管喉部，压力达到临界压力，速度达到音速。在扩大段转入超音速流动，流量达到最大流量。

图4-5 减缩喷管压力分布曲线及流量曲线

B—被压低于设计被压（pb?pd）时，气流在喷管内仍按曲线A那样膨胀到设计压力。当气流一离开出口截面便与周围介质汇合，其压力立即降至实际被压值，如图五曲线B所示，流量仍为最大流量。

C—被压高于设计被压（pb?pd）时，气流在喷管内膨胀过渡，其压力低于被压，以至于气流在未达到出口截面处便被压缩，导致压力突然升跃（即产生激波），在出口截面处，其压力达到被压。如图五中的曲线C所示。激波产生的位置随着背压的升高而向喷管入口

方向移动，激波在未达到喉部之前，其喉部的压力仍保持临界压力，流量仍为最大流量。当背压升高到某一值时，将脱离临界状态，缩放管便与文丘里管的特性相同了，其流量低于最大流量。

五、 实验步骤

1．装上所需的喷管，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：

（1）用罐前调节阀调节背压至一定值（见真空表读数），并记录下该值。

（2）启动位移转动开关，使测压探针向出口方向移动。每移动一定距离（一般约2-3mm）便停顿下来，记录该点的坐标位置及相应的压力值，一直测至喷管出口之外。把各个点描绘到坐标纸上，便得到一条在这一背压下喷管的压力分布曲线。 （3）若要做若干条压力分布曲线，只要改变其背压值并重复（1）、（2）步骤即可。

4．流量曲线的测绘

（1）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。

（2）用罐前调节阀调节背压，每一次改变200Pa—300Pa，稳定后记录背压值和U型管差压计的读数。当背压升高到某一值时，U型管差压计的液柱便不再变化（即流量已达到了最大值 ）。此后尽管不断提高背压，但U型管差压计的液柱仍保持不变，这时测2—3点。至此，流量测量即可完成。渐缩喷管和缩放喷管的流量曲线参见图2和图3 。

5、实验结束后的设备操作

打开背压调节阀，关闭真空罐前调节阀，让真空罐充气；3分钟后停真空泵并立即打开罐后调节阀，让真空泵充气（目的是防止回油）。最后关闭冷却水阀门。 六、实验数据记录与整理

1．压力值的确定

（1）本实验装置采用的是负压系统，表上读数均为真空度，为此须换算成绝对压力值（p）：

p?pa?p(v) （5）

式中： pa—大气压力（Pa） ； p(v)—用真空度表示的压力。

（2）由于喷管前装有孔板流量计，气流有压力损失。本实验装置的压力损失为U型管差压计读数（?p）的97% 。因此，喷管入口压力为：

p1?pa?0.97?p （6）

（3）由式（5）、（6）可得到临界压力pc?0.58p1，在真空表上的读数（即用真空度表示）为：

pc(v)?0.0472pa?0.51?p （7）

计算时，式中各项必须用相同的压力单位。（大致判断，pc(v)约为3800Pa）。

2．喷管实际流量测定

由于管内气流的摩擦而形成边界层，从而减少了流通面积。因此，实际流量必然小于理论值。其实际流量为：

m?1.373?10?4?p?????? （kg/s）

式中：

?—流速膨胀系数；

??1?2.873?10?2?—气态修正系数；

?p pa??o.538pa

ta?273?—几何修正系数（约等于1.0）；

Δp—U型管差压计的读数（Pa） ； ； ta—室温（℃）

pa—大气压力（Pa） 。

七、 实验报告的要求

1、以测压探针孔在喷管中的位置（x） 为横坐标，以的压力分布曲线。

?pb2、一压力比为横坐标，流量m为纵坐标，绘制流量曲线。

p1p为纵坐标，绘制不同工况下p13、根据条件，计算喷管最大流量的理论值，且与实验值比较。

八、思考题

七、 实验设备及器材

实验五 制冷（热泵）循环演示装置实验

一、 实验目的

1．演示制冷（热泵）循环系统工作原理，观察制冷工质的蒸发、冷凝过程和现象。 2．熟悉制冷（热泵）循环系统的操作、调节方法。 3．进行制冷（热泵）循环系统粗略的热力计算。

二、实验装置

演示装置由全封闭压缩机、换热器1、换热器2、浮子节流阀、四通换向阀及管路等组成制冷（热泵）循环系统；由转子流量计及换热器内盘管等组成水系统；还设有温度、压力、电流、电压等测量仪表。制冷工质采用低压工质R11。

