熱能動(dòng)力基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書資料

1、熱能動(dòng)力基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書能源與動(dòng)力工程教研室編寫適用專業(yè)熱能與動(dòng)力工程陜西理工學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院2010年10月工程流體力學(xué)是力學(xué)的基本原理在液體和氣體中實(shí)際應(yīng)用的一門科學(xué)。本課程融合國(guó)內(nèi)外最新教材的特點(diǎn)，側(cè)重于基礎(chǔ)性和工程應(yīng)用性。主要介紹了流體靜 力學(xué)中流體靜止或相對(duì)靜止時(shí)流體內(nèi)壓力分布、 壓力測(cè)量、作用在平面和曲面上 的靜壓力；流體運(yùn)動(dòng)學(xué)中流場(chǎng)、流線、速度分析、有旋與無(wú)旋流動(dòng)、流函數(shù)、熱 函數(shù)和流網(wǎng)；流體動(dòng)力學(xué)中不可壓縮流體與可壓縮流體的質(zhì)量、能量和動(dòng)量守恒 定律，以及這些定律在管道內(nèi)部和物體外部流動(dòng)中的實(shí)際應(yīng)用。本課程可作為能源動(dòng)力工程、建筑環(huán)境與設(shè)備工程、環(huán)境工程、機(jī)械工程、石油和化學(xué)

2、工程、航空航天工程以及生物工程等專業(yè)和學(xué)生學(xué)習(xí)的專業(yè)基礎(chǔ)課， 還可以作為人事與流體流動(dòng)相關(guān)的研究和應(yīng)用的工程技術(shù)人員的參考資料。在工程流體力學(xué)課程中，為了培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、觀察能力、分析問題能力 和解決問題的能力，特此設(shè)置了兩個(gè)專項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，一是雷諾實(shí)驗(yàn)（常規(guī)實(shí)驗(yàn)） ，另 一個(gè)是伯努力能量方程實(shí)驗(yàn)（綜合實(shí)驗(yàn)）。在雷諾實(shí)驗(yàn)中，主要讓學(xué)生觀察水流的流態(tài)，即層流和紊流現(xiàn)象，然后測(cè)定上、 下臨界雷諾數(shù)，最終使學(xué)生了解流態(tài)與雷諾數(shù)的關(guān)系。在伯努力能量方程實(shí)驗(yàn)中，主要是觀察流體流經(jīng)能量實(shí)驗(yàn)管時(shí)的情況，并對(duì)實(shí) 驗(yàn)中出現(xiàn)的現(xiàn)象進(jìn)行分析，從而加深對(duì)能量方程的理解，并最終掌握測(cè)量流體流 速的原理。目 錄3.實(shí)驗(yàn)一綜

3、合傳熱性能實(shí)驗(yàn)4.實(shí)驗(yàn)二節(jié)流調(diào)速回路性能實(shí)驗(yàn) 9.實(shí)驗(yàn)三雷諾實(shí)驗(yàn)16實(shí)驗(yàn)四文丘里流量計(jì)實(shí)驗(yàn) 19實(shí)驗(yàn)五CO2臨界狀態(tài)觀測(cè)及P-V-T關(guān)系測(cè)定實(shí)驗(yàn)22實(shí)驗(yàn)六氣體定壓比熱測(cè)定實(shí)驗(yàn) 28實(shí)驗(yàn)七液壓泵性能實(shí)驗(yàn)34實(shí)驗(yàn)一綜合傳熱性能實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：2實(shí)驗(yàn)類型：驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)要求：必修、實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^(guò)測(cè)定不同表面狀態(tài)及氣流條件下管道的綜合傳熱系數(shù)，觀察和分析影響傳熱的各種因素。對(duì)傳熱過(guò)程有一個(gè)直觀的了解。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備儀器綜合傳熱試驗(yàn)臺(tái)、溫度計(jì)、秒表。三、實(shí)驗(yàn)原理傳熱過(guò)程是指高溫流體通過(guò)固體壁面將熱量傳給低溫流體的過(guò)程。常見的傳 熱過(guò)程是管道中的高溫流體通過(guò)管壁將熱量傳給外界環(huán)境 （空氣作為低溫流體）tl -上2傳熱

4、過(guò)程可以分為三個(gè)階段，在第一階段，熱量由高溫流體傳給管內(nèi)壁，包括輻 射和對(duì)流（一般通過(guò)加大對(duì)流換熱系數(shù)將輻射折算在對(duì)流中）；第二階段，熱量 以導(dǎo)熱方式從管內(nèi)壁傳給管外壁； 第三階段，熱量由管外壁傳給周圍環(huán)境，包括 輻射和對(duì)流。在穩(wěn)定傳熱情況下，可得到熱流量為：(W)In 2In-iA2jdi：2A2：i二dj2 ldi： 2二d?l式中：AA分別為管內(nèi)、外側(cè)的傳熱面積;tp t2分別為高溫流體和低溫流體的溫度;a、d2分別為管內(nèi)、外徑；l為管道的有效傳熱長(zhǎng)度；為管子材料的導(dǎo)熱系數(shù)；>1、2分別為內(nèi)、外壁的對(duì)流傳熱系數(shù)對(duì)管外側(cè)，令Q = KA2 (t1 -12) = K d2l (t t2

5、)由此可得以管外側(cè)面積為基準(zhǔn)的綜合傳熱系數(shù)為d2-1d1d2Ind1_：i2(W/(m2. C)將干飽和蒸汽通過(guò)一組試驗(yàn)銅管，管子在空氣中散熱而使蒸汽冷凝為水，由 于銅管的外表狀態(tài)及空氣的流動(dòng)情況不同，管子的凝水量也不同，通過(guò)單位時(shí)間內(nèi)凝水量的多少，可計(jì)算每根管子的總傳熱系數(shù) K。試驗(yàn)裝置由電熱蒸汽發(fā)生器、一組表面狀態(tài)不同的六根銅管（巖棉管、鋸末 管、鍍鉻管、光管、涂黑管、翅片管）、配汽管、可計(jì)量的冷凝水蓄水器及支架 等組成。電熱蒸汽發(fā)生器的加熱開關(guān)有六個(gè)，分別控制六個(gè)加熱器。蒸汽發(fā)生器 帶有彈簧微啟式安全閥，以防蒸汽壓力和溫度過(guò)高而發(fā)生危險(xiǎn)，另外蒸汽發(fā)生器 還配有電接點(diǎn)壓力表，也可以限制實(shí)驗(yàn)

6、壓力。試驗(yàn)臺(tái)可進(jìn)行自然對(duì)流和強(qiáng)迫對(duì)流的傳熱實(shí)驗(yàn)。強(qiáng)制通風(fēng)時(shí)，配有一組可移 動(dòng)的風(fēng)機(jī)，用它對(duì)管子吹風(fēng)。通過(guò)試驗(yàn)，可對(duì)各種影響傳熱的因素進(jìn)行分析，從 而建立起影響傳熱因素的初步認(rèn)識(shí)和概念。四、試驗(yàn)臺(tái)參數(shù)試驗(yàn)銅管外徑：d=0.025m銅管計(jì)算長(zhǎng)度：自然對(duì)流時(shí)l=0.65m強(qiáng)迫對(duì)流時(shí) l=0.5m最大蒸汽壓力（表壓力）：0.04MPa五、實(shí)驗(yàn)方法與步驟1. 打開電熱蒸汽發(fā)生器上的供氣閥，然后從底部的給水閥門（兼排污）往蒸 汽發(fā)生器的鍋爐中加水，當(dāng)水面達(dá)到水位計(jì)的三分之二高處時(shí)，關(guān)閉給水閥門。2. 按需要用螺絲扳手調(diào)定電接點(diǎn)壓力表的限壓范圍，以控制飽和蒸汽的飽和 壓力，一般表壓力小于0.05MPa。3.

