【正文】 4．實驗參數(shù)計算 （ 1）空氣流速 u 根據(jù) u=空介 ?? 3102 ??Hg m/s （ 810） 式中： g — 重力加速度， m/s2 H — 微壓計動壓頭（實測）， （酒精柱高） ?介 — 酒精密度 (? 介 =*103 kg/m3)， ?空 — 空氣密度（查表）， kg/m3 （ 2）單管加熱量 Q Q=UI 單位： W （ 811） 式中 U — 實驗管端電壓（實測）， I — 實驗管工作電流（實測）。 K （ 81） 式中： Q — 空氣橫掠單管時總的換熱量， W； A — 空氣橫掠單管時單管的表面積， m2 。 2. 測算空氣橫掠單管時的實驗準(zhǔn)則方程式 13R e P rnNu C? ? ? 。 2. 學(xué)生要根 據(jù)自己所進(jìn)行的實驗獨立認(rèn)真地撰寫實驗報告。 3. 切換轉(zhuǎn)換開關(guān)，記錄 4 個溫度測量點數(shù)據(jù)；讀表得到電壓、電流數(shù)據(jù)。計算機(jī)測量系統(tǒng)通過計算機(jī)運(yùn)行監(jiān)測主畫面，實時顯示實驗測量數(shù)據(jù)，并計算得到導(dǎo)熱系數(shù)的測量值等。熱量穿過內(nèi)球壁和被測材料到外球殼， 外球殼通過自然空氣對流方式進(jìn)行冷卻。如圖 7— 1 的邊 界條件積分可得到熱流量計算式： 1212()mdd tt???? ? ? （ 1— 1） 1 2 1 2()m d d t t?? ? ??? ? （ 1— 2） 式中： δ — 球壁厚度 δ = )(21 12 dd ? ； λ m— 球壁材料在 2 21 tttm ??時的導(dǎo)熱系數(shù)。 二、實驗原理 粒狀材 料的導(dǎo)熱系數(shù)可通過球體導(dǎo)熱儀測定。 七、 思考題 1. 制冷系數(shù)與蒸發(fā)溫度 to（冷凝溫度 tk）的關(guān)系？ 2. 實際制冷系數(shù)與理論制冷系數(shù)的比較？ 3. 如果利用冷凝器的放熱量 Qk，該制冷裝置將成為熱泵系統(tǒng)。 在試驗時負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)節(jié)流閥的人員要細(xì)心緩慢調(diào)節(jié)，注意蒸發(fā)器出口水溫不低于 5℃。在測量時，首先調(diào)節(jié)節(jié)流閥 （即為圖 62 中的熱力膨脹閥） 的開度，并通過閥門 改變 mz來調(diào)節(jié)蒸發(fā)溫度（根據(jù) R404 的飽和壓力與溫度的對應(yīng)關(guān)系，可用壓力表監(jiān)測）。嚴(yán)格按照規(guī)程啟動和停車。電機(jī)效率可用電極效率曲線查得。 2. 制冷機(jī)實際消耗的功率用功率表測出電機(jī)消耗的電功率 N(KW)即可。實際制冷系數(shù)約為理論制冷系數(shù)的 1/2～ 2/3。鑒于實際設(shè)備存在的各種實際損失，故ε值可分為“理論制冷系數(shù)”和“實際制冷系數(shù)”。熱力學(xué)第二定律指出：“不可能使熱量由低溫物體傳向高溫物體而不引起其他的變化 ” 。 2. 測定制冷劑的制冷系數(shù)。 3. 計算指示功、指示功率、平均多變壓縮指數(shù)、容積效率等實際值（要求計算過程）。 6. 用尺子量出有效吸氣線段 hb 的長度和活塞行程線段 gb的長度。 2. 把采集、處理數(shù)據(jù)的軟件調(diào)入計算機(jī)。用下式表示： Ni=Li n/102 60 (KW) （ 53） 式中： n —— 轉(zhuǎn)速 (轉(zhuǎn) /分 ) 壓氣機(jī)的實際壓縮過程介于定溫壓縮與定熵壓縮之間，過程指數(shù)在壓縮過程中不斷變化，根據(jù)壓氣機(jī)的理論軸功和氣體壓縮功的關(guān)系，可以求得平均的多變指數(shù)，記為 n0。 