装置原理示意图如图1和图2所示。当系统作制冷（热泵）循环时，换热器1为蒸发器（冷凝器），换热器2为冷凝器（蒸发器）。

图1 制冷（热泵）循环演示装置原理图

二、 实验原理 三、 实验步骤

1.制冷循环演示

(1）将四通换向阀调至“制冷”位置。

(2）打开连接演示装置的供水阀门，利用转子流量计阀门适当调节蒸发器、冷凝器水流量。

图2 制冷剂流向改变流程图

(3）开启压缩机，观察工质的冷凝、蒸发过程及其现象。

(4）待系统运行稳定后，即可记录压缩机输入电流、电压；冷凝压力、蒸发压力；冷凝器和蒸发器的进、出口温度及水流量等参数。

2．热泵循环演示

(1）将四通换向阀调至“热泵”位置 (2）类似上述2）、3）、4）步骤进行操作和记录。

注：实验结束后，首先关闭压缩机，过一分钟后再关闭供水阀门。

四、实验数据记录与整理

、制冷（热泵）循环系统的热力计算

1、当系统作制冷运行时 换热器1的制冷量为：

Q1?G1Cp(t1?t2)?q1 [KW] 换热器2的制冷量为：

Q2?G2Cp(t3?t4)?q2 [KW] 热平衡误差为： ?1?Q1?(Q2?N)?100%

Q1制冷系数为： ?1?Q1 N2、当系统作热泵运行时 换热器1的换热量为：

Q1?G1Cp(t2?t1)?q1 [KW] 换热器2的换热量为：

Q2?G2Cp(t4?t3)?q2 [KW] 热平衡误差为：

'Q1'?(Q2?N) ?2?% ?100'Q1''''''制冷系数为：

Q1' ?1?

N以上各式中：

G1,G1和G2,G2--换热器1和换热器2的水流量[kg/s]

''t1,t2和t4,t3--换热器1和换热器2水的进、出口温度[℃]

Cp--水的定压比热，Cp=4.868KJ/kg [℃]

其中：

q1?a(ta?te)?10 [KW] q1?a(ta?tc)?10 [KW] q2?b(ta?tc)?10 [KW]

?3'?3?3' q2?b(ta?te)?10?3 [KW]

式中：

ta--环境温度 [℃]

te，tc--工质在蒸发压力，冷凝压力下所对应的饱和温度 [℃] a，b—换热器1和换热器2的热损失系数（实验标定） [w/℃] N—压缩机轴功率 [KW] N??VA [KW] 1000式中：

?--电机效率（由指导教师给出）

V—电压 [V] A—电流 [A]

五、分析讨论

1、分析实验结果，指出影响参数测定精度的因素 2、指出本系统运行参数的调节手段是什么

六、注意事项

为确保安全，切忌冷凝器不通水或无人照管情况下长时间运行。

制冷（热泵）循环系统的热力计算

1、当系统作制冷运行时 换热器1的换热量为：

Q1?G1Cp(t1?t2)?q1 [KW] 换热器2的换热量为：

Q2?G2Cp(t3?t4)?q2 [KW] 热平衡误差为： ?1?Q1?(Q2?N)?100%

Q1制冷系数为： ?1?Q1 N2、当系统作热泵运行时 换热器1的换热量为：

Q1?G1Cp(t2?t1)?q1 [KW] 换热器2的换热量为：

Q2?G2Cp(t4?t3)?q2 [KW]

''''''制热系数为：

??Q'1N

以上各式中：

G'1,G'1和G2,G2--换热器1和换热器2的水流量[kg/s]

t1,t2和t4,t3--换热器1和换热器2水的进、出口温度[℃]

Cp--水的定压比热，Cp=4.868KJ/kg [℃]

其中：

q1?a(ta?te)?10?3 [KW]

q'31?a(ta?tc)?10? [KW]

q2?b(ta?tc)?10?3 [KW]

q'2?b(t3a?te)?10? [KW]

式中：

ta--环境温度 [℃]

te，tc--工质在蒸发压力，冷凝压力下所对应的饱和温度 a，b—换热器1和换热器2的热损失系数 [w/℃]

a=4.8；b=4.8

N—压缩机轴功率 [KW] N??VA1000 [KW] 式中：

?--电机效率，一般为0.96 V—电压 [V] A—电流 [A]

五、 实验报告的要求 六、思考题

七、 实验设备及器材

[℃]

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/bhx.html