7、 打開蒸汽發(fā)生器上的電加熱器開關(guān)（手動(dòng)、自動(dòng)），指示燈亮，表明內(nèi)部的 電鍋爐加熱。待電接點(diǎn)壓力表達(dá)到調(diào)定壓力時(shí)， 電接點(diǎn)壓力表動(dòng)作，通過(guò)繼電器 使自動(dòng)加熱器斷電。此時(shí)，將手動(dòng)電熱器關(guān)閉，由電接點(diǎn)壓力表控制繼電器，使 加熱器在一定壓力范圍內(nèi)進(jìn)行加熱，以保證實(shí)驗(yàn)所需的蒸汽量和飽和壓力。4. 打開配汽管上所有閥門（或按試驗(yàn)需要打開其中幾個(gè)閥門）和玻璃管蓄水 器下方的放水閥。然后打開供汽閥緩慢向被試管內(nèi)送汽(送汽壓力略高于試驗(yàn)壓 力)，預(yù)熱整個(gè)試驗(yàn)系統(tǒng)，并將系統(tǒng)內(nèi)的空氣排凈。5待蓄水器下部的放水閥向外排出蒸汽一段時(shí)間后關(guān)閉全部放水閥，以排除 在膠管內(nèi)和配汽管中的凝水，直到全部冒出蒸汽時(shí)再關(guān)閉，保證進(jìn)入

8、試管中的為 干飽和蒸汽，以確保試驗(yàn)精度。6按需要調(diào)節(jié)送汽壓力，即開始試驗(yàn)。為防止玻璃管蓄水器破壞，試驗(yàn)時(shí)的 表壓力一般取0.020.04 MPa,最大不超過(guò)0.05 MPa。7進(jìn)行自然對(duì)流試驗(yàn)時(shí)，將蓄水器下部的放水閥全部關(guān)閉，注視蓄水器內(nèi)水 位變化，待水位上升至玻璃管蓄水器的“ 0”位時(shí)開始計(jì)時(shí)(若水位已超過(guò)“ 0” 位，可打開蓄水器下部的放水閥放水，使水位剛好對(duì)準(zhǔn)“ 0”位時(shí)開始計(jì)時(shí))，實(shí) 驗(yàn)正式開始，等玻璃蓄水器中凝水位達(dá)到一定高度時(shí)， 記下對(duì)應(yīng)的冷凝時(shí)間和凝 水量。一般讓各實(shí)驗(yàn)管冷凝相同高度的水量，而得到各試驗(yàn)管對(duì)應(yīng)的冷凝時(shí)間。注意：在試驗(yàn)過(guò)程中要觀察水蒸氣壓力表的讀數(shù)，使其壓力基本保持

9、在試驗(yàn) 所需壓力，若壓力降低可打開手動(dòng)加熱器開關(guān)， 增加水蒸氣量，壓力回升后及時(shí) 關(guān)閉。另外，要定時(shí)打開配氣管底部的放水閥，排放在膠管內(nèi)和配汽管中的凝水， 保證進(jìn)入試驗(yàn)管中的為干飽和蒸汽，以確保實(shí)驗(yàn)精度。8. 如果進(jìn)行強(qiáng)迫對(duì)流實(shí)驗(yàn)，放掉積存在蓄水器及管路中的水，開動(dòng)風(fēng)機(jī)對(duì)被 試驗(yàn)管進(jìn)行強(qiáng)迫通風(fēng)。試驗(yàn)方法同上。9. 實(shí)驗(yàn)完畢，關(guān)閉電源，打開所有的放水閥、放汽閥，待蒸汽和水排凈后再 將所有閥門關(guān)閉，切斷電源和水源。六、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理和綜合傳熱系數(shù)的計(jì)算所有被試管均以基管(銅管)表面為準(zhǔn)，則有傳熱面積為A =二dl(m2)傳熱量為Q二Gr(W)綜合傳熱系數(shù)為(W/(m2. C)Mt式中： d為銅管外

10、徑，d = 0.025ml為被試管的長(zhǎng)度，自然對(duì)流時(shí)，l =0.65m強(qiáng)迫對(duì)流時(shí)，l =0.5mG為凝結(jié)水量'G=100r(kg/s)r為汽化潛熱，根據(jù)試驗(yàn)表壓力求得水蒸氣的飽和壓力， 再查飽和 蒸汽表，即可得到此壓力所對(duì)應(yīng)的汽化潛熱值。h為玻璃管蓄水器的水位高度（cm）gs為蓄水器的凝結(jié)水量系數(shù)，即每格（cm）的凝結(jié)水質(zhì)量（g/cm）.為試驗(yàn)管的冷凝時(shí)間（min）：t = ts -tfts為試驗(yàn)壓力（水蒸氣飽和壓力）所對(duì)應(yīng)的飽和溫度，同樣可查飽和蒸汽表。tf為試驗(yàn)時(shí)的室內(nèi)溫度，可由溫度計(jì)直接讀數(shù)。數(shù)據(jù)記錄表實(shí)驗(yàn)類型管道水位高度10mL/格凝結(jié)水量（Kg/s）供熱時(shí)間（mi n）室溫(

11、°C)飽和溫度（°C）傳熱量（W）總傳熱系 數(shù)（w/m0c）自然對(duì)流實(shí)驗(yàn)d=0.025ml=0.65m玻璃絲109.5 °C鋸末管鍍鉻管涂黑管光管翅片管強(qiáng)迫對(duì)流實(shí)驗(yàn)d=0.025ml=0.50m玻璃絲鋸末管鍍鉻管涂黑管光管翅片管七、思考題1. 影響綜合傳熱的因素有哪些？2實(shí)驗(yàn)過(guò)程中產(chǎn)生的誤差是由于什么原因造成的？如何避免?3. 對(duì)六根銅管的傳熱性能進(jìn)行比較。實(shí)驗(yàn)二節(jié)流調(diào)速回路性能實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：4實(shí)驗(yàn)類型：（綜合）實(shí)驗(yàn)要求：（必修）一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康墓?jié)流調(diào)速回路是由定量泵、流量控制閥、壓力控制閥和執(zhí)行元件（液壓缸）等組成，它通過(guò)改變流量控制閥閥口的開度， 即通流截面積來(lái)調(diào)

12、節(jié)和控制流入或 流出執(zhí)行元件的流量，以達(dá)到調(diào)節(jié)其工作速度。節(jié)流調(diào)速回路按照其流量控制閥 安裝位置的不同，分為進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速、回油路節(jié)流調(diào)速和旁油路節(jié)流調(diào)速三種。 其中進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速、回油路節(jié)流調(diào)速稱為定壓式節(jié)流調(diào)速，旁油路節(jié)流調(diào)速為 變壓式節(jié)流調(diào)速。每種回路中流量控制閥采用節(jié)流閥或調(diào)速閥時(shí)，其回路性能各 有自己的特點(diǎn)。通過(guò)本實(shí)驗(yàn)要求達(dá)到如下目的：1、通過(guò)對(duì)采用節(jié)流閥的三種節(jié)流調(diào)速（進(jìn)、回、旁）回路的實(shí)驗(yàn)，得出它們的 調(diào)速回路特性（速度一負(fù)載特性和效率一負(fù)載特性）曲線，并分析比較它們的調(diào) 速性能；2、通過(guò)對(duì)采用節(jié)流閥和調(diào)速閥節(jié)流調(diào)速回路的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，并分析比較它們的調(diào) 速性能（速度一負(fù)載特性和效率

