1-4二氧化碳临界状态观测及p-υ-t关系实验指导书.doc

实验1 二氧化碳临界状态观测及p-υ-t关系实验
实验目的
了解CO2临界状态的观测方法,增加对临界状态概念的感性认识。
加深对课堂所讲的工质的热力状态、凝结、汽化、饱和状态等基本概念的理解。
掌握CO2的p-υ-t关系的测定方法,学会用实验测定实际气体状态变化规律的方法和技巧。
学会活塞式压力计、恒温器等部分热工仪表的正确使用方法。
实验内容
测定CO2的p-υ-t关系。在p-υ坐标图中绘出低于临界温度(t=20℃)、等于临界温度(t=℃)和高于临界温度(t=50℃)的三条等温曲线,并与标准实验曲线及理论计算值相比较,并分析差异原因。
测定CO2在低于和高于临界温度时(t=25℃, 50℃)饱和温度与饱和压力之间对应关系并与图中绘出的ts~ps曲线比较。
观测临界状态。
临界状态附近汽液两相模糊的现象。
汽液整体相变现象。
测定CO2的tc,pc, υc等临界参数并将实验所得的υc值与理想气体状态方程和范德瓦尔方程的理论值相比较,简述其差异原因。
实验原理
对简单可压缩热力系统,当工质处于平衡状态时,其状态参数p、υ、t之间有:
F(p, υ,t)=0
或 t=f(p, υ) (1)
本实验就是根据式(1),采用定温方法来测定CO2 p-υ之间的关系。从而找出CO2的p-υ-t的关系。
实验中由压力台送来的压力油进入高压容器和玻璃杯上半部,迫使水银进入预先装了CO2气体的承压玻璃管。CO2被压缩,其压力和容积通过压力台上的活塞杆的进、退来调节,温度由恒温器供给的水套里的水温来调节。
实验工质二氧化碳的压力由装在压力台上的压力表读出,温度由插在恒温水套中的温度计读出。比容首先由承压玻璃管内二氧化碳柱的高度来度量,而后再根据承压玻璃管内径均匀、截面积不变等条件换算得出。
实验设备
整个实验装置由压力台,恒温器和试验本体及其防护罩三大部分组成,如图1-4-1所示。
试验台如图1所示,其中1-高压容器; 2-玻璃杯;3-压力油; 4-水银; 5-密封填料;6-填料压盖;7-恒温水管; 8-承压玻璃管;9-CO2空间; 10-温度计。
图1试验台系统图
试验本体如图2所示。
图2试验台本体
实验步骤
按图装好实验设备。
使用恒温器调定温度
检查并接通电路,开启电动泵,使水循环对流。
旋转电接点温度计顶端的帽形磁铁调动凸轮示标使凸轮上端面与所要调定的温度一致,要将帽形磁铁用横向螺钉锁紧,以防转动。
视水温情况,开、关加热器,当水温未达到要调定的温度时,恒温器指示灯是亮的,当指示灯时亮时灭闪动时,说明温度已达到所需恒温。
观察玻璃水套上温度计,若其读数与恒温器上的温度计及电接点温度计标定的温度一致时(或基本一致)则可(近似)认为承压玻璃管内的CO2的温度处于所标定的温度。
当需要改变试验温度时,重复(2)~(4)即可。
加压前的准备
因为压力台的油缸容量比主容器容量小,需要多次从油杯里抽油,再向主容器充油,才能在压力表上显示压力读数。压力台抽油、充油的操作过程非常重要,若操作失误,不但加不上压力还会损坏试验设备,所以务必认真掌握,其步骤如下:
关压力表及其入本体油路的两个阀门,开启压力台上油杯的进油阀。
摇退压力台上的活塞螺杆,直至螺杆全部退出,这时压力台油缸中抽满了油。
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