K1—— 單位長度代表的容積 (mm3/mm) ； gbLDk 421 ?? 式中： L—— 活塞行程（ mm）； gb—— 活塞行程的線段長度（ mm）； K2—— 單位長度代表的壓力 (at/mm)。 圖 5— 2 封閉的示功圖 圖 5— 3 展開的示功圖 24 根據(jù)動力學(xué)公式，活塞位移量 x 與曲柄轉(zhuǎn)角 a 有如下關(guān)系： ?? 1(Rx )2c o s1(4)c o s aa ?? ? （ 51） 式中： λ =R/L R—— 曲柄半徑； H—— 連桿長度； a—— 曲柄轉(zhuǎn)角。該信號經(jīng)橋式整流后，送至動態(tài)應(yīng)變儀放大。 一、實驗?zāi)康? 1．掌握指示功、壓縮指數(shù)和容積效率的基本測試方法； 2．對使用微機(jī)采集、處理數(shù)據(jù)的全過程和方法有所了解。 表 41 噴管實驗記錄 噴管形式 主要參數(shù) 最小截面積 （喉部尺寸） 噴管入口壓力 P1 噴管背壓 P2 噴灌流量 真空度 〔 mmmHg〕 絕對壓力 〔 mmmHg〕 真空度 〔 mmmHg〕 絕對壓力 〔 mmmHg〕 孔板壓差△ P 〔 mmH2O〕 m〔 Kg/s〕 示 波 器 顯 示 曲 線 m ↑ 〔 Kg/s〕 ∟ → P1/ P2 臨界壓力 Pc 〔 Pa〕 計算值 〔 mmmHg〕 實測值 〔 mmmHg〕 最大流量 mmax 〔 Kg/s〕 計算值 孔板壓差△ P〔 mmH2O〕 mmax= 〔 Kg/s〕 實測值 mmax= 〔 Kg/s〕 22 表 42 噴管實驗記錄 噴管形式 噴管截面至入口 距離 X〔 mm〕 P2＜ Pc P2=Pc P2＞ Pc P2= P2= P2= 真空度 〔 mmmHg〕 絕對壓力 〔 mmmHg〕 真空度 〔 mmmHg〕 絕對壓力 〔 mmmHg〕 真空度 〔 mmmHg〕 絕對壓力 〔 mmmHg〕 入口 5 10 15 20 25 30 35（出口截面） 45 示 波 器 顯 示 曲 線 Pb ↑ (bar) ∟ → X〔 mm〕 實 驗 情 況 分 析 23 實驗 5 壓氣機(jī)性能實驗 活塞式壓氣機(jī)是通用的機(jī)械設(shè)備 之一，其工作原理是消耗機(jī)械能（或電能）而獲得壓縮氣體。 6．將實驗記錄 及整理計算的數(shù)據(jù)列于 表 41 和表 42 中 。式中 H 為真空表讀數(shù)）。 （ 4）當(dāng)背壓低于臨界壓力 PC后，將探針 置于噴管出口截面位置，這時降低背壓，觀察出口截面的壓力值（壓力不變） （ 5）將傳感器輸出切換開關(guān)撥向“流量”一側(cè)，即壓力信號輸入 X 軸，壓差傳感器輸出的流量信號 m 輸入 Y 軸，改變調(diào)節(jié)閥開度，調(diào)節(jié)背壓，使背壓值自入口壓力值開始降低，流量 m 相應(yīng)自零開始逐漸增大，當(dāng)背壓降至臨界壓力 PC再繼續(xù)降低時，流量 m 將保持不變，說明氣流達(dá)到最大流量 mmax（參照圖 4— 2） 圖 45 漸縮噴管實驗段 圖 46 漸縮漸擴(kuò)噴管實驗段 五、數(shù)據(jù)整理 實驗中所需壓力、流量等各數(shù)據(jù)，測量方法如下： 1．壓力：噴管入口的壓力 P1根據(jù)大氣壓力計和∪型管壓差計讀數(shù)確定如下： HBp ??1 mmHg （ 47） 10 61 0 6 5 0 ??? HBp N/m2 （ 48） 式中： B— 大氣壓力計讀數(shù) [mmHg] H— 壓差計讀數(shù) [mmHg] 另外， P1也可以將探針置于噴管入口位置直接由真空 表讀出。 (2) 以流量為縱坐標(biāo)，壓力比為橫坐標(biāo)，繪制流量曲線，確定臨界壓力比，并根據(jù)測定的參數(shù)與公式計算出來的理論曲線進(jìn)行比 較。為了減少震動，氣罐與真空泵之間用軟管 13 連接。噴管排氣道中的壓力 P2用真空表 10 測量。本體結(jié)構(gòu)如圖 4— 4 所示。這時氣體在最小截面之前（即漸縮段）的膨脹情況也受背壓改變的影響，各截面上的壓力值均隨 背壓的升高而升高。后由該截面至出口截面氣流發(fā)生壓縮過程，使出 口截面壓力提高到外界背壓而排出。 曲線 7： 噴管在非設(shè)計條件下工作。氣體在漸縮漸擴(kuò)噴管中流動時的膨脹情況可由圖 3— 3所示的三組壓力分布曲線表明。 通過漸縮噴管的氣體質(zhì)量流量 m 與壓力比β（ P2/ P1）有關(guān)，計算公式為： ))12(12(1212112 PPPPvPfKKkKKm????? （ 43） 式中： K— 絕熱指數(shù)； f2－噴管的出口截面積 [m2]； v1— 噴管進(jìn)口截面上氣體的比容 [m3 /kg]； P1， P2— 噴管進(jìn)出口截面上氣體壓力和背壓 [Pa]； 上式適用于 P2≥ PC的情況。這時，噴管出口的氣流流速達(dá)到當(dāng)?shù)匾羲俚臄?shù)值。對于空氣等雙原子氣體 K=，β C=， PC= P1。 PP12?? 稱為壓力比。 M1 時，表明氣體流速小于當(dāng)?shù)匾羲伲?M1 時，氣體流速大于當(dāng)?shù)匾羲伲瑲怏w作超音速流動。 表 31實驗數(shù)據(jù)記錄表 t=20℃ t=℃ t=40℃ 表壓 p 高度 h 觀察現(xiàn)象 表壓 p 高度 h 觀察現(xiàn)象 表壓 p 高度 h 觀觀察現(xiàn)象 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 99 16 實驗 4 噴管中氣體流動基本特性試驗 一、實驗?zāi)康? ，了解噴管中氣體流動 的基本特性 。 八、實驗報告的要求 1． 簡述實驗?zāi)康?、任?wù)及實驗原理。 圖 3— 3 壓縮室本體示意圖 6．實驗完畢將儀器擦凈，恢復(fù)原狀。 2. 增大油壓時，使毛細(xì)管內(nèi)水銀面緩緩上升，要保持緩慢壓縮。 4. 開始加壓，應(yīng)緩緩地前進(jìn)活塞螺桿加壓，并注意觀察 CO2受壓后的各種現(xiàn)象。 CO2氣體壓縮時所受壓力是由壓力臺上的壓力表讀出，氣體的體積 V 由毛細(xì)管上的刻度 14 讀出，再經(jīng)過換算得到。 圖 3— 2 實驗裝置系統(tǒng) 實驗時，由恒溫器提供的恒溫水，從 1－壓縮室本體 2— 活塞式壓力計 實驗臺本體玻璃水套下端進(jìn)口流入，上端 3－恒溫 器 出口流出，反復(fù)循環(huán)。 恒溫器：提供恒溫水，用恒溫水再去恒定 CO2的溫度。 2．簡單可壓縮系統(tǒng)工質(zhì)處于平衡狀態(tài)時，狀態(tài)參數(shù)壓力、溫度和比容之間有確定的關(guān)系，可表示為： F（ P， V， T） = 0 或 v= f(P,T) 可見，保持任意一個參數(shù)恒定，測出其余兩個參數(shù)之間的關(guān)系，就可以求出工質(zhì)狀態(tài)變 化規(guī)律。隨著 P 和 T 的不同， V 可以有三種解：三個不等的實根；三個相等的實根；一個實根、兩個虛根。 4．根據(jù)實驗數(shù)據(jù)結(jié)果，畫出實際氣體 PVt 的關(guān)系圖。觀察二氧化碳?xì)怏w的液化過程的狀態(tài)變化，及經(jīng)過臨界狀態(tài)時的氣液突變現(xiàn)象，測定等溫線和臨界狀態(tài)的參數(shù)。 表 21 實驗數(shù)據(jù)記錄表 標(biāo)準(zhǔn)表示值 被 校 表 示 值