13、一負(fù)載特性）；3、了解每種回路中流量控制閥通流截面積變化對(duì)回路調(diào)速性能影響的因素。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：1、測(cè)試節(jié)流閥進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速回路的調(diào)速性能2、測(cè)試節(jié)流閥回油路節(jié)流調(diào)速回路的調(diào)速性能3、測(cè)試節(jié)流閥旁油路節(jié)流調(diào)速回路的調(diào)速性能4、測(cè)試調(diào)速閥進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速回路的調(diào)速性能三、實(shí)驗(yàn)原理（參看圖2-3 QCS003B型液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)的液壓系統(tǒng)原理圖）由課堂教學(xué)已 知，在節(jié)流閥進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速回路中，通過(guò)節(jié)流閥5的流量，全部進(jìn)入液壓缸17的無(wú)桿腔。當(dāng)節(jié)流閥5的節(jié)流口面積調(diào)定后，活塞運(yùn)動(dòng)速度是活塞桿上施加 負(fù)載的函數(shù)。負(fù)載越大，活塞桿運(yùn)動(dòng)越慢；在調(diào)速閥進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速回路中，通 過(guò)調(diào)速閥4的流量，全部進(jìn)入液壓缸17的

14、無(wú)桿腔，當(dāng)調(diào)速閥4的節(jié)流口面積調(diào) 定后，由調(diào)速閥的工作原理可知，負(fù)載對(duì)活塞運(yùn)動(dòng)速度影響很小。負(fù)載變化，活 塞桿運(yùn)動(dòng)速度幾乎不變；在節(jié)流閥回油路節(jié)流調(diào)速回路中，液壓缸 17有桿腔排 出的流量（注意有桿腔排出的流量比無(wú)桿腔進(jìn)入的流量?。?，全部進(jìn)入節(jié)流閥6, 當(dāng)節(jié)流閥6的節(jié)流口面積調(diào)定后，活塞運(yùn)動(dòng)速度是活塞桿上施加負(fù)載的函數(shù)。 負(fù) 載越大，活塞桿運(yùn)動(dòng)越慢；在節(jié)流閥旁油路節(jié)流調(diào)速回路中， 通過(guò)節(jié)流閥7的流 量，直接回到油箱，其余的流量才進(jìn)入液壓缸17,因此，通過(guò)節(jié)流閥的流量越大，則液壓缸的運(yùn)動(dòng)速度越慢。當(dāng)節(jié)流閥7的節(jié)流口面積調(diào)定后，活塞運(yùn)動(dòng)速度 是活塞桿上施加負(fù)載的函數(shù)。負(fù)載越大，活塞桿運(yùn)動(dòng)越慢。本實(shí)

15、驗(yàn)就是對(duì)不同的調(diào)速回路，將節(jié)流元件的節(jié)流口分別調(diào)定到不同開度， 對(duì)不同的開度，改變施加到液壓缸 17上的負(fù)載，得出該調(diào)速回路的速度一負(fù)載 特性。并根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，畫出速度-負(fù)載特性曲線和效率-負(fù)載特性曲線。四、實(shí)驗(yàn)中的幾個(gè)注意事項(xiàng)1、加載方法本次實(shí)驗(yàn)，采用液壓缸對(duì)頂?shù)姆椒ńo工作缸加載。 載荷大小是由加載系統(tǒng)中 溢流閥9調(diào)節(jié)決定的。2、開口大小的調(diào)節(jié)節(jié)流口大小的調(diào)節(jié)是該實(shí)驗(yàn)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，如果調(diào)節(jié)的不合適，調(diào)速系統(tǒng) 就達(dá)不到調(diào)速的目的。工作缸在無(wú)負(fù)載時(shí)，全部伸出需要的時(shí)間大約為2秒，要 使系統(tǒng)工作在調(diào)速狀態(tài)，在定壓調(diào)速回路中，必須使溢流閥分流，以減少進(jìn)入工 作缸的流量。因此可以通過(guò)不斷的調(diào)節(jié)節(jié)流元

16、件的開口度，然后測(cè)量工作缸無(wú)負(fù) 載時(shí)的伸出時(shí)間，要保證該時(shí)間大于2秒，不同的開口度時(shí)間應(yīng)明顯不同；在變 壓式節(jié)流調(diào)速中，節(jié)流元件是分流元件，只有當(dāng)節(jié)流元件的開口打開，才能夠?qū)?現(xiàn)調(diào)速的目的。注意變壓式節(jié)流調(diào)速在負(fù)載為零時(shí)速度始終是最大值，因此調(diào)節(jié)節(jié)流元件開口度時(shí)要加一個(gè)固定大小的負(fù)載，才容易區(qū)別不同的開口度。3、讀取數(shù)據(jù)的時(shí)間液壓缸在靜止與運(yùn)動(dòng)過(guò)程中各點(diǎn)壓力是不同的，應(yīng)該測(cè)量液壓缸運(yùn)動(dòng)時(shí)的各 個(gè)數(shù)據(jù)。必須注意分工，不要將數(shù)據(jù)遺漏。4、系統(tǒng)壓力不要調(diào)節(jié)過(guò)大，Pi建議最好不要超過(guò)2.5Mpa。五、實(shí)驗(yàn)要求：1、按照給出的液壓綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)的液壓系統(tǒng)原理圖（見附錄圖 2-3），自己分別選 定三種基本回路

17、，擬訂實(shí)驗(yàn)方案。在擬定實(shí)驗(yàn)方案時(shí)，對(duì)不同的實(shí)驗(yàn)，例如作節(jié) 流閥進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速時(shí)，那些閥應(yīng)處于關(guān)閉狀態(tài)，那些閥應(yīng)處于全開狀態(tài)，那些 閥是需要調(diào)節(jié)的，各壓力表開關(guān)應(yīng)轉(zhuǎn)換到那個(gè)位置。 上機(jī)前要寫出實(shí)驗(yàn)步驟，指 導(dǎo)教師檢查后方可做實(shí)驗(yàn)。2、 認(rèn)真填寫實(shí)驗(yàn)記錄表（附參考記錄表一份，其余自己設(shè)計(jì)記錄表格）；3、對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，用坐標(biāo)紙繪制四種節(jié)流調(diào)速回路的速度一負(fù)載特性曲 線和效率一負(fù)載特性曲線；4、認(rèn)真分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，比較各種節(jié)流調(diào)速回路的特點(diǎn)。六、液壓元件參數(shù)：液壓泵：YB-6，溢流閥：Y-10B，節(jié)流閥L-10B，調(diào)速閥Q-10B,液壓缸無(wú)桿腔有效面積Ai=12.56cm2,液壓缸有桿腔有效面積A

18、=5.5cm2七、思考題：1、進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速時(shí)，節(jié)流閥開度改變對(duì)回路的速度負(fù)載特性有何影響？2、本實(shí)驗(yàn)裝置中工作缸為單出桿油缸，如果要獲得相同工作速度，進(jìn)、回油路節(jié)流調(diào)速回路中節(jié)流閥開度誰(shuí)大誰(shuí)小？為什么？元件規(guī)格都相同時(shí)，哪種回路可獲得更低的穩(wěn)定速度？如果克服同樣大小的外負(fù)載，進(jìn)、回油路節(jié)流調(diào)速過(guò)程中工作缸無(wú)桿腔的壓力有何不同？3、采用調(diào)速閥的進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速回路，為什么速度負(fù)載特性變硬（速度剛度大）？ 而在最后，速度卻下降得很快？4、各種節(jié)流調(diào)速回路中工作缸最大承載能力各決定于什么參數(shù)？5、分析并觀察各種節(jié)流調(diào)速回路工作時(shí)泵出口壓力的變化規(guī)律，指出那種節(jié)流 調(diào)速回路效率較高？那種節(jié)流調(diào)速回路效

