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
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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
cp?(?h)p （1） ?TdQpM, 此时气体的定压比热容可
在没有对外界作功的气体定压流动过程中，dh?表示为
cp?1?Q()p （2） M?T当气体在此定压过程中由温度t1被加热至t2时，气体在此温度范围内的平均定压比热容可由下式确定
cpmt2t1?QpM(t2?t1) (kJ/kg℃) (3)
式中，M —气体的质量流量，kg/s;
Qp—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t1被加热至t2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
cp?1.02319?1.76019?10?4T?4.02402?10?7T2?4.87268?10?16T3(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
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cp?A?Bt （4）
由t1加热到t2的平均定压比热容则为
cpmt2t1??t2t1t?tA?Btdt?A?B12?A?Btm (5)
t2?t12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
?tA?mi2cpmi?tmi??cpmi?tmi(?tmi)?n?t2mipmi22?n?tmi2mi （6）
t?c? B?(?t)mi?n?tmicpmi （7）
从而便可得到比热容的实验关系式。
三、实验设备
图 1 实验装置图
1.整个实验装置由风机、流量计、测试比热容仪器本体、电功率调节系统及测量系统共四部分组成，如图1所示。
2.比热容仪器本体由图2所示。
3.空气（或其它气体）由风机经流量计送入比热容仪本体，经加热、均流、旋流、
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