二氧化碳临界状态观测及p-v-t关系测定实验指导书.doc

教学实验2004二氧化碳临界状态观测及P-V-T关系测定实验指导书哈尔滨市鸿润教学试验设备厂电话:0451-二氧化碳临界状态观测及p-v-t关系测定实验指导书一、实验目的1、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。2、增加对课堂所讲的工质热力状态、凝结、汽化、饱和状态等基本概念的理解。3、掌握CO2的p-v-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。4、学会活塞式压力计,恒温器等热工仪器的正确使用方法。,气体的绝对压力P、比容V和绝对温度T之间存在某种确定关系,即状态方程理想气体的状态方程具有最简单的形式:PV=RT实际气体的状态方程比较复杂,目前尚不能将各种气体的状态方程用一个统一的形式表示出来,虽然已经有了许多在某种条件下能较好反映P、V、T之间关系的实际气体的状态方程。因此,具体测定某种气体的P、V、T关系,并将实测结果表示在坐标图上形成状态图,乃是一种重要而有效的研究气体工质热力性质的方法。在平面的状态图上只能表达两个参数之间的函数关系,故具体测定时有必要保持某一个状态参数为定值,本实验就是在保持绝对温度T不变的条件下进行的。三、实验内容1、测定CO2的p-v-t关系。在p-v坐标系中绘出低于临界温度(t=20℃)、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,并分析其差异原因。2、测定CO2在低于临界温度(t=20℃、27℃)饱和温度和饱和压力之间的对应关系,并与图四中的ts-ps曲线比较。3、观测临界状态(1)临界状态附近气液两相模糊的现象。(2)气液整体相变现象。(3)测定CO2的pc、vc、tc等临界参数,并将实验所得的vc值与理想气体状态方程和范德瓦尔方程的理论值相比教,简述其差异原因。四、实验设备整个实验装置由压力台、恒温器和实验台本体及其防护罩等三大部分组成(如图一所示)。图一试验台系统图图二试验台本体试验台本体如图二所示。其中1—高压容器;2—玻璃杯;3—压力机;4—水银;5—密封填料;6—填料压盖;7—恒温水套;8—承压汞容器;9—CO2空间;10—温度计。、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、v、t之间有:F(p,v,t)=0或t=f(p,v)(1)本实验就是根据式(1),采用定温方法来测定CO2的p-v-t关系,从而找出CO2的p-v-t关系。实验中,由压力台送来的压力由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,其压力和容器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(如要提高精度,可由加在活塞转盘上的平衡砝码读出,并考虑水银柱高度的修正)。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测量,而后再根据承压玻璃管内径均匀、截面不变等条件来换算得出。五、实验步骤1、按图一装好实验设备,并开启实验本体上的日光灯。2、恒温器准备及温度调节:(1)、把水注入恒温器内,注至离盖30~50mm。检查并接通电路,开动电动泵,使水循环对流。(2)、在温度控制器AL808E的控制面板上通过上下键设定好实验用的温度。(3)、此时控制面板上视水温情况,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要恒温。(4)、观察玻璃水套上的温度计,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。(5)、当所需要改变实验温度时,重复(2)~(4)即可。3、加压前的准备:因为压力台的油缸容量比容器容量小,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:(1)关压力表及其进入本体油路的两个阀门,开启压力台上油杯的进油阀。(2)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。(3)先关闭油杯阀门,然后开启压力表和进入本体油路的两个阀门。(4)摇进活塞螺杆,使本体充油。如此交复,直至压力表上有压力读数为止。特别应注意以下情况,如螺杆已推进到极限位置,而压力尚未达到所需值,必须再一次抽油加压,此时要严格按以下程序操作,先关油路控制阀;再开油杯进油阀,使压力表压力降至0;关压力表控阀,倒退螺杆抽油至极限位置;然后关油杯进油阀,开压力表控制阀,推进螺杆逐渐加压直到刚才所建立的油压时才能开油路控制阀(在此以前油路控制阀决不能开!),进一步加压。(5)再次检