19、率較低？記錄數(shù)據(jù)參考表2-1:進(jìn)油路節(jié)流閥節(jié)流調(diào)速回路性能實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表實(shí)驗(yàn)條件：液壓油牌號(hào) 實(shí)驗(yàn)油溫系統(tǒng)壓力實(shí)驗(yàn)時(shí)間節(jié)流閥開度實(shí)驗(yàn)次數(shù)測(cè)算內(nèi)容P7(MPaF（ N）L (mm)T( S)Ymm/sF2(MPaF4(MPaP5 (MPa大12345678中12345678小12345678附錄：QCS003教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)及工作原理液壓傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)是在液壓傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，主要采用的設(shè)備是秦川機(jī)床廠生產(chǎn)的QCS003B 型和QCS003型，其中QCS003 型是臥式結(jié)構(gòu)，QCS003B 型是 它的改型產(chǎn)品。下面主要對(duì) QCS003B型液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)作一簡(jiǎn)單介紹。一、結(jié)構(gòu)介紹QCS003B型液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)共分五

20、部分。圖1為其外形，圖2為電器按鈕箱的面 板圖。1 動(dòng)力部分：動(dòng)力部分主要包括油箱、電動(dòng)機(jī)、油泵和濾油器。電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Jo2- 224,額定功率1.5KW，滿載轉(zhuǎn)速1410rpm 。油泵為YBi 6定量葉片泵（件 號(hào)1，8），額定壓力為6.3MPa，排量為6ml/r。電動(dòng)機(jī)和葉片泵安裝在油箱 蓋板上，油箱底部裝有輪子，可以移動(dòng)，它安放在實(shí)驗(yàn)臺(tái)左后部。2 控制部分：控制部分主要包括溢流閥、電磁換向閥、節(jié)流閥、調(diào)速閥等。這些閥的額 定壓力全部為6.3MPa，額定流量為10L/min ，全部裝在實(shí)驗(yàn)臺(tái)的面板上。3 .執(zhí)行部分：工作缸（件號(hào)17 ）和加載缸（件號(hào)18 ）。缸徑二40mm，活塞桿直徑 =

21、30mm，行程L = 250mm。并排安裝在實(shí)驗(yàn)臺(tái)的臺(tái)面上。4 .電器部分：包括電器箱和電器按鈕操作箱。電器箱中主要有接觸器、熱繼電器、變壓 器、熔斷器等。它位于實(shí)驗(yàn)臺(tái)后部的右下角。電器按鈕操作箱主要包括各種控制 按鈕和旋鈕以及紅綠信號(hào)燈。它位于實(shí)驗(yàn)臺(tái)的右側(cè)。5 .測(cè)量部分：主要包括壓力表、功率表、流量計(jì)、溫度計(jì)，它們安裝在實(shí)驗(yàn)臺(tái)面板上。該實(shí)驗(yàn)臺(tái)功率表（件號(hào)19 ）的型號(hào)為44L1 5W，測(cè)量范圍3KW，精 度等級(jí)2.5 o用它來(lái)測(cè)量電動(dòng)機(jī)的輸入功率。 將功率表接入電網(wǎng)與電動(dòng)機(jī)定子線 圈之間，功率表所指示的數(shù)值即為電動(dòng)機(jī)的輸入功率。 通過(guò)換算可求出電動(dòng)機(jī)的 輸出功率（即液壓泵的輸入功率）。該實(shí)

22、驗(yàn)臺(tái)采用LC- 15橢圓齒輪流量計(jì)（件號(hào)20 ），它的進(jìn)口直徑為15mm , 測(cè)量范圍為330L/min ，積累誤差±0.5 %，工作壓力為1.6 MPa，壓力損失 < 0.02 MPa，工作溫度為-10 C+120 C。它的結(jié)構(gòu)主要由殼體、一對(duì)橢圓齒 輪和計(jì)數(shù)機(jī)構(gòu)組成。當(dāng)橢圓齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)一周時(shí)排出一定容積的油液，只要測(cè)出橢圓齒輪的轉(zhuǎn)數(shù)就可得到累積油液體積值。 該流量計(jì)的計(jì)數(shù)機(jī)構(gòu)是機(jī)械式的，它通過(guò) 齒輪傳動(dòng)，棘爪機(jī)構(gòu)帶動(dòng)指針轉(zhuǎn)動(dòng)，表盤上標(biāo)有刻度。若用秒表測(cè)量指針旋轉(zhuǎn)若 干周所需的時(shí)間，就可求得平均流量。一、液壓系統(tǒng)原理及功能介紹圖3為QCS003B型液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)的液壓系統(tǒng)原理圖。該系

23、統(tǒng)分為左右兩個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)，左系統(tǒng)由于流量控制閥相對(duì)于工作缸所處位置不同可組成進(jìn)油路節(jié) 流調(diào)速回路、回油路節(jié)流調(diào)速回路和旁油路節(jié)流調(diào)速回路；右系統(tǒng)可進(jìn)行泵的性 能實(shí)驗(yàn)、溢流閥性能實(shí)驗(yàn)，在節(jié)流調(diào)速回路性能實(shí)驗(yàn)中可對(duì)工作缸進(jìn)行對(duì)頂加載， 由電磁換向閥12控制負(fù)載缸18活塞桿前進(jìn)或后退（空載時(shí)活塞桿不伸出）， 負(fù)載的大小決定于溢流閥9的調(diào)定壓力。PiQPi P3QP4 PSQP6 P7QPS Afl迴t回迴|迴can圖2-1 QCS003B型液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)的外形圖圖2-2 QCS003B型液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)控制面板圖圖2-3 QCS003B型液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)的液壓系統(tǒng)原理圖*晁岀慳卅5LInsH'TsA實(shí)驗(yàn)三雷

24、諾實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：2實(shí)驗(yàn)類型：驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)要求：必修一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、觀察水流的流態(tài)：層流和紊流現(xiàn)象。2、測(cè)定上、下臨界雷諾數(shù)。3、了解流態(tài)與雷諾數(shù)的關(guān)系。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)際液體有兩種不同的運(yùn)動(dòng)型態(tài)，即層流和紊流。當(dāng)流速較小時(shí)，各流層的液 體質(zhì)點(diǎn)是有條不紊運(yùn)動(dòng)，互不混雜，這種型態(tài)的流動(dòng)叫做層流。當(dāng)流速較大時(shí)， 各流層的液體質(zhì)點(diǎn)形成渦體，在流動(dòng)過(guò)程中，互相混摻，這種型態(tài)的流動(dòng)叫做紊 流。三、實(shí)驗(yàn)原理、方法和手段水流的型態(tài)由其流動(dòng)時(shí)的雷諾數(shù)決定,雷諾數(shù)r?= vdv式中，v管中平均流速，d管徑，u 運(yùn)動(dòng)粘滯系數(shù)水溫)艮=2000。而上臨界雷諾數(shù)變化0.01775宀u =2 (T1 0.0337T0.0002

