一种干空气定压比热容测定实验装置的制作方法

本实用新型是一种干空气定压比热容测定实验装置，属于空气比热容技术领域。

背景技术：

定压比热容是空气的重要物理特性参数，在对蒸发、干燥、加热等各种以干湿空气作为能量传递介质的工业生产过程中，空气定压比热容是对以上热能利用过程进行能量平衡及节能计算的重要参数。常规的干空气比热测定仪器都是通过湿空气吸收热量扣减去水蒸气吸收热量来测定的，因此实验过程中湿空气相对湿度变化及相对湿度测量误差对实验结果具有一定的影响。

但由于空气中一般含有一定数量的水蒸汽，因此湿空气的比热容与湿空气中所含有水蒸汽数量密切相关，根据绝干空气的定压比热容及湿空气的相对湿度可以直接计算出湿空气的定压比热容。在对干空气定压比热容进行测定过程中，由于空气的相对湿度在一定时间范围内会发生变化，因此空气相对湿度及其变化是影响实验结果准确度的重要因素，为了保证干空气定压比热容测定结果的准确性，需要对空气的相对湿度进行控制，使其在整个实验过程中保持不变。

技术实现要素：

本实用新型提出的是一种干空气定压比热容测定实验装置，其目的旨在通过一种结构简单紧凑、工作性能稳定、测试结果快速准确的实验装置，对绝干空气的定压比热容进行测定，使用本装置同时也可以对具有不同相对湿度的湿空气的定压比热容进行测试。

本实用新型的技术解决方案：

一种干空气定压比热容测定实验装置，包括风机1、U型管压力计2、湿式气体流量计3、干/湿球温度计4、喷淋槽5、水箱6、潜水泵 7、支架 9、绝热瓶出口温度计10、绝热瓶13、控制面板14；其中，所述风机1与U型管压力计2、U型管压力计2与流量计3、流量计3与喷淋槽5、喷淋槽5与绝热瓶13均采用橡胶软管连接，接口处用管箍固定密封，流量计3顶部设有测试孔，干/湿球温度计4安装于流量计3顶部测试孔内，用橡皮塞密封；所述水箱6通过不锈钢管与喷淋槽5连接，潜水泵7通过螺栓安装在水箱6的底板上，接口处采用法兰连接并用胶垫圈密封，喷淋槽5的顶部安装有多个喷头；所述控制面板14上安装有可调节式功率表、温度表、风机和潜水泵开关；所述绝热瓶13通过管箍固定在支架9上，绝热瓶13顶部设有测试孔，绝热瓶出口温度计10安装于绝热瓶13顶部测试孔内，用橡皮塞密封；绝热瓶13底部设有湿空气入口，湿空气入口处装有热电偶，热电偶的补偿导线与控制面板14上的温度表连接。

所述绝热瓶13采用空心夹层结构，夹层抽真空后焊接密封，绝热瓶外表面电镀一层水银；绝热瓶13内设有均流网11和电加热芯12，均流网11为三层铜材丝网结构，紧密安装绝热瓶13内壁中，均流网11下方设有电加热芯12，电加热芯12通过导线与控制面板14上的可调节式功率表连接。

所述喷淋槽5与绝热瓶13采用橡胶软管连接，橡胶软管上设有流量阀8。

所述喷淋槽5的顶部安装有6-8个喷头。

本实用新型的有益效果：

1）采用充分加湿的方法有效消除了湿空气中水蒸气含量变化对实验结果的干扰，具有测量误差小，实验结果准确度高的优点。

2）可以对湿空气、氮气、二氧化碳等多种常用气体的比热容进行测试，适用范围广。

3）实验装置结构简单，操作简便，准确率高，可有效提高实验效率。

附图说明

附图1是干空气定压比热容测定实验装置的结构示意图。

附图中1是风机、2是U型管压力计、3是湿式气体流量计、4是干湿球温度计、5是喷淋槽、6是水箱、7是潜水泵、8是流量阀、9是支架、10是绝热瓶出口温度计、11是均流网、12是电加热芯、13是绝热瓶、14是控制面板。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型技术方案做进一步解释说明。

