絕熱節流效應的測定

實驗報告評分

13系 07級第二大組實驗室力一樓日期2010-03-23

姓名鍾偉 pb07013076

實驗題目：絕熱節流效應的測定

實驗目的：絕熱節流效應在工程上有很多應用。如利用節流的冷效應進行製冷。

節流效應也是物性量，在研究物質的熱力學性質方面有重要作用。如根據測定的節流效應資料可以匯出較精確的經驗狀態方程序。測定絕熱節流效應的基本方法是在維持氣體與周圍環境沒有熱交換的條件下對氣體節流，測量其節流前後的壓力和溫度。

實驗原理：

絕熱節流前後的氣體焓值相等，因此可以把絕熱節流過程當作焓不變的過程。此過程中溫度隨壓力降落的變化率稱為微分節流效應。微分節流效應表示為　　 (1)

氣體因節流引起溫度變化相對於氣體的溫度值來說是很小的量。如果將上式中的溫度和壓力的微分量用與溫度、壓力本身的數值相比相當小的有限差值代替，所得結果十分接近實際。於是，微分節流效應可以根據下式直接測定:

測定時，通常維持節流的壓力降為1左右。0℃的空氣絕熱節流時，壓力每降1，溫度約降低0.28℃。

當絕熱節流的壓力降相當大時，引起的氣體溫度變化值稱為積分節流效應。積分節流效應與微分節流效應的關係如下：

，也可表示為

式中，，為節流前氣體的壓力和溫度

，為節流後氣體的壓力和溫度

直接測定積分節流效應很方便。只要實驗的壓力範圍足夠大，就可以根據直接測定的不同壓力降落時積分節流效應資料，在圖上畫出一條等焓線，如圖所示。等焓線的斜率即為（＊）式所表示的微分節流效應。

改變節流前氣體的狀態（，）可以得到不同焓值的等焓線，從而求得微分節流效應與溫度、壓力關係。

實驗裝置:

實驗步驟：

實驗工作是測量節流件兩側的空氣壓力和溫度。壓力和溫度的測量要求較高的精度。測定微分節流效應和積分節流效應的方法分別如下：

1．微分節流效應

維持節流前的空氣壓力為某一值，逐次改變節流前的空氣溫度，各次均在實驗工況達到穩定後測量節流件兩側的壓力和溫度。改變節流前的空氣壓力值，按上述過程進行操作和測量。實驗中，節流件兩側的壓力差要維持在1左右。

根據實驗測定的節流件兩側空氣的壓力和溫度的各組資料，由式計算出微分節流效應的值，並用如下兩種方式表示出直接測定微分節流效應的全部結果：

1) 列表表示微分節流效應與節流前空氣壓力和溫度的關係

2) 以為縱座標，節流前的空氣溫度為橫座標，節流前空氣壓力作為參考量，畫出由資料所得的一組表示與節流前空氣溫度和壓力關係的曲線。

2．積分節流效應

維持節流前的空氣壓力和溫度不變，逐次改變節流後的空氣壓力，各次均在實驗工況達到穩定後測量節流件兩側的壓力和溫度。改變節流前的空氣溫度（如公升高或降低10－20℃），按上述過程操作和測量。

實驗處理：

資料記錄

列表方式計算平均值

又通過線性擬合得到結果如下

linear regression for data1_b:

y = a + b * x

parameter value error

a 3.19369 0.04486

b 0.60928 0.06371

r sd n p

0.98399 0.05589 5 0.00243

，兩種方法結果基本一致。