25、2T據(jù)前人實(shí)驗(yàn)資料得知，下臨界雷諾數(shù)比較穩(wěn)定，很大，約在500020000之間。因此一般認(rèn)為:艮<2000為層流Re>2000為紊流四、實(shí)驗(yàn)組織運(yùn)行要求根據(jù)本實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)、要求和具體條件，采用“采用集中授課形式” 五、實(shí)驗(yàn)條件實(shí)驗(yàn)裝置如下圖所示，由實(shí)驗(yàn)桌、供水系統(tǒng)、實(shí)驗(yàn)管道、流量量測(cè)系統(tǒng)、流線指示裝置和回水系統(tǒng)組成尾閥指示劑L顏色水流線（層流狀態(tài)下）六、實(shí)驗(yàn)步驟1. 熟悉實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書。2. 接通電源，開啟水泵給水箱供水。3. 到水箱里的水開始溢流后，輕輕打開尾閥，使管道通過(guò)小流量，再打開指示 劑開關(guān)，使顏色水流入管道。4. 反復(fù)緩慢增大（或減?。┝髁浚屑?xì)觀察層流和紊流現(xiàn)象。5. 從大

26、到小（或從小到大）緩慢調(diào)整流量，在臨界流速時(shí)（即流態(tài)開始轉(zhuǎn)換時(shí)）， 測(cè)定其雷諾數(shù)。6. 實(shí)驗(yàn)完畢后，先關(guān)閉指示劑開關(guān)，然后關(guān)閉水泵，拔掉電源。實(shí)驗(yàn)記錄表：管徑d= cm水溫T=°C測(cè)次量測(cè)水箱時(shí)間T(C)流量Q(cm3/s)流速v(cm/s)雷諾數(shù)狀態(tài)初高Hi (cm)終高Hz(cm)凈高 H(cm)體積(cm3)123測(cè)量水箱水平面積 A= cm245678910七、思考題1為什么調(diào)整流量時(shí)，一定要慢，且要單方向調(diào)整。2、要提高實(shí)驗(yàn)精度，應(yīng)該注意哪些問題？八、實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)要求：認(rèn)真閱讀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書和相關(guān)實(shí)驗(yàn)章節(jié)，作好實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備 實(shí)驗(yàn)紀(jì)錄要求：實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)紀(jì)錄應(yīng)準(zhǔn)確有力，且應(yīng)多記錄幾組數(shù)

27、據(jù)。 實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求：1）字跡必須認(rèn)真工整。2 ）必須寫清楚實(shí)驗(yàn)名稱、實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)、實(shí)驗(yàn)時(shí)間、指導(dǎo)教師、實(shí)驗(yàn)課名稱以及實(shí)驗(yàn)執(zhí)行學(xué)期。3 ）實(shí)驗(yàn)報(bào)告的內(nèi)容必須包括：實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理和最后分析。九、其它說(shuō)明1 調(diào)整流量時(shí)，一定要慢，且要單方向調(diào)整（即從大到小或從小到大），不能忽大忽小。2指示劑開關(guān)的開度要適當(dāng)，不要過(guò)大或過(guò)小。3 判斷臨界流速時(shí)，一定要準(zhǔn)確。4 不要震動(dòng)水箱、水管，以免干擾水流。5 實(shí)驗(yàn)時(shí)一定要注意用電安全。實(shí)驗(yàn)四文丘里流量計(jì)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：2實(shí)驗(yàn)類型：驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)要求：必修、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 通過(guò)測(cè)定流量系數(shù)，掌握文丘里流量計(jì)測(cè)量管道流量的技術(shù)2. 驗(yàn)

28、證能量方程的正確性、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容了解文丘里流量計(jì)的原理；測(cè)定文丘里流量計(jì)的流量系數(shù)及對(duì)能量方程進(jìn)行驗(yàn)證。三、實(shí)驗(yàn)原理、方法和手段根據(jù)能量方程式和連續(xù)方程式，可得到不計(jì)阻力作用的文氏管過(guò)水能力關(guān)系式:2g_.zi 弋Z2M2也丿其中:二 d2 di k =4f 、d±-1式中:°h=r *苛廠h為兩斷面測(cè)壓管水頭差Z2Pg丿由于阻力的存在，實(shí)際通過(guò)的流量 Q恒小于Q'，弓I入無(wú)量綱數(shù)二（稱為Q文丘里流量修正系數(shù)）q = .iQ =2g h四、實(shí)驗(yàn)組織運(yùn)行要求根據(jù)本實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)、要求和具體條件，采用“采用集中授課形式五、實(shí)驗(yàn)條件實(shí)驗(yàn)裝置如下圖所示，由實(shí)驗(yàn)桌、供水系統(tǒng)、實(shí)驗(yàn)管道

29、、流量量測(cè)系統(tǒng)、流 線指示裝置和回水系統(tǒng)組成。指示劑六、實(shí)驗(yàn)步驟1測(cè)量并記下各相關(guān)常數(shù)。2打開水泵，調(diào)節(jié)進(jìn)水閥門，全開出水閥門，使壓差達(dá)到測(cè)壓計(jì)可測(cè)量的最 大高度。3測(cè)量并讀出壓差，同時(shí)用體積法測(cè)量流量。4. 逐次關(guān)小調(diào)節(jié)閥，改變流量 56次，注意調(diào)節(jié)閥門應(yīng)緩慢。5. 把測(cè)量值記錄在實(shí)驗(yàn)表格內(nèi)，并計(jì)算有關(guān)計(jì)算。6. 如果測(cè)管內(nèi)液面波動(dòng)時(shí)，應(yīng)取平均值。七、思考題1為什么會(huì)出現(xiàn)管道液面不穩(wěn)的問題？2 .在測(cè)量?jī)芍还艿赖囊好娓叨炔顣r(shí)，為什么會(huì)出現(xiàn)液柱消失的現(xiàn)象。八、實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)要求：認(rèn)真閱讀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書和相關(guān)實(shí)驗(yàn)章節(jié)，作好實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備 實(shí)驗(yàn)紀(jì)錄要求：實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)紀(jì)錄應(yīng)準(zhǔn)確有力，且應(yīng)多記錄幾組數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)報(bào)告

30、要求：1）字跡必須認(rèn)真工整。）必須寫清楚實(shí)驗(yàn)名稱、實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)、實(shí)驗(yàn)時(shí)間、指導(dǎo)教師、實(shí)驗(yàn)課名稱以及實(shí)驗(yàn)執(zhí)行學(xué)期3 ）實(shí)驗(yàn)報(bào)告的內(nèi)容必須包括：實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理和最后分析。九、其它說(shuō)明1 調(diào)整流量時(shí)，一定要慢，且要單方向調(diào)整（即從大到小或從小到大），不能忽大忽小。2. 測(cè)量數(shù)據(jù)在處理時(shí)，都必須化成以米，秒為最終處理單位3. 指示劑開關(guān)的開度要適當(dāng)，不要過(guò)大或過(guò)小。4 不要震動(dòng)水箱、水管，以免干擾水流。5 實(shí)驗(yàn)時(shí)一定要注意用電安全。實(shí)驗(yàn)五CO2臨界狀態(tài)觀測(cè)及P-V-T關(guān)系測(cè)定實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：2實(shí)驗(yàn)類型：驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)要求：必修一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解C02臨界狀態(tài)的觀測(cè)