对照附图1，干空气定压比热容测定实验装置包括风机1、U型管压力计2、湿式气体流量计3、干、湿球温度计4、喷淋槽5、水箱6、微型潜水泵 7、流量阀8、支架 9、绝热瓶出口温度计10、 均流网11、电加热芯12、绝热瓶13、 控制面板14。风机1与U型管压力计2，U型管压力计2与流量计3，流量计3与喷淋槽5、喷淋槽5与绝热瓶13均采用橡胶软管连接，接口处用管箍固定密封。干、湿球温度计4插入流量计3顶部的测试孔内，用橡皮塞密封。在绝热瓶底部湿空气入口处装有热电偶用于测量绝热瓶入口处湿空气温度，热电偶的补偿导线与控制面板上的温度表相连。温度计10插入绝热瓶13顶部的测试孔内，采用橡皮塞密封，用于测试经加热后的湿空气温度。绝热瓶本体用三个管箍自上而下牢固固定在支架9上。绝热瓶9采用空心夹层结构，夹层抽真空后焊接密封，绝热瓶外表面电镀一层水银以减少辐射散热损失。均流网12采用三层铜材丝网结构，起到使空气流动稳定。传热均匀的作用，紧密地塞入绝热瓶内壁，在均流网11下方装有电加热芯12，电加热芯12通过导线与控制面板14上的可调节式功率表相连。在控制面板14上装有带调节功能的功率表、温度表、风机和潜水泵开关。微型潜水泵7用螺栓安装在水箱6的底板上，水箱6通过不锈钢管与喷淋槽5相连接，接口处采用法兰连接并用胶垫圈密封。在喷淋槽5的顶部安装6－8个小型喷头。

一定数量的湿空气在风机驱动下首先通过U型管压力计，然后通过湿式气体流量计，在湿式气体流量计中通过单位时间排开水的体积可测出空气的体积流量，之后进入喷淋槽。在潜水泵的驱动下，水箱里的水经喷淋槽顶部的喷头均匀地喷洒在空气中。空气被均匀加湿后相对湿度迅速达到100%，湿空气达到饱和后多余的水分汇聚到喷淋槽底部通过回水管返回到水箱。如测量具有一定湿度的湿空气比热则不需启动潜水泵，空气不经过加湿进入绝热瓶。从喷淋槽流出的饱和湿空气经流量阀后进入到绝热瓶中，被电热芯加热，由于绝热瓶经过抽真空和表面镀水银的处理，可以认为电热芯放出的热量全部被湿空气吸收。被加热后的空气通过均流网充分混合后温度均匀一致从排气口排出。采用U形管压力计测出湿空气的绝对压力，采用插入气体流量计的干、湿球温度计测出湿空气的初始温度、通过热电偶温度计和插入绝热瓶排气口出口的温度计可分别测出湿空气通过绝热瓶进口和出口的温度。根据饱和湿空气体积流量、湿空气温度、压力、水蒸气比热可计算出湿空气中水蒸气的质量流量及单位时间水蒸气吸收的热量。通过功率表测得湿空气单位时间在绝热瓶内吸收的热量，扣除湿空气中水蒸气吸收热量即为干空气吸收热量。根据干空气压力、体积流量、绝热瓶进出口温升、吸收热量即可计算出干空气定压比热容。

实施例1

实验装置开始工作时，打开控制面板上风机开关，将流量阀门调节至一定开度，风机驱动一定数量的湿空气从左至右依次通过U型管压力计、湿式气体流量计、喷淋槽、绝热瓶，最后从绝热瓶右上侧排气口排出。待风机工作三分钟左右，开启潜水泵、电加热开关，水箱里的水在潜水泵的驱动下通过管道流入喷淋槽中的喷头，至上而下喷洒到槽内空气中。湿空气进入喷淋槽后被喷头喷出的水滴均匀加湿，相对湿度达到饱和。饱和湿空气进入绝热瓶中被通电后的电热芯加热温度升高，再通过均热网均流、旋流、混流达到热平衡后从绝热瓶上方排气口流出。调节控制面板上的加热功率至一定值，使得绝热瓶出口湿空气温度保持恒定，出口温度在1分钟之内无变化或温度波动在±0.1℃范围内即可视为稳定。由于进入绝热瓶的湿空气的相对湿度为100%，因此先根据单位时间流入绝热瓶的湿空气流量计算出其中水蒸汽的流量及水蒸汽吸收的热量，则电加热量扣除水蒸汽吸收热量后即为干空气吸收热量。根据测得的湿空气压力、体积流量、绝热瓶进出口温度、电加热功率即可求得一定温度范围内干空气的比热容。