31、方法，增加對(duì)臨界狀態(tài)概念的感性認(rèn)識(shí)。2、增加對(duì)課堂所講的工質(zhì)熱力狀態(tài)、凝結(jié)、汽化、飽和狀態(tài)等基本概念的理 解。3、掌握C02的P-V-T關(guān)系的測(cè)定方法，學(xué)會(huì)用實(shí)驗(yàn)測(cè)定實(shí)際氣體狀態(tài)變化規(guī) 律的方法和技巧。4、學(xué)會(huì)活塞式壓力計(jì)，恒溫器等熱工儀器的正確使用方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、測(cè)定C02的P-V-T關(guān)系。在P-V坐標(biāo)系中繪出低于臨界溫度(T=20C)、 臨界溫度(T=31TC)和高于臨界溫度(T=50C)的三條等溫曲線，并與標(biāo) 準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)曲線及理論計(jì)算值相比較，并分析其差異原因。2、測(cè)定C02在低于臨界溫度(T=20C、27C )飽和溫度和飽和壓力之間的對(duì) 應(yīng)關(guān)系，并與圖四中的ts-ps曲線比較。3、觀

32、測(cè)臨界狀態(tài)(1) 臨界狀態(tài)附近氣液兩相模糊的現(xiàn)象。(2) 氣液整體相變現(xiàn)象。(3) 測(cè)定C02的pc、vc、tc等臨界參數(shù)，并將實(shí)驗(yàn)所得的 vc值與理想氣體狀態(tài)方程和范德瓦爾方程的理論值相比教，簡(jiǎn)述其差異原因。三、實(shí)驗(yàn)原理、方法和手段對(duì)簡(jiǎn)單可壓縮熱力系統(tǒng)，當(dāng)工質(zhì)處于平衡狀態(tài)時(shí)，其狀態(tài)參數(shù)P、V、T之間有：F(p,v,t)=0或 T=f(p,v)(1) 本實(shí)驗(yàn)就是根據(jù)式(1)，采用定溫方法來(lái)測(cè)定C02的P-V-T關(guān)系，從而找出C02的P-V-T關(guān)系。實(shí)驗(yàn)中，壓力臺(tái)油缸送來(lái)的壓力由壓力油傳入高壓容 器和玻璃杯上半部，迫使水銀進(jìn)入預(yù)先裝了 C02氣體的承壓玻璃管容器，C02 被壓縮，其壓力通過(guò)壓力臺(tái)

33、上的活塞桿的進(jìn)、退來(lái)調(diào)節(jié)。溫度由恒溫器供給的水 套里的水溫來(lái)調(diào)節(jié)。實(shí)驗(yàn)工質(zhì)二氧化碳的壓力值，由裝在壓力臺(tái)上的壓力表讀出。 溫度由插在恒溫水套中的溫度計(jì)讀出。比容首先由承壓玻璃管內(nèi)二氧化碳柱的高 度來(lái)測(cè)量，而后再根據(jù)承壓玻璃管內(nèi)徑截面不變等條件來(lái)?yè)Q算得出。四、實(shí)驗(yàn)組織運(yùn)行要求根據(jù)本實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)、要求和具體條件，采用采用集中授課形式”。五、實(shí)驗(yàn)條件整個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置由壓力臺(tái)、恒溫器和實(shí)驗(yàn)臺(tái)本體及其防護(hù)罩等三大部分組成（如圖4.1所示）。圖4.1試驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)圖亠I1I-.力 xij圖4.2試驗(yàn)臺(tái)本體試驗(yàn)臺(tái)本體如圖4.2所示。其中1 咼壓容器；2玻璃杯；3 壓力機(jī)；4 水銀；5密封填料；6填料壓蓋；7恒溫水套；

34、8承壓玻璃杯；9 CO2 空間；10溫度計(jì)。、六、實(shí)驗(yàn)步驟1、 按圖一裝好實(shí)驗(yàn)設(shè)備，并開啟實(shí)驗(yàn)本體上的日光燈(目的是易于觀察)。2、恒溫器準(zhǔn)備及溫度調(diào)節(jié)：(1) 、把水注入恒溫器內(nèi)，至離蓋 3050mm。檢查并接通電路，啟動(dòng)水泵，使水循環(huán)對(duì)流。(2) 、把溫度調(diào)節(jié)儀波段開關(guān)撥向調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)溫度旋扭設(shè)置所要調(diào)定的溫度，再將溫度調(diào)節(jié)儀波段開關(guān)撥向顯示。(3) 、視水溫情況，開、關(guān)加熱器，當(dāng)水溫未達(dá)到要調(diào)定的溫度時(shí)，恒溫器指示燈是亮的，當(dāng)指示燈時(shí)亮?xí)r滅閃動(dòng)時(shí)，說(shuō)明溫度已達(dá)到所需要恒溫。(4) 、觀察溫度，其讀數(shù)的溫度點(diǎn)溫度設(shè)定的溫度一致時(shí)(或基本一致)，則可(近似)認(rèn)為承壓玻璃管內(nèi)的 CO2的溫度處于

35、設(shè)定的溫度。(5) 、當(dāng)所需要改變實(shí)驗(yàn)溫度時(shí)，重復(fù)(2)(4)即可。注：當(dāng)初使水溫高于實(shí)驗(yàn)設(shè)定溫度時(shí)，應(yīng)加冰進(jìn)行調(diào)節(jié)。3、加壓前的準(zhǔn)備：因?yàn)閴毫ε_(tái)的油缸容量比容器容量小，需要多次從油杯里抽油，再向主容 器管充油，才能在壓力表顯示壓力讀數(shù)。壓力臺(tái)抽油、充油的操作過(guò)程非常 重要，若操作失誤，不但加不上壓力，還會(huì)損壞試驗(yàn)設(shè)備。所以，務(wù)必認(rèn)真 掌握，其步驟如下：(1) 關(guān)壓力表及其進(jìn)入本體油路的兩個(gè)閥門，開啟壓力臺(tái)油杯上的進(jìn)油閥。(2) 搖退壓力臺(tái)上的活塞螺桿，直至螺桿全部退出。這時(shí)，壓力臺(tái)油缸中抽滿了油。(3) 先關(guān)閉油杯閥門，然后開啟壓力表和進(jìn)入本體油路的兩個(gè)閥門。(4) 搖進(jìn)活塞螺桿，使本體充油

36、。如此交復(fù)，直至壓力表上有壓力讀數(shù)為止。(5) 再次檢查油杯閥門是否關(guān)好，壓力表及本體油路閥門是否開啟。若均已調(diào)定后，即可進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。4、作好實(shí)驗(yàn)的原始記錄：(1) 設(shè)備數(shù)據(jù)記錄：儀器、儀表名稱、型號(hào)、規(guī)格、量程、等。(2) 常規(guī)數(shù)據(jù)記錄：室溫、大氣壓、實(shí)驗(yàn)環(huán)境情況等。(3) 測(cè)定承壓玻璃管內(nèi)C02質(zhì)量不便測(cè)量，而玻璃管內(nèi)徑或截面積(A )又 不易測(cè)準(zhǔn)，因而實(shí)驗(yàn)中采用間接辦法來(lái)確定 C02的比容，認(rèn)為C02的比容 '與其高度是一種線性關(guān)系。具體方法如下：a) 已知 C02 液體在 20C, 9.8MPa 時(shí)的比容 (20C, 9.8Mpa) =0.00117M3 畑。b) 實(shí)際測(cè)定實(shí)驗(yàn)臺(tái)

37、在20C, 9.8Mpa時(shí)的C02液柱高度 h0(m)。(注意 玻璃管水套上刻度的標(biāo)記方法)血八=0.00117m3/kgc) (20C, 9.8Mpa) = mm _：h0A 一 0.001172= K(kg/m )其中：K即為玻璃管內(nèi)CO2的質(zhì)面比常數(shù)所以，任意溫度、壓力下 CO2的比容為： ：h ：hm/A K(m3/kg)式中， h=hh0h任意溫度、壓力下水銀柱高度。h0承壓玻璃管內(nèi)徑頂端刻度。5、測(cè)定低于臨界溫度t=20C時(shí)的等溫線。(1) 將恒溫器調(diào)定在t=20 C，并保持恒溫。(2) 壓力從4.41Mpa開始，當(dāng)玻璃管內(nèi)水銀柱升起來(lái)后，應(yīng)足夠緩慢地?fù)u進(jìn)活塞螺桿，以保證等溫條件。

38、否則，將來(lái)不及平衡，使讀數(shù)不準(zhǔn)。(3) 按照適當(dāng)?shù)膲毫﹂g隔取h值，直至壓力P=9.8MPa。(4) 注意加壓后CO2的變化，特別是注意飽和壓力和飽和溫度之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系以及液化、汽化等現(xiàn)象。要將測(cè)得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及觀察到的現(xiàn)象一并填入表1（5）測(cè)定T=25C、27 C時(shí)其飽和溫度和飽和壓力的對(duì)應(yīng)關(guān)系。6、測(cè)定臨界參數(shù)，并觀察臨界現(xiàn)象。（1）按上述方法和步驟測(cè)出臨界等溫線，并在該曲線的拐點(diǎn)處找出臨界壓力pc和臨界比容c，并將數(shù)據(jù)填入表1。（2）觀察臨界現(xiàn)象。a）整體相變現(xiàn)象由于在臨界點(diǎn)時(shí)，汽化潛熱等于零，飽和汽線和飽和液線合于一點(diǎn)，所以這 時(shí)汽液的相互轉(zhuǎn)變不是象臨界溫度以下時(shí)那樣逐漸積累，需要一定的時(shí)

39、間， 表現(xiàn)為漸變過(guò)程，而這時(shí)當(dāng)壓力稍在變化時(shí)，汽、液是以突變的形式相互轉(zhuǎn) 化。b）汽、液兩相模糊不清的現(xiàn)象處于臨界點(diǎn)的C02具有共同參數(shù)（P,VT）,因而不能區(qū)別此時(shí)C02是氣 態(tài)還是液態(tài)。如果說(shuō)它是氣體，那么，這個(gè)氣體是接近液態(tài)的氣體；如果說(shuō) 它是液體，那么，這個(gè)液體又是接近氣態(tài)的液體。 下面就來(lái)用實(shí)驗(yàn)證明這個(gè) 結(jié)論。因?yàn)檫@時(shí)處于臨界溫度下，如果按等溫線過(guò)程進(jìn)行，使C02壓縮或膨脹，那么，管內(nèi)是什么也看不到的?，F(xiàn)在，我們按絕熱過(guò)程來(lái)進(jìn)行。首先 在壓力等于7.64Mpa附近，突然降壓C02狀態(tài)點(diǎn)由等溫線沿絕熱線降到液 區(qū)，管內(nèi)C02出現(xiàn)明顯的液面。這就是說(shuō)，如果這時(shí)管內(nèi)的 C02是氣體的 話，

40、那么，這種氣體離液區(qū)很接近，可以說(shuō)是接近液態(tài)的氣體；當(dāng)我們?cè)谂?脹之后，突然壓縮C02時(shí)，這個(gè)液面又立即消失了。這就告訴我們，這時(shí) C02液體離氣區(qū)也是非常接近的，可以說(shuō)是接近氣態(tài)的液體。既然，此時(shí) 的C02既接近氣態(tài)，又接近液態(tài)，所以能處于臨界點(diǎn)附近?？梢赃@樣說(shuō)： 臨界狀態(tài)究竟如何，就是飽和汽、液分不清。這就是臨界點(diǎn)附近，飽和汽、 液模糊不清的現(xiàn)象。7、測(cè)定高于臨界溫度T=50C時(shí)的定溫線。將數(shù)據(jù)填入原始記錄表 1。七、思考題1當(dāng)初使水溫高于實(shí)驗(yàn)設(shè)定溫度時(shí)，應(yīng)怎樣處理。2. 實(shí)驗(yàn)所得的vc值與理想氣體狀態(tài)方程和范德瓦爾方程的理論值相比教，為何會(huì)產(chǎn)生差異。表4.1 C02等溫實(shí)驗(yàn)原始記錄T=2

41、0 °CT=31.1C(臨界)T=50 CP(Mpa) hh/K現(xiàn) 象P(Mpa) hV = A h/K現(xiàn) 象P(Mpa) hV=A h/K現(xiàn) 象進(jìn)行等溫線實(shí)驗(yàn)所需時(shí)間分鐘分鐘分鐘八、實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)要求：認(rèn)真閱讀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書和相關(guān)實(shí)驗(yàn)章節(jié)，作好實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備 實(shí)驗(yàn)紀(jì)錄要求：實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)紀(jì)錄應(yīng)準(zhǔn)確有力，且應(yīng)多記錄幾組數(shù)據(jù)。 實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求：1）字跡必須認(rèn)真工整。2）必須寫清楚實(shí)驗(yàn)名稱、實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)、實(shí)驗(yàn)時(shí)間、指導(dǎo)教師、 實(shí)驗(yàn)課名稱以及實(shí)驗(yàn)執(zhí)行學(xué)期。3）實(shí)驗(yàn)報(bào)告的內(nèi)容必須包括：實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn) 原理、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理和最后分析九、其它說(shuō)明1、按表1的數(shù)據(jù)，在P-V坐標(biāo)系中畫出三條

42、等溫線。2、將實(shí)驗(yàn)測(cè)得等溫線與圖三所示的標(biāo)準(zhǔn)等溫線比較，并分析它們之間的差異 及原因。3、將實(shí)驗(yàn)測(cè)得的飽和溫度與壓力的對(duì)應(yīng)值與圖四給出的Ts-Ps曲線相比較實(shí)驗(yàn)六氣體定壓比熱測(cè)定實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：2實(shí)驗(yàn)類型：驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)要求：必修一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 了解氣體比熱測(cè)定裝置的基本原理和構(gòu)思。2. 熟悉本實(shí)驗(yàn)中的測(cè)溫、測(cè)壓、測(cè)熱、測(cè)流量的方法。3. 掌握由基本數(shù)據(jù)計(jì)算出比熱值和求得比熱公式的方法。4. 分析本實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生誤差的原因及減小誤差的可能途徑。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容氣體定壓比熱的測(cè)定是工程熱力學(xué)的基本實(shí)驗(yàn)之一。實(shí)驗(yàn)中涉及溫度、壓力、 熱量（電功）、流量等基本量的測(cè)量；計(jì)算中用到比熱及混合氣體（混空氣）方 面的知識(shí)。

43、本實(shí)驗(yàn)的目的是增加熱物性研究方面的感性認(rèn)識(shí)， 促使理論聯(lián)系實(shí)際， 以利于培養(yǎng)同學(xué)分析問題和解決問題的能力。三、實(shí)驗(yàn)原理、方法和手段實(shí)驗(yàn)時(shí)，被測(cè)空氣（也可以時(shí)其它氣體）由風(fēng)機(jī)經(jīng)濕式氣體流量計(jì)送入比熱 儀主體，經(jīng)加熱、均流、旋流、混流后流出。在此過(guò)程中，分別測(cè)定：空氣在流 量計(jì)出口處的干、濕球溫度（to, tw由于是濕式氣體流量計(jì)，實(shí)際為飽和狀態(tài)）； 氣體經(jīng)比熱儀主體的進(jìn)出口溫度（tl, t2）；氣體的體積流量（V）；電熱器的輸入 功率（W）;以及實(shí)驗(yàn)時(shí)相應(yīng)的大氣壓（B）和流量計(jì)出口處的表壓（有了 這些數(shù)據(jù)，并查用相應(yīng)的物性參數(shù)，即可計(jì)算出被測(cè)氣體的定壓比熱（Com）。氣體的流量由節(jié)流閥控制，氣體

44、出口溫度由輸入電熱器的功率來(lái)調(diào)節(jié)。四、實(shí)驗(yàn)組織運(yùn)行要求根據(jù)本實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)、要求和具體條件，采用采用集中授課形式五、實(shí)驗(yàn)條件裝置由風(fēng)機(jī)、流量計(jì)、比熱儀主體、電功率調(diào)節(jié)及測(cè)量系統(tǒng)等四部分組成如圖5.1所示。比熱儀主體如圖5.2所示。本比熱儀可測(cè)300C以下的定壓比熱。冷 空 氣調(diào)節(jié)_L 閥空、功 率 調(diào) 節(jié) 及 功 率 表圖5.1氣體定壓比熱測(cè)定儀溫度計(jì)熱二1空氣=1 1-=-導(dǎo)線U/ /II冷均流網(wǎng)電熱芯. 杜瓦瓶空 氣圖5.2比熱儀主體六、實(shí)驗(yàn)步驟1. 接通電源及測(cè)量?jī)x表，選擇所需的出口溫度計(jì)插入混流網(wǎng)的凹槽中。2. 摘下流量計(jì)上的溫度計(jì)，開動(dòng)風(fēng)機(jī)，調(diào)節(jié)節(jié)流閥，使流量保持在額定值附 近。測(cè)出流量

45、計(jì)出口空氣的干球溫度（to ）。3. 將溫度計(jì)插回流量計(jì)，調(diào)節(jié)流量，使它保持在額定值附近。逐漸提高電熱 器功率，使出口溫度升高至預(yù)計(jì)溫度可以根據(jù)下式預(yù)先估計(jì)所需電功率：W : 12式中，W為電熱器輸入電功率（瓦）；為進(jìn)出口溫度差（°c）；T為每流過(guò)10升空氣所需的時(shí)間（秒）。4待出口溫度穩(wěn)定后（出口溫度在 10分鐘之內(nèi)無(wú)變化或有微小起伏，即可視為穩(wěn)定），讀出下列數(shù)據(jù)，每10升空氣通過(guò)流量計(jì)所需時(shí)間（T秒）；比熱儀 進(jìn)口溫度一一即流量計(jì)的出口溫度（ti,C）和出口溫度（t2C）;當(dāng)時(shí)相應(yīng)的 大氣壓力（B，毫米汞柱）和流量計(jì)出口處的表壓（Ah毫米水柱）；電熱器 的輸入功率（W，瓦）。5.

46、 根據(jù)流量計(jì)出口空氣的干球溫度和濕球溫度，從濕空氣的干濕圖查出含濕量（d克/公斤干空氣），并根據(jù)下式計(jì)算出水蒸氣的容積成分:d /6221 d /6226. 根據(jù)電熱器消耗的電功率，可算出電熱器單位時(shí)間放出的熱量:Q W 3千卡/秒4.1868 107. 干空氣流量（質(zhì)量流量）為：-PgV(1rw)(B+Ah/13.6)心04 / 735.56乂 10/1000eGgRgT029.27(t0 273.15)=4.6447 10”(1-rw)(Bh/13.6)公斤 /秒-i(t0 +273.15)8. 水蒸氣流量為:Gw_PV = rw(B：h/13.6) 104/735.56 10/1000R

47、WT047.06(t。273.15)2.8889 10花(B . ：h/13.6)公斤/秒 t (to +273.15)9. 水蒸氣吸收的熱量:-t2 (0.1101 +0.0001167t)dt22 十Qw = Gw- tj 0.00005835(t； - t；)千卡 /秒Gw0.4404(t210. 干空氣的定壓比熱為：0mt2t1 Qg _ Q - QwGg(t2 -1) Gg(t2 -切千卡/ （公斤C）11. 計(jì)算舉例假定某一穩(wěn)定工況的實(shí)測(cè)參數(shù)如下：to=8 C；tw=7.5 C；B=748.0 毫米汞柱ti=8C；t2=2403C；t =69.96秒/10 升; h=16毫米汞柱；

48、W=41.84瓦查干濕圖得d=6.3克/公斤干空氣（:=94%）rw6.3/62216.3/622= 0.010027Q 41.84 3 =9.9938 10 "千卡/秒4.1868 10Gg4.6447 10 "(1 0.010027)(748 16/13.6)69.96(8 273.15)= 175.14 10公斤/秒Gw2.8889 10 0.010027(748 16/13.6)69.96(8 + 273.15)-1.1033 10公斤/秒Qw =1.1033 10啟0.4404(240.3-8) 0.00005835(240.3-82) = 0.1166 10千卡

49、 /秒9.9938 10-0.1166 10 亠175.14 10(240.3-8)二 0.2428千卡/ （公斤C）實(shí)驗(yàn)記錄表：t0=Ctw=CB=毫米汞柱t1t2T hWrwQGgG wQ wC：1234567812. 比熱隨溫度的變化關(guān)系假定在0300C之間，空氣的真實(shí)定壓比熱與溫度之間近似地有線性關(guān)系,則由tl到t2的平均比熱為：t2t2 tlt （a bt）dtC0mtl七2 t1因此，若以t2于為橫坐標(biāo),C0mt2t1為縱坐標(biāo)（如圖5.3），則可根據(jù)不同的溫度范圍內(nèi)的平均比熱確定截距a和斜率b,從而得出比熱隨溫度變化的計(jì)算式。C°m-大卡/公斤1-0圖5.3比熱隨溫度的變

50、化關(guān)系七、思考題1. 為什么出口最高溫度不得超過(guò) 300 Eo2為什么當(dāng)加熱時(shí)間較少時(shí)，測(cè)量數(shù)據(jù)會(huì)不準(zhǔn)確。3. 當(dāng)輸入功率確定后，加熱一段時(shí)間后，為什么會(huì)自動(dòng)跳到初識(shí)位置?八、實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)要求：認(rèn)真閱讀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書和相關(guān)實(shí)驗(yàn)章節(jié)，作好實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)紀(jì)錄要求：實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)紀(jì)錄應(yīng)準(zhǔn)確有力，且應(yīng)多記錄幾組數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求：1）字跡必須認(rèn)真工整。2）必須寫清楚實(shí)驗(yàn)名稱、實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)、實(shí)驗(yàn)時(shí)間、指導(dǎo)教師、 實(shí)驗(yàn)課名稱以及實(shí)驗(yàn)執(zhí)行學(xué)期。3）實(shí)驗(yàn)報(bào)告的內(nèi)容必須包括：實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn) 原理、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理和最后分析九、其它說(shuō)明1. 切勿在無(wú)氣流通過(guò)的情況下使電熱器投入工作，以免引起局部過(guò)熱而損壞 比熱儀主體。2. 輸入電熱器的電壓不得超過(guò) 220伏。氣體出口最高溫度不得超過(guò) 300 Eo3. 加熱和冷卻要緩慢進(jìn)行，防止溫度